Анатомические и биомеханические аспекты трансплантации биоматериалов ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии» Минздравсоцразвития России. - презентация

1 Анатомические и биомеханические аспекты трансплантации биоматериалов ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии» Минздравсоцразвития России Regenerative surgery

2 ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ МЕДИЦИНЫ АЛЛОПЛАНТ Биоматериалы Аллоплант Виды трансплантационных технологий и операций Для фиксирующей пластики Для объемной пластики Для каркасной пластики Для мембранной пластики Пластическая офтальмохирургия Краниофациальная хирургия Травматология и ортопедия Стоматология Кардиоваскулярная хирургия Нейрохирургия

3 ТРАНСПЛАНТАТ ДЛЯ ФИКСИРУЮЩЕЙ ПЛАСТКИ ТРАНСПЛАНТАТ ДЛЯ КАРКАСНОЙ ПЛАСТКИ ТРАНСПЛАНТАТ ДЛЯ ОБЪЕМНОЙ ПЛАСТКИ МЕМБРАННЫЙ ТРАНСПЛАНТАТ F F F F F F F F F F F F РАЗРАБОТКА АНАТОМИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ К СОЕДИНИТЕЛЬНОТКАННЫМ ТРАНСПЛАНТАТАМ Исследования гг.

4 Мембранные По типу строения Однослойные коллагеновые эластические Многослойные коллагеновые коллагеново-эластические слой эластический между двумя коллагеновыми слоями) По размеру Для ограниченной пластики (S 100 см 2) Каркасные Коллагеново-эластические Эластические Фиксирующие Лентовидные Круглые (d>1mm) Филаментные (d1mm) Филаментные (d

5 Функциональная морфология тканевого ложа Взаимодействие аллотрансплантатов с органами иммунной системы Пациентка Г., 64 года Слизистая оболочка желудка, атрофический гастрит Пациентка Г., 64 года Слизистая оболочка желудка, атрофический гастрит 1 месяц после эндоскопического введения ДБА Лимфоидный фолликул Исследования гг.

6 Функциональная морфология тканевого ложа Взаимодействие аллотрансплантатов с органами иммунной системы Пациентка М., 59 лет. Слизистая оболочка желудка, атрофический гастрит 1 месяц после эндоскопического введения ДБА Лимфоидный фолликул Исследования гг.

7 Функциональная морфология тканевого ложа Взаимодействие аллотрансплантатов с органами иммунной системы Биоматериалы Аллоплант взаимодействуют с системой Т-лимфоцитов, изменяя соотношение различных клонов внутри популяции, что раскрывает морфогенетическую роль трансплантатов, опосредованную через лимфоцитарное звено иммунитета Исследования гг.

8 1 – периартериальная лимфатическая оболочка (Т-лимфоциты) 2 – мантийная зона лимфатического фолликула (В-лимфоциты) 3 – зародышевый центр лимфатического фолликула (пролиферирующие В- лимфоциты, ФДК, Т-лимфоциты, макрофаги) 4 – маргинальная зона (Т и В-лимфоциты) 1 – периартериальная лимфатическая оболочка (Т-лимфоциты) 2 – мантийная зона лимфатического фолликула (В-лимфоциты) 3 – зародышевый центр лимфатического фолликула (пролиферирующие В- лимфоциты, ФДК, Т-лимфоциты, макрофаги) 4 – маргинальная зона (Т и В-лимфоциты) Известно, что за морфогенетическую активность отвечают Т- лимфоциты (Бабаева А.Г. с соавт., ) Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант Схема строения белой пульпы селезенки

9 В паренхиму селезенки инъецирован: 1.Опытная группа – диспергированный биоматериал Аллоплант (n=24) 1.Контрольная группа – физ. раствор (n=24) 3. Нативные животные (n=24) 1 - Паренхима селезенки 2 - Четыре локуса введения материала 3 - Взвесь диспергированного материала Сроки изучения материала: 17 часов, 1-е сутки, 7-е сутки, 14-е сутки Размер частиц 120 мкм Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант

10 С помощью морфометрической программы Biovision 3.0 в комплексе с программными пакетами Microsoft Excel 2010 и Statistica 10 изучены: A - площадь герминативного центра; B - площадь периартериальной лимфатической оболочки C - ширина мантийной зоны лимфатического фолликула; D - ширина маргинальной зоны над лимфатическим фолликулом. Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант A B C D

11 Площадь периартериальной лимфатической оболочки в селезенке (T-зависимая зона) 17 часов 0 4×10 4 8×10 4 1,2×10 5 1,6×10 5 2× е сутки 7-е сутки 14-е сутки Нативные животные Опыт 0 4×10 4 8×10 4 1,2×10 5 1,6×10 5 2× часов 1-е сутки 7-е сутки 14-е сутки Контроль Селезенка крысы. Опытная серия. 17 часов. Окраска г/э. Об.×10, ок. ×20. Селезенка крысы. Контроль. 17- часов. Окраска г/э. Об.×10, ок. ×20. Биоматериал Аллоплант мкм 2 Нативные животные В опыте наблюдается достоверное увеличение показателя через 17, 24 часа и на 7-е сутки эксперимента. В контроле – только через 17-часов Пролонгированный эффект Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант

12 часов 1-е сутки 7-е сутки 14-е сутки Опыт часов 1-е сутки 7-е сутки 14-е сутки Опыт Селезенка крысы. Опытная серия. 1-е сутки. Окраска г/э. Об.×10, ок. ×20. Селезенка крысы. Опытная серия. 7-е сутки. Окраска г/э. Об.×10, ок. ×20. мкм 2 мкм Нативные животные Нативные животные Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант Не обнаружено статистически значимых изменений в лимфатических фолликулах (B-зависимые зоны) в обеих сериях Площадь герминативного центра Ширина мантийной зоны

13 Ширина маргинальной зоны в селезенке (Т-зависимая зона) часов 1-е сутки 7-е сутки 14-е сутки Опыт часов 1-е сутки 7-е сутки 14-е сутки Контроль Селезенка крысы. Опытная серия. 17 часов. Окраска г/э. Об.×10, ок. ×20. Селезенка крысы. Норма. Окраска г/э. Об.×10, ок. ×20. Маргинальная зона не выражена мкм Нативные животные Нативные животные Указанный показатель достоверно увеличивается через 17 часов и 24 часа в опытной серии Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант

14 Иммунофенотипирование спленоцитов проводилось в проточном цитофлюориметре FACS Calibur (BD) Использовались мышиные моноклональные антитела фирмы Catlag Lab против антигенов крыс для типирования Т-хелперов (CD3 + CD4 + ) и цитотоксических лимфоцитов (CD3 + CD8 + ) Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант

15 часов 1-е сутки 7-е сутки 14-е сутки Нативные животные часов 1-е сутки 7-е сутки 14-е сутки Нативные животные Т-хелперы (CD4+) Опыт Т-хелперы (CD4+) Опыт Цитотоксические лимфоциты CD8+ Опыт Цитотоксические лимфоциты CD8+ Опыт % % % % В опыте наблюдается увеличение количества Т-хелперов в паренхиме селезенки через 17 и 24 часа и увеличение количества ЦТЛ на 7-е сутки эксперимента. Изменения обнаруженные в контроле не являются статистически значимыми Изучение реакции лимфоидной ткани на введение диспергированного биоматериала Аллоплант

16 Отторжение трансплантата обусловлено следующими эффекторными механизмами Ivan M. Roitt (2011): Сверхострое отторжение протекает в течение нескольких минут или часов и обусловлено антителами (B-лимфоциты) – в нашем исследовании не обнаружено изменений в B-зависимых зонах селезенки Острое отторжение возникает через несколько суток или недель; его вызывают аллореактивные Т-клетки (CD8 + ), при этом речь идет о кратном увеличении субпопуляции – изменения, отмеченные нами в основном затрагивают CD4 + и носят относительный характер Хроническое отторжение длится несколько месяцев или лет после трансплантации, при этом имеют место оба механизма – по данным Э.Р. Мулдашева С соавт. ( ) в биоматериалах Аллоплант отсутствует субстрат для протекания подобных процессов (клетки, клеточные ядра) Наблюдаемые явления не могут рассматриваться как реакция «хозяин против трансплантата»

17 Доказано модулирующее влияние биоматериала Аллоплант на процессы активации лимфоцитов и их способность стимулировать пролиферацию других клеток на экспериментальной модели кожной раны (Хасанов Р.А., 1999) На основании 960 проб крови собак, при моделировании репаративного остеогенеза на фоне применения костного биоматериала Аллоплант отмечено достоверное (p

18 Функциональная морфология тканевого ложа Фактор локомоции в регенерации опорных структур Моделирующая роль функциональной нагрузки Регенерат, на месте Аллопланта для фиксирующей пластики, подсаженного согласно вектору нагрузки Регенерат, на месте Аллопланта для фиксирующей пластики, подсаженного вне вектора нагрузки tendon Исследования гг.

19 Фактор тканевого напряжения Гидростатическое Онкотическое Осмотическое Коллаген, эластин, мембраны «Твёрдое» Общее тканевое давление A. Guyton (1973) «Жидкостное» (интерстициальное)

20 Фактор тканевого напряжения Методы регистрации тканевого напряжения Датчик-тензометр График, получаемый на экране ПК График, получаемый на экране ПК Аппарат контактной и игольной тензометрии Регистрация ТН

21 Фактор тканевого напряжения ± Доверительный интервал ± Стандартная ошибка Среднее значение норма лёгкая степень средняя степень тяжёлая степень 22,0110,225,11TNF-α, % 40,1224,5412,01TGF- β 1, % тяжёлая степень средняя степень лёгкая степень Хронический пародонтит Фактор Снижение тканевого напряжения слизистой десны при пародонтите Экспрессия цитокинов Па Нехарактерная пространственная ориентация пучков коллагеновых волокон при пародонтите Собственная пластинка слизистой оболочки десны Исследования гг.

22 Фактор тканевого напряжения 540,1112,2TNF-α, % 4,128,739,9TGF- β 1, % 30-е сутки 7-е сутки 2-е сутки После лечения Фактор 90-е сутки 90-е сутки 30-е сутки 30-е сутки 7-е сутки 7-е сутки Восстановление тканевого напряжения слизистой десны после введения ДБА Экспрессия цитокинов Норма Собственная пластинка слизистой оболочки десны Образование новых сосудов после введения диспергированного биоматериала После лечения Пародонтит Исследования гг.

23 Фактор тканевого напряжения Резкое повышение ТН Гипертрофия паренхимы органа без изменения стромы Незначительное снижение ТН Нормализация ТН Деструкция и некроз тканей Восстановление соединительнотканных структур Значительное снижение ТН Фиброз органа Влияние тканевого напряжения на процессы морфогенеза (Макаров А.К., 1987) «Путем моделирования необходимых величин тканевого давления можно предупредить склероз и атрофию участков и целого органа, стимулировать процессы регенерации…»

24 Трансплантация тканей Факторы трансплантата Факторы реципиента Анатомическая структура Биомеханические свойства Биохимический состав Гистогенетическое происхождение Анатомическая структура Биомеханические свойства Биохимический состав Гистогенетическое происхождение Характер тканевого ложа (сосудистое и лимфатическое русло) Органы иммунной системы Функциональная нагрузка Характер тканевого ложа (сосудистое и лимфатическое русло) Органы иммунной системы Функциональная нагрузка

25 Персонификация (personification) Профилактика (prevention) Предсказуемость (predictability) При участии пациента (patient) Персонификация (personification) Профилактика (prevention) Предсказуемость (predictability) При участии пациента (patient) Современная концепция 4P Регенеративная медицина Локальное и системное применение различных типов стволовых клеток Трансляционная медицина Регенеративная медицина Локальное и системное применение различных типов стволовых клеток Трансляционная медицина акад. РАМН Черешнев В.А., 2012

26