Экспериментальное исследование микроигольчатого пластыря при инфаркте миокарда

Терапия стволовыми клетками— перспективное направление, но его внедрению в клинику препятствует недостаточная жизнеспособность клеток в ткани реципиента. Ученые из Китая разработали микроигольчатый пластырь из биоразлагаемого полилактата, содержащий стволовые клетки. Дополнительную стимуляцию клеток обеспечивает пьезоэлектричество, генерируемое полилактатом при воздействии ультразвука. Эксперименты на крысиной модели инфаркта подтвердили перспективность этого подхода.

Исследователи предложили новый вариант терапии инфаркта стволовыми клетками. На поврежденную область миокарда накладывается микроигольчатый пластырь, содержащий стволовые клетки костного мозга. 

Китайские исследователи создали имплантируемое устройство, улучшающее регенерацию сердца, — пьезоэлектрический микроигольчатый пластырь. В работе стволовые клетки загружали в электроактивный микроигольчатый пластырь, который размещали на поврежденном участке миокарда крысы. Устройство изготовляли из биоразлагаемого полилактата методом сверххолодной формовки. На пластыре располагалось 12 конусообразных игл, каждая с 24 порами. Мезенхимальные стволовые клетки получали из костного мозга, помещали в пластырь и накладывали его на зону инфаркта. Они оставались внутри пористых игл, но обеспечивали паракринный эффект (выделяли сигнальные молекулы, влияющие на соседние клетки).

Полилактат, помимо биоразлагаемости, имеет еще одно полезное свойство — он относится к пьезоэлектрикам, то есть способен преобразовывать механическую энергию (например, ультразвука) в электрическую. Авторы предположили, что пьезоэлектрическая стимуляция, создаваемая микроиглами, усилит активность стволовых клеток и реакции самовосстановления кардиомиоцитов. Воздействие ультразвука и генерация пьезоэлектричества не повлияли на их жизнеспособность.

Присутствие мезенхимальных стволовых клеток костного мозга значительно снижало скорость апоптоза кардиомиоцитов при их совместной инкубации в условиях гипоксии. Изменения в экспрессии генов кардиомиоцитов также указывало на активацию их регенеративного потенциала.

Авторы оценили терапевтическое действие устройства на крысах с острым инфарктом миокарда. Было сформировано пять групп животных: в одной группе инфаркт не лечили, другой делали инъекции стволовых клеток в сердце, третьей на левый желудочек сердца накладывали пленку из полимера с пьезоэлектрическими свойствами, четвертой — пустой микроигольчатый пластырь и пятой — микроигольчатый пластырь со стволовыми клетками. Животных трех последних групп также обрабатывали ультразвуком (один раз в 8 часов на протяжении трех суток), чтобы вызвать электростимуляцию.

Стволовые клетки внутри пластыря оказались более жизнеспособными, чем введенные инъекционно. ЭхоКГ показало худшие результаты у крыс, получивших инъекцию стволовых клеток, даже по сравнению с контролем без лечения. В то же время у всех групп с полимерными имплантатами сократительные способности сердца были лучше, что авторы связывают с электрической стимуляцией моноцитов и макрофагов. У крыс с имплантатом, содержащим стволовые клетки, снизилось соотношение воспалительных моноцитов к противовоспалительным — это может предотвратить повреждения ткани в периинфарктной области. У них также уменьшился некроз кардиомиоцитов и улучшилось ремоделирование сердечной ткани, были снижены проявления фиброза, ткань передней стенки сердца на 28-й день оказалась более толстой.

Источник: https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeb4840

---

Поделитесь новостью в социальных сетях