kpcczКомплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеванийComplex Issues of Cardiovascular Diseases2306-12782587-9537Federal State Budgetary Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”10.17802/2306-1278-2017-6-3-13-24kpccz-302Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL STUDIESМОДИФИКАЦИЯ RGD-ПЕПТИДАМИ СОСУДИСТЫХ ГРАФТОВ МАЛОГО ДИАМЕТРА ИЗ ПОЛИКАПРОЛАКТОНА: РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯMODIFICATION BY RGD-PEPTIDES OF VASCULAR GRAFTS OF SMALL DIAMETER FROM POLYPAROLACTONE: EXPERIMENTAL STUDY RESULTSМатвееваВ. Г.MatveevaV. G.

Кемерово

Kemerovo

АнтоноваЛ. В.AntonovaL. V.

650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар, д. 6

6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, 650002

antolv@kemcardio.ruСевостьяноваВ. В.SevostyanovaV. V.

Кемерово

Kemerovo

ВеликановаЕ. А.VelikanovaE. A.

Кемерово

Kemerovo

КривкинаЕ. О.KrivkinaE. O.

Кемерово

Kemerovo

ГлушковаТ. В.GlushkovaT. B.

Кемерово

Kemerovo

ХодыревскаяЮ. И.KhodyrevskayaYu. I.

Кемерово

Kemerovo

БарбарашО. Л.BarbarashO. L.

Кемерово

Kemerovo

БарбарашЛ. С.BarbarashL. S.

Кемерово

Kemerovo

Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»РоссияFederal State Budgetary Scientific Institution “Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases”Russian Federation201718092017031324Copyright © Матвеева В.Г., Антонова Л.В., Севостьянова В.В., Великанова Е.А., Кривкина Е.О., Глушкова Т.В., Ходыревская Ю.И., Барбараш О.Л., Барбараш Л.С., 20172017Матвеева В.Г., Антонова Л.В., Севостьянова В.В., Великанова Е.А., Кривкина Е.О., Глушкова Т.В., Ходыревская Ю.И., Барбараш О.Л., Барбараш Л.С.Matveeva V.G., Antonova L.V., Sevostyanova V.V., Velikanova E.A., Krivkina E.O., Glushkova T.B., Khodyrevskaya Y.I., Barbarash O.L., Barbarash L.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nii-kpssz.com/jour/article/view/302Резюме

Резюме. Для придания поверхности полимерных сосудистых графтов функциональной активности использованы RGD-пептиды, являющиеся сайтами связывания с интегриновыми рецепторами клеток.

Цель исследования

Цель исследования. Изучить влияние модификации RGD-пептидами сосудистых графтов малого диаметра из поликапролактона на проходимость, скорость и качество эндотелизации внутренней поверхности после имплантации графтов в брюшную часть аорты мелких лабораторных животных.

Материалы и методы

Материалы и методы. Графты диаметром 2 мм были изготовлены методом электроспиннинга из поликапролактона (PCL графты). Поверхность графтов была модифицирована RGD-пептидами посредством карбодиимидного связывания (PCL-RGD графты). До имплантации исследована морфология поверхности, физико-механические и вязкоэластические свойства PCL и PCL-RGD графтов. PCL (n=16) и PCL-RGD графты (n=16) имплантировали в брюшную аорту крыс на 1, 3, 6, 9 месяцев, с последующим изучением гистологической и иммунофлуоресцентной картины.

Результаты

Результаты. Морфология поверхности и вязкоэластические свойства PCL и PCL-RGD графтов не имели существенных различий. Проходимость PCL-RGD графтов на всех сроках имплантации была на 50% выше по сравнению с PCL, а частота развития гранулематозного воспаления - в среднем, в 2 раза меньше. Присутствие на внутренней поверхности PCL-RGD графтов эндотелиальных клеток с фенотипом CD31+vWF+ зарегистрировано уже через 1 месяц имплантации, на PCL-графтах - через 3 месяца.

Заключение

Заключение. Модификация PCL-графтов RGD-пептидами способствовала повышению проходимости графтов, более ранней эндотелизации внутренней поверхности, а также снижению выраженности гранулематозного воспаления. 

Abstract

Abstract. To endow the luminal surface of the vascular grafts of functional, we applied arginine-glycineaspartic acid (RGD)-containing peptides, which are the ligands for integrins.

The aim to study the effect of modification of small-diameter vascular grafts from polycaprolactone on the patency, speed and quality of endothelization of the internal surface after implantation of grafts into the abdominal part of the aorta of small laboratory animals by the RGD peptides.

Materials and methods

Materials and methods.Vascular grafts diameter 2 mm were fabricated of poly(ε-caprolactone) (PCL) using electrospinning following optional conjugation with RGD peptides by the method of carbodiimide binding. The surface morphology, physical-mechanical properties of PCL and PCL-RGD grafts was studied before implantation. Either PCL and PCL-RGD grafts were implanted into abdominal aorta of rats for 1, 3, 6, or 9 months following explantation along with the adjacent aortic regions and further histological and immunofluorescence examination.

Results

Results. We found that immobilization of RGD peptides at the luminal surface did not alter structure and mechanical properties of PCL grafts. Primary patency of the RGD-treated grafts was 50% higher while the prevalence of inflammation was 2-fold lower compared to PCL grafts at all the time points. Moreover, we identified CD31+vWF+ cells at the luminal surface of RGD-PCL grafts as early as 1 month postimplantation in comparison with 3 months postimplantation in PCL grafts.

Conclusion

Conclusion. Immobilization of RGD peptides at the PCL grafts increases the primary grafts patency, induces rapid endothelialization and decreases granulomatous inflammation. 

сосудистые графтымодификацияRGD-пептидыvascular graftsmodificationRGD-peptidesReferencesKurobe H., Maxfield M.W., Breuer C.K., Shinoka T. Concise review: tissue engineered vascular grafts for cardiac surgery: past, present and future. Stem Cells Trans Med. 2012; 1(7): 566-571Kurobe H., Maxfield M.W., Breuer C.K., Shinoka T. Concise review: tissue engineered vascular grafts for cardiac surgery: past, present and future. Stem Cells Trans Med. 2012; 1(7): 566-571Hoenig M.R., Campbell G.R., Campbell J.H. Vascular grafts and the endothelium. Endot. 2006; 13: 385-401Hoenig M.R., Campbell G.R., Campbell J.H. Vascular grafts and the endothelium. Endot. 2006; 13: 385-401Li S., Sengupta D., Chien S. Vascular tissue engineering: from in vitro to in situ. Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2014; 6(1): 61-76Li S., Sengupta D., Chien S. Vascular tissue engineering: from in vitro to in situ. Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 2014; 6(1): 61-76Матвеева В.Г., Антонова Л.В., Барбараш О.Л., Барбараш Л.С. Пептидные последовательности, имитирующие внеклеточный матрикс, – перспективный способ биофункционализации сердечно-сосудистых имплантатов. Молекулярная медицина, 2016;14(6): 19-26. Matveyeva V.G., Antonova L.V., Barbarash O.L., Barbarash L.S. Peptidnyye posledovatel’nosti, imitiruyushchiye vnekletochnyy matriks – perspektivnyy sposob biofunktsionalizatsii serdechno-sosudistykh implantatov. Molekulyarnaya meditsina, 2016;14(6): 19-26 (In Russ.)Матвеева В.Г., Антонова Л.В., Барбараш О.Л., Барбараш Л.С. Пептидные последовательности, имитирующие внеклеточный матрикс, – перспективный способ биофункционализации сердечно-сосудистых имплантатов. Молекулярная медицина, 2016;14(6): 19-26. Matveyeva V.G., Antonova L.V., Barbarash O.L., Barbarash L.S. Peptidnyye posledovatel’nosti, imitiruyushchiye vnekletochnyy matriks – perspektivnyy sposob biofunktsionalizatsii serdechno-sosudistykh implantatov. Molekulyarnaya meditsina, 2016;14(6): 19-26 (In Russ.)Antonova L.V., Seifalian A.M., Kutikhin A.G., Sevostyanova V.V. et al. Bioabsorbable bypass grafts biofunctionalised with RGD have enhanced biophysical properties and endothelialisation tested in vivo. Frontiers in Pharmacology. 2016; 7(136): 1-10. Doi: 10.3389/fphar.2016.00136Antonova L.V., Seifalian A.M., Kutikhin A.G., Sevostyanova V.V. et al. Bioabsorbable bypass grafts biofunctionalised with RGD have enhanced biophysical properties and endothelialisation tested in vivo. Frontiers in Pharmacology. 2016; 7(136): 1-10. Doi: 10.3389/fphar.2016.00136Matveeva V.G., Seifalian A.M., Antonova L.V., Velikanova E.A. et al. Biofunctionalization of polycaprolactone scaffolds with RGD peptides for the better cells integration. AIP Conference Proceedings. 2016; 1760: 020048-1- 020048-5. doi: 10.1063/1.4960267Matveeva V.G., Seifalian A.M., Antonova L.V., Velikanova E.A. et al. Biofunctionalization of polycaprolactone scaffolds with RGD peptides for the better cells integration. AIP Conference Proceedings. 2016; 1760: 020048-1- 020048-5. doi: 10.1063/1.4960267Zhang H., Hollister S. Comparison of bone marrow stromal cell behaviors on poly(caprolactone) with or without surface modification: studies on cell adhesion, survival and proliferation. J Biomater Sci Polym Ed. 2009; 20(14): 1975-1993Zhang H., Hollister S. Comparison of bone marrow stromal cell behaviors on poly(caprolactone) with or without surface modification: studies on cell adhesion, survival and proliferation. J Biomater Sci Polym Ed. 2009; 20(14): 1975-1993Sedaghati T., Jell G., Seifalian A. Investigation of Schwann cell behaviour on RGDfunctionalised bioabsorbable nanocomposite for peripheral nerve regeneration. N Biotechnol. 2014; 31(3): 203-213Sedaghati T., Jell G., Seifalian A. Investigation of Schwann cell behaviour on RGDfunctionalised bioabsorbable nanocomposite for peripheral nerve regeneration. N Biotechnol. 2014; 31(3): 203-213Антонова Л. В., Матвеева В. Г., Барбараш Л. С. Использование метода электроспиннинга в создании биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра: Проблемы и решения (обзор). Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015; 3: 12-22. Antonova L.V., Matveeva V.G., Barbarash L.S. Electrospinning and biodegradable small-diameter vascular grafts: problems and solutions (review). Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2015;(3):12-22. (In Russ.) DOI:10.17802/2306-1278-2015-3-12-22Антонова Л. В., Матвеева В. Г., Барбараш Л. С. Использование метода электроспиннинга в создании биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра: Проблемы и решения (обзор). Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2015; 3: 12-22. Antonova L.V., Matveeva V.G., Barbarash L.S. Electrospinning and biodegradable small-diameter vascular grafts: problems and solutions (review). Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2015;(3):12-22. (In Russ.) DOI:10.17802/2306-1278-2015-3-12-22Swartz D.D., Andreadis S.T. Animal models for vascular tissue-engineering. Curr Opin Biotechnol. 2013; 24(5): 916-925Swartz D.D., Andreadis S.T. Animal models for vascular tissue-engineering. Curr Opin Biotechnol. 2013; 24(5): 916-925Hager G., Holnthoner W., Wolbank S., Husa A.M., et al. Three specific antigens to isolate endothelial progenitor cells from human liposuction material. Cytotherapy. 2013; 15(11): 1426-1435. doi: 10.1016/j.jcyt.2013.06.018Hager G., Holnthoner W., Wolbank S., Husa A.M., et al. Three specific antigens to isolate endothelial progenitor cells from human liposuction material. Cytotherapy. 2013; 15(11): 1426-1435. doi: 10.1016/j.jcyt.2013.06.018Panagiotis Berillis. The Role of Collagen in the Aorta’s Structure. The Open Circulation and Vascular J. 2013; 6: 1-8Panagiotis Berillis. The Role of Collagen in the Aorta’s Structure. The Open Circulation and Vascular J. 2013; 6: 1-8Антонова Л.В., Насонова М.В., Кудрявцева Ю.А., Головкин А.С. Возможности использования полиоксиалканоатов и поликапролактона в качестве сополимерной основы для создания тканеинженерных конструкций в сердечно-сосудистой хирургии. Бюллетень сибирской медицины. 2012; 1: 128-134. Antonova L.V., Nasonova M.V., Kudryavtseva Y.A., Golovkin A.S. Potential for polyhydroxyalkanoates and policaprolactone copolymer use as tissue-engineered scaffolds in cardiovascular surgery. Bulletin of Siberian Medicine. 2012;11(1):128-134. (In Russ.) DOI:10.20538/1682-0363-2012-1-128-134Антонова Л.В., Насонова М.В., Кудрявцева Ю.А., Головкин А.С. Возможности использования полиоксиалканоатов и поликапролактона в качестве сополимерной основы для создания тканеинженерных конструкций в сердечно-сосудистой хирургии. Бюллетень сибирской медицины. 2012; 1: 128-134. Antonova L.V., Nasonova M.V., Kudryavtseva Y.A., Golovkin A.S. Potential for polyhydroxyalkanoates and policaprolactone copolymer use as tissue-engineered scaffolds in cardiovascular surgery. Bulletin of Siberian Medicine. 2012;11(1):128-134. (In Russ.) DOI:10.20538/1682-0363-2012-1-128-134Струков А.И., Кауфман О.Я. Гранулематозное воспаление и гранулематозные болезни. Москва. Медицина. 1989. 184 с. Strukov A.I., Kaufman., O.YA. Granulematoznoye vospaleniye i granulematoznyye bolezni. Moskva. Meditsina. 1989. 184 s.Струков А.И., Кауфман О.Я. Гранулематозное воспаление и гранулематозные болезни. Москва. Медицина. 1989. 184 с. Strukov A.I., Kaufman., O.YA. Granulematoznoye vospaleniye i granulematoznyye bolezni. Moskva. Meditsina. 1989. 184 s.Stupack D. G. Integrins as a distinct subtype of dependence receptors. Сell Death and Differentiation 2005; 12: 1021–1030. doi:10.1038/sj.cdd.4401658Stupack D. G. Integrins as a distinct subtype of dependence receptors. Сell Death and Differentiation 2005; 12: 1021–1030. doi:10.1038/sj.cdd.4401658Anderson D.E., Hinds M.T. Extracellular matrix production and regulation in micropatterned endothelial cells. Biochem Biophys Res Commun. 2012; 427(1): 159-164. doi: 10.1016/j.bbrc.2012.09.034Anderson D.E., Hinds M.T. Extracellular matrix production and regulation in micropatterned endothelial cells. Biochem Biophys Res Commun. 2012; 427(1): 159-164. doi: 10.1016/j.bbrc.2012.09.034Bahramsoltani M., Slosarek I., De Spiegelaere W., Plendl J. Angiogenesis and collagen type IV expression in different endothelial cell culture systems. Anat Histol Embryol. 2014; 43(2): 103-15. doi: 10.1111/ahe.12052Bahramsoltani M., Slosarek I., De Spiegelaere W., Plendl J. Angiogenesis and collagen type IV expression in different endothelial cell culture systems. Anat Histol Embryol. 2014; 43(2): 103-15. doi: 10.1111/ahe.12052Zanetta L., Marcus S.G., Vasile J., Dobryansky M. et al. Expression of Von Willebrand factor, an endothelial cell marker, is up-regulated by angiogenesis factors: a potential method for objective assessment of tumor angiogenesis. Int J Cancer. 2000; 85(2): 281-288Zanetta L., Marcus S.G., Vasile J., Dobryansky M. et al. Expression of Von Willebrand factor, an endothelial cell marker, is up-regulated by angiogenesis factors: a potential method for objective assessment of tumor angiogenesis. Int J Cancer. 2000; 85(2): 281-288

The authors declare that there are no conflicts of interest present.