ВИГОТОВЛЕННЯ АЦЕЛЮЛЯРНОГО ДЕРМАЛЬНОГО МАТРИКСУ ЗІ ШКІРИ СВИНІ: МОРФОЛОГІЧИЙ АНАЛІЗ

I. S. Kulyanda; L. Ya. Fedoniuk; A. I. Dovgalyuk; S. B. Kramar; O. O. Kulyanda

doi:10.11603/1811-2471.2020.v.i4.11761

Автор(и)

I. S. Kulyanda Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України
L. Ya. Fedoniuk Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України
A. I. Dovgalyuk Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України
S. B. Kramar Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України
O. O. Kulyanda Тернопільський національний медичний університет імені І. Я. Горбачевського МОЗ України

DOI:

https://doi.org/10.11603/1811-2471.2020.v.i4.11761

Ключові слова:

шкіра свині

Анотація

РЕЗЮМЕ. Перспективним напрямком у лікуванні дефектів шкіри різної етіології є використання децелюляризованої (ацелюлярної) шкіри свині.

Мета – розробити методику виготовлення ацелюлярного дермального матриксу з дерми шкіри свині зі збереженням нативної структури.

Матеріал і методи. Процес виготовлення ацелюлярного дермального матриксу полягав у поєднанні фізичних і хімічних впливів на дерму. Забір дерми завтовшки 1,0–1,3 мм проводили у свиней віком до 1 року з ділянки спини та, частково, з бокових ділянок тулуба. Попередньо за допомогою дерматома із відповідних ділянок знімали шар шкіри товщиною 0,3–0,4 мм, який піддавали фізичній і хімічній обробці. Досягнення максимальної ацелюлярності дермального матриксу здійснювали покроково, цей процес включав 4 етапи обробки шкіри: 1 – процес заморожування – розморожування; 2 – дегідратація гліцерином; 3 – осмотичний стрес; 4 – вимивання детергентом решток клітин.

Для оцінки ефективності протоколу децелюляризації проводили морфологічний аналіз дерми за допомогою світлової мікроскопії.

Результати. Гістологічний аналіз дерми шкіри свині після циклів заморожування – розморожування виявив, що колагеновий каркас дермального матриксу, отриманий у результаті першого етапу децелюляризації, зберігає свою структурну організацію.

Другий етап децелюляризації виявив зменшення кількості клітин фібробластичного ряду. При цьому сполучнотканинні елементи, які представлені різноспрямованими пучками колагенових волокон, зберігали свою структурну організацію.

Третій етап децелюляризації виявив лізис клітин фібробластичного ряду, які у вигляді базофільно забарвлених елементів у незначній кількості локалізувались у дермі.

У результаті промивки ліофілізованої шкіри неіонним детергентом додецилсульфатом натрію виявлено повну відсутність клітин фібробластичного ряду, епідермоцитів у складі волосяних фолікулів, ендотеліоцитів у стінці кровоносних судин, що свідчить про ефективність вказаного реагента у видаленні залишків продуктів розпаду клітин.

Висновок. Запропонований протокол децелюляризації дерми шкіри свині є ефективним для видалення ядерних та клітинних структур із дерми. Конкретні протоколи можуть бути змінені шляхом збільшення різниці температур або зміни кількості циклів заморожування – розморожування.

Посилання

Debeer, S., Le Luduec, J.B., Kaiserlian, D., Laurent, P., Nicolas, J.F., Dubois, B., & Kanitakis, J. (2013). Comparative histology and immunohistochemistry of porcine versus human skin. Eur. J. Dermatol., 23 (4), 456-466.

Chua, A.W., Khoo, Y.C., Tan, B.K., Tan, K.C., Foo, C.L., & Chong, S.J. (2016). Skin tissue engineering advances in severe burns: review and therapeutic applications. Burns Trauma, 4, 3. DOI: 10.1186/s41038-016-0027-y.

Tracy, L.E., Minasian, R.A., & Caterson, E.J. (2016). Extracellular matrix and dermal fibroblast function in the healing wound. Adv. Wound Care (New Rochelle), 5, 119-136.

Chaudhari, A.A., Vig, K., Baganizi, D.R., Sahu, R., Dixit, S., Dennis, V., …, & Pillai, S.R. (2016). Future prospects for scaffolding methods and biomaterials in skin tissue engineering: a review. Int. J. Mol. Sci., 17 (12), 1974.

Sheikholeslam, M., Wright, M.E.E., Jeschke, M.G., Amini-Nik, S. (2018). Biomaterials for skin substitutes. Adv. Healthc. Mater., 7 (5), 1700897.

Cui, H., Chai, Y., & Yu, Y. (2019). Progress in developing decellularized bioscaffolds for enhancing skin construction. J. Biomed. Mater. Res. A, 107 (8), 1849-1859.

Hrebikova, H., Diaz, D., & Mokry, J. (2015). Chemical decellularization: a promising approach for preparation of extracellular matrix. Biomed. Pap. Med. Fac. Univ. Palacky Olomouc Czech. Repub., 159 (1), 12-17.

Crapo, P.M., Gilbert, T.W., & Badylak, S.F. (2011). An overview of tissue and whole organ decellularization processes. Biomaterials, 32 (12), 3233-3243.

Riau, A.K., Beuerman, R.W., Lim, L.S., & Mehta, J.S. (2010). Preservation, sterilization and de-epithelialization of human amniotic membrane for use in ocular surface reconstruction. Biomaterials, 31 (2), 216-225.

Olczyk, P., Mencner, L., & Komosinska-Vassev, K. (2014). The role of the extracellular matrix components in cutaneous wound healing. BioMed. Res. Int., 2014, 747584.

Volk, S.W., Iqbal, S.A., & Bayat, A. (2013). Interactions of the extracellular matrix and progenitor cells in cutaneous wound healing. Adv. Would Care, 2 (6), 261-272.

Xu, C.C., Chan, R.W., & Tirunagari, N.A. (2007). Biodegradable, acellular xenogeneic scaffold for regeneration of the vocal fold lamina propria. Tissue Eng.,13 (3), 551-566.

Cox, B., & Emili, A. (2006). Tissue subcellular fractionation and protein extraction for use in mass-spectrometry-based proteomics. Nat. Protoc., 1 (4), 1872-1878.

Xing, Q., Yates, K., Tahtinen, M., Shearier, E., Qian, Z., & Zhao, F. (2015). Decellularization of fibroblast cell sheets for natural extracellular matrix scaffold preparation. Tissue Engineering-Part C Methods., 21 (1), 77-87. DOI: 10.1089/ten.tec.2013.0666.

Prasertsung, I., Kanokpanont, S., Bunaprasert, T., Thanakit, V., & Damrongsakkul, S. (2008). Development of acellular dermis from porcine skin using periodic pressurized technique. J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater., 85 (1), 210-219.

Levy, R.J., Vyavahare, N., Ogle, M., Ashworth, P., Bianco, R., & Schoen, F.J. (2003). Inhibition of cusp and aortic wall calcification in ethanol- and aluminum-treated bioprosthetic heart valves in sheep: background, mechanisms, and synergism. J. Heart Valve Dis., 12 (2), 209-216.

Gorschewsky, O., Klakow, A., Riechert, K., Pitzl, M., & Becker, R. (2005). Clinical comparison of the Tutoplast allograft and autologous patellar tendon (bone-patellar tendon-bone) for the reconstruction of the anterior cruciate ligament: 2- and 6-year results. Am. J. Sports Med., 33 (8), 1202-1209.

Gorschewsky, O., Puetz, A., Riechert, K., Klakow, A., & Becker, R. (2005). Quantitative analysis of biochemical characteristics of bone-patellar tendon-bone allografts. Biomed. Mater. Eng., 15 (6), 403-411.

Nakayama, K.H., Batchelder, C.A., Lee, C.I., & Tarantal, A.F. (2010). Decellularized rhesus monkey kidney as a three-dimensional scaffold for renal tissue engineering. Tissue Eng. Part A., 16 (7), 2207-2216.

Yang, B., Zhang, Y., Zhou, L., Sun, Z., Zheng, J., Chen, Y., & Dai, Y. (2010). Development of a porcine bladder acellular matrix with well-preserved extracellular bioactive factors for tissue engineering. Tissue Eng. Part. C Methods., 16 (5), 1201-1211.

Du, L., Wu, X., Pang, K., & Yang, Y. (2010). Histological evaluation and biomechanical characterisation of an acellular porcine cornea scaffold. Br. J. Ophthalmol., 95 (3), 410-414.

Funamoto, S., Nam, K., Kimura, T., Murakoshi, A., Hashimoto, Y., Niwaya K, ..., & Kishida, A. (2010). The use of high-hydrostatic pressure treatment to decellularize blood vessels. Biomaterials, 31 (13), 3590-3595.

Riau, A.K., Beuerman, R.W., Lim, L.S., & Mehta, J.S. (2010). Preservation, sterilization and de-epithelialization of human amniotic membrane for use in ocular surface reconstruction. Biomaterials, 31 (2), 216-225.