Образование новых кровеносных сосудов

Кардиогенез :: Образование кровеносных сосудов и сердца. (Бодемер Ч.…

(Бодемер Ч. Современная эмбриология 1971)

с.321-327, Образование кровеносных сосудов и сердца.

Глава XVI Внезародышевые оболочки и кровеносная система

Образование кровеносных сосудов и сердца

Одним из самых значительных процессов в развитии является образование сердца. На ранних стадиях обрастания желтка бластодермой в висцеральном листке боковой пластинки дифференцируются кровяные островки. Составляющие их мезодермальные клетки образуют как кровь, так и выстилку кровеносных сосудов. Клетки, расположенные внутри кровяных островков, дифференцируются в клетки крови, тогда как клетки наружного слоя образуют эндотелиальные мешочки. Множество таких мешочков сливается, и в результате роста и удлинения они превращаются в кровеносные сосуды. Этот процесс приводит к образованию сложной сети сосудов в области, которая окружает зародыш; её называют сосудистым полем (area vasculosa). В течение первого дня развития в бластодерме у переднего конца первичной полоски по обе стороны от неё образуются два мезодермальных скопления. Экспериментально показано, что это два мезодермальных зачатка сердца, которые возникают из клеток эпибласта, прошедших через первичную полоску и собравшихся в слое мезодермы по обе стороны гензеновского узелка. В течение первых 24 час до появления каких-либо видимых признаков развития сердца презумптивный миокард (см. ниже) приобретает специфические биохимические свойства и способность к самодифференцировке. Рис.195. Образование сердца путем слияния двух зачатков Расположенные с обеих сторон области мезодермы, способные дифференцироваться в сократимую сердечную мышцу при пересадке их в индифферентное окружение, больше истинного зачатка сердца и, таким образом, представляют собой типичные эмбриональные поля. Образование складок эктодермы и энтодермы в процессе образования передней кишки зародыша приводит к объединению двух зачатков сердца по средней линии и образованию одной срединной трубки с двойными стенками. Эндокард (фиг. 195), состоящий из типичного эндотелия, образует выстилку сердца. Из висцерального листка боковой пластинки, лежащей над эндотелием, возникает эпимиокард; он образует толстый мышечный слой – миокард и тонкий немышечный покровный слой – эпикард. На фиг. 196 изображено сердце и приведена схема кровообращения на ранней стадии развития.

Фиг. 195. Образование сердца путем слияния двух зачатков.

A. Два зачатка эндокарда представляют собой тонкостенные сосуды-эндокардиальные пузырьки. Два утолщения в висцеральном листке образуют будущую сердечную мышцу.

B. Эндокардиальные пузырьки сближаются, а зачатки эпимиокарда окружают эндокард и смыкаются над его верхней и нижней поверхностями. В. Эпимиокард образует оболочку вокруг эндокарда и дорзально соединяется с париетальным листком боковой пластинки. В результате сердце оказывается подвешенным на спинной брыжейке. Эндокард соединяется с желточными венами. 1 – париетальный листок боковой пластинки; 2 – хорда; 3 – нервная трубка; 4 – спинная мезодерма; 5 – эктодермальный эпителий; 6 – висцеральный листок боковой пластинки; 7 – передняя кишка; 8 -эндокардиальные пузырьки; 9 -энтодерма; 10 – эпимиокард; 11 – спинная брыжейка; 12 – спинная аорта; 13 – эндокард.

Рис.196. Строение замкнутой кровеносной системы

Фиг. 196. Строение кровеносной системы сразу после начала кровообращения по замкнутому кругу.

Желточные вены соединились с эндокардом сердца. Дуги аорты связывают сердце со спинной аортой. Желточные артерии соединяются со спинной аортой. Очень сложная сеть сосудов. возникающая в сосудистой зоне, связывает желточные артерии с желточными венами. Направление тока крови показано стрелками. 1 – дуга аорты; 2 – спинная аорта; 3 – сердце; 1 – желточная вена; 5 – желточная артерия; 6 – сосудистое поле.

Мезодермальный зачаток сердца имеет вид плотных скоплений клеток, сохраняющих свою индивидуальность в процессе образования сердца. Перемещение этих клеток является внутренне присущим и необходимым свойством развивающегося сердца. На фиг. 197, иллюстрирующей перемещение клеток, мезодермальный зачаток сердца показан только с одной стороны. Вскоре после того, как напротив гензеновского узелка образуются большие скопления мезодермы, клетки этих скоплений начинают перемещаться, по-видимому с помощью псевдоподий, вперед и по средней линии, образуя серп. Этот кардиальный серп по мере образования передних кишечных ворот образует внизу складку, и мезодермальные клетки в его боковых частях перемещаются вперед, сближаются и включаются в зачатки сердца.

Рис.197. Куриные зародыши на стадиях 5—12

Фиг. 197. Куриные зародыши на стадиях 5-12 (вид с брюшной стороны).

Показаны границы мезодермального зачатка сердца. Черный полусерп представляет собой мезодерму, из которой всегда образуется сердце. Точками отмечены области мезодермы, которые участвуют в образовании сердца у некоторых, но не у всех зародышей. Мезодермальный зачаток сердца показан только с одной стороны; таким образом, в действительности он имеет форму серпа на рисунках Л – Г. На рисунках Б – Ж показано положение клеток, из которых образуется сердце, на промежуточных стадиях (6-11). К стадии 12 (3) из большей части зачатка образовались ткани правой половины конуса (зачернены), петли желудочка (со спинной стороны не видны) и области синуса и предсердия (зачернены). Сетка с левой стороны на рисунке А представляет собой цифровой ключ для прослеживания судьбы маркированных участков в этих опытах.

С самых ранних стадий развитие сердца тесно связано с развитием головной энтодермы, и нормальное образование сердца также зависит от энтодермы. Так, удаление энтодермы на ранних стадиях развития амфибий приводит к развитию зародышей, лишенных сердца. Нарушение нормальных связей между энтодермой и мезодермальный зачатком сердца приводит к образованию у куриных зародышей двойного сердца. Энтодерму можно отделить от мезодермы, обрабатывая куриные зародыши лимоннокислым натрием; при этом нарушение связей на стадии первичной полоски приводит к тому, что сердечная мезодерма не перемещается, как обычно, но в ней дифференцируются пузырьки сократимой ткани. О ведущей роли энтодермы в перемещении мезодермы свидетельствует также отсутствие у куриных зародышей, лишенных энтодермы, каких-либо трубчатых структур. На стадии первичной полоски перемещение мезодер-мальных клеток, образующих сердце, по-видимому, случайно, а после образования серпа энтодерма, вероятно, направляет движение клеток. Даже в культуре энтодерма нужна для того, чтобы мезодермальные клетки совершали свойственное им перемещение. Таким образом, миграция клеток зачатка сердца и образование энтодермальной складки представляют собой самостоятельные процессы, однако после установления связи между мезодермой и энтодермой на стадии серпа мезодерма становится зависимой от энтодермы; при нарушении этой связи сердце развивается ненормально. Напомним (гл. XIV), что именно на этой стадии мезодермальный зачаток сердца, вероятно, действует на энтодерму в области кишечных ворот, индуцируя образование печени.

Рис.198. Слияние зачатков сердца

Фиг. 198. Слияние зачатков сердца куриного зародыша (вид с брюшной стороны).

Зачатки сердца представляют собой две трубки, которые сливаются, образуя единое трубчатое сердце. Это слияние начинается на уровне желудочков (стадия 8 сомитов) и продолжается в заднем направлении (А). На стадии 10 сомитов (Б) начинают сливаться парные зачатки предсердий и к стадии 14 сомитов образуется единое предсердие (В). На этой стадии венозный синус все еще сохраняется в виде двух зачатков. 1 – брюшные аорты; 2 – желудочек; 3 – предсердие; 4 – венозный синус.

Слияние зачатков сердца начинается у переднего края будущего сердца и затем постепенно распространяется назад (фиг. 198). У зародыша на стадии 7 сомитов (стадия 9) слияние происходит в области будущего желудочка, а предсердие в это время все еще представлено двумя отдельными трубками. К стадии 10 сомитов (стадия 10) парные зачатки желудочка уже соединились и начинается образование единого предсердия. Наконец, на стадии 14 сомитов (стадия 11) предсердие и желудочки четко обособлены, а два зачатка венозного синуса еще не соединились. На стадии 21 сомита (стадия 14; фиг. 199) процесс слияния зачатков сердца завершен.

Рис.199. Изменения формы сердца

Фиг. 199. Изменения формы сердца куриного зародыша (вид со спины).

На стадии 21 сомита парные зачатки венозного синуса сливаются и желудочек изгибается, образуя петлю. На последующих стадиях развития дальнейшее изгибание желудочка у зародыша приводит к тому, что он располагается сбоку от предсердия, а у 72-часового зародыша – позади предсердия. 1 -предсердие; 2 -желудочек; 3 -желточная вена; 4 -венозный синус; 5 -артериальная луковица; 6 -брюшная аорта; 7 -артериальный ствол; 8 – петля желудочка.

Еще до полного слияния зачатков сердца их форма изменяется, так что сердечная трубка приобретает S-образную форму (фиг. 199). Сначала сердце изгибается в правую сторону (стадии 13 и 13+); затем одна часть сердца, состоящая из желудочка и артериальной луковицы, образует складку над правой стороной другого плеча, состоящего из предсердия и части желудочка. Таким образом, у зародыша в возрасте 48 час (стадия 13) желудочек образует петлю. Наконец, в возрасте 72 час (стадия 19) предсердие занимает переднее положение, около брюшной аорты, тогда как петля желудочка простирается за венозный синус.

Зачаток сердца может начать сокращаться еще на стадии 7 сомитов (стадия 9), во время образования сердца и задолго до установления полного круга кровообращения. Сокращения начинаются в небольшом участке вдоль правого края зачатка, из которого образуются артериальная луковица и желудочек. Сокращающийся участок позже распространяется латерально, захватывая левую сторону сердца, и к стадии 11 сомитов (стадия 10+) левая сторона начинает сокращаться синхронно с правой. Возникновение на этой стадии сокращений сердца в области желудочка подтверждается тем, что перевязка или перерезка каудального отдела желудочка не прерывает сокращений. Предсердие начинает сокращаться на стадии 13 сомитов (стадия 11), и затем сокращение сердца приобретает характер волны сокращений; эта волна распространяется в задне-переднем направлении от предсердия к артериальной луковице. К стадии 16 сомитов (стадия 12) эта волна уже достаточно сильна, чтобы обеспечить циркуляцию кровяных клеток (фиг. 194 и 196). В период между стадиями 20 и 25 сомитов (стадия 14+) образуется венозный синус, который начинает регулировать ритм сердца. Становится очевидным, что сокращение развивающегося сердца начинается в его каудальном отделе. Центр инициации сокращений сердца сначала расположен в бульбовентрикулярной области (области луковицы аорты и желудочка), затем в предсердии и, наконец, в венозном синусе. Каждому из этих элементов присуща своя частота сокращений, причем эта частота у каждого последующего отдела выше, чем у предыдущего, т. е. она возрастает последовательно по мере распространения волны сокращений. В конце концов в стенку предсердия включается венозный синус и образующийся сикоаурикулярный узел – небольшое скопление специализированной мышечной ткани – становится пейсмекером (водителем ритма сердца).

Льюис давно показал, что отдельные клетки миокарда способны к автономным сокращениям. О независимой сократимости всего сердца говорит тот факт, что in vitro сердце зародыша ритмично сокращается. Последовательное функциональное доминирование различных элементов сердца особенно четко выявляется в опытах с удалением и рекомбинацией этих элементов. Если изолировать части эмбрионального сердца, то каждая из них сокращается с характерным для неё ритмом: бульбовентрикулярная область медленнее всего, предсердие с промежуточной скоростью, а венозный синус быстрее всего. Если сердце зародыша на стадии 16 сомитов (стадия 12) перерезать в месте соединения предсердия с желудочком и оставить обе части наложенными друг на друга, то рана вскоре зарастает новой тканью и целостность сердца восстанавливается. Пока обе части отделены друг от друга, каждая из них сокращается с присущей ей частотой, но при восстановлении целостности сердечной ткани частота сокращений бульбовентрикулярной области возрастает, достигая уровня, характерного для области предсердия и синуса. Доминирование этой последней еще более четко выявляется в следующем опыте. Область предсердия и венозного синуса после двух дней развития пересаживали к противоположному концу сердца, в бульбовентрикулярную область. В новом положении она не только продолжала сокращаться с характерной для неё, частотой, но волна сокращений распространялась в направлении, противоположном обычному, т.е. от артериального к венозному концу сердца.

Принято считать, что вначале волна сокращений в сердце передается от клетки к клетке и только позднее развивается определенная система передачи, которая служит основным механизмом, координирующим сокращение сердца. Возбуждающий импульс возникает в синоаурикулярном узле, находящемся в стенке правого предсердия, и этот стимул, определяющий частоту сокращения, передается группой специализированных мышечных волокон (волокон Пуркинье) мышцам предсердия. Эти последние передают импульс атриовентрикулярному узлу, расположенному в перегородке между предсердиями; отсюда возбуждающий импульс передается по волокнам атриовен-трикулярного пучка, находящимся в межжелудочковой перегородке, мышцам желудочка, которые активируются в направлении от эндокарда к эпикарду небольшими ответвлениями атриовентрикулярного пучка. Сроки дифференцировки этой проводящей системы в сердце зародыша пока еще не известны. Сердце куриного зародыша, очевидно, приобретает иннервацию к концу 3-го дня инкубации. Однако атриовентрикулярный пучок появляется не раньше 5-го дня, и поэтому можно предположить, что по крайней мере до этой стадии волна сокращений в сердце передается от клетки к клетке. Развитие и функциональная интеграция этой проводящей системы требуют дальнейших обширных исследований.

Источник

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Начало XXI века сопровождается активным развитием тканевой инженерии – дисциплины, объединившей в себе медицину и биотехнологию. Главной задачей этого направления стало создание живых органов для пациентов, нуждающихся в их пересадке. В последнее десятилетие появилось множество работ, свидетельствующих о значительных успехах в этой области. На основе накопленных знаний нами был разработан совершенно новый тканеинженерный сосуд, способный заменить поврежденные артерии. Проведенные эксперименты показали, что с его помощью возможно вырастить кровеносный сосуд непосредственно в живом организме.

Искусственное создание живых тканей, органов и даже целых организмов на протяжении всей истории человечества было предметом мифов, легенд и фантастических историй, и не давало покоя человеческому воображению. Идея создания органов и организмов из одного маленького кусочка живой ткани уходит своими корнями в глубокую древность. В культурной истории человечества как в зеркале отражается развитие взглядов на выращивание органов [1]. Примерами самого раннего возникновения этих идей можно считать древнегреческие мифы о Прометее, а также сотворение Евы из ребра Адама в библейских историях (рис. 1).

Сотворение Евы

Рисунок 1. Сотворение Евы. Фреска Микеланжело Буонарроти (1508-1512).

В процессе того, как расширялись знания людей в понимании природы, возникали все новые научные подходы. Об этом свидетельствует убежденность ученых того времени, что живое существо можно создать с помощью алхимии, отраженная в работах Парацельса. Яркие примеры в искусстве и литературе демонстрируют желание человека самостоятельно создавать жизнь, используя возможности, которые были присущи той или иной эпохе; среди них «Лечение Юстиниана» Фра Анджелико (1439), «Фауст» Иоганна Гете (1774-1831), «Франкенштейн» Мэри Шелли (1818) и многие другие. Параллельно с развитием этих идей в культуре активно шли научно-практические работы по созданию и восстановлению частей человеческого тела. Предпосылками возникновения тканевой инженерии как науки было использование различных материалов для механической замены утерянного органа: различные имплантаты зубов из слоновой кости и металла, деревянные протезы ног и т.д. Но только прорывное открытие Росса Гаррисона (1870-1959), а именно культивирование клеток (то есть, их выращивание в лабораторных условиях) стало основой того, что можно считать классической тканевой инженерией [2].

То, что в одном веке считают мистикой, в другом становится научным знанием.

Парацельс

В настоящее время тканевая инженерия работает над воплощением идей создания органов и их использования в клинической медицине. Тканевая инженерия не только претворяет в жизнь давние мечты и фантазии человечества, но также решает сложные задачи, связанные с заменой поврежденных органов у пациентов [3]. Хорошо известно, что большое число пациентов по всему миру нуждаются в срочной пересадке органов: сердца, легких, печени, почек и т.д., и не всегда дожидаются своей очереди. Кроме того, после пересадки донорского органа остаются проблемы, связанные с отторжением трансплантата. В свою очередь, тканевая инженерия позволяет создавать необходимые органы из клеток самого пациента, предотвращая тем самым негативную реакцию организма на чужеродный орган. Мочевой пузырь, выращенный из собственных клеток пациента, был первым тканеинженерным органом, который трансплантировали человеку. Эта работа была проведена ведущим специалистом в области тканевой инженерии Энтони Аталой (Anthony Atala) и его коллегами в 2006 году [4]. На сегодняшний день с помощью тканевой инженерии ученые создают кожу, кости, хрящи, поджелудочную железу, элементы сердечно-сосудистой системы и т.д. Также большой интерес представляет разработка тканеинженерных кровеносных сосудов, так как они крайне необходимы для проведения операций при заболеваниях, в результате которых у пациента нарушена проходимость сосудов для крови, и при этом невозможно использовать синтетические протезы [5].

Как для создания всех других органов, так и для изготовления тканеинженерного кровеносного сосуда необходимо три основных компонента. Первым и самым важным компонентом являются стволовые клетки, которые представляют собой основной строительный материал для формирования нужного органа. Клетки берут из костного мозга, крови или других тканей пациента и затем культивируют в специальных лабораторных условиях для увеличения их количества. Ткань, из которой получают клеточный материал для культивирования, выбирают в зависимости от того, какие клетки нужны для выращивания данного органа. Для кровеносного сосуда необходимо как минимум два типа клеток: гладкомышечные клетки, которые формируют стенку, и эндотелиальные клетки, которые выстилают внутреннюю поверхность кровеносного сосуда и предохраняют его от образования тромбов. В культуре клетки располагаются одним слоем, но в нашем организме они находятся в трехмерном пространстве, поэтому их необходимо каким-то образом организовать и придать им нужную ориентацию. Для этого в тканевой инженерии существует еще два компонента: матрица и биореактор.

Так называемая тканеинженерная матрица представляет собой каркас будущего органа и имеет пористую структуру. Поры необходимы для того, чтобы в них, как в нишах, располагались клетки. Форма матрицы соответствует форме органа, который необходимо вырастить. В случае с кровеносным сосудом матрица имеет форму трубки с пористыми стенками. Для создания тканеинженерной матрицы необходимо использовать абсолютно безопасный материал, который не вызывает каких-либо аллергических и иммунных реакций. Также для создания некоторых органов, а в особенности кровеносных сосудов, требуются матрицы, обладающие большой прочностью и эластичностью, чтобы выдержать давление, создаваемое током крови. В качестве материала чаще всего используют различные полимеры. К ним относятся природные материалы, такие как коллаген, хитозан, гиалуроновая кислота, а также синтетические полимеры. Матрицы из таких материалов постепенно разрушаются в организме (биодеградируют) и замещаются новыми тканями организма.

Для того чтобы посадить имеющиеся клеточные культуры на матрицу и помочь им образовать новую трехмерную ткань, инженеры сконструировали различные виды биореакторов. Кровеносные сосуды выращивают в пульсирующем биореакторе, который создает поток культуральной жидкости, тем самым имитируя ток крови в кровеносном русле (рис. 2). При этом механические воздействия, которым подвергаются клетки, оказывают благоприятное влияние на рост ткани. Таким образом, в биореакторе вырастает живой кровеносный сосуд, который затем имплантируют пациенту [7].

Биореактор для выращивания сосудов

Рисунок 2. Биореактор для выращивания сосудов

Однако для того, чтобы вырастить орган, необходимо значительное время. Работая над проблемой создания протеза кровеносного сосуда, мы столкнулись с вопросом: что же делать в том случае, если пациент нуждается в срочном проведении операции, например аортокоронарном шунтировании, и не может ждать, пока его кровеносный сосуд вырастет? Чтобы ответить на этот вопрос и найти решение данной проблемы, мы обратились к одному из подходов тканевой инженерии, а именно выращиванию органов в организме пациента. Как же это возможно? Для этого матрица помещается в тот орган, часть которого необходимо восстановить. Таким образом, человеческий организм сам играет роль биореактора, и орган растет на матрице в благоприятной для него среде. Данный подход также предполагает использование матриц из биодеградируемого, то есть разрушаемого материала. Это необходимо для того, чтобы к моменту окончательного формирования органа материал матрицы полностью удалился из организма. Формирование органа, таким образом, возможно благодаря тому, что стволовые клетки организма способны мигрировать в зоны повреждения, где они активно делятся и осуществляют восстановление тканей.

И создал Господь Бог человека из праха земного…

Ветхий завет, Книга Бытия

Основываясь на данном подходе, нами был разработан сосудистый тканеинженерный графт, который имплантируется в ту область кровеносного русла, которая требует восстановления. В своей работе мы использовали синтетический полимер – поликапролактон. Поскольку известно, что синтетические полимеры более прочны по сравнению с природными, их чаще используют для изготовления тканеинженерных матриц. Поликапролактон известен высокой прочностью и эластичностью, а также тем, что его разрушение в организме происходит в течение длительного времени (более одного года) [8]. Считается, что этого времени должно быть достаточно для того, чтобы сформировался новый полноценный кровеносный сосуд.

Мы изготовили матрицы кровеносных сосудов из поликапролактона диаметром 2 мм (см. заглавный рисунок) с помощью метода электроспиннинга. Элетроспиннинг не имеет ничего общего с электрической удочкой и рыбалкой, а представляет собой метод создания очень тонких волокон из раствора полимера под действием электростатичесих сил. Материалы, получаемые данным методом, состоят из волокон, которые имеют микро- и наноразмеры [9].

Изготовленные матрицы состоят из волокон диаметром около 3 мкм, которые переплетаются между собой и образуют тем самым огромное количество пор (рис. 3). Такая структура материала очень нравится стволовым клеткам, которые способны проникать в стенку пористой матрицы и располагаться в порах как в нишах. Проникая в структуру матрицы, клетки активно делятся, растут и вырабатывают внеклеточное вещество, состоящее из коллагеновых и других волокон, которое впоследствии замещает полимерный материал [10].

Сканирующая электронная микроскопия матрицы из поликапролактона

Рисунок 3. Сканирующая электронная микроскопия матрицы из поликапролактона, изготовленной методом электроспиннинга

Проведя оценку механических свойств наших сосудистых матриц, мы смогли убедиться в том, что они не уступают по прочности и эластичности уже существующим синтетическим и биологическим протезам, которые используются в настоящее время в сердечно-сосудистой хирургии. А это значит, что после имплантации в кровеносное русло они смогут выдержать нагрузку, создаваемую током крови, и будут прекрасно выполнять свою функцию.

Так как сосудистые матрицы взаимодействуют непосредственно с кровью, очень важно, чтобы материал, из которого они изготовлены, не провоцировал образование тромбов. В противном случае образовавшиеся тромбы будут препятствовать току крови, что может привести к трагичным последствиям. В экспериментах с использованием донорской крови мы определили, что разрабатываемая матрица для восстановления кровеносного сосуда не вызывает образование тромбов, а значит, может быть имплантирована в кровеносное русло живого организма.

Однако для более полной оценки свойств сосудистых матриц их имплантировали в кровеносное русло крыс, а именно в брюшную часть аорты (рис. 4). В течение года мы наблюдали с помощью ультразвукового анализа, что имплантированная матрица проходима для крови. После чего матрицы извлекли из животных, и, оценивая их под световым микроскопом, обнаружили, что вся пористая стенка сплошь пронизана клетками, между которыми находится межклеточное вещество. Кроме того, вся внутренняя поверхность матрицы покрыта эндотелиальными клетками. Эти клетки формируют внутреннюю выстилку всех кровеносных сосудов. Все это свидетельствует о формировании на основе полимерной матрицы нового кровеносного сосуда.

Крыса линии Wistar после имплантации сосудистой матрицы

Рисунок 4. Крыса линии Wistar после имплантации сосудистой матрицы

Проведенные нами исследования показывают, что в организме крысы такие сосудистые матрицы прекрасно функционируют и остаются проходимы в течение длительного времени (рис. 5). Однако человеческий организм слишком сильно отличается от организма крысы, в связи с чем необходимо проведение дальнейших исследований по усовершенствованию и тестированию матриц для регенерации кровеносных сосудов. Необходимо быть полностью уверенным, что матрицы абсолютно безопасны для здоровья человека. Используемый нами подход к выращиванию кровеносных сосудов направлен на то, чтобы исключить длительные и сложные этапы, связанные с получением клеток у пациента, увеличением их количества, а также культивированием на матрице в биореакторе. Это позволит очень быстро оказать помощь пациенту и значительно снизить затраты на выращивание органа. Стоимость тканеинженерных органов представляет собой одну из проблем тканевой инженерии, поскольку полное создание органа в биореакторе является очень дорогостоящей процедурой. Поэтому для того, чтобы тканеинженерные продукты были доступны для использования в медицинской практике, цена на них должна быть адекватной.

Компьютерная томография сосудистой матрицы

Рисунок 5. Компьютерная томография сосудистой матрицы, имплантированной в аорту крысе, через год после имплантации

В настоящее время в мире активно ведутся работы по выращиванию практически всех тканей и органов человеческого тела. Некоторые из них уже находятся в клиническом использовании, другие – еще на испытаниях и в разработке. Возможно, стремительный прогресс в области создания и восстановления поврежденных органов в скором времени приведет к широкому применению данной технологии в клинической практике и поможет продлить жизнь многим пациентам. А для некоторых больных тканеинженерные органы могут стать последней надеждой.

Исследование проведено при сотрудничестве Лаборатории клеточных технологий ФГБУ «НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний» СО РАМН, г. Кемерово, Россия (под руководством к.м.н. Алексея Сергеевича Головкина) и Cleveland VA Medical Center, Огайо, Кливленд, США (под руководством д.м.н. Якова Львовича Эльгудина).

Vacanti J.P. and Vacanti C.A. The history and scope of tissue engineering. In: Principles of tissue engineering (3rd Edition) / ed. by Lanza R.P., Langer R., and Vacanti J.P. Burlington: Elsevier, 2007. P. 3-6;
Ulrich Meyer, Jörg Handschel, Hans Peter Wiesmann, Thomas Meyer Fundamentals of Tissue Engineering and Regenerative Medicine – Springer Berlin Heidelberg, 2009;
Jennifer L. Olson, Anthony Atala, James J. Yoo. (2011). Tissue Engineering: Current Strategies and Future Directions. Chonnam Med J. 47, 1;
Anthony Atala, Stuart B Bauer, Shay Soker, James J Yoo, Alan B Retik. (2006). Tissue-engineered autologous bladders for patients needing cystoplasty. The Lancet. 367, 1241-1246;
Hirotsugu Kurobe, Mark W. Maxfield, Christopher K. Breuer, Toshiharu Shinoka. (2012). Concise Review: Tissue-Engineered Vascular Grafts for Cardiac Surgery: Past, Present, and Future. STEM CELLS Translational Medicine. 1, 566-571;
Тканевая инженерия – окно в современную медицину;
Xiaohui Zhang, Xiuli Wang, Vinny Keshav, Xiaoqin Wang, Jacqueline T. Johanas, et. al.. (2009). Dynamic culture conditions to generate silk-based tissue-engineered vascular grafts. Biomaterials. 30, 3213-3223;
N. Bölgen, Y. Z. Menceloğlu, K. Acatay, İ. Vargel, E. Pişkin. (2005). In vitro and in vivo degradation of non-woven materials made of poly(ε-caprolactone) nanofibers prepared by electrospinning under different conditions. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 16, 1537-1555;
Wee-Eong Teo, Ryuji Inai, Seeram Ramakrishna. (2011). Technological advances in electrospinning of nanofibers. Science and Technology of Advanced Materials. 12, 013002;
Wenguo Cui, Yue Zhou, Jiang Chang. (2010). Electrospun nanofibrous materials for tissue engineering and drug delivery. Science and Technology of Advanced Materials. 11, 014108.

Источник