Одно из направлений тканевой инженерии ‒ разработка методик создания биоинженерных каркасов внутренних органов, сходных по основным биологическим характеристикам с нативными органами. Цель исследования ‒ охарактеризовать морфологические изменения внеклеточного матрикса сердца крысы в процессе децеллюляризации. Проведена децеллюляризация сердца крысы детергент-энзиматическим методом с применением дезоксихолата натрия и ДНКазы, с последующим выполнением гистологического анализа и сканирующей электронной микроскопии. Результаты морфологических методов исследования подтвердили полное отсутствие клеток и мышечных волокон в сердце крысы после проведения децеллюляризации, а также сохранность трехмерной структурной организации соединительнотканных волокон внеклеточного матрикса, свойственной нативному органу. Таким образом, нативное сердце крысы может быть полностью децеллюляризировано детергент-энзиматическим методом и использовано в качестве каркаса для создания тканеинженерного сердца.
Objectives: Describe morphological changes in decellularized rat heart. Materials and Methods: Hearts of adult male Lewis rat were decellularized by a modified short detergent-enzymatic protocol of decellularization. The entire heart-lungs blocks were used and dual simultaneous liquid perfusion with detergents and enzymes was carried out via the aorta (retrograde) and trachea (anterograde). In the morphological examination of decellularized heart samples, it was noted that the tissue after removal of the cells loses their dark red color and acquires a whitish color. Histological examination of heart matrix was carried out to determine the structural changes that might occur as a result of decellularization. Light microscopy of decellularized rat hearts did not reveal the presence of intact muscle fibers, cells and cell nuclei in the tissue in routine staining methods (hematoxylin-eosin and von Gieson stain). Scanning electron microscopy did not reveal intact cells in decellularized matrix, but prove safety of three-dimensional structure of decellularized rat heart matrix. Our modified short detergent-enzymatic protocol of decellularization allows to save morphology of extracellular matrix and to remove all cells.
1. Atala A. Tissue engineering, stem cells and cloning: current concepts and changing trends. – 2005.
2. Badylak S.F. The extracellular matrix as a biologic scaffold material // Biomaterials. – 2007. – Т. 28. – №. 25. – С. 3587-3593.
3. Lim M.L. et al. Whole Organ and Tissue Reconstruction in Thoracic Regenerative Surgery // Mayo Clinic Proceedings. – Elsevier, 2013. – Т. 88. – №. 10. – С. 1151-1166.
4. Macchiarini P. et al. Clinical transplantation of a tissue-engineered airway // The Lancet. – 2008. – Т. 372. – №. 9655. – С. 2023-2030.
5. Ott H.C. et al. Perfusion-decellularized matrix: using nature's platform to engineer a bioartificial heart // Nature medicine. – 2008. – Т. 14. – №. 2. – С. 213-221.
6. Saxena A.K. et al. Tissue engineering: Present concepts and strategies // Journal of Indian Association of Pediatric Surgeons. – 2005. – Т. 10. – №. 1. – С. 14.
7. Sjоqvist S. et al. Experimental orthotopic transplantation of a tissue-engineered oesophagus in rats // Nature communications. – 2014. – Т. 5.
8. Wainwright J.M. et al. Preparation of cardiac extracellular matrix from an intact porcine heart // Tissue Engineering Part C: Methods. – 2009. – Т. 16. – №. 3. – С. 525-532.