В клиниках уже давно практикуется пересадка тканей или органов от животного к человеку, именуемых ксенотрансплантатами. Технология применяется в кардиохирургии, но наш организм со временем стабильно отторгает «чужака». Специалисты из Национального медицинского исследовательского центра имени академика Е.Н. Мешалкина придумали, как затормозить процесс.

Ксенотрансплантат (от греческого xenos — чужой) пересаживают от одного вида к другому, в кардиохирургии — от животного к человеку. Обычно из тканей «донора» делают протезы клапанов сердца или сосуды. В мире технология начала активно использоваться в середине XX века. 

Существуют операции, направленные на восстановление кровообращения в отдельных областях сердца, — например, шунтирование. Для этого происходит аутологичная трансплантация: часть сосудистого русла пациента пересаживается в другое место его же организма. Причем в таком случае не возникнет отторжения — иммунная система признает ткань как «свою».

— Всё зависит от конкретного заболевания и того, можно ли взять сосуд из какой-либо области без вреда для нее, — рассказывает заведующий лабораторией экспериментальной хирургии и морфологии кандидат биологических наук Давид Сергеевич Сергеевичев. — Например, безопасно изъять из руки артерию, потому что там их две: лучевая и локтевая. Даже одна из них обеспечит кровоснабжение пальцев и мышц рук.

Однако заменить сердечный клапан на аутологичный человеку нельзя: у организма нет для этого запасных материалов. Поэтому нужно брать их где-то еще — либо у других людей, либо у животных. Во втором случае появляются новые сложности: анатомически клапаны сердца человека и животного разные и подвергаются иным нагрузкам. Так что специалисты используют альтернативный способ: новый клапан, пригодный к пересадке, сшивают из тканей животного.

Правда, на этом трудности не заканчиваются — возникает проблема отторжения чужеродных тканей. Поэтому перед операцией ксеногенный материал необходимо «обезвредить»: у каждого организма свои особенные белки и бактериальная флора, на которые может отреагировать иммунная система. В результате возникнет воспаление, и пересаженный материал разрушится. Чтобы такого не произошло, ксеногенные ткани обрабатываются химическими веществами: в частности, глутаровым альдегидом.

— Он дезинфицирует материал и образует сшивки между белками, из которых создан соединительно-тканный каркас, — добавляет Давид Сергеевичев. — После обработки этот каркас, представляющий собой своего рода сетку из коллагеновых, эластичных и других волокон, приобретает большую прочность за счет химической модификации. Кроме того, глутаровый альдегид уничтожает, но не удаляет все клетки животного — поэтому иммунное взаимодействие между организмом-реципиентом и трансплантатом значительно снижается.

Клапан, выполненный из яремной вены коровы. Вид снаружи 

Однако и такая обработка не дает 100%-ной иммунологической совместимости. К тому же после подобного воздействия погибают фибробласты — клетки соединительной ткани организма, синтезирующие внеклеточный каркас и обновляющие его при повреждениях. Мало того, что их работу больше никто не выполняет, так они еще и освобождают место новым «квартирантам» — солям кальция. В результате в соединительно-тканной структуре начинают расти кальцификаты, а сердечные клапаны уплотняются. Постепенно, благодаря конгломератам этих солей, подвижные створки, из которых сделан клапан, становятся ригидными (плотными) и перестают нормально работать. В итоге требуется замена тканей. Это происходит у всех без исключения: у взрослых — медленнее, у детей — быстрее из-за обмена веществ.

— Мы подумали: когда уничтожаются клетки ксеногенной ткани, в полученных местах образуются соли, — делится ученый. — А что если самим провести децеллюляризацию: попробовать удалить чужеродные фибробласты из соединительно-тканного матрикса, на их место поместить биосовместимый и биоразлагаемый материал и таким образом деактивировать связывание кальция в этих отверстиях? Сотрудники Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН подсказали нам, что существует полисахарид, получаемый из панциря моллюсков, — хитин. Одним из его компонентов является хитозан — тот самый мукополисахарид, благодаря которому повысилась продолжительность действия препарата на основе ботулотоксина.

Хитозан представляет собой длинную молекулу, по физической структуре чем-то напоминающую коллаген. Более того, за счет своих химических свойств хитозан образовывает связи с белками, из которых состоит ксеноперикард. Специалисты из НИОХ СО РАН смогли получить глобулярную — в виде микроклубочков — форму хитозана (хитозоль), чтобы те по размерам соответствовали уничтоженным фибробластам.

— Для проверки мы взяли яремные вены у коров, провели децеллюляризацию и обработали хитозолем так, чтобы по максимуму заполнить пространство в ткани, — поясняет Давид Сергеевичев. — Благодаря раствору сократилось время обработки, при которой используется ультразвук, — он ускоряет проникновение молекул в ткань, но разрушительно на нее воздействует.

После обработки ученые сделали сравнительное исследование: проверили, как получившийся материал поведет себя при взаимодействии с живым организмом. Для этого использовалась подкожная имплантация обработанных и необработанных хитозолем структур — их подшивали молодым крысам возрастом в три-четыре недели. В некоторых случаях специалисты нашли уплотнения в области имплантации, в других — вообще не обнаружили свой материал. Отторжений практически не наблюдалось: модель трансплантата так скооперировалась с подкожно-жировой клетчаткой, что была пронизана сосудами и фактически стала естественной частью кожи.

— Только после гистологических исследований этих областей мы увидели, что материал имеет разную структуру, — рассказывает Давид Сергеевичев. — Значит, если взять ткани и обработать хитозолем, они не будут так быстро отторгаться организмом или подвергаться кальцификации. Отторжение, скорее всего, рано или поздно произойдет, но его можно значительно отсрочить.

Ученые подчеркивают: пока это только теория. Сейчас они работают над более масштабной моделью трансплантата и планируют поставить трубчатый протез мини-пигам. Следующий этап — сделать сердечный клапан из яремной вены: скорее всего, для легочной артерии — там меньше кровоток и нагрузка. Потом будут более «толстостенные» материалы, решение технических проблем — в общем, до клинических испытаний перспективной технологии еще очень далеко.

Алёна Литвиненко

Фото предоставлено лабораторией экспериментальной хирургии и морфологии НМИЦ им. ак. Е.Н. Мешалкина

Источники

Сибирские ученые приостанавливают отторжение некоторых трансплантатов
Наука в Сибири (sbras.info), 27/02/2018
Пересадку коровьих вен человеку поддержали ученые
Все новости Новосибирской области (vn.ru), 27/02/2018
Новосибирские ученые разработали технологию, замедляющую отторжение трансплантатов
Новосибирские новости (nscn.ru), 27/02/2018
Тепло по венам: видеть дыхание научились ученые СО РАН
Новосибирский краеведческий портал (kraeved.ngonb.ru), 27/02/2018
Пересадку коровьих вен человеку поддержали ученые
Новости@Mail.ru, 27/02/2018
Новосибирские ученые приостанавливают отторжение организмом трансплантатов
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 28/02/2018
Новосибирские ученые приостанавливают отторжение организмом трансплантатов
БезФормата.Ru Новосибирск (novosibirsk.bezformata.ru), 28/02/2018
Сибирские ученые придумали, как затормозить процесс отторжения ксенотрансплантатов
Научная Россия (scientificrussia.ru), 04/03/2018
Трансплантацию тканей усовершенствовали хитозаном
ГородСПб.рф, 06/03/2018
Отторжение трансплантированных тканей научились снижать хитозаном
Версия Инфо (versiya.info), 07/03/2018
Российские ученые нашли способ усовершенствовать трансплантацию ткани
Ufacitynews.ru, 08/03/2018
Вещество из плесени и хищных грибов обманет иммунную систему сердечников
Чердак (chrdk.ru), 07/03/2018
Трансплантацию тканей усовершенствовали хитозаном
24hitech (24hitech.ru), 10/03/2018
КРАБ В ПОМОЩЬ
Огонёк, 19/03/2018
Трансплантацию тканей усовершенствовали хитозаном
Научный портал MSAU.RU, 28/04/2018

Похожие новости

  • 29/08/2016

    В Новосибирске будут производить шагающие экзоскелеты для инвалидов

    ​Заместитель генерального директора по инновационному развитию "Инновационного медико-технологического центра" (Новосибирского медтехнопарка) Анатолий Аронов на круглом столе в рамках форума "Новосибирск- город безграничных возможностей" рассказал, что будут производить резиденты второй очереди медицинского промышленного парка.
    1707
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    42
  • 09/06/2016

    Надежда на прорыв: медики сотрудничают с институтами СО РАН

    Надежда на прорыв. Именно такими словами учёные Новосибирского НИИ туберкулёза Минздрава РФ охарактеризовали начало совместной работы с коллегами из институтов Сибирского отделения РАН - Институтом химической кинетики и горения, Институтом органической химии, Институтом теоретической и прикладной механики​.
    1074
  • 31/05/2018

    Сибирские ученые создают препарат для остановки кровотечений при операциях

    ​Проводя манипуляции на сердце, хирурги вынуждены преодолевать ряд трудностей. Так, при продольном распиле грудины у пациента неизбежно начинается кровотечение из губчатого вещества кости — это не только мешает ходу операции, но и впоследствии может стать причиной возникновения инфекционных осложнений.
    104
  • 22/11/2017

    Юбилей академика Валентина Викторовича Власова

    Валентин Викторович Власов родился 22 ноября 1947 года в г. Новосибирске. В 1969 году окончил Факультет естественных наук (химическое отделение) Новосибирского государственного университета. Далее — в НИОХ СО АН СССР: аспирантура, младший, старший научный сотрудник, заведующий лабораторией нуклеиновых кислот, заместитель директора Института.
    690
  • 14/12/2017

    Новосибирский ученый рассказал о тайнах «пищевой химии»

    Зайдя в супермаркет, мы иногда видим покупателей, которые внимательно изучают то, что обычно на упаковках написано мелким шрифтом, — состав продуктов, а также содержащиеся в них химические добавки с загадочной буквой «Е».
    347
  • 08/11/2017

    Евгений Третьяков: основной посыл Стокгольмской конвенции - организация независимого контроля

    В 1985 году активисты экологических организаций запустили международную кампанию «Грязная дюжина». Своей задачей они ставили привлечь внимание мировой общественности к экологическим проблемам, вызванным применением пестицидов, которые вследствие их явной токсичности крайне опасны – ведут к нарушениям здоровья, а нередко и к смерти, что прежде всего отмечается в странах Третьего мира.
    389
  • 13/01/2016

    Татьяна Толстикова: "В СО РАН есть все предпосылки, чтобы решить проблему импортозамещения лекарств"

    ​Доктор биологических наук, профессор Татьяна Генриховна Толстикова возглавляет лабораторию Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова (НИОХ) СО РАН - уникальную для России структуру.
    2041
  • 02/03/2018

    Ученые НИОХ СО РАН приняли участие в семинаре в Брно

    ​С 6-го по 8-е февраля в г. Брно (Чехия) проходил семинар по повышению эффективности участия Сторон Роттердамской и Стокгольмской конвенций в работе Комитета по рассмотрению химических веществ Роттердамской конвенции и Комитета по рассмотрению стойких органических загрязнителей.
    431
  • 22/09/2016

    В Новосибирске планируют создать клинику для лечения методом БНЗТ

    ​Новосибирский государственный университет в сотрудничестве с российскими и зарубежными научными организациями работает над реализацией масштабного проекта по созданию клиники для лечения глиобластомы мозга и других онкологических заболеваний с помощью метода бор-нейтронозахватной терапии и ускорительного источника нейтронов Института ядерной физики им Г.
    2003