Оценка эффективности экспериментального применения коллагенового кондуита, заполненного дермальным гидрогелем, для замещения дефекта периферического нерва

Актуальность: Современные исследования показывают, что использование полых кондуитов в сочетании с различными наполнителями синтетической и биологической природы значительно ускоряет процессы восстановления функциональной активности периферических нервов. Одним из таких наполнителей может служить гидрогель на основе внеклеточного матрикса дермы, который содержит поверхностные лиганды, способные обеспечивать топографические и биологические сигналы для регенерации нервов.

Цель исследования: Провести оценку эффективности восстановления седалищного нерва крысы при использовании дермального гидрогеля в качестве наполнителя в коллагеновом кондуите в эксперименте in vivo.

Материалы и методы: В исследовании оценивалась эффективность коллагенового кондуита NeuraGen®, заполненного дермальным гидрогелем, в сравнении с аутографтом и полым коллагеновым кондуитом NeuraGen® при экспериментальном лечении дефекта седалищного нерва крысы более 1 см. Резекция седалищного нерва проводилась на крысах-самцах линии Wistar. На 30-, 60и 90-е сут. после имплантации рассчитывали седалищный функциональный индекс (Sciatic Functional Index, SFI) и соотношение обхвата голени оперированной лапы к интактной. На 90-е сут. эксперимента проводили электрофизиологические тесты и затем осуществляли эксплантацию образцов для гистологического окрашивания гематоксилин-эозином.

Результаты: При оценке SFI-теста и электрофизиологических параметров были отмечены сопоставимые показатели функционального восстановления нерва у группы животных с аутографтом и группы с имплантацией коллагенового кондуита NeuraGen®, заполненного дермальным гидрогелем. В группе с имплантацией полого коллагенового кондуита NeuraGen® наблюдалась атрофия мышечной ткани, низкие показатели SFI-теста, скорости и продолжительности потенциала действия нервного импульса. Гистологический анализ образцов коллагенового кондуита, заполненного дермальным гидрогелем, продемонстрировал участки разрастания глии и отсутствие выраженной дегенерации нервных волокон на всем протяжении по сравнению с аутографтом, что свидетельствовало о регенерации нервных волокон.

Заключение: При проведении оценки эффективности восстановления седалищного нерва крысы было выявлено, что коллагеновый кондуит NeuraGen®, заполненный дермальным гидрогелем, обеспечивает функционально-морфологическую интеграцию с нервом по сравнению с аутографтом. Полученные данные могут быть использованы для дальнейшей разработки и усовершенствования существующих нервных кондуитов.

1. Griffin JW, Hogan MV, ChhabraAB, Deal DN. Peripheral nerve repair and reconstruction. J Bone Joint Surg Am. 2013;95(23):2144– 2151. PMID: 24306702. https://doi.org/10.2106/JBJS.L.00704

2. Тутуров А.О., Пятин В.Ф., Сергеев С.М. Перспективы развития технологий восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуитов. Политравма. 2019;(2):95–101.

3. Пятин В.Ф., Тутуров А.О. Значение состава внутренней среды кондуитов для активации роста аксонов при протяженных дефектах периферических нервов. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2019;119(4):100–105. https://doi.org/10.17116/jnevro2019119041100

4. de Luca AC, Lacour SP, Raffoul W, di Summa PG. Extracellular matrix components in peripheral nerve repair: how to affect neural cellular response and nerve regeneration?. Neural Regen Res. 2014;9(22):1943–1948. PMID: 25598773. PMCID: PMC4283273. https://doi.org/10.4103/1673-5374.145366

5. Daly WT, Yao L, Abu-rub MT, et al. The effect of intraluminal contact mediated guidance signals on axonal mismatch during peripheral nerve repair. Biomaterials. 2012;33(28):6660–6671. PMID: 22738778. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.06.002

6. Gardiner NJ. Integrins and the extracellular matrix: key mediators of development and regeneration of the sensory nervous system. Dev Neurobiol. 2011;71(11):1054–1072. PMID: 21761574. https://doi.org/10.1002/dneu.20950

7. Navarro X. Functional evaluation of peripheral nerve regeneration and target reinnervation in animal models: a critical overview. Eur J Neurosci. 2016;43(3):271–286. PMID: 26228942. https://doi.org/10.1111/ejn.13033

8. Song S, McConnell KW, Amores D, et al. Electrical stimulation of human neural stem cells via conductive polymer nerve guides enhances peripheral nerve recovery. Biomaterials. 2021;275:120982. PMID: 34214785. PMCID: PMC8325644. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2021.120982

9. Oh SH, Kang JG, Kim TH, et al. Enhanced peripheral nerve regeneration through asymmetrically porous nerve guide conduit with nerve growth factor gradient. J Biomed Mater Res A. 2018;106(1):52–64. PMID: 28875561. https://doi.org/10.1002/jbm.a.36216

10. Sensharma P, Madhumathi G, Jayant RD, Jaiswal AK. Biomaterials and cells for neural tissue engineering: current choices. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2017;77:1302–1315. PMID: 28532008. https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.03.264

11. Farjah GH, Dolatkhah MA, Pourheidar B, Heshmatian B. The effect of cerebrospinal fluid in collagen guide channel on sciatic nerve regeneration in rats. Turk Neurosurg. 2017;27(3):453–459. PMID: 27593797. https://doi.org/10.5137/1019-5149.JTN.16004-15.2

12. Meder T, Prest T, Skillen C, et al. Nerve-specifi extracellular matrix hydrogel promotes functional regeneration following nerve gap injury. NPJ Regen Med. 2021;6(1):69. PMID: 34697304. PMCID: PMC8546053. https://doi.org/10.1038/s41536-021-00174-8

13. Du J, Liu J, Yao S, et al. Prompt peripheral nerve regeneration induced by a hierarchically aligned fibrin nanofiber hydrogel. Acta Biomater. 2017;55:296–309. PMID: 28412554. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2017.04.010

14. Xu H, Yu Y, Zhang L, et al. Sustainable release of nerve growth factor for peripheral nerve regeneration using nerve conduits laden with Bioconjugated hyaluronic acid-chitosan hydrogel. Composites Part B: Engineering. 2022;230:109509. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2021.109509