Морфологічна оцінка ангіогенезу при використанні біоматеріалів у хірургії

Abstract

Вступ. Одним із ключових завдань сучасної реконструктивної та регенеративної хірургії є відновлення структури і функції ушкоджених тканин. Важливим чинником успішного загоєння є адекватна васкуляризація, яка забезпечує транспортування кисню, поживних речовин і клітин до зони регенерації. У зв’язку з цим ангіогенез — процес утворення нових кровоносних судин — є центральним компонентом інтеграції біоматеріалів, імплантів і тканинних конструкцій у хірургічній практиці. Сучасні біоматеріали (гідрогелі, полімери, нанокомпозити, 3D-скелети) не лише виконують структурну функцію, а й можуть модулювати клітинну відповідь і стимулювати неоангіогенез через вивільнення факторів росту, таких як VEGF, або за рахунок зміни топографії поверхні (Ngo, Bae & Lee, 2020; Mahapatra, Singh & Kim, 2022). Морфологічні методи — світлова мікроскопія, імуногістохімічне фарбування (CD31, VEGF) та морфометричний аналіз — дозволяють кількісно оцінити утворення нових судин у зоні імплантації, що є критичним для об’єктивної оцінки ефективності біоматеріалів (Grosso et al., 2023; He et al., 2017). Актуальність дослідження полягає у зростаючому інтересі до створення біосумісних матеріалів, здатних стимулювати ангіогенез і скорочувати терміни відновлення тканин після хірургічних втручань. Морфологічна оцінка ангіогенезу є основою для розробки таких матеріалів і визначення механізмів їх взаємодії з організмом. Мета роботи. Провести морфологічну оцінку ангіогенезу у тканинах після імплантації біоматеріалів, використовуючи імуногістохімічне фарбування CD31 та VEGF і морфометричний аналіз капілярів. Матеріали та методи. Для експерименту використано лабораторних щурів лінії Wistar (n = 12). Під загальною анестезією підшкірно імплантовано фрагменти біоматеріалу на основі полігідроксибутират-хітозанового композиту (PHB/CHIT). Контрольна група (n = 6) отримала імплантацію інертного поліетиленового матеріалу. Через 14 та 28 діб після імплантації тварин виводили з експерименту. Зразки тканин з ділянкою імплантації фіксували у 10 % нейтральному формаліні, проводили через стандартний гістологічний цикл, заливали у парафін і виготовляли зрізи товщиною 5 мкм (Carpentier, 2014). Імуногістохімічне фарбування виконано за протоколом Abcam із використанням антитіл: CD31 (PECAM-1) — маркер ендотеліальних клітин судин (розведення 1:100, citrate-buffer antigen retrieval, DAB-візуалізація); VEGF — маркер ангіогенетичної активності (розведення 1:200, імунофлуоресцентне виявлення). Ядра контрастували гематоксиліном Майєра (Wang et al., 2022). Зображення отримували за допомогою мікроскопа Leica DM2000 (×400). Аналіз CD31-позитивних судин проводили у програмі ImageJ з плагіном Angiogenesis Analyzer (Carpentier, 2014). Визначали: кількість судинних профілів на 1 мм²; середній діаметр капілярів; загальну довжину судинної мережі (мм/мм²). Результати наведено як M ± SD; використано t-тест Стьюдента, значущість p < 0,05. Результати та їх обговорення. На 14-ту добу після імплантації у дослідній групі спостерігали активний ангіогенез навколо біоматеріалу: формування щільної судинної сітки, CD31-позитивних ендотеліальних клітин та новоутворених капілярів діаметром 5–8 мкм. У контрольній групі кількість новоутворених судин була істотно нижчою (p < 0,05). На 28-му добу в експериментальній групі спостерігалося структурне дозрівання судинної мережі, поява судин середнього калібру, збільшення експресії VEGF у прилеглій сполучній тканині, що свідчить про активну регенерацію (Mahapatra et al., 2022; Grosso et al., 2023). Кількість CD31-позитивних судинних профілів становила 65 ± 8 на 1 мм² проти 38 ± 6 у контролі (p < 0,01). Морфометричний аналіз показав зростання загальної довжини судинної мережі (на 42 %) і площі судинного русла (на 35 %) у тканинах, що контактували з PHB/CHIT-біоматеріалом. Отримані результати узгоджуються з даними сучасних досліджень, де показано, що хітозанові композити стимулюють проліферацію ендотеліоцитів і секрецію VEGF (Zhang et al., 2021; Li et al., 2021). Таким чином, морфологічна оцінка підтвердила, що застосований біоматеріал сприяє індукції ангіогенезу, забезпечуючи необхідні умови для інтеграції імпланта і прискореного загоєння тканин. Імуногістохімічне поєднання CD31 та VEGF є оптимальним для кількісної оцінки неоангіогенезу у хірургічних експериментах (He et al., 2017; Wang et al., 2022). Висновки: 1. Імуногістохімічне фарбування CD31 та VEGF у поєднанні з морфометричним аналізом дозволяє об’єктивно оцінити інтенсивність ангіогенезу при імплантації біоматеріалів. 2. Біокомпозит на основі полігідроксибутирату та хітозану стимулює формування нових капілярів і дозрівання судинної сітки у зоні хірургічного втручання. 3. Отримані дані можуть бути використані для подальшої оптимізації складу та структури біоматеріалів, спрямованих на підвищення ефективності тканинної регенерації у хірургії.