Местная биосовместимость и биохимические маркеры цитолиза гепатоцитов при подкожной имплантации полилактидных матриц

Abstract

Цель. Исследование местной биосовместимости и системных эффектов нетканых полилактидных (PLA) матриксов на показатели крови и печени после подкожной имплантации крысам стока Wistar. Материалы и методы. Биодеградируемые волокнистые PLA матриксы изготовлены методом электроспиннинга, имели размеры (10 х 10 мм2, толщина не более 0,5 мм; диаметр волокон в матриксе ~1 мкм), пригодные для подкожного введения белым лабораторным крысам. Полимерные изделия стерилизовали в парах этиленоксида. Через 30 сут после имплантации PLA матриксов изучены местная биосовместимость согласно ГОСТ ISO 10993-6-2011, клеточные (общее количество лейкоцитов, гемограмма, число эритроцитов, концентрация гемоглобина) и биохимические показатели крови (концентрация лактата, активность аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ)), определена стандартная гистологическая оценка состояния печени. Проведены компьютерная морфометрия цифровых изображений гистологических срезов и статистическая обработка результатов. Результаты. Образцы PLA матрикса являлись легкими местными раздражителями в шкале 1-1,9 балла согласно критериям ГОСТ ISO 10993-6-2011 через 30 сут после подкожной имплантации. Медианная плотность распределения гигантских многоядерных клеток инородных тел (ГМКИТ) в соединительной ткани вокруг и в структуре PLA матриксов составила 1 500 (1 350; 1 550) на 1 мм2 среза. Имела место выраженная лейкоцитарная реакция крови, обусловленная лимфоцитозом (в 1,7 раза по сравнению с ложнооперированным (ЛО) контролем, р менее 0,02). Отсутствие значительного нейтрофилеза крови свидетельствовало об асептическом характере воспаления, протекающего в подкожной клетчатке вокруг PLA материалов. В крови отмечена нормализация маркеров цитолиза гепатоцитов (активности АЛТ и АСТ), повышенных у ЛО животных (АЛТ - до 123% и АСТ - до 142%, р менее 0,001 в сравнении с интактными значениями), без выраженных изменений структуры печени и числа двуядерных гепатоцитов. Заключение. Нетканые PLA матриксы биосовместимы с подкожной клетчаткой, подвергаются биорезорбции ГМКИТ, обладают дистантным протекторным действием на функциональное состояние печени у лабораторных животных. Обсуждены гипотезы обнаруженного системного эффекта при подкожной имплантации PLA матриц. Однако конкретные механизмы требуют дальнейшего изучения.

The aim of the study was to investigate local biocompatibility and systemic effects of nonwoven polylactide (PLA) matrices on blood and liver parameters after their subcutaneous implantation in Wistar rats. Materials and methods. Bioabsorbable fibrous PLA matrices were produced by electrospinning and had dimensions (10 x 10 mm2, thickness of no more than 0.5 mm; fiber diameter in the matrix ~1 pm) appropriate for subcu¬taneous implantation in white laboratory rats. Polymer implants were sterilized in ethylene oxide vapor. Thirty days after the implantation ofPLA matrices, local biocompatibility according to GOST ISO 10993-6-2011, cellular parameters (total leukocyte count, hemogram, erythrocyte count, hemoglobin concentration), and biochemical blood parameters (lactate concentration, alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) levels) were studied, and a standard histologic evaluation of the liver was performed. Results. PLA matrix samples were mild local irritants on a scale of 1-1.9 points according to GOST ISO 10993-6-2011 criteria 30 days after the subcutaneous implantation. The median density of distribution of multinucleated giant cells (MNGCs) in the connective tissue around and in PLA matrices was 1,500 (1,350; 1,550) per 1 mm2 of a slice. Pronounced leukocytic reaction due to lymphocytosis was noted (an increase by 1.7 times compared with a sham-operated (SO) control group, p less 0.02). The absence of a significant neutrophil count in the blood revealed sterile inflammation proceeding in the subcutaneous tissue around the PLA materials. Normalization of hepatic cytolysis markers (ALT and AST activity) in the blood without pronounced changes in the structure of the liver and the number of binuclear hepatocytes was noted. These markers were increased in SO controls (ALT up to 123% and AST up to 142%,p less 0.001 comparedwithvaluesintheintactgroup). Conclusion. Nonwoven PLA matrices are biocompatible with subcutaneous tissue, undergo bioresorption by MNGCs, and have a distant protective effect on the functional state of the liver in laboratory animals. Hypotheses on the detected systemic effect during subcutaneous implantation of PLA matrices were discussed; however, specific mechanisms require further study.