Відновлення судин Внутрішня глибина - наука для здоров’я
Підзаголовок
Біоінженерія допомагає нашій серцево-судинній системі
Травмовані або закупорені судини є причиною багатьох серцево-судинних захворювань. Можливість втрутитися, замінивши або відремонтувавши ці судна, врятувала б багато життів. Хоча судинні протези зараз регулярно імплантують деяким пацієнтам, лікарі все ще безпорадні щодо заміни судин малого діаметру. Дослідники намагаються подолати цей недолік, перекопуючи різні шляхи.
Час читання
10 хвилин
Останнє оновлення
01.10.16
Файл створений у співпраці з Дідьє Летурнером, Лабораторією серцево-судинної біоінженерії, Інсерм-блок 1148/Університет Пари-Дідро/Паризький університет
Зрозумійте проблему
Серцево-судинні захворювання, поряд з раком, є однією з основних причин смерті у Франції та в усьому світі. Зазвичай вони є результатом відкладення ліпідів на внутрішній стінці великих та середніх артерій. Ці відкладення призводять до утворення бляшок, які можуть призвести до пошкодження судин, їх блокування або навіть до розриву та пошкодження на відстані від місця їх утворення (для отримання додаткової інформації зверніться до файлу атеросклерозу). Залежно від судин, що супроводжуються, процес призводить до стенокардії та інфарктів (серце), минущих ішемічних нападів та інсультів (мозок) або навіть хвороби артерій нижніх кінцівок.
Хоча деякі ліки обмежують ризик виникнення або рецидиву, лікувального фармакологічного лікування проти цих судинних патологій в даний час не існує. Однак відновна медицина зараз пропонує замінні протези. регенеративна медицина йде ще далі, прагнучи відновити пошкоджені судини.
Питання судинних протезів
Клапани серця, штучні серця, підтримка шлуночків, кардіостимулятори, стенти: протези системи кровообігу протягом двох десятиліть зазнавали постійного розвитку. Ці судинні протези становлять помітний біомедичний прогрес, що є ключем до значного збільшення тривалості життя та якості життя пацієнтів.
Стенти та байпаси
Пацієнт, що страждає на атеросклероз, може отримати користь від встановлення стента: відомих стентів. На практиці там, де артерія звужується жировим відкладенням, встановлюється надувний балон, який розширює її. У той же час пристрій, що розгортається на аеростаті, буде здано на зберігання підтримувати діаметр, необхідний для хорошої циркуляції. Однак ці штучні протези представляють ризик гострої оклюзії (швидке утворення згустку навколо стента) або особливо рестенозу (проліферація клітин у стенті, що призводить до подальшого звуження судини). Для уникнення цих явищ розробляються різні стратегії. Найпоширеніший - це стенти активний, які вивільняють активні інгредієнти, обмежуючи проліферацію клітин.
Коли такий тип підходу виявляється неефективним (повторні збої) або протипоказаний (занадто вузькі артерії), також може бути здійснено шунтування: частина вени або артерії пацієнта видаляється для того, щоб зробити обхід вище за течією звуженої або перешкодженої ділянки. Але іноді столиця або судинна якість пацієнта не дозволяють цього варіанту. Тоді необхідний синтетичний протез.
Тепер можна замінити поранену судину іншою посудиною, взятою у пацієнта, або вставити синтетичну посудину. Але це можливо лише для судин діаметром більше 6 мм.
Виробляють сурогатні судини
Протягом декількох десятиліть дослідники прагнули виготовити судини для заміни, синтетичні, живі або гібридні, останні складаються з синтетичних матеріалів (стійких до судинного тиску), колонізованих клітинами пацієнта.
З синтетичні протези вже існують, такі як PTFEe (експандований політетрафторетилен) або Dacron® (поліетилентерефталат). Вони успішно використовуються, але лише для заміщення артерій великого діаметру.
Інтерес до гібридні протези пояснюється тим, що штучні судини - це так ефективніше і краще переноситься при колонізації ендотеліальними клітинами людини, ті, що утворюють стінки наших судин. Біоматеріал також ендотелізовані утворює гемосумісну поверхню, тобто обмежує ризик оклюзії та запалення. Пористість матеріалу полегшує колонізацію клітин, а наявність різних факторів росту прискорює процес. Зрештою, ідеалом було б знайти біологічно розкладається матеріал: клітини пацієнта потім відновлювали б судину на цьому матриксі, врешті-решт повністю замінюючи його. Однак деградація матриці повинна бути досить повільною, щоб підтримувати цю регенерацію і протистояти тиску кровотоку.
Нещодавно дослідникам вдалося відновити життєздатну судинну стінку нирок пацієнтів, які перебувають на діалізі. Для цього вони продукували позаклітинний матрикс гладком’язовими клітинами із судин, культивованих на полімерних циліндрах. Потім дослідники звільнили цей матрикс його клітин, тим самим усунувши імуногенний ризик, і імплантували його пацієнтам. Він може бути повторно колонізований клітинами реципієнтів для відновлення пошкодженої судини.
Проблеми дослідження
Проблема малих суден
Методи, що використовуються в даний час для виробництва артерій, не дають можливості отримати судини А. діаметр менше 6 мм, тобто дрібні артерії та вени. Однак дрібні судини відіграють важливу роль у системі кровообігу. Їх зміна пов’язана з відключенням таких патологій, як артеріїт нижніх кінцівок, пошкодження судин ніг, що може призвести до гангрени та ампутації.
Проблема дрібних судин полягає в тому, що вони дуже чутливі до зменшення судинного потоку, що може призвести до їх закупорки. Таким чином, окрім загальних критеріїв біосумісності та біобезпеки судинних імплантатів, слід завжди шукати протези, внутрішнє обличчя яких не становить ризику тромбоутворення. .
Для вирішення цих проблем дослідники експериментують з біоматеріалами, що складаються з різних полімерів, в тому числі біорозкладані полісахариди (декстран, пуллулан, гепарин, фукоїдан). Ці порошкоподібні полісахариди розчиняють з отриманням гідрогелю. Нетоксичні добавки сприяють його тривимірному утворенню, дозволяючи гідрогелю надати бажану форму, виливаючи або вводячи його у форми. Коли його поверхня пориста, це дозволяє колонізувати її судинними клітинами.
Дослідники досягли успіху у виробництві трубки дуже малого діаметру: 2 мм. Біосумісні, їх можна імплантувати, не викликаючи реакції відторгнення. Вони також мають властивості, близькі до справжніх судин: еластичні, гнучкі, стійкі, водонепроникні та без ризику внутрішньої перешкоди. Ці штучні судини вже були імплантовані щурам з високим рівнем успіху (75%). Їх можна було перевірити на чоловіках протягом декількох років з надією на можливість реваскуляризації нижніх кінцівок, які страждають на артеріїт, і таким чином уникнути певних випадків гангрени або ампутації.
Більше того, ці штучні судини, утворюючи тривимірну матрицю, на якій можна відкласти стовбурові клітини, здатні диференціюватися, на кілька типів судинних клітин, вони дають можливість будувати вени або невеликі синтетичні артерії. в пробірці, проводити фармако-токсикологічні дослідження.
Трек клітинної терапії
Команди працюють над реконструкцією судин з живого матеріалу, використовуючи клітинну терапію. Мета полягає у введенні стовбурових клітин у пошкоджену ділянку, щоб допомогти відновити судину. Проводиться кілька випробувань, наприклад, використання мезенхімальних стовбурових клітин після інфаркту міокарда, інсульту або артеріальних захворювань нижніх кінцівок.