Влияние коллагена и GelMA в составе скаффолдов на сохранение фенотипа реберных хондроцитов в условиях in vivo

Цель исследования - сравнение гидрогелей на основе коллагена I типа и желатина метакрилоила (GelMA) по их способности поддерживать формирование гиалинового хряща в организме животных после подкожной имплантации скаффолдов. Материалы и методы. Хондроциты выделяли из реберных хрящей новорожденных крысят 0,15% раствором коллагеназы в DMEM. Принадлежность клеток к хрящевой ткани определяли окрашиванием гликозаминогликанов альциановым синим. Скаффолды с хондроцитами получали из 4% ателоколлагена свиньи I типа и из 10% GelMA методом микромолдинга и имплантировали подкожно в область холки двум группам крыс линии Wistar. Гистологические и иммуногистохимические исследования выполняли на 12-й и 26-й дни после имплантации. Образцы тканей окрашивали гематоксилином и эозином, альциановым синим, коллагены I и II типов выявляли с помощью соответствующих антител. Результаты. При имплантации животным скаффолды вызывали умеренную воспалительную реакцию в обеих группах. К 26-му дню после имплантации как коллаген, так и GelMA подвергались почти полному рассасыванию. Образование хрящевой ткани наблюдали у животных обеих групп. Вновь образованная ткань интенсивно окрашивалась альциановым синим, клетки давали положительную реакцию на оба типа коллагена. Хрящевая ткань формировалась среди мышечных волокон. Заключение. Исследована способность гидрогелей на основе коллагена I типа и GelMA поддерживать развитие гиалинового хряща в организме животных после подкожной имплантации скаффолдов. Как коллаген, так и GelMА способствуют формированию хрящевой ткани гиалиноподобного типа в организме животных, но фенотип хондроцитов характеризуется как смешанный. Необходимы более детальные исследования возможных механизмов хондрогенеза под влиянием каждого из гидрогелей.

The aim of the study was to compare type I collagen-based and methacryloyl gelatin-based (GelMA) hydrogels by their ability to form hyaline cartilage in animals after subcutaneous implantation of scaffolds. Materials and Methods. Chondrocytes were isolated from the costal cartilage of newborn rats using 0.15% collagenase solution in DMEM. The cells was characterized by glycosaminoglycan staining with alcian blue. Chondrocyte scaffolds were obtained from 4% type I porcine atelocollagen and 10% GelMA by micromolding and then implanted subcutaneously into the withers of two groups of Wistar rats. Histological and immunohistochemical studies were performed on days 12 and 26 after implantation. Tissue samples were stained with hematoxylin and eosin, alcian blue; type I and type II collagens were identified by the corresponding antibodies. Results. The implanted scaffolds induced a moderate inflammatory response in both groups when implanted in animals. By day 26 after implantation, both collagen and GelMA had almost completely resorbed. Cartilage tissue formation was observed in both animal groups. The newly formed tissue was stained intensively with alcian blue, and the cells were positive for both types of collagen. Cartilage tissue was formed among muscle fibers. Conclusion. The ability of collagen type I and GelMA hydrogels to form hyaline cartilage in animals after subcutaneous implantation of scaffolds was studied. Both collagen and GelMA contributed to formation of hyaline-like cartilage tissue type in animals, but the chondrocyte phenotype is characterized as mixed. Additional detailed studies of possible mechanisms of chondrogenesis under the influence of each of the hydrogels are needed.