ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АМНИОТИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ ПЛОДА ЧЕЛОВЕКА В БИОИНЖЕНЕРИИ КОЖНЫХ ПОКРОВОВ

DOI: https://doi.org/None

А.А. Пантелеев (1), кандидат биологических наук, Е.В. Сытина (1), кандидат биологических наук, Е.А. Чабан (2), М.А. Пальцев (2), доктор медицинских наук, профессор, академик РАН 1 -Научно-исследовательский институт «Курчатовский институт», Российская Федерация, 123098, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1; 2 -Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Российская Федерация, 119334, Москва, ул. Косыгина, д. 4 E-mail: a.a.pantel@gmail.com

Введение. Редкое сочетание высокой биологической активности и доступности делает амнион уникальным объектом как для терапевтического применения, так и с точки зрения фундаментальных медико-биологических исследований. Вместе с тем в виде живой, не консервированной ткани амнион используется в регенеративной терапии незаслуженно мало, в связи с чем исследования амниона с целью разработки биоинженерных материалов, способных заместить утраченный участок ткани (например, при обширных ожоговых поражениях кожи), остаются актуальными. Цель исследования – показать способность клеток амниотического эпителия формировать многослойный дифференцирующийся эпителий, сходный с эпидермисом кожи человека, при культивировании интактного амниона в системе in vitro в присутствии фибробластов. Материал и методы. В работе использовалась полнослойная нативная амниотическая мембрана человека. Амнион культивировался на коллагеновой подложке (геле) с мышиными эмбриональными фибробластами. Дифференцировку эпидермального типа оценивали гистологическими и иммуногистохимическими методами. Результаты. При культивировании in vitro в присутствии первичных фибробластов показана способность амниотического эпителия формировать многослойный эпителий, экспрессирующий в верхних слоях цитокератины CK1 и CK10, специфичные для эпидермиса кожи, что является подтверждением индукции дифференцировки амниотического эпителия по эпидермальному типу. Заключение. Показано, что при культивировании полнослойного нативного амниона на коллагеновой подложке (геле) с мышиными эмбриональными фибробластами его эпителий трансформируется в многослойный с индукцией дифференцировки по эпидермальному типу без дополнительной обработки факторами роста. Полученные результаты подтверждают широкие перспективы использования живой амниотической мембраны в тканевой инженерии и регенеративной терапии кожных покровов, в частности, при лечении обширных ожогов и трофических язв.
Ключевые слова: 
амнион, дифференцировка, кожный эквивалент, ожоговая терапия, тканевая инженерия, эпидермис

Список литературы: 
  1. Limová M. Active wound coverings: bioen-gineered skin and dermal substitutes. Surg Clin. North Am. 2010; 90 (6): 1237–55.
  2. Pereira C., Gold W., Herndon D. Review pa-per: burn coverage technologies: current concepts and future directions. J. Biomater Appl. 2007; 22 (2): 101–21.
  3. Van Herendael B.J., Oberti C., Brosens I. Microanatomy of the human amniotic membranes. A light microscopic, transmis-sion, and scanning electron microscopic study. Am. J. Obstet. Gynecol. 1978; 131 (8): 872–80.
  4. Davis J.S. Skin transplantation. Johns Hop-kins Hospital Reports. 1910; 15: 307–96.
  5. Barski D., Gerullis H., Ecke T., Varga G., Boros M., Pintelon I., Timmermans J.P., Winter A., Bagner J.W., Otto T. Repair of a vesico-vaginal fistula with amniotic membrane – Step 1 of the IDEAL recommendations of surgical innovation. Cent European J. Urol. 2015; 68 (4): 459–61
  6. Favaron P.O., Carvalho R.C., Borghesi J., Anunciação A.R., Miglino M.A. The Amniotic Membrane: Development and Potential Applications – A Review. Reprod Domest Anim. 2015; 50 (6): 881–92.
  7. Zelen C.M., Snyder R.J., Serena T.E., Li W.W. The use of human amnion/chorion membrane in the clinical setting for lower extremity repair: a review. Clin Podiatr Med. Surg. 2015; 32 (1): 135–46
  8. Fairbairn N.G., Randolph M.A., Redmond R.W. The clinical applications of human amnion in plastic surgery. J. Plast Reconstr Aesthet Surg. 2014; 67 (5): 662–75.
  9. Amemiya T., Nakamura T., Yamamoto T., Kinoshita S., Kanamura N. Autologous transplantation of oral mucosal epithe-lial cell sheets cultured on an amniotic membrane substrate for intraoral mucosal defects. PLoS One. 2015; 10 (4): e0125391.
  10. Kumar A., Chandra R.V., Reddy A.A., Red-dy B.H., Reddy C., Naveen A. Evaluation of clinical, antiinflammatory and antiinfective properties of amniotic membrane used for guided tissue regeneration: A randomized controlled trial. Dent Res J. (Isfahan). 2015; 12 (2): 127–35
  11. Милюдин Е.С., Кучук К.Е. Применение в офтальмологии силиковысушенной пластифицированной амниотической мембраны «Флексамер». Съезд офталь-мологов России, 10-й: Сб. научных мате-риалов. М.: Офтальмология, 2015; 320. [Kuchuk K.E., Milyudin E.S. Use of silico-dried plastified amniotic membrane «Fleksamer» in ophthalmology. X Congress of Russian Ophthalmologists М.: Оphthalmology, 2015; 320 (in Russian)]
  12. Fatimah S.S., Ng S.L., Chua K.H., Hayati A.R., Tan A.E., Tan G.C. Value of human amni-otic epithelial cells in tissue engineering for cornea. Hum Cell. 2010; 23 (4): 141–51.
  13. Fukuda K., Chikama T., Nakamura M., Nish-ida T. Differential distribution of subchains of the basement membrane components type IV collagen and laminin among the amniotic membrane, cornea, and con-junctiva. Cornea. 1999; 18 (1): 73–9
  14. Lim L.S., Poh R.W., Riau A.K., Beuerman R.W., Tan D., Mehta J.S. Biological and ultrastructural properties of acelagraft, a freeze-dried γ-irradiated human amniotic membrane. Arch Ophthalmol. 2010; 128 (10): 1303–10.
  15. Okabe M., Kitagawa K., Yoshida T., Suzuki T., Waki H., Koike C., Furuichi E., Katou K., Nomura Y., Uji Y., Hayashi A., Saito S., Nikai-do T. Hyperdry human amniotic membrane is useful material for tissue engineering: physical, morphological properties, and safety as the new biological material. J. Biomed. Mater Res A. 2014; 102 (3): 862–70.
  16. Cooke M., Tan E.K., Mandrycky C., He H., O’Connell J., Tseng S.C. Comparison of cryopreserved amniotic membrane and umbilical cord tissue with dehydrated am-niotic membrane/chorion tissue. J. Wound Care. 2014; 23 (10): 465–74.
  17. Duan-Arnold Y., Gyurdieva A., Johnson A., Uveges T.E., Jacobstein D.A., Danilkovitch A. Retention of Endogenous Viable Cells Enhances the Anti-Inflammatory Activity of Cryopreserved Amnion. Adv Wound Care (New Rochelle). 2015; 4 (9): 523–33.
  18. Bomfim Pereira M.G., Pereira Gomes J.A., Rizzo L.V., Cristovam P.C., Silveira L.C. Cytokine Dosage in Fresh and Preserved Human Amniotic Membrane. Cornea. 2016; 35 (1): 89–94.
  19. Akle C.A., Adinolfi M., Welsh K.I., Leibowitz S., McColl I. Immunogenicity of human amni-otic epithelial cells after transplantation into volunteers. Lancet. 1981; 2 (8254): 1003–5
  20. Talmi Y.P., Sigler L., Inge E., Finkelstein Y., Zohar Y. Antibacterial properties of human amniotic membranes. Placenta. 1991; 12 (3): 285–8.
  21. Litwiniuk M., Grzela T. Amniotic membrane: new concepts for an old dressing. Wound Repair Regen. 2014; 22 (4): 451–6.
  22. Hao Y., Ma D.H., Hwang D.G., Kim W.S., Zhang F. Identification of antiangiogenic and antiinflammatory proteins in human amniotic membrane. Cornea. 2000; 19 (3): 348–52.
  23. Steed D.L., Trumpower C., Duffy D., Smith C., Marshall V., Rupp R., Robson M. Amnion-derived cellular cytokine solution: a physiological combination of cytokines for wound healing. Eplasty. 2008; 8: e18.
  24. Aya K.L., Stern R. Hyaluronan in wound healing: rediscovering a major player. Wound Repair Regen. 2014; 22 (5): 579–93.
  25. Zhou K., Koike C., Yoshida T., Okabe M., Fathy M., Kyo S., Kiyono T., Saito S., Nikaido T. Establishment and characterization of im-mortalized human amniotic epithelial cells. Cell Reprogram. 2013; 15 (1): 55–67.
  26. Huang L., Wong Y.P., Gu H., Cai Y.J., Ho Y., Wang C.C., Leung T.Y., Burd A. Stem cell-like properties of human umbilical cord lining epithelial cells and the potential for epidermal reconstitution. Cytotherapy. 2011; 13 (2): 145–55.
  27. Давыдова Д.А., Воротеляк Е.А., Брагина Е.Е., Терских В.В., Васильев А.В. Культивирование стволовых клеток амниотической жидкости человека в трехмерном коллагеновом матриксе. Цитология. 2011; 53 (4): 325–31. [Davydova D.A., Vorotelyak E.A., Bragina E.E., Terskikh V.V., Vasiliev A.V. Culture of human amniotic fluid stem cells in 3D colla-gen matrix. Tsitologiia. 2011; 53 (4): 325–31 (in Russian)]
  28. Bell E., Ivarsson B., Merrill C. Production of a tissue-like structure by contraction of collagen lattices by human fibroblasts of different proliferative potential in vitro. Proc Natl Acad Sci USA. 1979; 76 (3): 1274–8
  29. Саркисов Д.С., Перов Ю.М. Микроскопическая техника. 544 с. М.: Медицина, 1996; 16–20. [Sarkisov D.S., Perov Yu. M. Microscopic technique. 544 p. M.: Medicine, 1996; 16–20 (in Russian)]
  30. Qiu W., Li X., Tang H., Huang A.S., Pan-teleyev A.A., Owens D.M., Su G.H. Condi-tional activin receptor type 1B (Acvr1b) knockout mice reveal hair loss abnormality. J. Invest Dermatol. 2011; 131 (5): 1067–76.
  31. Moll R., Divo M., Langbein L. The human keratins: biology and pathology. Histo-chem Cell Biol. 2008; 129 (6): 705–33.
  32. Fatimah S.S., Chua K., Tan G.C., Azmi T.I., Tan A.E., Abdul Rahman H. Organotypic culture of human amnion cells in air-liquid interface as a potential substitute for skin regenera-tion. Cytotherapy. 2013; 15 (8): 1030–41.
  33. Fatimah S.S., Tan G.C., Chua K.H., Tan A.E., Hayati A.R. Effects of epidermal growth fac-tor on the proliferation and cell cycle regu-lation of cultured human amnion epithelial cells. J. Biosci Bioeng. 2012; 114 (2): 220–7.
  34. Li H., Chu Y., Zhang Z., Zhang G., Jiang L., Wu H., Liu S., Yu C., Jin Y. Construction of bi-layered tissue-engineered skin with human amniotic mesenchymal cells and human amniotic epithelial cells. Artif Organs. 2012; 36 (10): 911–9.
  35. Jiang L.W., Chen H., Lu H. Using human epithelial amnion cells in human de-epidermized dermis for skin regeneration. J. Dermatol. Sci. 2016; 81 (1): 26–34.
  36. Fliniaux I., Viallet J.P., Dhouailly D., Jahoda C.A. Transformation of amnion epithelium into skin and hair follicles. Differentiation. 2004; 72 (9–10): 558–65.
  37. Yang L., Shirakata Y., Tokumaru S., Xiuju D., Tohyama M., Hanakawa Y., Hirakawa S., Sayama K., Hashimoto K. Living skin equiva-lents constructed using human amnions as a matrix. J. Dermatol. Sci. 2009; 56 (3): 188–95
  38. Гаин Ю.М., Киселева Е.П., Шахрай С.В. Обоснование применения комплексного трансплантата на основе амниотической мембраны и мезенхимальных стволовых клеток из жировой ткани для восстанов-ления целостности кожных покровов. Новости хирургии. 2012; 20 (4): 9–16. [Gain Yu.M., Kisseleva E.P., Shachrai S.V. Sub-stantiation of complex transplant applica-tion on the basis of amniotic membrane and mesenchymal stem cells from the adipose tissue to restore the cutaneous integrity. Nov-osti Khirurgii. 2012; 20 (4): 9–16 (in Russian)]
  39. Hennerbichler S., Reichl B., Pleiner D., Gabriel C., Eibl J., Redl H. The influence of various storage conditions on cell viability in amniotic membrane. Cell Tissue Bank. 2007; 8 (1): 1–8.
  40. Laurent R., Nallet A., Obert L., Nicod L., Gindraux F. Storage and qualification of viable intact human amniotic graft and technology transfer to a tissue bank. Cell Tissue Bank. 2014; 15 (2): 267–75.
  41. Moon J.H., Lee J.R., Jee B.C., Suh C.S., Kim S.H., Lim H.J., Kim H.K. Successful vitrifica-tion of human amnion-derived mesenchy-mal stem cells. Hum Reprod. 2008; 23 (8): 1760–70.
  42. Miki T., Wong W., Zhou E., Gonzalez A., Garcia I., Grubbs B.H. Biological impact of xeno-free chemically defined cryopreser-vation medium on amniotic epithelial cells. Stem Cell Res Ther. 2016; 7: 8.