Потенциальные возможности биоинженерных технологий и клеточной имплантации при герниоэндо-протезировании (обзорная статья)

Цель - установить наиболее эффективный путь совершенствования герниопластики согласно данным литературы. Материалы и методы. Был проведен анализ научной литературы по реферативным базам PubMed, Scopus, РИНЦ, а также с помощью реферативного программного обеспечения Mendeley. В обзоре представлены данные, отражающие тенденции в рассматриваемой области за последнее десятилетие, согласно мнению авторов. Результаты. Применение клеточных технологий может утвердить позиции рассасывающихся герниопротезов за счет улучшения качества соединительной ткани послеоперационного рубца и понижения возможности послеоперационных осложнений. В практике лечения ран используются препараты коллагена и нативные фибробласты, о применении которых имеются положительные данные, говорящие о высоком потенциале такого вида терапии. Применение клеточных технологий смогло бы утвердить позиции рассасывающихся герниопротезов за счет улучшения качества соединительной ткани послеоперационного рубца и понижения возможности послеоперационных осложнений. Заключение. Клеточная имплантация при герниоэндопротезировании - один из наиболее перспективных путей решения проблемы превентивного лечения послеоперационных грыж передней брюшной стенки. Применение фибробластов для потенцирования пролиферативной активности в операционной ране позволит улучшить качественные характеристики соединительной ткани и обеспечит более выгодный долгосрочный эффект вмешательства, а также предупредить рецидивы грыж.

1. Кириенко А.И., Шевцов Ю.Н., Никишков А.С., Селиверстов Е.И., Андрияшкин А.В., Татаринцев А.М., Золотухин И.А. Распространенность грыж передней брюшной стенки: результаты популяционного исследования. Хирургия. 2016;(8):61-66. DOI: 10.17116/hirurgia2016861-66. EDN: WKENAP.

2. Кириенко А.И., Никишков А.С., Селиверстов Е.И., Андрияшкин А.В. Эпидемиология грыж передней брюшной стенки. Эндоскопическая хирургия. 2016;22(4):55-60. DOI: 10.17116/endoskop201622455-60. EDN: YGGJDL.

3. Helgstrand F. National results after ventral hernia repair. Dan Med J. 2016;63(7):B5258.

4. Винник Ю.С., Чайкин А.А., Назарьянц Ю.А., Петрушко С.И. Современный взгляд на проблему лечения больных с послеоперационными вентральными грыжами. Сибирское медицинское обозрение. 2014;6(90):5-13. EDN: THEHCP.

5. Лазаренко В.А., Иванов И.С., Ушанов А.А., Мишина Е.С., Объедков Е.Г., Костин В.С. Грыжа или грыжевой дефект? Экспериментальные модели на лабораторных животных в герниологии. Инновационная медицина Кубани. 2023;8(3):114-120. DOI: 10.35401/2541-9897-2023-26-3-114-120. EDN: FYWKFC.

6. Сажин А.В., Лобан К.М., Ивахов Г.Б., Петухов В.А., Глаголев Н.С., Андрияшкин А.В., Ахмедов Р.Р. Современные концепции хирургии вентральных грыж. Новости хирургии. 2020;28(6):714-729. DOI: 10.18484/2305-0047.2020.6.714. EDN: VMKIBL.

7. Thankam F.G., Palanikumar G., Fitzgibbons R.J., Agrawal D.K. Molecular Mechanisms and Potential Therapeutic Targets in Incisional Hernia. J Surg Res. 2019;236:134-143. DOI: 10.1016/j.jss.2018.11.037.

8. Davidson S., Coles M., Thomas T., Kollias G., Ludewig B., Turley S., Brenner M., Buckley C.D. Fibroblasts as immune regulators in infection, inflammation and cancer. Nat Rev Immunol. 2021;21(11): 704-717. DOI: 10.1038/s41577-021-00540-z.

9. Miroshnichenko S., Timofeeva V., Permykova E., Ershov S., Kiryukhantsev-Korneev P., Dvořaková E., Shtansky D.V., Zajíčková L., et al. Plasma-Coated Polycaprolactone Nanofibers with Covalently Bonded Platelet-Rich Plasma Enhance Adhesion and Growth of Human Fibroblasts. Nanomaterials (Basel). 2019;9(4):637. DOI: 10.3390/nano9040637.

10. Sadava E.E., Krpata D.M., Gao Y., Rosen M.J., Novitsky Y.W. Wound healing process and mediators: Implications for modulations for hernia repair and mesh integration. J Biomed Mater Res A. 2014;102(1): 295-302. DOI: 10.1002/jbm.a.34676.

11. Thankam F.G., Larsen N.K., Varghese A., Bui T.N., Reilly M., Fitzgibbons R.J., Agrawal D.K. Biomarkers and heterogeneous fibroblast phenotype associated with incisional hernia. Mol Cell Biochem. 2021;476(9):3353-3363. DOI: 10.1007/s11010-021-04166-6.

12. Koike Y., Yozaki M., Utani A., Murota H. Fibroblast growth factor 2 accelerates the epithelial-mesenchymal transition in keratinocytes during wound healing process. Sci Rep. 2020;10(1):18545. DOI: 10.1038/s41598-020-75584-7.

13. Hu L., Wang J., Zhou X., Xiong Z., Zhao J., Yu R., Huang F., Zhang H., Chen L. Exosomes derived from human adipose mensenchymal stem cells accelerates cutaneous wound healing via optimizing the characteristics of fibroblasts. Sci Rep. 2016;6:32993. DOI: 10.1038/srep32993.

14. Petter-Puchner A.H., Fortelny R.H., Gruber-Blum S., Redl H., Dietz U. The future of stem cell therapy in hernia and abdominal wall repair. Hernia. 2015;19(1):25-31. DOI: 10.1007/s10029-014-1288-7.

15. Darby I.A., Laverdet B., Bonté F., Desmoulière A. Fibroblasts and myofibroblasts in wound healing. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2014;7:301-311. DOI: 10.2147/CCID.S50046.

16. desJardins-Park H.E., Foster D.S., Longaker M.T. Fibroblasts and wound healing: an update. Regen Med. 2018;13(5):491-495. DOI: 10.2217/rme-2018-0073.

17. Olczyk P., Mencner Ł., Komosinska-Vassev K. The role of the extracellular matrix components in cutaneous wound healing. Biomed Res Int.;2014:747584. DOI: 10.1155/2014/747584.

18. Bainbridge P. Wound healing and the role of fibroblasts. J Wound Care. 2013;22(8):407-412. DOI: 10.12968/jowc.2013.22.8.407.

19. Stejskalová A., Almquist B.D. Using biomaterials to rewire the process of wound repair. Biomater Sci. 2017;5(8):1421-1434. DOI: 10.1039/c7bm00295e.

20. Serrano-Aroca Á., Pous-Serrano S. Prosthetic meshes for hernia repair: State of art, classification, biomaterials, antimicrobial approaches, and fabrication methods. J Biomed Mater Res A. 2021;109(12): 2695-2719. DOI: 10.1002/jbm.a.37238.

21. López-Cano M., Quiles M.T., Pereira J.A., Armengol-Carrasco M., Arbós Vía M.A.Complex Abdominal Wall Hernia Repair in Contaminated Surgical Fields: Factors Affecting the Choice of Prosthesis. Am Surg. 2017;83(6):583-590.

22. Usher F.C., Wallace S.A. Tissue reaction to plastics; a comparison of nylon, orlon, dacron, teflon, and marlex. AMA Arch Surg. 1958;76(6):997-999.

23. Saiding Q., Chen Y., Wang J., Pereira C.L., Sarmento B., Cui W., Chen X. Abdominal wall hernia repair: from prosthetic meshes to smart materials. Mater Today Bio. 2023;21:100691. DOI: 10.1016/j.mtbio.2023.100691.

24. Faylona J.M. Evolution of ventral hernia repair. Asian journal of endoscopic surgery. 2017;10(3):252-258. DOI: 10.1111/ases.12392

25. Mayet N., Choonara Y.E., Kumar P., Tomar L.K., Tyagi C., Du Toit.LC., Pillay V. A comprehensive review of advanced biopolymeric wound healing systems. J Pharm Sci. 2014;103(8):2211-2230. DOI: 10.1002/jps.24068.

26. See C.W., Kim T., Zhu D. Hernia mesh and hernia repair: a review. Engineered Regeneration. 2020;(1):19-33. DOI: 10.1016/j.engreg.2020.05.002

27. Mori da Cunha M.G.M.C., Arts B., Hympanova L., Rynkevic R., Mackova K., Bosman A.W., Dankers P.Y.W., Deprest J. Functional supramolecular bioactivated electrospun mesh improves tissue ingrowth in experimental abdominal wall reconstruction in rats. Acta Biomater. 2020;106:82-91. DOI: 10.1016/j.actbio.2020.01.041.

28. Zhang Z., Zhu L., Hu W., Dai J., Ren P., Shao X., Xiong B., Zhang T., Ji Z. Polypropylene mesh combined with electrospun poly (L-lactic acid) membrane in situ releasing sirolimus and its anti-adhesion efficiency in rat hernia repair. Colloids Surf B Biointerfaces. 2022;218:112772. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2022.112772.

29. Hympanova L., Mori da Cunha M.G.M.C., Rynkevic R., Zündel M., Gallego M.R., Vange J., Callewaert G., Urbankova I., et al. Physiologic musculofascial compliance following reinforcement with electrospun polycaprolactone-ureidopyrimidinone mesh in a rat model. J Mech Behav Biomed Mater. 2017;74:349-357. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2017.06.032.

30. Cornwell K.G., Zhang F., Lineaweaver W. Bovine fetal collagen reinforcement in a small animal model of hernia with component repair. J Surg Res. 2016;201(2):416-424. DOI: 10.1016/j.jss.2015.10.049.

31. Dydak K., Junka A., Nowacki G., Paleczny J., Szymczyk-Ziółkowska P., Górzyńska A., Aniołek O., Bartoszewicz M. In Vitro Cytotoxicity, Colonisation by Fibroblasts and Antimicrobial Properties of Surgical Meshes Coated with Bacterial Cellulose.Int J Mol Sci. 2022;23(9):4835. DOI: 10.3390/ijms23094835.

32. Hansen S.G., Taskin M.B., Chen M., Wogensen L., Vinge Nygaard J., Axelsen S.M. Electrospun nanofiber mesh with fibroblast growth factor and stem cells for pelvic floor repair. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2020;108(1):48-55. DOI: 10.1002/jbm.b.34364.

33. Rosen M.J., Krpata D.M., Petro C.C., Carbonell A., Warren J., Poulose B.K., Costanzo A., Tu C., et al. Biologic vs Synthetic Mesh for Single-stage Repair of Contaminated Ventral Hernias: A Randomized Clinical Trial. JAMA Surg. 2022;157(4):293-301. DOI: 10.1001/jamasurg.2021.6902.

34. Kanitra J.J., Hess A.L., Haan P.S., Anderson C.I., Kavuturu S. Hernia recurrence and infection rate in elective complex abdominal wall repair using biologic mesh. BMC Surg. 2019;19(1):174. DOI: 10.1186/s12893-019-0640-3.

35. Taibi A., Derbal S., Durand Fontanier S., Christou N., Fredon F., Bouvier S., Fabre A., Rivaille T., et al. Implantation of biologic mesh in ventral hernia repair-does it make sense? Surg Endosc. 2021;35(2):702-709. DOI: 10.1007/s00464-020-07435-5.

36. Kaufmann R., Isemer F.E., Strey C.W., Jeekel J., Lange J.F., Woeste G. Non-cross-linked biological mesh in complex abdominal wall hernia: a cohort study. Langenbecks Arch Surg. 2020;405(3):345-352. DOI: 10.1007/s00423-020-01881-4.

37. Morales-Conde S., Hernández-Granados P., Tallón-Aguilar L., Verdaguer-Tremolosa M., López-Cano M. Ventral hernia repair in high-risk patients and contaminated fields using a single mesh: proportional meta-analysis. Hernia. 2022;26(6):1459-1471. DOI: 10.1007/s10029-022-02668-w.

38. Olavarria O.A., Bernardi K., Dhanani N.H., Lyons N.B., Harvin J.A., Millas S.G., Ko T.C., Kao L.S., et al. Synthetic versus Biologic Mesh for Complex Open Ventral Hernia Repair: A Pilot Randomized Controlled Trial. Surg Infect (Larchmt). 2021;22(5):496-503. DOI: 10.1089/sur.2020.166.

39. Sivaraj D., Henn D., Fischer K.S., Kim T.S., Black C.K., Lin J.Q., Barrera J.A., Leeolou M.C., et al. Reinforced Biologic Mesh Reduces Postoperative Complications Compared to Biologic Mesh after Ventral Hernia Repair. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2022;10(2):e4083. DOI: 10.1097/GOX.0000000000004083.

40. Fan Z., Zhao X., Li J., Ji R., Shi Y. Cell-based therapies for reinforcing the treatment efficacy of meshes in abdominal wall hernias A systematic review and meta-analysis. Asian J Surg. 2022;45(9):1667-1677. DOI: 10.1016/j.asjsur.2021.09.019.

41. Богдан В.Г., Швед И.А. Трансплантация мезенхимальных стволовых клеток из жировой ткани при пластике моделированного дефекта брюшной стенки: морфологические особенности тканевой реакции. Военная медицина. 2013;(1):94-100

42. Mohsina A., Kumar N., Sharma A.K., Mishra B., Mathew D.D., Remya V., Shrivastava S., Negi M., et al. Bioengineered acellular dermal matrices for the repair of abdominal wall defects in rats. Hernia. 2015;19(2):219-229. DOI: 10.1007/s10029-014-1308-7.

43. Mohsina A., Kumar N., Sharma A.K., Shrivastava S., Mathew D.D., Remya V., Sonal, Maiti S.K., et al. Polypropylene mesh seeded with fibroblasts: A new approach for the repair of abdominal wall defects in rats. Tissue Cell. 2017;49(3):383-392. DOI: 10.1016/j.tice.2017.04.004.

44. Guillaume O., Park J., Monforte X., Gruber-Blum S., Redl H., Petter-Puchner A., Teuschl A.H. Fabrication of silk mesh with enhanced cytocompatibility: preliminary in vitro investigation toward cell-based therapy for hernia repair. J Mater Sci Mater Med. 2016;27(2):37. DOI: 10.1007/s10856-015-5648-3.

45. Vozzi F., Nardo T., Guerrazzi I., Domenici C., Rocchicciol, S., Cecchettini A., Comelli L., Vozzi G., et al.Integration of biomechanical and biological characterization in the development of porous poly (caprolactone)-based membranes for abdominal wall hernia treatment.International Journal of Polymer Science. 2018;1-15. DOI: 10.1155/2018/2450176.

46. See C.W., Kim T., Zhu D. Hernia mesh and hernia repair: a review. Engineered Regeneration. 2020;1: 19-33. DOI: 10.1016/j.engreg.2020.05.002.

47. Bondre I.L., Holihan J.L., Askenasy E.P., Greenberg J.A., Keith J.N., Martindale R.G., Roth J.S., Liang M.K., et al. Suture, synthetic, or biologic in contaminated ventral hernia repair. J Surg Res. 2016;200(2):488-494. DOI: 10.1016/j.jss.2015.09.007.