Морфологическая оценка ранней тканевой реакции на подкожную имплантацию шелка паутины (пилотное исследование)

Цель - оценка ранней тканевой реакции на имплантацию различных видов паутины у мышей.

Материалы и методы. Пилотное исследование проводилось на 30 белых половозрелых самцах мышей линии BALB/c (20 ± 5 г), разделенных на 6 групп: интактные, ложнооперированные (контроль) и 4 группы с имплантацией паутины. Паутину собирали методом вытягивания или с каркасов. Имплантацию проводили под наркозом (золетил-ксилазин), материал размещали подкожно в межлопаточной области. Через 7 суток оценивали гистологическую картину (окраска гематоксилин-эозином) и морфометрию толщины воспалительного инфильтрата.

Результаты. При гистологическом исследовании тканей воспалительная реакция наблюдалась во всех экспериментальных группах и характеризовалась активностью полиморфноядерных лейкоцитов и лимфоплазмацитарным инфильтратом. К 7-му дню эксперимента гигантские клетки инородных тел и эпителиоидные клетки отсутствовали, что свидетельствовало об отсутствии гранулематозной реакции. Морфометрическая оценка толщины перифокальной зоны воспаления показала статистически значимое увеличение толщины инфильтрата в группах с шелком паутины Chilobrachys dyscolus, Harpactira pulchripes и Nephila pilipes по сравнению с контрольной группой. Однако различий между экспериментальными группами выявлено не было.

Заключение. Все изученные виды паутины вызывали острое воспаление с инфильтрацией полиморфноядерными лейкоцитами без гранулематоза. Статистически значимых различий в выраженности реакции между разными типами шелка выявлено не было.

1. Gosline J.M., DeMont M.E., Denny M.W. The structure and properties of spider silk. Endeavour. 1986;10(1):37-43. DOI: 10.1016/0160-9327(86)90049-9.

2. Ko F.K., Wan L.Y. Engineering properties of spider silk. Handbook of Properties of Textile and Technical Fibres. 2018:185-220. DOI: 10.1016/b978-0-08-101272-7.00006-7.

3. Ko F.K., Kawabata S., Inoue M., Niwa M., Fossey S., Song J.W. Engineering Properties of Spider Silk. MRS Proceedings. 2001;702:U1.4.1. DOI: 10.1557/proc-702-u1.4.1.

4. Vollrath F., Knight D.P. Liquid crystalline spinning of spider silk. Nature. 2001;410(6828):541-548. DOI: 10.1038/35069000.

5. Kornfeld T., Vogt P., Bucan V., Peck C.-T., Reimers K., Radtke C. Characterization and schwann cell seeding of up to 15.0 cm long spider silk nerve conduits for reconstruction of peripheral nerve defects. J Funct Biomater. 2016;7(4):30. DOI: 10.3390/jfb7040030.

6. Resch A., Wolf S., Mann A., Weiss T., Stetco A.-L., Radtke C. Co-culturing human adipose derived stem cells and schwann cells on spider silk-a new approach as prerequisite for enhanced nerve regeneration.Int J Mol Sci. 2018;20(1):71. DOI: 10.3390/ijms20010071.

7. Roloff F., Strauss S., Vogt P.M., Bicker G., Radtke C. Spider silk as guiding biomaterial for human model neurons. BioMed Res Int. 2014;2014:906819. DOI: 10.1155/2014/906819.

8. Kornfeld T., Nessler J., Helmer C., Hannemann R., Waldmann K.H., Peck C.T., Hoffmann P., Brandes G., et al. Spider silk nerve graft promotes axonal regeneration on long distance nerve defect in a sheep model. Biomaterials. 2021;271:120692. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2021.120692.

9. Vernadakis A.J., Koch H., Mackinnon S.E. Management of neuromas. Clin Plast Surg. 2003;30(2):247-268. DOI: 10.1016/S0094-1298(02)00104-9.

10. Lee M., Guyuron B. Postoperative Neuromas. Nerves and Nerve Injuries. 2015;2:99-112. DOI: 10.1016/B978-0-12-802653-3.00056-7.

11. Булкина Н.В., Ведяева А.П., Иванов П.В., Гаврюшова Л.В. Биологические реакции организма на биоимплантаты. Обзор. Клиническая стоматология. 2016;2(78):46-49.EDN: VZXHAX.

12. Kastellorizios M., Tipnis N., Burgess D.J. Foreign Body Reaction to Subcutaneous Implants. Immune Responses to Biosurfaces. 2015;865:93-108. DOI: 10.1007/978-3-319-18603-0_6.

13. Anderson J.M., Rodriguez A., Chang D.T. Foreign body reaction to biomaterials. Semin Immunol. 2008;20(2):86-100. DOI: 10.1016/j.smim.2007.11.004.

14. Kyriakides T.R., Bornstein P. Matricellular proteins as modulators of wound healing and the foreign body response. Thromb Haemost. 2003;90(6):986-992. DOI: 10.1160/TH03-06-0399.

15. Morais J.M., Papadimitrakopoulos F., Burgess D.J. Biomaterials/tissue interactions: possible solutions to overcome foreign body response. AAPS J. 2010;12(2):188-196. DOI: 10.1208/s12248-010-9175-3.

16. Namdari S., Melnic C., Huffman G.R. Foreign body reaction to acellular dermal matrix allograft in biologic glenoid resurfacing. Clin Orthop Relat Res. 2013;471(8):2455-2458. DOI: 10.1007/s11999-013-2904-z.

17. Nomoto K. Mechanism of the response of the living body to foreign material. Allergy. 1990;39(5):437-441.

18. Ibler B, Michalik P, Fischer K. Factors affecting lifespan in bird-eating spiders (Arachnida: Mygalomorphae, Theraphosidae) - A multi-species approach. Zoologischer Anzeiger. 2013;253(2):126-36. DOI: 10.1016/j.jcz.2013.09.004.

19. Boutry C., Blackledge T.A. Evolution of supercontraction in spider silk: structure-function relationship from tarantulas to orb-weavers. J Exp Biol. 2010;213(Pt 20):3505-3514. DOI: 10.1242/jeb.046110.

20. ISO 10993-6:2016 Biological evaluation of medical devices - Part 6: Tests for local effects after implantation.

21. Pucinelli C.M., Silva R.A.B.D., Borges L.L., Borges A.T.D.N., Nelson-Filho P., Consolaro A., Gaton-Hernández P., Silva L.A.B.D. Tissue Response after Subcutaneous Implantation of Different Glass Ionomer-Based Cements. Brazilian Dental Journal. 2019;30(6):599-606. DOI: 10.1590/0103-6440201902619.

22. Okamoto M., Matsumoto S., Moriyama K., Huang H., Watanabe M., Miura J., Sugiyama K., Hirose Y., et al. Biological Evaluation of the Effect of Root Canal Sealers Using a Rat Model. Pharmaceutics. 2022;14(10):2038. DOI: 10.3390/pharmaceutics14102038.

23. Kheiri L., Golestaneh A., Mehdikhani M., Razavi S.M., Etemadi N. Histological evaluation of subcutaneous tissue reactions to a novel bilayer polycaprolactone/silk fibroin/strontium carbonate nanofibrous membrane for guided bone regeneration: a study in rabbits. Clin Exp Dent Res. 2025;11(3):e70140. DOI: 10.1002/cre2.70140.

24. Pereira N.B., Campos P.P., Parreiras P.M., Chiarini-Garcia H., Socarrás T.O., Kalapothakis E., Andrade S.P., Moro L. Apoptosis, mast cell degranulation and collagen breakdown in the pathogenesis of loxoscelism in subcutaneously implanted sponges. Toxicon. 2014;84:7-18. DOI: 10.1016/j.toxicon.2014.03.003.

25. Alipour S., Omranipour R., Eslami B., Khalighfard S., Saberi A., Shabestari A., Alizadeh A.M. A pilot study of the use of human amniotic membrane as subcutaneous implants in a mouse model: a potential for temporary substitutes in two-stage breast reconstructions. BMC Womens Health. 2023;23(1):367. DOI: 10.1186/s12905-023-02531-9.

26. Kefayat A., Hosseini M., Ghahremani F., Jolfaie N.A., Rafienia M. Biodegradable and biocompatible subcutaneous implants consisted of pH-sensitive mebendazole-loaded/folic acid-targeted chitosan nanoparticles for murine triple-negative breast cancer treatment. J Nanobiotechnology. 2022;20(1):169. DOI: 10.1186/s12951-022-01380-2.

27. Henn D., Chen K., Maan Z.N., Greco A.H., Moortgat Illouz S.E., Bonham C.A., Barrera J.A., Trotsyuk A.A., et al. Cryopreserved human skin allografts promote angiogenesis and dermal regeneration in a murine model.Int Wound J. 2020;17(4):925-36. DOI: 10.1111/iwj.13349

28. Vollrath F., Barth P., Basedow A., Engström W., List H. Local tolerance to spider silks and protein polymers in vivo. In Vivo. 2002;16(4):229-234.

29. Koop F., Strauß S., Peck C.T., Aper T., Wilhelmi M., Hartmann C., Hegermann J., Schipke J., et al. Preliminary application of native Nephila edulis spider silk and fibrin implant causes granulomatous foreign body reaction in vivo in rat's spinal cord. PLoS One. 2022;17(3):e0264486. DOI: 10.1371/journal.pone.0264486.

30. Allmeling C., Jokuszies A., Reimers K., Kall S., Vogt P.M. Use of spider silk fibres as an innovative material in a biocompatible artificial nerve conduit. J Cell Mol Med. 2006;10(3):770-777. DOI: 10.1111/j.1582-4934.2006.tb00436.x.

31. Allmeling C., Jokuszies A., Reimers K., Kall S., Choi C.Y., Brandes G., Kasper C., Scheper T., et al. Spider silk fibres in artificial nerve constructs promote peripheral nerve regeneration. Cell Prolif. 2008;41(3):408-420. DOI: 10.1111/j.1365-2184.2008.00534.x.

32. Radtke C., Allmeling C., Waldmann K.H., Reimers K., Thies K., Schenk H.C., Hillmer A., Guggenheim M., et al. Spider silk constructs enhance axonal regeneration and remyelination in long nerve defects in sheep. PLoS One. 2011;6:e16990. DOI: 10.1371/journal.pone.0016990.