Гигантские клетки инородных тел и тканевые реакции на поверхности имплантатов


https://doi.org/10.21626/vestnik/2017-3/15

Полный текст:


Аннотация

В обзоре представлен анализ литературных данных по проблеме реакции тканей на имплантаты с различными свойствами. Основная часть посвящена морфологическим и функциональным характеристикам гигантских клеток инородных тел (ГКИТ), механизмам и регулирующим факторам их образования. Данные литературы свидетельствуют, что на границе «ткани - поверхность имплантата» с участием плазменных и тканевых белков формируется особая среда, которая определяет процессы клеточной адгезии, взаимодействия, выживание слияния. Выживание клеток на поверхности имплантата зависит от ее собственных адгезивных свойств или сорбированных плазменных белков. Процесс слияния макрофагов с образованием ГКИТ происходит с участием молекул из семейства интегринов, сопровождается модификациями цитоскелета с образованием специализированных органелл - подосом, регулируется широким спектром цитокинов лимфоцитарного и аутологичного происхождения. Описаны отдельные феномены тканевых и клеточных реакций, такие как эффект Вромана и особый тип апоптоза - аноикис. Морфологическими критериями оценки гигантоклеточной реакции на светомикроскопическом уровне являются количество ГКИТ, их форма и размеры, количество и расположение ядер, может быть использован фузио-амитотичесий индекс.

Об авторах

А. А. Должиков
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Россия


А. Я. Колпаков
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Россия


А. Л. Ярош
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Россия


А. С. Молчанова
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Россия


И. Н. Должикова
Белгородский государственный национальный исследовательский университет
Россия


Список литературы

1. Майбородин И.В., Шевела А.И., Баранник М.И., Кузнецова И.В., Майбородина В.И. Некоторые морфологические аспекты имплантации силиконовых материалов в клинике // Новости хирургии. - 2013. - 21(3). - С. 16-22.

2. Майбородин И.В., Шевела А.И., Кузнецова И.В., Баранник М.И., Майбородина В.И. Тканевые реакции на силиконовые материалы в организме // Архив патологии. - 2013. - № 4. - С. 28-33.

3. Ремеева Е.А., Розанова И.Б., Елинсон В.М., Севастьянов В.И. Влияние способа формирования углеродного покрытия на физико-химические и биологические свойства полиэтилентерефталата // Перспективные материалы. - 2006. - № 2. - С. 56-62.

4. Струков А.И., Кауфман О.Я. Гранулематозное воспаление и гранулематозные болезни // АМН СССР. - М. : Медицина, 1989. - 189 с.

5. Трубин В.В., Лиштван С.П., Мансуров С.П. Реакция мягких тканей на введение имплантатов из различных металлов // Вестник РУДН, серия Медицина. - 2009. - № 4. - С. 112-114.

6. Amy K. Mc Nally A. K., Anderson J.M. Foreign Body-Type Multinucleated Giant Cell Formation Is Potently Induced by α-T ocopherol and Prevented by the Diacylglycerol Kinase Inhibitor R59022 //American Journal of Pathology. - Vol. 163, № 3. - P. 1147-1156.

7. Anderson J.M., Jones J.F. Phenotypic Dichotomies in the Foreign Body Reaction // Biomaterials - 2007. - Vol. 28, N 34. - P. 5114-5120.

8. Anderson J.M., Rodrigez A., Chang D. Foreign body reaction to biomaterials // Semin Immunol. - 2008. - Vol. 20, N 2. - P. 86-100.

9. Brauker J.H., Carr-Brendel V.E., Martinson L.A., Crudele J., Johnston W.D., Johnson R.C. Neovascularization of synthetic membranes directed by membrane microarchitecture // J Biomed. Mater. Res. - 1995. - Vol. 29, N 12. - P. 1517-1524.

10. Brodbeck W.G., Shive M.S., Colton E., Nakayama Y., Matsuda T., Anderson J.M. Influence of biomaterial surface chemistry on the apoptosis of adherent cells // J Biomed. Mater Res. - 2001. - Vol. 55, N 4. - P. 661-668.

11. Brodbeck W.G., Nakayama Y., Matsuda T., Colton E., Ziats N.P., Anderson J.M. Biomaterial surface chemistry dictates adherent monocyte/macrophage cytokine expression in vitro // Cytokine. - 2002. - Vol. 18, N 6. - P. 311-319.

12. Brodbeck W.G., Patel J., Voskerician G., Christenson E., Shive M.S., Nakayama Y., Matsuda T., Ziats N.P., Anderson J.M. Biomaterial adherent macrophage apoptosis is increased by hydrophilic and anionic substrates in vivo // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. - 2002. - Vol. 99, N 16. - P. 10287-10292.

13. Brodbeck W.G., Shive M.S., Colton E., Ziats N.P., Anderson J.M. Interleukin-4 inhibits tumor necrosis factor-alpha-induced and spontaneous apoptosis of biomaterial-adherent macrophages // J Lab. Clin. Med. - 2002. - Vol. 139, N 2. - P. 90-100.

14. Brodbeck W.G., Macewan M., Colton E., Meyerson H., Anderson J.M. Lymphocytes and the foreign body response: lymphocyte enhancement of macrophage adhesion and fusion // J Biomed. Mater. Res. - 2005. - Vol. 74, N 2. - P. 222-229.

15. Brodbeck W.G., Anderson J.M. Giant cell formation and function // Curr. Opin. Hemаtol. - 2009. - Vol. 16, N 1. - P. 53-57.

16. Buccione R., Orth J.D., Mc Niven M.A. Foot and mouth: podosomes, invadopodia and circular dorsal ruffles // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. - 2004. - Vol. 5, N 8. - P. 647-457.

17. Calle Y., Burns S., Thrasher A.J., Jones G.E. The leukocyte podosome // Eur. J Cell Biol. - 2006. - Vol. 85, N 3-4. - P. 151-157.

18. Chang D.T., Colton E., Anderson J.M. Paracrine and juxtacrine lymphocyte enhancement of adherent macrophage and foreign body giant cell activation // J Biomed. Mater. Res. - 2008. - Vol. 89, N 2. - P. 490-498. - doi: 10.1002/jbm.a.31981.

19. Cui W., Ke J.Z., Zhang Q., Ke H.Z., Chalouni C., Vignery A. The intracellular domain of CD44 promotes the fusion of macrophages // Blood. - 2006. - Vol. 107, N 2. - P. 796-805.

20. Damsky C.H., Ilic D. Integrin signaling: it’s where the action is // Curr. Opin. Cell Biol. - 2002. - Vol. 14, N 5. - Р. 594-602.

21. Frisch S.M., Francis H. Disruption of epithelial cell-matrix interactions induces apoptosis // J of Cell Biology. - 1994. - Vol. 124, N 4. - P. 619-626.

22. Frisch S.M., Screaton R.A. Anoikis mechanisms // Curr. Opin. Cell Biol. - 2001. - Vol. 13, N 5. - P. 555-562.

23. Gordon S. Alternative activation of macrophages // Nat. Rev. Immunol. - 2003. - Vol. 3, N 1. - P. 23-35.

24. Gratchev A., Guillot P., Hakiy N., Politz O., Orfanos C.E., Schledzewski K., Goerdt S. Alternatively activated macrophages differentially express fibronectin and its splice variants and the extracellular matrix protein betaIG-H3 // Scand. J. Immunol. - 2001. - Vol. 53, N 4. - Р. 386-392.

25. Han X., Sterling H., Chen Y., Saginario C., Brown E.J., Frazier W.A., Lindberg F.P., Vignery A. CD47, a ligand for the macrophage fusion receptor, participates in macrophage multinucleation // J Biol. Chem. - 2000. - Vol. 275, N 48. - P. 37984-37992.

26. Helming L., Gordon S. Macrophage fusion induced by IL-4 alternative activation is a multistage process involving multiple target molecules // Eur. J Immunol. - 2007. - Vol. 37, N 1. - P. 33-42.

27. Herde K., Hartmann S., Brehm R., Kilian O., Heiss C., Hild A., Alt V., Bergmann M., Schnettler R., Wenisch S. Connexin 43 expression of foreign body giant cells after implantation of nanoparticulate hydroxyapatite // Biomaterials. - 2007. - Vol. 28, N 33. - P. 4912-4929. - doi: 10.1016/j.biomaterials.2007.07.027

28. Hernandez-Pando R., Bornstein Q.L., Aguilar Leon D., Orozco E.H., Madrigal V.K., Martinez Cordero E. Inflammatory cytokine production by immunological and foreign body multinucleated giant cells // Immunology. - 2000. - Vol. 100, N 3. - Р. 352-358.

29. Horbett T. The role of adsorbed proteins in tissue response to biomaterials. // Biomaterials Science: An Introduction to Biomaterials in Medicine. / Ratner B. et al., editors. - San Diego, CA : Elsevier Academic Press, 2004. - P. 237-246.

30. Jones J.A., Chang D.T., Meyerson H., Colton E., Kwon I.K., Matsuda T., Anderson J.M. Proteomic analysis and quantification of cytokines and chemokines from biomaterial surface-adherent macrophages and foreign body giant cells // J Biomed Mater Res A. - 2007. - Vol. 83, N 3. - P. 585-596. - doi: 10.1002/jbm.a.31221

31. Jones J.A., McNally A.K., Chang D.T., Qin L.A., Meyerson H., Colton E., Kwon I.L., Matsuda T., Anderson J.M. Matrix metalloproteinases and their inhibitors in the foreign body reaction on biomaterials // J Biomed Mater Res A. - 2008. - Vol. 84, N 1. - P. 158-166. - doi: 10.1002/jbm.a.31220

32. Keselowsky B.G., Bridges A.W., Burns K.L., Tate C.C., Babensee J.E., LaPlaca M.C., García A.J. Role of plasma fibronectin in the foreign body response to biomaterials // Biomaterials. - 2007. - Vol. 28, N 25. - P. 3626-3631. - doi: 10.1016/j.biomaterials.2007.04.035

33. Kirk J.T., Mc Nally A.K., Anderson J.M. Polymorphonuclear Leukocyte Inhibition of Monocytes/Macrophages in the Foreign Body Reaction // J Biomed Mater Res A. - 2010. - Vol. 94, N 3. - P. 683-687. - doi: 10.1002/jbm.a.32682.

34. Kuhn A., Singh S., Smith P.D., Ko F., Falcone R., Lyle W.G., Maggi S.P., Wells K.E., Robson M.C. Periprosthetic breast capsules contain the fibrogenic cytokines TGF-beta1 and TGF-beta2, suggesting possible new treatment approaches // Ann. Plast. Surg. - 2000. - Vol. 44, N 4. - P. 387-391.

35. MacLauchlan S., Skokos E.A., Meznarich N., Zhu D.H., Raoof S., Shipley J.M., Senior R.M., Bornstein P., Kyriakides T.R. Macrophage fusion, giant cell formation, and the foreign body response require matrix metalloproteinase 9 // J of Leukoc. Biol. - 2009. - Vol. 85, N 4. - P. 617-626. - doi: 10.1189/jlb.1008588. - doi: 10.1189/jlb.1008588.

36. Mantovani A., Sica A., Sozzani S., Allavena P., Vecchi A., Locati M. The chemokine system in diverse forms of macrophage activation and polarization // Trends Immunol. - 2004. - Vol. 25, N 12. - P. 677-686. - doi: 10.1016/j.it.2004.09.015

37. Marx J. Cell biology. Podosomes and invadopodia help mobile cells step lively // Science. - 2006. - Vol. 312, N 5782. - P. 1868-1869. - doi: 10.1126/science.312.5782.1868.

38. Moreno J.L., Mikhailenko I., Tondravi M.M., Keegan A.D. IL-4 promotes the formation of multinucleated giant cells from macrophage precursors by a STAT6-dependent, homotypic mechanism: contribution of E-cadherin // J Leukoc. Biol. - 2007. - Vol. 82, N 6. - P. 1542-1553. - doi: 10.1189/jlb.0107058.

39. Mott J.D., Werb X. Regulation of matrix biology by matrix metalloproteinases // Curr. Opin. Cell Biol. - 2004. - Vol. 16, N 5. - P. 558-564. - doi: 10.1016/j.ceb.2004.07.010

40. McNally A.K., DeFife K.M., Anderson J.M. Interleukin-4-induced macrophage fusion is prevented by inhibitors of mannose receptor activity // Am. J Pathol. - 1996. - Vol. 149, N 3. - P. 975-985.

41. McNally A.K., Anderson J.V. Foreign body-type multinucleated giant cells induced by interleukin-4 express select lymphocyte co-stimulatory molecules and are phenotypically distinct from osteoclasts and dendritic cells // Exp. Mol. Pathol. - 2011. - Vol. 91, N 3. - P. 673-681. - doi: 10.1016/j.yexmp.2011.06.012.

42. McNally A.K., Jones J.A., Mac Ewan S.R., Colton E., Anderson J.M. Vitronectin as a critical protein adhesion substrate for IL-4-induced foreign body giant cell formation // J Biomed. Mater. Res. - 2007. - Vol. 86, N 2. - P. 535-543. - doi: 10.1002/jbm.a.31658.

43. Reddig P.J., Juliano R.L. Clinging to life: cell to matrix adhesion and cell survival // Cancer Metastasis Rev. - 2005. - Vol. 24, N 3. - P. 425-439. - doi: 10.1007/s10555-005-5134-3

44. Rodriguez A., Macewan S.R., Meyerson H., Kirk J.T., Anderson J.M. The foreign body reaction in T-cell-deficient mice // J Biomed. Mater. Res. - 2009. - Vol. 90, N 1. - P. 106-113. - doi: 10.1002/jbm.a.32050.

45. Sanders J.E., Lamont S.E., Karchin A., Golledge S.L., Ratner B.D. Fibro-porous meshes made from polyurethane micro-fibers: effects of surface charge on tissue response // Biomaterials. - 2005. - Vol. 26, N 7. - P. 813-818. - doi: 10.1016/j.biomaterials.2004.03.030.

46. Sharkawy A.A., Klitzman B., Truskey G.A., Reichert W.M. Engineering the tissue which encapsulates subcutaneous implants. I. Diffusion properties // J Biomed. Mater. Res. - 1997. - Vol. 37, N 3. - P. 401-412.

47. Sharkawy A.A., Klitzman B., Truskey G.A., Reichert W.M. Engineering the tissue which encapsulates subcutaneous implants. II. Plasma-tissue exchange properties // J Biomed. Mater. Res. - 1998. - Vol. 40, N 4. - P. 586-597.

48. Sharkawy A.A., Klitzman B., Truskey G.A., Reichert W.M. Engineering the tissue which encapsulates subcutaneous implants. III. Effective tissue response times // J Biomed. Mater. Res. - 1998. - Vol. 40, N 4. - P. 598-605.

49. Shen M., Garcia I., Maier R.V., Horbett T.A. The effects of adsorbed proteins and surface chemistry on foreign body giant cell formation, TNFα release, and procoagulant activity of monocytes // J Biomed. Mater. Res. - 2004. - Vol. 70, N 4. - P. 533-541. - doi: 10.1002/jbm.a.30069.

50. Shive M.S., Brodbeck W.G., Anderson J.M. Activation of caspase 3 during shear stress-induced neutrophil apoptosis on biomaterials // J Biomed. Mater. Res. - 2002. - Vol. 62, N 2. - P. 163-168. - doi: 10.1002/jbm.10225

51. Stein M., Keshav S., Harris N., Gordon S. Interleukin 4 potently enhances murine macrophage mannose receptor activity: a marker of alternative immunologic macrophage activation // J Exp. Med. - 1992. - Vol. 176, N 1. - P. 287-292.

52. Tang L., Eaton J.W. Fibrin(ogen) mediates acute inflammatory responses to biomaterials // J Exp. Med. - 1993. - Vol. 178, N 6. - P. 2147-2156.

53. Tsai A.T., Rice J., Scatena M., Liaw L., Ratner B.D., Giachelli C.M. The role of osteopontin in foreign body giant cell formation // Biomaterials. - 2005. - Vol. 26, N 29. - P. 5835-5843. - doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.03.003.

54. Vroman L. The life of an artificial device in contact with blood: initial events and their effect on its final statebull // Bull N Y Acad Med. - 1988. - Vol. 64, N 4. - P. 352-357.

55. Ward W.K., Slobodzian E.P., Tiekotter K.L., Wood M.D. The effect of microgeometry, implant thickness and polyurethane chemistry on the foreign body response to subcutaneous implants // Biomaterials. - 2002. - Vol. 23, N 21. - P. 4185-4192.

56. Ward W.K. A Review of the Foreign-body Response to Subcutaneously-implanted Devices: The Role of Macrophages and Cytokines in Biofouling and Fibrosis // J Diabetes Sci Technol. - 2008. - Vol. 2, N 5. - P. 768-777. - doi: 10.1177/193229680800200504.

57. Woodward S.C. How fibroblasts and giant cells incapsulate implants: considerations in design of glucose sensors // Diabetes care. - 1982. - Vol. 5, N 3. - P. 278-281.

58. Xu L.C., Siedlecki C.A. Effects of surface wettability and contact time on protein adhesion to biomaterial surfaces // Biomaterials. - 2007. - Vol. 28, N 22. - P. 3273-3283. - doi: 10.1016/j.biomaterials.2007.03.032.

59. Yung L.Y., Cooper S.L. Neutrophil adhesion on phosphorylcholine-containing polyurethanes // Biomaterials. - 1998. - Vol. 19, N 1-3. - Р. 31-40.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Должиков А.А., Колпаков А.Я., Ярош А.Л., Молчанова А.С., Должикова И.Н. Гигантские клетки инородных тел и тканевые реакции на поверхности имплантатов. Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». 2017;(3):86-94. https://doi.org/10.21626/vestnik/2017-3/15

For citation: Dolzhikov A.A., Kolpakov A.Y., Yarosh A.L., Molchanova A.S., Dolzhikova I.N. Giant foreign body cells and tissue reactions on the surface of implants. Kursk Scientific and Practical Bulletin "Man and His Health". 2017;(3):86-94. (In Russ.) https://doi.org/10.21626/vestnik/2017-3/15

Просмотров: 66

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1998-5746 (Print)