Применение крема на основе белков шёлка спидроина, фиброина и серицина для репаративной регенерации кожных покровов in vivo

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Нарушение процесса репаративной регенерации приводит к недостаточному формированию экстрацеллюлярного матрикса и возникновению хронических ран, которые требуют персонализированного терапевтического подхода. В современной регенеративной медицине в качестве основы перевязочных материалов и средств доставки лекарственных препаратов используют биополимеры, такие как белки шёлка, обладающие рядом уникальных свойств. Биологическая совместимость, влияние на внутриклеточные сигнальные пути и антибактериальная активность спидроина (белка паутины), фиброина и серицина (основы шёлка насекомых) обусловливают их возможное применение в качестве препаратов для заживления ран.

Цель — охарактеризовать влияние крема на основе раствора белков спидроина, фиброина и серицина шёлка на регенерацию кожи крыс.

Материалы и методы. Объектом исследования послужили 30 самцов крыс, которым формировали полнослойные эксцизионные дефекты кожи на спине диаметром 20 мм с последующим разделением животных на три группы: опытную и две контрольные. Крысам опытной группы ежедневно проводили аппликацию исследуемого крема, крысам первой контрольной группы — 5% дексапантенола, у крыс второй контрольной группы раны заживали самостоятельно. Для исследования процесса репаративной регенерации и реактивных изменений в организме крыс проводили планиметрическое и гистоморфометрическое исследования, а также клинический анализ крови.

Результаты. Аппликации исследуемого крема статистически значимо ускорили заживление раневого дефекта с полным восстановлением кожного покрова к 14-м сут. по сравнению с крысами, не подвергавшимися лечению. При оценке активности воспалительного процесса отмечено отсутствие выраженных изменений в клиническом анализе крови (умеренный гранулоцитоз и признаки острой постгеморрагической анемии) и снижение инфильтрации иммунными клетками по сравнению с контролем.

Заключение. Комбинация белков паутины (спидроин) и шёлка насекомых (фиброин и серицин) усиливает миграцию, пролиферацию, дифференцировку клеток и стимулирует образование экстрацеллюлярного матрикса, а также оказывает противовоспалительный эффект, не обладая при этом иммуногенными свойствами. Изложенное делает возможным использование комбинации этих белков в качестве лекарственного препарата, в том числе в клинической практике лечения ран с патологической регенерацией.

Об авторах

Ирина Сорочану

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Автор, ответственный за переписку.
Email: opeairina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6909-8937
SPIN-код: 4072-3845
Россия, 191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Кристина Сергеевна Блицын

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: kristina.blitsyn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2347-0123
SPIN-код: 8210-8836
Россия, 191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Дауддин Ильясович Дауди

Национальный исследовательский университет ИТМО; ООО «Силкинс»

Email: d.daudi@patentcore.ru
ORCID iD: 0000-0003-2413-3695
SPIN-код: 2765-0230
Россия, Санкт-Петербург; Москва

Никита Игоревич Жемков

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: zhemkovni@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-2423-6544
SPIN-код: 3779-4360
Россия, 191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Алина Александровна Печенина

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: alina.kyzminap@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-7964-1256
SPIN-код: 8920-9532
Россия, 191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Мария Алексеевна Дмитриева

Национальный исследовательский университет ИТМО; ООО «Силкинс»

Email: m_dmitrieva@scamt-itmo.ru
ORCID iD: 0009-0006-1596-3899
Россия, Санкт-Петербург; Москва

Никита Андреевич Гринь

ООО «Силкинс»; Ставропольский государственный медицинский университет

Email: nikita.grin.2014@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-4145-7160
SPIN-код: 5964-9291
Россия, Москва; Ставрополь

Татевик Тиграновна Асатрян

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: Tatevik.asatryan@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9146-3080
SPIN-код: 5587-1360

канд. мед. наук, доцент

Россия, 191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Владислав Владимирович Татаркин

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: vladislav.tatarkin@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9599-3935
SPIN-код: 5008-4677

канд. мед. наук, доцент

Россия, 191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Евгений Михайлович Трунин

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова

Email: evgeniy.trunin@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2452-0321
SPIN-код: 5903-0288

д-р мед. наук, профессор

Россия, 191015, Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д. 41

Роман Вадимович Деев

Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского

Email: romdey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8389-3841
SPIN-код: 2957-1687

канд. мед. наук, доцент

Россия, Москва

Список литературы

  1. Sen CK. Human Wound and Its Burden: Updated 2022 Compendium of Estimates. Advances in Wound Care. 2023;12(12):657–670. doi: 10.1089/wound.2023.0150
  2. Tolstykh PI, Tamrazova OB, Pavlenko VV, et al. Long-term non-healing wounds and ulcers (pathogenesis, clinical picture, treatment). Moscow: Deepak, 2009. (In Russ.) EDN: QLUIIV
  3. Obolenskiy VN. Modern treatment of the chronic wounds. Medical council. 2016;10:148–154. EDN: XUYAIT doi: 10.21518/2079-701X-2016-10-148-154
  4. Gain J, Gerasimenko M, Shakhrai S, et al. Innovative principles of complex treatment of chronic wounds. Innovative Technologies in Medicine. 2017;4:223–242. EDN: ZWJFZD
  5. Shi C, Wang C, Liu H, et al. Selection of Appropriate Wound Dressing for Various Wounds. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020;8:182. doi: 10.3389/fbioe.2020.00182
  6. Gholipourmalekabadi M, Sapru S, Samadikuchaksaraei A, et al. Silk fibroin for skin injury repair: Where do things stand? Adv Drug Deliv Rev. 2020;153:28–53. doi: 10.1016/j.addr.2019.09.003
  7. Mazurek Ł, Szudzik M, Rybka M, et al. Silk Fibroin Biomaterials and Their Beneficial Role in Skin Wound Healing. Biomolecules. 2022;12:1852. doi: 10.3390/biom12121852
  8. Liu Y, Huang W, Meng M, et al. Progress in the application of spider silk protein in medicine. J Biomater Appl. 2021;36(5):859–871. doi: 10.1177/08853282211003850
  9. Shitole M, Dugam S, Tade R, et al. Pharmaceutical applications of silk sericin. Ann Pharm Fr. 2020;78(6):469–486. doi: 10.1016/j.pharma.2020.06.005
  10. Patent RUS № 2825392/ 26.08.2024. Byul. № 24. Daudi DI, Grin NA, Pechyonykin EV, et al. Method for preparing a regenerative solution containing spider silk proteins spidroin, fibroin, sericin. Available from: https://www1.fips.ru/ofpstorage/Doc/IZPM/RUNWC1/000/000/002/825/392/%D0%98%D0%97-02825392-00001/document.pdf (In Russ.) EDN: PAGTMU
  11. Cifuentes A, Gómez-Gil V, Ortega MA, et al. Chitosan hydrogels functionalized with either unfractionated heparin or bemiparin improve diabetic wound healing. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2020;129:110498. doi: 10.1016/j.biopha.2020.110498
  12. Park SA, Teixeira LBC, Raghunathan VK, et al. Full-thickness splinted skin wound healing models in db/db and heterozygous mice: implications for wound healing impairment. Wound Repair Regen. 2014;22:368–380. doi: 10.1111/wrr.12172
  13. Römer L, Scheibel T. The elaborate structure of spider silk: structure and function of a natural high performance fiber. Prion. 2008;2(4):154–161. doi: 10.4161/pri.2.4.7490
  14. Humenik M, Scheibel T, Smith A. Spider silk: understanding the structure-function relationship of a natural fiber. Prog Mol Biol Transl Sci. 2011;103:131–185. doi: 10.1016/B978-0-12-415906-8.00007-8
  15. Schäfer-Nolte F, Hennecke K, Reimers K, et al. Biomechanics and biocompatibility of woven spider silk meshes during remodeling in a rodent fascia replacement model. Ann Surg. 2014;259(4):781–792. doi: 10.1097/SLA.0b013e3182917677
  16. Guo C, Zhang J, Jordan JS, et al. Structural Comparison of Various Silkworm Silks: An Insight into the Structure-Property Relationship. Biomacromolecules. 2018;19(3):906–917. doi: 10.1021/acs.biomac.7b01687
  17. Jao D, Mou X, Hu X. Tissue Regeneration: A Silk Road. J Funct Biomater. 2016;7(3):22. doi: 10.3390/jfb7030022
  18. Aramwit P, Kanokpanont S, Nakpheng T, et al. The Effect of Sericin from Various Extraction Methods on Cell Viability and Collagen Production. Int J Mol Sci. 2010;11:2200–2211. doi: 10.3390/ijms11052200
  19. Liebsch C, Bucan V, Menger B, et al. Preliminary investigations of spider silk in wounds in vivo — Implications for an innovative wound dressing. Burns. 2018;44(7):1829–1838. doi: 10.1016/j.burns.2018.03.016
  20. Martínez-Mora C, Mrowiec A, García-Vizcaíno EM, et al. Fibroin and Sericin from Bombyx mori Silk Stimulate Cell Migration through Upregulation and Phosphorylation of c-Jun. PLOS ONE. 2012;7(7):e42271. doi: 10.1371/journal.pone.0042271
  21. Park YR, Tipu S, Park HJ, et al. NF-κB signaling is key in the wound healing processes of silk fibroin. Acta Biomaterialia. 2018;67:183–195. doi: 10.1016/j.actbio.2017.12.006
  22. Chun HJ, Park K, Kim CH, et al. Silk Fibroin in Wound Healing Process. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2018;1077:115–126. doi: 10.1007/978-981-13-0947-2_7
  23. Aykac A, Karanlık B, Sehirli AO. Protective effect of silk fibroin in burn injury in rat model. Gene. 2017;30(641):287–291. doi: 10.1016/j.gene.2017.10.036
  24. Aramwit P, Towiwat P, Srichana T. Anti-inflammatory potential of silk sericin. Nat Prod Commun. 2013;8(4):501–504. doi: 10.1177/1934578X1300800424
  25. Wright S, Goodacre SL. Evidence for antimicrobial activity associated with common house spider silk. BMC Res Notes. 2012;5:326. doi: 10.1186/1756-0500-5-326
  26. Abd El-Aziz FEZA, Hetta HF, Abdelhamid BN, Abd Ellah NH. Antibacterial and wound-healing potential of PLGA/spidroin nanoparticles: a study on earthworms as a human skin model. Nanomedicine (Lond). 2022;17(6):353–365. doi: 10.2217/nnm-2021-0325
  27. Rajendran R, Balakumar C, Sivakumar R, et al. Extraction and application of natural silk protein sericin from Bombyx mori as antimicrobial finish for cotton fabrics. J Text Inst. 2012;103:458–462. doi: 10.1080/00405000.2011.586151
  28. Kunz RI, Brancalhão RMC, Ribeiro LDFC, Natali MRM. Silkworm Sericin: Properties and Biomedical Applications. Biomed Res Int. 2016;2016:8175701. doi: 10.1155/2016/8175701

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Анализ степени закрытия раны: чёрная пунктирная линия — изначальная площадь раны (на 0-е сут., S0), красная пунктирная линия — площадь раны в контрольной временной точке (Sx). Степень закрытия раны рассчитывали как отношение площади закрытого участка раны к её изначальной площади, выраженное в процентах.

Скачать (166KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Планиметрическое исследование раны: а — динамика заживления и эпителизации раны под влиянием исследуемого крема, дексапантенола и при самостоятельном заживлении (контроль) в контрольных временных точках; b — динамика степени закрытия раны (на графике представлены медианные значения, статистически значимое различие между опытной (крем) и контрольной группами выявлено на 7-е сут., р=0,010).

Скачать (423KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гистологическое исследование регенерата у крыс разных групп: а — гистотопограммы участков повреждения и окружающих здоровых тканей, окраска гематоксилином и эозином, ×40 (# — грануляционная ткань; | — граница раневого дефекта и зоны пролиферации кератиноцитов с нарастанием эпителиального пласта; ↑ — восстановление придатков кожи; * — полное закрытие раневого дефекта); b — динамика линейного размера дефекта, определённого как расстояние между границами зоны нарастания эпителия; с — оценка интенсивности воспалительного процесса полуколичественным методом по 4-балльной шкале (0 баллов — отсутствие воспаления, 1–4 балла — рана инфильтрирована воспалительными клетками на <25%, 25–50%, 50–75% и >75% её площади, соответственно).

Скачать (641KB)
Метаданные
5. Приложение 1. Динамика лабораторных показателей клинического анализа крови у крыс разных групп
Скачать (22KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».