Обзорная статья

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ К ХИМИЧЕСКОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЯХ, ПОСЛЕДСТВИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ

^#Тел.: +7 (913) 079-61-40; эл. почта: [email protected]

ФГБНУ “Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний”, 650002 г. Кемерово, ул. Сосновый бульвар, 6

Принята к печати 10.04.2017 г. Поступила в редакцию 05.04.2017 г.

DOI: 10.7868/S0132342318010025

В настоящее время при хирургическом лечении заболеваний сердечно-сосудистой системы активно применяют изделия на основе биоматериалов – протезы клапана сердца, сосудистые заменители, заплаты для сосудистой и интракардиальной пластики. Биологическая ткань, используемая для протезирования, представляет собой чередование поперечно и продольно расположенных слоев коллагеновых волокон и образована коллагеном первого типа (75%), эластином (менее 5%), клеточными элементами, а также гликопротеинами, гликозоаминогликанами и другими компонентами внеклеточного матрикса. Химическая модификация компонентов биологической ткани призвана способствовать сохранению ее естественной архитектоники и стабильности коллагеновой структуры во времени, при этом одновременно решаются задачи повышения устойчивости коллагена к ферментативному и механическому разрушению, предотвращению клеточных и иммунных воздействий со стороны организма реципиента. Химическая модификация (консервация) белков в биологических тканях ведется путем образования внутримолекулярных и межмолекулярных поперечных связей между аминогруппами аминокислотных остатков молекул коллагена. Однако перекрестное связывание усиливает склонность биоматериала к кальцификации, которая может вызывать жесткость биоткани и приводить к разрыву створок клапана, стенозу (уменьшению зазора) или недостаточности (снижению замыкательной функции) клапанов сердца. Кальцификация также может быть вызвана физиологическими особенностями организма реципиента – пациента, получившего искусственный орган, природой консерванта, компонентами погибших клеток, дефектами коллагеновой структуры, полостями в тканях, присутствием липидов, эластиновых волокон, гликозоаминогликанов и др. В работе представлен обзор причин кальцификации биоматериала для протезирования и существующих методов ее профилактики. Все методы условно разделены на три группы: предварительная химическая обработка тканей, модификация способа консервации, постобработка консервированных тканей химическими агентами. Описаны механизмы процессов, протекающих при воздействии химических агентов на структуры биологических тканей. Представлены результаты их применения в клинической практике и перспективы использования методов, находящихся на стадии научных разработок и доклинических испытаний, причины неудач применения тех или иных способов. Отмечены преимущества и недостатки различного типа обработок. Предложены варианты новых потенциально эффективных способов химической модификации биологических материалов со сниженным риском их кальцификации.

Ключевые слова: химическая модификация белков, биологический материал в медицине, коллаген, кальцификация.

Биоорг. химия 2018, 44 (1): 22-37