CC BY
59
УДК 616.71-089.844.002.3
Щербаков Д.А., Нураева А.Б., Штеренберг Д.Г., Ткачев А.А.
ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии»
Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (г. Уфа)
Е-mail: [email protected]
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ДИСПЕРГИРОВАННОГО КОСТНОГО АЛЛОТРАНСПЛАНТАТА ДЛЯ ВОСПОЛНЕНИЯ ДЕФИЦИТА КОСТНОЙ ТКАНИ
В эксперименте на кроликах Шиншилла изучены особенности замещения аллогенного и ксе-ногенного диспергированных костных трансплантатов, а также сроки формирования регенерата. Выявлено соответствие скорости резорбции аллотрансплантата с процессами остеогенеза, что позволяет получить адекватный регенерат в финале заместительной регенерации.
Ключевые слова: диспергированный костный аллотрансплантат, ксенотрансплантат.
Актуальность
Необходимость замещения костных дефектов возникает у специалистов различных областей медицины: офтальмохирургов, челюстнолицевых хирургов, оториноларингологов, травматологов. Дефицит костной ткани приводит к потере опорных свойств, невозможности фиксации металлоконтрукций (в травматологии) и имплантов (в челюстно-лицевой хирургии). В случае повреждения костных стенок орбиты создаются предпосылки для беспрепятственного перехода воспалительных и невоспалительных процессов с околоносовых пазух на ткани орбиты и глазное яблоко, а также возникает косметический дефект [3, 5]. Золотым стандартом считается использование костных аутотрансплантатов: от костной крошки до трансплантатов на сосудистой ножке [2, 6]. Однако использование указанных методов ограничено известными недостатками: дополнительная травма-тизация, риск инфицирования, забор ограниченного количества материала [7]. Известно использование костных аллотрансплантатов для выполнения костной пластики [1, 4]. Однако в литературе отсутствует экспериментальное обоснование восполнения дефицита костной ткани диспергированным костным трансплантатом аллогенного происхождения.
Материал и методы
На базе отдела морфологии Центра выполнены экспериментальные исследования на 20 кроликах породы Шиншилла. Авторы работы руководствовались «Европейской конвенцией относительно защиты позвоночных животных, которые используются с экспериментальными и другими научными целями» (Страсбург, 1986).
Под наркозом у животного производился разрез под верхней губой на 2 мм ниже переходной складки на слизистой преддверья рта, после чего обнажалась передняя стенка верхнечелюстной пазухи на уровне ее дна. Затем бором формировалось окно в костной стенке пазухи высотой до 5-6 мм, длинной до 1 см, не повреждая внутреннюю выстилку пазухи. Слизистая оболочка пазухи от-сепаровывалась от кости кюреткой. Сформированное пространство заполнялось диспергированным костным алло- (опытная серия, п=10) или ксенотрансплантатом (контрольная серия, п=10). Затем производилось ушивание слизистой преддверья рта. На 45-е, 90-е и 180-е сутки эксперимента выполнялся забор материала.
Контрольная серия (применение диспергированного ксенотрансплантата). 45-е сутки. В зоне трансплантации определяются фрагменты костного биоматериала. В периферической зоне определяется формирование терминального сосудистого русла, представленного капиллярами. Указанные явления сопровождаются паравазальной инфильтрацией. В инфильтрате преобладают клетки макрофагального и фибробластического дифферонов, обнаруживаются нейтрофильные лейкоциты (микрофаги) и лимфоциты (рис. 1 цветная вкладка).
Вокруг частиц биоматериала обнаруживаются макрофаги, участвующие в их резорбции. Пространства, между фрагментами трансплантата заполняются рыхлой неоформленной соединительной тканью. Частицы биоматериала подвергаются интенсивной деградации и лизису, о чем свидетельствует изменение тинктори-альных свойств.
90-е сутки. Происходит дальнейшая резорбция частиц биоматериала. В микропрепаратах
определяются редкие фрагменты трансплантата, отмечается формирование зрелых волокон коллагена. Следует отметить разнонаправленную ориентацию коллагеновых волокон.
Полиморфно-клеточная инфильтрация на месте введения трансплантата менее выражена, чем в ранние сроки. Сохраняется макрофа-гальная реакция. Происходит образование регенерата из балок ретикулофиброзной кости и неоформленной соединительной ткани. Вокруг балок ретикулофиброзной кости располагается большое количество остеобластов.
В указанной области отмечается большое количество вновь синтезированных волокон коллагена. В финале репаративных процессов на 180-е сутки на месте бывшего ксенотрансп-лантата обнаруживается ретикулофиброзная костная ткань с включениями гиалинового хряща и плотной неоформленной соединительной ткани (рис. 2 цветная вкладка). При этом отмечается значительная резорбция пересаженного биоматериала. Объем регенерата составляет лишь 28±5,2% от изначально введенного объема диспергированного трансплантата.
Опытная серия (использование аллогенного биоматериала). 45-е сутки. В области аллотрансплантации также определяется полиморфноклеточная инфильтрация. При этом в инфильтрате не верифицируются клетки лимфоцитарного и лейкоцитарного дифферонов (рис. 3 цветная вкладка), однако, обнаруживаются вторичные остеобласты. Последние имеют овальную форму и многочисленные длинные отростки.
Диспергированный биоматериал определялся в виде гомогенных частиц разной величины, инфильтрованных небольшим количеством мононуклеарных клеток. Фрагменты костного трансплантата подвергались интенсивной деградации и лизису, о чем свидетельствовало изменение тинкториальных свойств. Биоматериал, имел структурную организацию пластинчатой костной ткани.
В периферической зоне наблюдалась активная сосудистая реакция окружающей ткани. Область подсадки трансплантата обильно кровоснабжалась. Сосуды из окружающих тканей беспрепятственно прорастали в область трансплантации, это объясняется не только структурой биоматериала, введенного в данную область, но и стимулирующим эффектом биоматериала на процессы васкуляризации.
90-е сутки. Происходит дальнейшая резорбция частиц биоматериала. Большая часть ре-зорбированного диспергированного биоматериала замещена новообразованной плотной оформленной соединительной тканью. Выраженной инфильтрации макрофагами области подсадки трансплантата не наблюдается. Однако увеличивается количество юных форм фибробластов. Скорость резорбции биоматериала в данной серии сбалансирована со скоростью фибриллогенеза. Одним из подтверждений этой гипотезы является обнаружение новообразованных волокон коллагена, окружающих фибробласты в периферической зоне.
В этот срок наиболее примечательна периферическая зона или зона ремоделирования. Это зона с наиболее размытыми границами, где происходит дифференцировка и редукция сосудов, организация коллагеновых волокон в пучки с появлением в них волнистости с постепенно увеличивающейся амплитудой, где фибробласты постепенно превращаются в фиброциты. Она следует за зоной пролиферации и по периферии постепенно переходит в сформировавшийся адекватный регенерат. При этом сохраняется первоначальный объем, полученный во время инъекции. При окраске по Ван-Гизону в центральной зоне биоматериала четко определяются фрагменты трансплантата, окруженные розовыми тяжами новообразованных коллагеновых волокон.
Сформированный регенерат, представляющий собой плотную оформленную волокнистую ткань с относительно большим, чем в окружающих тканях количеством клеточных элементов и сосудов. При этом в регенерате менее выражена извилистость коллагеновых волокон и плотность их упаковки. Обнаруживаются очаги вторичного остеогенеза, как этап формирования костного регенерата.
180-е сутки. Изучение гистологических препаратов, полученных в более поздние сроки, показало, что процессы резорбции фрагментов трансплантата сбалансированы во времени с процессами образования регенерата. Т.е., заместительная регенерация в опытной серии протекает более медленно, за счет низкого уровня реактивных процессов в очаге введения биоматериала. В отдаленные сроки эксперимента в области трансплантации определяется пластинчатая костная ткань, которая мало отличается от окружающей костной ткани (рис. 4 цветная вкладка). При этом
собственными тканями реципиента. При этом формируется структура, соответствующая пластинчатой костной ткани. Однако плотность регенерата, оцененная по объему губчатой кости [7] в двух сериях опытов, имеет недостоверные различия. При этом отмечается тенденция к увеличению плотности костной ткани в опытной серии.
На основании результатов экспериментальных исследований, учитывая достаточный объем регенерата и адекватность его структуры, возможно использование диспергированного костного аллотрансплантата в клинической практике для замещения костных дефектов в офтальмохирургии, оториноларингологии, челюстно-лицевой хирургии и травматологии.
12.10.2011
Список литературы:
1. Булатов, А.А. Современные способы изготовления, стерилизации и консервации деминерализованных костных трансплантатов //А.А. Булатов, А.В. Калинин, В.И. Савельев / Травматология и ортопедия России / Обзоры и рецензии. N1. СПб, 2005. - С. 55-59.
2. Камалтдинов Э.Р. Метод устранения ороантрального сообщения / Э.Р. Камалтдинов, А.В. Фефелов // International Journal on Immunorehabilitation. Т. 12, №2. - С. 187b-188.
3. Пискунов, Г.З. Клиническая ринология. Руководство для врачей - 2 изд. / Г.З. Пискунов, С.З. Пискунов // М.: Медицинское информационное агентство, 2006. - 560с.
4. Савельев, В.И. Сравнительная оценка костных трансплантатов, заготовленных разными способами с помощью оригинальной экспериментальной модели / В.И. Савельев, А.А. Булатов, А.В. Калинин // Травматология и ортопедия России. - 2007. - №3. - С. 52-55.
5. Часть 1. Эпидемиология и классификация орбитальных переломов. Клиника и диагностика переломов нижней стенки орбиты / Николаенко В.П., Астахов Ю.С. // Офтальмологические ведомости, - 2009. Т. 2, № 2. - С.56-70.
6. Mechanical testing and osteointegration of titanium implant with calcium phosphate bone cement and autograft alternatives / D.-J. Lina, C.-P. Jub, S.-H. Huangb, Y.-C. Tienc et al. // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - Vol. 4, Is. 7, October 2011, P. 1186-1195.
7. O.T. Jensen. The Sinus Bone Graft. Quintessence Pub Co. - 2008. - 235p.
UDC 616.71-089.844.002.3
Shcherbakov D.A., Nuraeva A.B., Shtereberg D.G., Tkachev A.A.
EXPERIMENTAL EXPLANATION OF THE USE OF DISPERSED BONE ALLOGRAFT FOR BONE DEFICIENCY REPLACEMENT
The features of replacement of the allogenic and xenogenic dispersed bone grafts in experiment on chinchilla rabbits and the periods of the regenerate formation have been investigated. We have revealed the fit of the allograft resorption speed with osteogenesis processes, that allows to get the adequate regenerate in the final of replacement regeneration.
Key words: dispersed bone allograft, xenograft.
Bibliography:
1. Bulatov A.A. Advanced ways of production, sterilization and preservation of demineralised bone allografts //А.А. Bulatov, A.V.Kalinin, V.I.Saveljev / Traumatology and orthopedics of Russia / Surveys and reviews. N1. SPb, 2005. - P 55-59.
2. Kamaltdinov E.R. Method of oroantral announcement delete / E.R.Kamaltdinov, A.V.Fefelov // International Journal on Immunorehabilitation. Т. 12, №2. - P. 187-188.
3. Piskunov G.Z. Clinical rhinology. Guidance for doctors - 2d edit. / G.Z.Piskunov, S.Z. Piskunov // М.: Meditsinskoye informatsionnoe agentstvo, 2006. - 560p.
4. Saveljev V.I. Comparative mark of bone grafts, made by different ways using original experimental models / V.I.Saveljev. A.A.Bulatov, A.V.Kalinin// Traumatology and orthopedics of Russia. - 2007. - No.3. - P. 52-55.
5. Part I. Epidemiology and classification of orbital fractures. Clinic and diagnostics of down orbit wall fractures / Nikolaenko V.P., Astakhov Yu.S. // Ophthalmological vedomosti, - 2009. Vol. 2, No. 2. - P. 56-70.
6. Mechanical testing and osteointegration of titanium implant with calcium phosphate bone cement and autograft alternatives / D.-J. Lina, C.-P. Jub, S.-H. Huangb, Y-C. Tienc et al. // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - Vol. 4, Is. 7, October 2011, P. 1186-1195.
7. O.T. Jensen. The Sinus Bone Graft. Quintessence Pub Co. - 2008. - 235p.
в полученном регенерате обнаруживаются единичные хрящевые клетки в виде отдельных небольших островков «изогенных групп».
При этом объем полученного регенерата составляет 61±7,1% (р< 0,05) от изначально введенного объема аллотрансплантата. По-видимому, в более поздние сроки происходит ремоделирование регенерата, обусловливающее постепенное формирование пластинчатой компактной и губчатой кости.
Заключение
Измельченный аллотрансплантат при подсадке в дефект костной ткани альвеолярного отростка верхней челюсти постепенно замещается
