Поиск Кабинет

Сравнительное экспериментальноморфологическое исследование эффективности биологических остеопластических материалов в замещении костных дефектов

Гены & Клетки: Том VII, №1, 2012 год, стр.: 81-85

 

Авторы

Тер-Асатуров Г.П., Лекишвили М.В., Бигвава А.Т., Аджиев К.С., Панкратов А.С., Рябов А.Ю., Юрасова Ю.Б.

ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ СКАЧАТЬ СТАТЬЮ В ФОРМАТЕ PDF ВАМ НЕОБХОДИМО АВТОРИЗОВАТЬСЯ, ЛИБО ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ

В статье приведены данные сравнительного экспериментально-морфологического исследования биологических пластических материалов, активно используемых в различных областях реконструктивной хирургии на территории России. Имплантация материалов выполнялась в область костных дефектов ветви нижней челюсти. Сроки наблюдения составили 10, 20, 30, 60 и 90 сут. На основе морфологического анализа дана оценка эффективности исследуемых материалов «Остеоматрикс», «КоллапАн», «Остеопласт-Т» и «Перфоост» в обеспечении репаративного остеогенеза.

Всестороннее использование различных пластических материалов в реконструктивной хирургии за последние десятилетия стало достаточно рутинным, а потому безоговорочно эффективным способом восстановления поврежденных органов и тканей. Выбор пластического материала для любой хирургической манипуляции будь то в стоматологии и челюстнолицевой хирургии или обширной операции в травматологии и ортопедии однозначно принадлежит практическому хирургу. В конечном счете, именно врач отвечает за итоговый результат лечения, однако, зачастую, сложно отдать предпочтение тому или иному материалу, полагаясь только на информацию, предоставленную фирмами-производителями. Ситуация усугубляется появлением на российском рынке медицинских услуг все новых пластических материалов, различного состава и происхождения, а так же достаточно агрессивной рекламной политикой фирм-производителей – как отечественных, так и зарубежных. Мы постарались максимально объективно оценить некоторые биологические пластические материалы, применяемые в различных областях восстановительной хирургии России, используя оригинальную модель эксперимента и результаты морфологического исследования.

Цель исследования: выполнить объективную сравнительную оценку некоторых пластических материалов, которые наиболее часто используются в отечественной практике челюстно-лицевой хирургии, травматологии и ортопедии.

Материал и методы

В число исследуемых пластических материалов вошли «Остеоматрикс» (Конектбиофарм), «КоллапАн» (Интермедапатит), «Остеопласт-Т» (Витаформ) и «Перфоост» (Тканевый банк ЦИТО им. Н.Н. Приорова) [5].

«Остеоматрикс» представляет собой композицию природного коллагена и гидроксиапатита (ГАП) в сочетание с сульфатированными гликозаминогликанами (сГАГ) [8]. «КоллапАн» – композит, состоящий из синтетического ГАП, склерального коллагена животного происхождения и антибиотика (гентамицин, линкомицин или какой-либо другой). «Остеопласт Т» представляет собой недеминерализованный костный матрикс животного происхождения, импрегнированный сГАГ. «Перфоост» является аллогенным костным матриксом. Для нашего исследования был взят материал, изготовленный из костей свода черепа человека. Судя по аннотациям производителей, материалы «Остеоматрикс» и «Остеопласт-Т» по составу практически идентичны, но выпускаются разными фирмами – тем интереснее было сравнить их остеоиндуктивный эффект в эксперименте.

В качестве экспериментальных животных были выбраны половозрелые самцы кроликов породы «Шиншилла» весом от 2 до 2,5 кг (n = 25). Хирургические вмешательства осуществляли под внутривенным наркозом (кетамин-ромитаровым) с применением местного обезболивания 2% раствором лидокаина. После выполнения наружного доступа к ветви нижней челюсти производили 5 сквозных костных дефектов. Идентичность формы и размеров дефектов достигалась путем использования цилиндрических фрез (Mesinger, Германия) диаметром 3 мм. Таким образом, у каждого животного в челюсти были сделаны 5 костных дефектов диаметром 3 мм. Дефекты заполняли «Перфоостом», «Остеоматриксом», «КоллапАном» и «Остеопластом Т». Контрольный дефект оставался свободным. Таким образом, все образцы исследуемых материалов находились в идентичных условиях. Животных выводили из эксперимента в сроки 10, 20, 30, 60 и 90 сут., по 5 кроликов на каждом сроке. Участок челюсти, на котором проводилось хирургическое вмешательство, резецировали вместе с прилежащими тканями, затем выделяли фрагменты челюсти кролика с зоной дефектов. Образцы декальцинировали с помощью препарата «Биодек», заливали в парафин, срезы толщиной 4–5 мкм, окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по ВанГизону на коллагеновые волокна. Таким образом, выполнено морфологическое исследование 100 костных дефектов, замещенных материалами, и 25 – контрольных [9].

Результаты и обсуждение

Гистологическое исследование регенерата области дефекта нижней челюсти кроликов в динамике от 10 сут. до 3 мес. показало, что заживление костной раны, особенности и скорость образования и созревания костного регенерата были связаны с остеоиндуктивными и остеокондуктивными потенциями использованных в эксперименте пластических биоматериалов.

В контроле, где костный дефект оставался свободным, уже к 10 сут. после операции на основе эндостального и периостальныого остеогенеза начиналось образование незрелой костной ткани, которая заполняла с краев дефекта около трети его объема. Регенерат состоял из незрелых остеоидных трабекул и реактивной волокнистой соединительной ткани, в которой отмечалась воспалительная инфильтрация, связанная с операционной травмой. Некротические и воспалительные изменения определялись и в близлежащих к дефекту мягких тканях челюсти. К 20 сут. костная ткань заполняла уже большую часть объема дефекта (две трети). При этом происходило определенное «созревание» регенерата, характеризующееся упорядоченностью расположения волокнистых структур, хотя он по-прежнему состоял из остеоидных балок. Часть регенерата имела «хондроидную» структуру. Хрящевая ткань занимала около трети объема дефекта, хотя еще оставались участки волокнистой соединительной ткани. Через 1 мес. после операции дефект был почти полностью заполнен костным регенератом, костный мозг отсутствовал (рис. 1).

Через 2 мес. ретикулофиброзная костная ткань созрела и частично заместилась пластинчатой. В пространствах между трабекулами появился костный мозг. Произошло пазушное рассасывание и перестройка костной ткани. К 3 мес. костная ткань регенерата уже полностью созрела, компактизировалась, появились четкие линии склеивания и сформировались остеоны (рис. 2).

При имплантации в костный дефект «Перфооста» наблюдалась более быстрая динамика процессов репаративного остеогенеза. К 10 сут. остеопластический материал в основном резорбировался макрофагами и заместился костным регенератом, заполняющим, в отличие от контроля, уже большую (около двух третей) часть дефекта. Костные балки регенерата были более выраженными, чем в контроле. Через 20 сут. костный регенерат полностью заполнил зону дефекта. К 1 мес. степень зрелости костной ткани увеличилась: определялось большее количество компактного вещества, имелись четкие линии склеивания балок, формировались остеоны. В пространствах между балками образовывался костный мозг. Оставались очаги хондроидной ткани (рис. 3). Через 2 мес. гитологическое строение регенерата соответствовало интактной костной ткани (рис. 4), оставаясь без изменений к 3 мес.

Заполнение костного дефекта биоматериалом «Остеоматрикс» также ускоряло репаративный остеогенез и созревание новообразованной костной ткани. К 10 сут. часть дефектов заполнялась костным регенератом, по строению, степени зрелости сопоставимому с регенератом при имплантации «Перфооста». Другая часть дефектов была выполнена реактивной волокнистой соединительной тканью, содержащей фрагменты ГАП, которые резорбировались макрофагами и гигантскими клетками. Коллаген имплантатов подвергся полной резорбции. Через 20 сут. внутри дефектов ГАП уже не определялся, но более крупные конгломераты ГАП еще оставались в фиброзированных мягких тканях вблизи дефектов. Сами дефекты заполнялись относительно зрелой костной тканью. Через 1 мес. костная ткань, заполняющая дефекты, имела более зрелую структуру, чем в контроле (рис. 5). К двум месяцам регенерат подвергся ремоделированию с замещением пластинчатой костной тканью (рис. 6), строение которой к последнему сроку эксперимента (3 мес.) не менялось.

При заполнении костных дефектов нижней челюсти «КоллапАном» остеоиндукционные потенции имплантированного материала выражались слабее, чем в контроле. К 10 сут. эксперимента половина объема дефекта заполнялась незрелыми костной и хондроидной тканью (последней больше, чем в дефектах с другими имплантатами). Остальная часть дефектов была выполнена реактивной волокнистой соединительной тканью с большим количеством фрагментов ГАП и гигантских клеток (их больше, чем при имплантации «Остеоматрикса»). К 20 сут. около 2/3 объема дефекта были заполнены костным регенератом (меньше, чем в других опытных группах). При этом строение новообразованной костной ткани, степень зрелости практически не отличались от контроля. Часть дефектов были заполнены конгломератами ГАП, окруженными макрофагами и гигантскими клетками инородных тел. Степень резорбции синтезированного ГАП была значительно меньше, чем костного ГАП в «Остеоматриксе», с чем, видимо, связано более медленное формирование и созревание костного регенерата. Через 1 мес. после имплантации «КоллапАна» резорбция ГАП усиливалась, но часть дефектов еще оставалась заполненной соединительной тканью с большим количеством гигантских клеток. Костная ткань регенерата имела по-прежнему менее зрелый характер, чем в других целевых группах (рис. 7).

К 2 мес. костный регенерат занимал большую часть дефекта, характеризовался более упорядоченной организацией костного межклеточного матрикса, однако сохранялись участки волокнистой соединительной ткани, окружающей нерезорбированные конгломераты ГАП (рис. 8). Через 3 мес. все дефекты были заполнены пластинчатой костной тканью, но в ней еще сохранялись включения ГАП с явлениями лизиса (рис. 9).

После заполнения костных дефектов «Остеопластом-Т» отмечалась достаточно высокая активизация остеогенеза. Через 10 сут. дефект уже на две трети был заполнен костным регенератом с остеоидными балками и хондроидными участками. Зрелость ткани сравнима с той, которая определялась на том же сроке при использовании «КоллапАна». К 20 сут. эксперимента наблюдалось относительно быстрое созревание костной ткани: появились признаки компактизации и начала формирования остеонов. При этом почти все дефекты заполнились костным регенератом. Через 1 мес. дефекты заполнились относительно зрелым регенератом с костным мозгом (рис. 10). К 2 мес. большая часть новообразованной костной ткани представляла собой пластинчатую, но в одном случае небольшая часть дефекта была заполнена хондроидной тканью (рис. 11). Через 3 мес. костная ткань регенерата уже не отличалась от интактной кости.

Результаты нашего экспериментального исследования показали, что наибольшими остеоиндуктивными и остеокондуктивными потенциями из исследованных материалов обладают «Перфоост» и «Остеоматрикс». Близкие к ним свойства имеет материал «Остеопласт-Т». «КоллапАн» не способствовал нормальному физиологическому репаративному остеогенезу в костном дефекте нижней челюсти. Заживление костной раны замедлялось даже по сравнению с контролем, что, по-видимому, связано с замедленной резорбцией синтетического гидроксиапатита.

Анализируя результаты эксперимента можно сделать несколько выводов. Кроликам имплантировали ксеноматериалы – в основе «Остеоматрикса» и «Остеопласта Т» лежит свиная или бычья губчатая костная ткань, «Перфоост» изготавливается из человеческой костной ткани, а в «КоллапАне» присутствует в небольшом количестве склеральный коллаген животного происхождения. По мнению многих специалистов, считается, что клинические результаты использования ксеноматериалов значительно хуже, чем в случае использования алломатериалов. Исходя из вышесказанного, можно признать, что технологический процесс изготовления первых трех материалов позволяет создавать биологические остеопластические материалы, способствующие процессам костной регенерации у млекопитающих другого вида.

«КоллапАн» в нашем исследовании не показал значимых остеопластических свойств. Этот факт несколько расходится результатами достаточно большого количества экспериментальных и клинических исследований, показывающих, по мнению авторов, определенную эффективность «КоллапАна» в обеспечении репаративного остеогенеза [1]. Время от времени, появляются единичные сообщения о сравнительном исследовании материалов «Остеоматрикс» и «КоллапАн», касающихся заполнения ими костных дефектов челюстей, сформировавшихся после удаления радикулярных кист. Анализ клинических результатов показал, что «КоллапАн» по срокам восстановления костной ткани значительно уступал «Остеоматриксу» [10]. Похожие результаты получили и мы в своем экспериментальном исследовании.

Небольшая разница воздействия «Остеоматрикса» и «Остеопласта-Т» на процессы регенерации в области костного дефекта обусловлена, скорее всего, особенностями технологического процесса изготовления материалов и соблюдения всех тонкостей технологии. Разработчики этих материалов еще недавно разработали вместе и создали имплантаты, импрегнированные сГАГ [8]. Можно предположить, что незначительная разница эффективности материалов может зависеть от способа получения и степени очистки сГАГ, а также от их концентрации в представленных материалах.

Деминерализованные аллоимплантаты «Перфоост» в нашем исследовании показали самые высокие остеоиндуктивные свойства. Это лишний раз доказывает, что материалы на основе деминерализованной кости со стабильной эффективностью индуцируют остеогенез как в костном ложе, так и вне его, например, в модели эктопического остеогенеза [12]. Они обладают стимулирующим действием, сокращая сроки заживления костных и мягкотканых ран [11, 13-15]. Костные морфогенетические белки (BMP – «bone morphogenetic proteins»), входящие в состав кости, активизируются при имплантации ее деминерализованной формы. Это свойство легло в основу получения в мировой биоимплантологии нового вида биологического пластического материала – деминерализованного костного матрикса, после частичного или полного удаления из костной ткани ее минерального компонента [7]. Стоит отметить, что материал, который мы исследовали в эксперименте, был изготовлен из костей свода черепа, которые биологически относительно инертны и функционально не должны содержать какого-либо значимого количества ВМР, что долгое время являлось отрицательным фактором использования костей свода черепа в качестве остеопластических материалов. Тем не менее деминерализованные аллоимплантаты «Перфоост», изготовленные из донорских костей черепа, сегодня с успехом применяются для замещения костных дефектов у детей с офтальмологической и нейрохирургической патологией, при проведении ревизионного эндопротезирования тазобедренного сустава у взрослых [2–4] и т.д. Как правило, лечение заканчивается формированием органотипического регенерата в области имплантации материала [6].

В заключении необходимо отметить, что подобные экспериментальные исследования остеопластических материалов, которые постепенно поступают и заполняют российский рынок, необходимо продолжить. Определенные сведения об эффективности и безопасности материалов также можно получить с помощью клеточных технологий; существуют и другие методики контроля качества изделий. Результаты исследований полезны не только для практикующих хирургов в различных областях реконструктивной хирургии, но и, главным образом, для фирм-изготовителей материалов. Любая критическая реплика должна стать поводом для анализа качества своей продукции – нельзя забывать о тех, ради кого мы работаем – о пациентах, больных людях, которыми часто становимся сами.

Подняться вверх сайта