Неминерализованная органическая матрица новообразованной костной ткани прекостный матрикс называется
Разработка и экспериментально-клиническая апробация остеопластических имплантационных материалов, обладающих биоактивностью, биосовместимостью, остеоиндуктивностью и остеокондуктивностью остается одной из наиболее актуальных проблем современной медицины [3, 8]. Для остеозамещения используют различные материалы как биологического происхождения, так и синтетические [3, 4, 5]. Наиболее часто применяют: деминерализованный костный матрикс, биокерамику, коллагеновые матриксы и криогели, биостекла и биоситаллы, аналоги костного минерала – гидроксиапатит, трикальций фосфат, а также полисахариды природного происхождения [5, 6]. Однако при изучении отдаленных результатов установлено, что эти имплантаты не остеоинтегрируются, а окружаются фиброзной капсулой, вне зависимости от того, использовали плотный или пористый материал [7]. Недостатками их являются также низкая остеоиндуктивная и остеопластическая эффективность, отсутствие остеокондуктивной активности, они ограниченно биосовместимы.
Цель работы – изучение особенностей репаративного остеогенеза при замещении дефекта кости в условиях имплантации аллогенного минерализованного костного матрикса (МКМ).
Материалы и методы исследования
Эксперименты выполнены на 50 половозрелых крысах линии Wistar обоего пола с массой тела 340-390 г. Содержание, эксперименты и эвтаназию животных выполняли в соответствии с правилами Европейской конвенции защиты позвоночных животных, использующихся в экспериментальных и других научных целях и одобрены этическим комитетом РНЦ «Восстановительная травматология и ортопедия им. акад. Г.А. Илизарова». Были сформированы 2 группы животных по 25 крыс в каждой – контрольная и подопытная. Животных той и другой группы содержали в одинаковых условиях вивария на стандартном рационе. В условиях операционной с использованием общей анестезии (рометар 8 мг и золетил 4 мг на 1000 г массы тела внутримышечно) на границе проксимальной трети диафиза и метафиза большеберцовых костей у животных контрольной и подопытной групп осуществляли моделирование несквозных окончатых дефектов диаметром 2,5-3 мм, с проникновением в костномозговую полость, путем односторонней перфорации кортикального слоя кости зубным бором. Животным подопытной группы непосредственно после операции в область сформированного дефекта вводили стерильный биоматериал – гранулированный МКМ массой 2-3 мг, полученный из аллогенных трубчатых костей, не минерализованные органические компоненты которых удаляли с помощью 6 % раствора гипохлорита натрия (NaOCl), с последующим измельчением до порошкообразного состояния [2]. Через 2, 5, 7, 14 и 21 суток животных выводили из эксперимента (использовали по 5 животных на каждую временную точку). Большеберцовые кости фиксировали в 2% растворе параформальдегида и глутаральдегида на фосфатном буфере при рН 7,4, заливали в парафин (после декальцинации) и в аралдит (без декальцинации). Парафиновые срезы окрашивали гематоксилином – эозином и пикрофуксином по Ван-Гизону. Аралдитовые блоки исследовали при помощи рентгеновского электронно-зондового микроанализатора INCA-200 Energy (Oxford instruments, Англия), сканирующего электронного микроскопа JSM-840 (Jeol, Япония) и трансмиссионного электронного микроскопа JEM -2010 (Jeol, Япония). Активность костеобразовательного процесса определяли по содержанию в регенерате костной ткани и неминерализованных компонентов. По отношению этих показателей рассчитывали индекс компактности регенерата, характеризующий интенсивность костеобразования и степень зрелости новообразованной костной ткани, в которой определяли также содержание остеоида и минерализованного матрикса. Результаты количественных исследований обрабатывали методами вариационной статистики. Значимость различий сравниваемых параметров рассчитывали с использованием критерия Стьюдента. Различия считали значимыми при уровне Р
Неминерализованная органическая матрица новообразованной костной ткани прекостный матрикс называется
Общая информация об исследовании
Костная ткань постоянно ремоделируется – происходит резорбция (разрушение), обусловленная остеокластами, и формирование нового матрикса за счет остеобластов. Данные процессы тесно связаны с обменом кальция и уровнем гормонов. Метаболизм костной ткани зависит от паратгормона, гормонов гипофиза, щитовидной железы, надпочечников и половых желез. Патологические изменения костной ткани наиболее распространены у женщин в постменопаузе, что связано с недостатком эстрогенов в организме. Из-за уменьшения массы костной ткани может развиться остеопороз, увеличиться риск переломов. Метаболические изменения костной ткани развиваются при деформирующем остеите (болезни Педжета), метастатических поражениях костей при злокачественных новообразованиях. Биохимические показатели ремоделирования костной ткани позволяют оценить и спрогнозировать течение патологических процессов в опорно-двигательном аппарате человека.
Органический матрикс костной ткани на 90 % состоит из коллагена 1-го типа, который синтезируется остеобластами и обеспечивает прочность костей. Коллаген 1-го типа – это три аминокислотные цепочки, переплетенные в виде палочковидной спирали. Проколлаген 1-го типа содержит С-(карбокси) и N-(амино)терминальные фрагменты, которые отщепляются благодаря специальным ферментам (протеиназам) с последующим образованием коллагена и его объединением с костным матриксом. При этом С- и N-терминальные фрагменты поступают в межклеточную жидкость и кровоток. N-терминальный пропептид проколлагена 1-го типа (P1NP) обладает большей стабильностью и диагностической ценностью, чем С-терминальный фрагмент (P1СP), который распадается в кровотоке через 6-8 минут. Содержание P1NP в крови прямо пропорционально количеству вновь синтезированного и встроенного в ткань коллагена.
При заболеваниях костей, сопровождающихся отклонениями метаболизма костной ткани и нарушенным соотношением разрушения и формирования костного матрикса, увеличивается продукция коллагена 1-го типа и, соответственно, P1NP. Одновременные анализы на маркеры костной резорбции (B-CrossLaps и Pyrilinks-D) и формирования костной ткани (остеокальцин, щелочную фосфатазу и P1NP), использование денситометрии позволяют оценить состояние костной ткани у женщин с постменопаузальным остеопорозом, пациентов с болезнью Педжета или метастатическими поражениями костей.