Исследование применения аутогенных источников. Факторов роста при костной пластике смоделированного дефекта нижней челюсти

При рассмотрении современного состояния проблемы восстановления и воссоздания костной ткани становится очевидным, что не только не прекращаются научные изыскания в данной области, но и вовлекаются новейшие разработки с целью совершенствования методов и материалов, применяемых при костной пластике. Помимо травматологии и ортопедии, традиционно занимающихся вопросами репаративной остеологии, проблема костной пластики ощутимо затронула челюстно-лицевую хирургию. Научные исследования в данной области направлены на эффективное воссоздание костной ткани с учетом сроков восстановления, полноценности замещения дефектов и создания органотипичной структуры и архитектоники кости, соответствующих нормальной физиологии и оптимальным биомеханическим показателям костного органа. При наличии имеющихся костно-пластических материалов, внедряются все новые и новые, которым присущи те или иные преимущества и недостатки. Для повышения остеогенных свойств последних внедряются различные методы стимуляции костеобразования. Предпочтение в выборе подобных методов отдается тем, которые наиболее приближены к естественным процессам регенерации, заложенным самой природой. К их числу относится методика применения насыщенной тромбоцитами аутогенной плазмы в качестве источника естественных факторов роста, которые высвобождаются из α-гранул тромбоцитов при их дегрануляции и присутствуют при всех регенеративных процессах [9-15].

Несмотря на то, что экспериментально и клинически доказана эффективность применения насыщенной тромбоцитами плазмы, однако, некоторые вопросы остаются открытыми и требуют дальнейших исследований. Применение данной методики с различными остеопластическими материалами находится на этапе разработки, продолжаются иссле-дования по изучению процессов репаративного остеогенеза при различных реконструктивно-восстановительных операциях.

Определение свойств самих остеопластических материалов в процессе стимулирования роста и минерализации костной ткани чрезвычайно важно, поскольку результаты операций по замещению дефектов костной ткани во многом зависят от характеристик этих материалов [5-8,16-18].

Наиболее предпочтительным материалом для костной подсадки является аутогенная кость, однако, ввиду определенных неудобств (дополнительная травма, ограниченное количество забора и т.д.), применяются костноматричные трансплантаты аллогенного происхождения и искусственные материалы. В последнее десятилетие во избежание переноса различных инфекционных заболеваний (ВИЧ, гепатит и т.д.) и трудоемкости их контроля в пересаживаемых тканях для достижения репаративного остеогенеза возрос интерес к тканям животного происхождения, в частности, - к ксеногенным костноматричным трансплантатам. Учитывая их способность вызывать костную индукцию (хотя и уступающую по интенсивности аллогенным тканям), возможность неограниченного количества забора, относительную дешивизну, полный инфекционный контроль, наш выбор остановился на деминерализованном костном матриксе новорожденных поросят (ДКМнп). В качестве синтетического остеопластического материала был избран гидроксиапатит ГАП-99 (производства фирмы Полистом) – синтетическое неорганическое соединение, состоящее из гидроксиапатита и b-трикальциевого фосфата. Данный вид неорганического соединения рекомендован в широкую клиническую практику как оправданный остеопластический материал, абсолютно инертностный для воспринимающего ложа, допускающий многократную стерилизацию, не требующий особых условий для хранения [1- 4 ]. 

Целью данного исследования явлось изучение и сравнение специфики репаративного остеогенеза с применением богатой тромбоцитами плазмы (БоТП) в сочетании с двумя различными по происхождению остеопластическими материалами: ДКМнп и ГАП99.

Материал и методы исследования.

Исследования проводились на базе экспериментально-морфологического отделения НЦТО на 48-ми половозрелых кроликах Калифорнийской породы со средней массой 4,2 кг. Экспериментальной моделью служил спонтанно нерегенерирующий циркулярный дефект угла нижней челюсти размером 10 мм. В контрольную группу входили кролики без замещения смоделированного дефекта. Животные в зависимости от замещающего пластического материала подразделялись на 3 группы: с ДКМнп, ДКМнп+БоТП и ГАП-99+БоТП. Кролики выводились из эксперимента на 7, 21, 30, 60, 90 и 180-ые послеоперационные сутки методом воздушной эмболии. Фрагменты угла нижней челюсти забирались в виде костных блоков, с которых получали макрофотографии и радиовизиографические снимки, далее блоки подвергались гистологической обработке. Кроме традиционной рентгенографии, исследуемый участок нижней челюсти кролика подвергался денситометрическому исследованию радиовизиографической системой Kodak Dental Systems (Trophy) RVG6100. Последняя, благодаря денситометрической функции RVG системы, позволяла изучать изменения в области репаративного остеогенеза, визуализируя особенности процессов, протекающих в данной области, и фиксируя цифровые данные о плотности костной ткани восстанавливаемого дефекта (рис.1).

Рисунок 1. Радиовизиографическая картина восполнения дефекта угла нижней челюсти кролика на срок 6 месяцев: а)ДКМнп+БоТП; b)ДКМнп; с) ГАП-99+БоТП

БоТП получали двойным центрифугированием свежезабранной крови с добавлением оп-ределенного количества антикоагулянта. После первого этапа (т.е., осаждения эритроцитов) отделенная плазма центрифугировалась повторно для получения нужной концентрации тромбоцитов (рис.2). Полученная таким образом БоТП смешивалась с применяемым костнопластическим материалом с добавлением хлорида кальция и тромбина для иницирования каскада свертывания, при котором происходит активация и дегрануляция тромбоцитов. 

Результаты и обсуждение.

По результатам исследования контрольной группы на 180-ые послеоперационные сутки дефект спонтанно не регенерировал (рис.3а): рентгенологически края дефекта несколько видоизменились, размер незначительно (на 1мм) уменьшился; денситометрические показатели соответствовали 71,3±8,5 (рис.4); на гистограммах дефект оставался замещенным лишь соединительной тканью

Рисунок 2. Биотехнологический процесс получения комбинированного трансплантата: а- забор крови из ушной вены; b- центрифугирование на ОПН-8; c- осаждение эритроцитов и отделенние плазмы после первого центрифугирования; d- готовый к применению комбинированный трансплантат.

Результаты и обсуждение.

По результатам исследования контрольной группы на 180-ые послеоперационные сутки дефект спонтанно не регенерировал (рис.3а): рентгенологически края дефекта несколько видоизменились, размер незначительно (на 1мм) уменьшился; денситометрические показатели соответствовали 71,3±8,5 (рис.4); на гистограммах дефект оставался замещенным лишь соединительной тканью.

В группе с замещением ДКМнп рентгенологически на срок 6 месяцев наблюдалась картина преиущественного замещения дефекта новообразованной костью, отсутствие четких границ между материнской костью и регенератом, однако, область смоделированного дефекта отличалась от материнской кости по степени минерализации. Денситометрические параметры соответствовали 132,8±6,5 (рис. 4) К этому сроку гистологически дефект оказывался замещенным костной тканью различной степени зрелости, без формирования кортикального и губчатого слоев костной ткани, соответствующей данному сегменту нижней челюсти (рис. 3б). При замещении дефекта ДКМнп + БоТП на 180-ые послеоперационные сутки рентгенологически определялась схожесть структур костной ткани материнской кости и области дефекта, четкие границы восстановленного дефекта не прослеживались, однако, отмечалась разряженность некоторых участков. Денситометрические данные соответствовали 157,1±7,4 (рис. 4). К концу эксперимента регенерат на гистограммах был представлен зрелой пластинчатой костью и участками, схожими по архитектонике со спонгиозным компонентом костей нижней челюсти. Целостность дефекта восстановлена на всем протяжении костной тканью, приближенной к органотипичной.

Стимулирование остеогенных свойств ДКМнп БоТП-ой позволило активировать процессы репаративной регенерации в данном сегменте, восполнив смоделированный спонтанно нерегенерирующий костный дефект зрелой костной тканью (рис. 3a). 

Рисунок 3. Макрофотографии на срок 6 месяцев: а) ДКМнп+БоТП - замещенный смоделированный дефект; b) ДКМнп - незавершенное восполнение дефекта; с) ГАП99+БоТП - материал заключен в грануляционную ткань; d) контроль

Рентгенологическое исследование группы животных с замещением ГАП-99 + БоТП выявило различия по сравнению с другими группами в связи с высокой контрастностью ГАП-99. С первых же сроков наблюдения на фоне циркулярного дефекта в его области четко прослеживались гранулы гидроксиапатита, которые к 3-х месячному сроку частично мигроровали за пределы дефекта, а сам дефект восполнялся костными структурами. К концу эксперимента на рентгенограммах дефект был представлен костными фрагментами в сочетании с гранулами гидроапатита.

Денситометрические параметры соответствовали 151,0±7,2 (рис. 4). На 180-ые послео-перационные сутки дефект был замещен костной тканью (рис. 3d), однако, на гистограммах костная ткань регенерата была менее организованной, чем в серии замещения ДКМнп+БоТП и по архитектонике не соответствовала зрелой костной ткани. 

Рисунок 4. Средние по казатели плотности костной ткани исследуемого участка угла нижней челюсти кролика ( P≤0.004).

На гистограммах участки пластинчатой и губчатой костей, лакуны с гранулами гидрок-сиапатита чередовались с фиброзно-рубцовой тканью и мышечными волокнами.

Анализируя полученные данные, можно заключить, что присутствие ГАП-99 не спо-собствовало полноценной репаративной регенерации, инкапсулирование и миграция гранул затормозили упорядочивание регенерационных процессов, активизированных присутствием БоТП. По нашему мнению, ГАП-99 лишь послужило основой для армирования костного регенерата. В итоге в конце эксперимента был получен менее организованный костный регенерат.

Выводы. 

Применение БоТП, независимо от применяемого остеопластического материала, акти-визирует репаративные процессы и способствует раннему заживлению мягких тканей и восполнению смоделированного дефекта костной тканью.

Благодаря совместному действию остеоиндуктивных свойств ДКМнп и БоТП, вовлекаю-щих в зону остеогенеза клетки-прогениторы и вызывающих ранний ангиогенез, данный комбинированный материал является наиболее эффективным, способным формировать в оптимальные сроки органотипичную костную ткань.

Литература

1. Островский А.C. Остеогенные материалы в современной пародонтологии и имплантологии. Dent-Inform. 2001; 8: 22-30.
2. Погосян Ю.М., Арутюнян А.А, Погосян А.Ю., Самарчян С.В., Овсепян А.Р. Лечение одонтогенных кист у детей с применением аллогенного костного матрикса в сочетании с БоТП. Articles and theses collection V International Рan-armenian meeting of stomatologists, Yerevan 2005;.87-90.
3. Ханамирян Т.В., Погосян Ю.М., Арутюнян А.А Целесообразность применения богатой тромбоцитами плазмы и деминерализованного костного матрикса новорожденных поросят при заполнении дефекта угла нижней челюсти. Материалы IV Сьезда травматологов и ортопедов республики Армения 2006; 131-132. 
4. Ханамирян Т.В., Папикян А.В. Особенности замещения дефекта нижней челюсти кроликов при аллопластике размельченным кортикальным костным матриксом. Вестник Хирургии Армении 1997; 3: 37-39.
5. Aspenberg P. Wittbjer F., Thorngren K.G. Pulverised Bone Matrix as an injectable Bone Craftin Rabbit Radius Deffects. Clinical orthopaecs. 1988;. 206(5): 261-269.
6. Bell W.H, Buckles RL. Correction of the atrophic alveolar ridge by interpositional bone grafting: A progress report. J Oral Surg 1978;36: 693.
7. Canalis Е., McCarthy T., Centrella M. Growth factors and the regulation of bone remodeling. Connecticut,Artif.Organs. 2001; 25(3): 164-171.
8. Farsirotu S. Porous-surfaced dental implants placed in grafted sinuses with irrradiated cancellous bone and platelet rich plasma. J. Dentaire du Quebec 2001; 38(12).
9. Fennis J.P., Stoelinga P.J., Jansen J.A. Mandibular reconstruction: a clinical and radiographic animal study on the use of autogenous scaffolds and platelet-rich plasma. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2002; 31(3): 281-286.
10. Fuerst G., Reinhard G., Tangl S., Mittlbock M., Sanroman F., Watzek G. Effect of platelet-released growth factors and collagen type I on osseous regeneration of mandibular defects. A pilot study in minipigs. J. Clin. Periodontol. 2004; 31(9): 784-790.
11. Grageda E., Lozada J.L., Boyne P.J., Caplanis N., McMillan P.J. Bone formation in the maxillary sinus by using platelet-rich plasma: an experimental study in sheep. J. Oral Implantol. 2005; 31(1): 2-17.
12. Kassolis J.D, Reynolds M.A. Evaluation of the adjunctive benefits of platelet-rich plasma in subantral sinus augmentation. J.Craniofac. Surg. 2005; 16(2):280-287.
13. Keller E., Tolman D.E. Mandibular Ridge Augmentation With Simultaneous Onlay Iliac Bone Graft and Endosseous Implants: A Preliminary Report. JOMI 1992; 7: 176-184
14. Landsberg C.J. Miron Clinical and Biologic Observations of Demineralized Freeze-Dried Bone Allografts in Augmentation Procedures Around Dental Implants. JOMI 1994; 9: 586-592
15. Marx R.E., Carlson E.R., Eichstaedt R.M., Schimmele S.R., Strauss J.E., Georgeff K.R. Platelet-rich plasma: Growth factor enhancement for bone grafts. Oral Surg., Oral Med., Oral Pathol., Oral Radiol. Endod.. 1998; 85(6): 638-646.
16. Oltramari P.V., De Lima Navarro R., Henriques J.F., Taga R., Cestari T.M., Ceolin D.S., Janson 
17. G.,Granjeiro J.M. Orthodontic movement in bone defects filled with xenogenic graft: an expe-rimental study in minipigs. Am J Orthod Dentofacial Orthop. 2007; 131(3):10-17.
18. Urist M.R. Bone formation by autoinduction. Science. 1965;.150: 893-899.
19. Urist M.R., Mikulski A.S. A Soluble bone morphogenetic protein extracted from bone matrix with a mixed agueous and nonaqueous solvent. Proc.Soc.Exp.Biol. Med.1979; 162: 48-53.

Вопросы, ответы, комментарии