УДК 611.714.6-089

Р.Т. НИГМАТУЛЛИН, Р.З. КУТУШЕВ

Всероссийский центр глазной и пластической хирургии МЗ РФ, 450075, г. Уфа, ул. Р. Зорге, д. 67/1

 Нигматуллин Рафик Талгатович ― доктор медицинских наук, заместитель генерального директора по научной работе, тел. (347) 224-68-03, e-mail: nigmatullinr@mail.ru

Кутушев Ринат Закиевич ― заведующий офтальмологическим отделением №3, тел. (347) 224-68-19, e-mail: rinat-dok@yandex.ru

 В статье представлен опыт экспериментальной трансплантации эластинового биоматериала (патент №2440148) с целью замещения дефекта верхней стенки глазницы и надглазничного края у крыс породы «Вистар». Морфологические исследования, проведенные на 30, 90 и 180 сутки после экспериментальной пересадки трансплантата в костный дефект показали, что биоматериал подвергается поэтапному замещению в соответствии с закономерностями заместительной регенерации. Первоначально в трансплантате формируются структуры плотной оформленной волокнистой соединительной ткани. Однако уже на 30 сутки в зоне регенерации выявляются первичные очаги остеогенеза. Созданный биоматериал по моделируемости и пластичности, остеогенным свойствам является оптимальным для регенеративного восстановления стенок глазницы.

Ключевые слова: эластиновый биоматериал, восстановление стенок глазницы, остеогенез.

 

 R.T. NIGMATULLIN, R.Z. KUTUSHEV

The Russian Eye and Plastic Surgery Centre of the Russian Federation Health Ministry, 67/1 Zorge Str., Ufa, Russian Federation, 450075

 The use of elastin biomaterial in the reconstructive surgery of orbit walls

Nigmatullin R.T. ― D.Med.Sc., Deputy Director General for Science, tel. (347) 224-68-03, e-mail: nigmatullinr@mail.ru

Kutushev R.Z. ― Head of the Ophthalmological Department, tel. (347) 224-68-19, e-mail: rinat-dok@yandex.ru

 The article presents data on the experimental transplantation with elastin biomaterial (patent №2440148). The purpose of the experiment was to replace the defects of the orbital roof and ocular edge in «Vistar» rats. The morphological research was conducted 30, 90 and 180 days after the experimental biomaterial transplantаtion into the bone defect. They showed a gradual replacement of biomaterial in compliance with the patterns of reparative regeneration. Originally, dense well-shaped fibrous connective tissue was formed in the transplant. The osteogenesis areas in the regeneration zone were revealed as early as in 30 days. The created biomaterial is optimum for regenerative reconstruction of the orbital walls thanks to its modelling, plasticity and osteogenous properties.

Key words: elastin biomaterial, orbital wall reconstruction, osteogenesis.

 

 В офтальмохирургической практике нередко встречаются случаи, требующие выполнения реконструктивных операций на костных стенках глазницы. Последствия травм, опухолевые поражения, пороки развития ― это неполный перечень патологических состояний, при которых показаны костно-пластические операции с использованием различных трансплантационных материалов аллогенного и ксеногенного происхождения, а также эксплантатов [1-4].

Разработанные во Всероссийском центре глазной и пластической хирургии биоматериалы Аллоплант имеют ряд преимуществ, связанных с оптимизацией процессов репаративной регенерации и поэтапным формированием на месте трансплантата структурно адекватного и функционально востребованного регенерата [5].

Подобные биоматериалы созданы и для восстановительной хирургии костей лицевого черепа и стенок глазницы в частности [3].

В последние годы в целом ряде лабораторий активно разрабатываются биоматериалы на основе эластина. В лаборатории консервации тканей нашего Центра также создана разновидность эластинового биоматериала [6]. Учитывая его оптимальные биомеханические параметры, нами поставлена следующая цель настоящей работы: изучить возможность использования разработанного эластинового биоматериала в реконструктивной хирургии стенок глазницы.

 Материал и методы исследования

На 9 крысах породы «Вистар» создавался дефект верхней стенки глазницы с использованием физиодиспенсера «KaVo INTRASURG 1000» с наконечником диаметром 3 мм. В моделируемый дефект диаметром 4 мм укладывался структурированный биоматериал (патент №2440148) соответствующий размеру удаленного костного фрагмента и фиксировался шелковой лигатурой диаметром 50 мкм. Свободная поверхность трансплантата закрывалась мембранным биоматериалом Аллоплант. На кожу накладывались узловые швы. В контрольной серии также на 9 крысах создавался аналогичный дефект верхней стенки глазницы, после чего рана послойно ушивалась. Животные выводились из опыта на 30, 90, 180 сутки путем передозировки эфирного наркоза. Кожные покровы и прилежащие к трансплантату ткани отсепаровывались. Выпиливался костный блок верхней стенки глазницы с надглазничным краем, включающий в себя область костного дефекта, а в опытной серии и трансплантированный биоматериал. Ткани фиксировались в 10% нейтральном формалине с последующей декальцинацией в 8% растворе муравьиной кислоты в течение 5 суток. Гистологические срезы толщиной 5 мкм окрашивались гематоксилином и эозином по методу Ван-Гизон, по методу Маллори [7]. Микропрепараты изучались с использованием поляризационного микроскопа МИН-8 и MIKROS МС50. Микрофотографирование производилось с использованием фотокамеры NIKON COOLPIX 4500.

 Полученные результаты 

В контрольной серии экспериментов на 30 сутки определяется экскавация верхнего края глазницы на глубину 500-540 мкм. Сохранившийся при этом дефект имеет уплощенную сферическую форму и ограничен первичной ретикулофиброзной костной тканью толщиной в пределах 550-600 мкм. В зоне максимального пролабирования орбитального края в полость черепа определяется атипичный костный регенерат. Его выступающая часть имеет форму конуса, стенки которого образованы первичной ретикулофиброзной костью толщиной 260-300 мкм. Со стороны полости черепа твердая мозговая оболочка полностью покрывает область экспериментальной травмы.

На 90 сутки область экспериментального костного дефекта выглядит в форме уплощенного углубления, ограниченного по краям костным валиком. Последние образованы полиморфным костным регенератом с признаками ремоделирования. Участки ретикулофиброзной костной ткани чередуются с фрагментами пластинчатой кости и формирующимися остеонами. При этом создается мозаичная картина из морфологических структур, не имеющих четкой пространственной организации.

В последующем продолжаются процессы ремоделирования костного регенерата. Однако даже на 180 сутки сохраняются описанные признаки атипичности и говорить о структурной и функциональной полноценности регенерирующей кости не представляется возможным.

В опытной серии экспериментов наблюдается иная морфологическая картина. Так, на 30 сутки в области экспериментальной травмы обнаруживается диастаза в 1,5-2,0 мм между двумя костными поверхностями. Указанный дефект восполнен эластиновым биоматериалом.

На всем протяжении периферической зоны трансплантата происходит его активное замещение волокнистой соединительной тканью. Пучки новообразованных коллагеновых волокон активно внедряются между эластиновыми волокнами трансплантата. Динамика процессов заместительной регенерации вариабельна и зависит от характера тканевого ложа. Так, со стороны полости черепа трансплантат покрыт твердой мозговой оболочкой, но замещение биоматериалом идет относительно медленно. Новообразованные соединительнотканные структуры обнаруживаются на глубине не более 70 мкм. В области взаимодействия биоматериала с надкостницей глазницы и костной тканью процессы заместительной регенерации более выражены. В зоне его контакта с жировой клетчаткой глазницы происходит полное замещение эластинового биоматериала плотной волокнистой соединительной тканью на глубину до 800 мкм. В описываемый срок наблюдаются и явные признаки остеогенеза. При этом нами выделено два типа репарации костных структур:

― краевой остеогенез (по фронтальному типу) в зоне контакта костной ткани с биоматериалом;

― очаговый остеогенез.

Признаки очагового остеогенеза обнаруживаются в сформированной на месте трансплантата волокнистой соединительной ткани в виде отдельных локусов до 50 мкм в диаметре с выраженной оптической анизотропией, характерной для костной ткани. Данный тип репаративного остеогенеза по своим морфологическим признакам в целом соответствует первичному развитию костей в онтогенезе.

Наиболее демонстративно оба типа репаративной регенерации кости проявляются на 90 сутки эксперимента (рис. 1, 2).

Рисунок 1.

Очаговый тип замещения эластинового биоматериала в костном дефекте глазницы. 90 сутки эксперимента.

а ― биоматериал, б ― пролиферация плотной волокнистой соединительной ткани, в ― очаг остеогенеза в зоне регенерации.

Гистологический срез. Окраска по методы Маллори. Микрофото Об. 20 Ок. 7

 Рисунок 2.

Фронтальный тип замещения эластинового биоматериала в костном дефекте глазницы. 90 сутки эксперимента.

а ― первичные костные пластинки в зоне контакта с биоматериалом, б ― формирующиеся остеоны, в ― лакуны остеоцитов, г ― зона контакта с биоматериалом.

Гистологический срез. Окраска по методы Маллори. Поляризационная микроскопия при скрещенных фильтрах с компенсационной пластинкой КВКР-1. Микрофото Об. 20 Ок. 7

Причем в каждом отдельном опыте и даже в разных участках одного препарата могут доминировать как фронтальный, так и очаговый механизм репарации кости. Например, в опытах с превалированием фронтального типа диастаза между двумя регенерирующими костными фрагментами сокращается до 700-800 мкм. В этой зоне определяются сохранившиеся структуры трансплантата в пределах не более 500 мкм. Данные участки эластинового биоматериала окружены новообразованной плотной волокнистой соединительной тканью. При доминировании очагового типа заместительной регенерации трансплантат сохраняется на большем протяжении, но в нем обнаруживаются многочисленные локусы остеогенеза размерами от 50×300 до 200×350 мкм. Фактически можно говорить о диффузно-очаговом типе остеогенеза в области трансплантации. Причем в динамике регенерации можно выделить два этапа:

― этап формирования плотной волокнистой соединительной ткани в области трансплантации эластинового биоматериала;

― этап очагового остеогенеза.

В описанных локусах обнаруживаются клетки остеогенного дифферона и структуры внеклеточного матрикса пластинчатой кости, что согласуется с данными М.П. Омельяненко [8].

 Заключение

Проведенные эксперименты показывают, что исследуемые трансплантаты создают условия для рекапитуляции первичного развития костей в онтогенезе. Эластиновые биоматериалы, обладая выраженными остеоиндуктивными свойствами, могут использоваться для выполнения реконструктивных операций на стенках глазницы на принципах регенеративной хирургии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Офтальмохирургия с использованием полимеров / Под ред. В.В. Волкова. ― Изд. 2-е, перераб. и дополн. ― СПб: Гиппократ, 2009. ― 568 с.
2. Мулдашева И.Э. Хирургическое лечение посттравматических гипофтальма и энофтальма с применением биоматериалов Аллоплант: автореф. дис. … канд.мед.наук. ― Челябинск, 2007. ― 18 с.
3. Сельский Н.Е. Устранение дефектов и деформаций лица комбинированными аллотрансплантатами серии «Аллоплант»: автореф. дис. … д-ра мед. наук. ― Санкт-Петербург, 2000. ― 45 с.
4. Галимова В.У., Мулдашева И.Э., Султанов Р.З. Опыт использования биоматериала Аллоплант в хирургическом лечении посттравматического гипофтальма и энофтальма // VIII съезд офтальмологов России. ― Москва, 2005. ― С. 639.
5. Регенеративная медицина. Биоматериалы Аллоплант в офтальмохирургии / Под общ. ред. Э.Р. Мулдашева. ― Уфа: ГУП «Башкортостан», 2014. ― 432 с.
6. Ксеногенный биоматериал для регенеративной хирургии: патент №2440148 / Э.Р. Мулдашев, Р.Т. Нигматуллин, В.У. Галимова и др., приоритет 21.12.2009, опублик. 20.01.2012 бюл. №2.
7. Микроскопическая техника. Руководство для врачей и лаборантов / Под ред. Д.С. Саркисова и Ю.Л. Петрова. ― М.: Медицина, 1996. ― 544 с.
8. Омельяненко Н.П., Слуцкий Л.И. Соединительная ткань (гистофизиология и биохимия). В 2 т. Т. II / Под ред. Академика РАН и РАМН С.П. Миронова. ― М.: Издательство «Известия», 2010. ― 600 с.

REFERENCES

1. Oftal’mokhirurgiya s ispol’zovaniem polimerov, pod red. V.V. Volkova. Izd. 2-e, pererab. i dopoln. [Ophthalmosurgery using polymers. Ed. by V.V. Volkova. Ed. 2nd, Revised and complementary]. Saint Petersburg: Gippokrat, 2009. 568 p.
2. Muldasheva I.E. Khirurgicheskoe lechenie posttravmaticheskikh gipoftal’ma i enoftal’ma s primeneniem biomaterialov Alloplant: avtoref. dis. … kand. med. nauk [Surgical treatment of post-traumatic enophthalmos and gipoftalma using biomaterials biomaterials. Synopsis of dis. PhD med. sciences]. Chelyabinsk, 2007. 18 p.
3. Sel’skiy N.E. Ustranenie defektov i deformatsiy litsa kombinirovannymi allotransplantatami serii “Alloplant”: avtoref. dis. … d-ra med. nauk [Elimination of defects and deformations combined entity allografts series «biomaterials». Synopsis of dis. Dr med. sciences]. Saint Petersburg, 2000. 45 p.
4. Galimova V.U., Muldasheva I.E., Sultanov R.Z. Opyt ispol’zovaniya biomateriala Alloplant v khirurgicheskom lechenii posttravmaticheskogo gipoftal’ma i enoftal’ma [Experience in the use of biomaterial biomaterials in surgical treatment of post-traumatic enophthalmos and gipoftalma]. VIII s»ezd oftal’mologov Rossii. Moscow, 2005. P. 639.
5. Regenerativnaya meditsina. Biomaterialy Alloplant v oftal’mokhirurgii, pod obshch. red. E.R. Muldasheva [Regenerative medicine. Biomaterials Alloplant in ophthalmic surgery. Ed. by E.R. Muldashev]. Ufa: GUP “Bashkortostan”, 2014. 432 p.
6. Muldashev E.R., Nigmatullin R.T., Galimova V.U. et al. Ksenogennyy biomaterial dlya regenerativnoy khirurgii: patent no. 2440148, prioritet 21.12.2009, opublik. 20.01.2012 [The heterologous biomaterial for regenerative surgery: patent №2440148, priority 21.12.2009, publish. 20.01.2012], byul. no. 2.
7. Mikroskopicheskaya tekhnika. Rukovodstvo dlya vrachey i laborantov, pod red. D.S. Sarkisova i Yu.L. Petrova [The microscopic technique. Guidelines for doctors and laboratory technicians. Ed. by D.S. Sarkisov and J.L. Petrova]. Moscow: Meditsina, 1996. 544 p.
8. Omel’yanenko N.P., Slutskiy L.I. Soedinitel’naya tkan’ (gistofiziologiya i biokhimiya). V 2 t. T. II [Connective tissue (histophysiology and biochemistry). In 2 volumes, Volume II]. Moscow: Izdatel’stvo “Izvestiya”, 2010. 600 p.