УДК 616-089.873.4

Т.А. СИЛАНТЬЕВА, А.Н. НАКОСКИН, Н.В. НАКОСКИНА, И.А. ТАЛАШОВА

 Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А. Илизарова МЗ РФ, г. Курган

Контактная информация:

Силантьева Тамара Алексеевна – кандидат биологических наук, заведующая лабораторией морфологии

Адрес: 640014, г. Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6, тел.: +7 (3522) 41-52-27, e—mail: tsyl@mail.ru

 Цель исследования – изучение репаративных процессов кости в зоне полуциркулярного дефекта диафиза бедренной кости при алло- и ксенотрансплантации материала, полученного из костной ткани по одинаковой технологии.

Материал и методы. Исследования выполнены на 18 крысах-самцах линии Вистар в возрасте 6–8 месяцев. Бесклеточный костный матрикс подвздошной кости крыс (аллотрансплантат) или головки бедренной кости человека (ксенотрансплантат) помещали в полуциркулярный дефект в средней трети бедренной кости крыс. Выполнено светооптическое микроскопическое исследование костных блоков из области трансплантации.

Результаты. Гистологический анализ выявил остеоинтеграцию как аллогенных, так и ксеногенных фрагментов губчатой кости, трансплантированных в полуциркулярный дефект бедренной кости крыс. При использовании аллотрансплантатов отмечен более высокий темп их биодеградации и органотипическая перестройка оперированного участка кости реципиента. Во всех экспериментальных случаях показано отсутствие реакции отторжения либо фиброзной инкапсуляции трансплантата и воспаления в тканях материнского ложа.

Выводы. Полученные данные подтверждают возможность использования внеклеточного матрикса ксеногенной природы для замещения дефектов костной ткани.

Ключевые слова: костная ткань, алло- и ксенотрансплантация, репаративный остеогенез, гистология.

  

T.A. SILANTEVA, A.N. NAKOSKIN, N.V. NAKOSKINA, I.A. TALASHOVA

Russian Ilizarov Center «Restorative Traumatology and Orthopaedics» of the RF Ministry of Healthcare, Kurgan, Russian Federation

 Bone repair in orthotopic allo- and xeno-transplantation

 Silanteva T.A. – PhD (medicine), Head of the Laboratory of Morphology

Address: 6 M. Ulyanov St., Kurgan, Russian Federation, 640014, tel.: +7 (3522) 41-52-27, e-mail: tsyl@mail.ru

 To study the bone reparative processes in the area of a hip bone shaft semicircular defect filled with allo- or xeno-transplants obtained from the bone tissue using the original technology.

Material and methods. Experiments were conducted on 18 Wistar male rats aged 6–8 months. The extracellular bone matrix of a rat iliac bone (allotransplant) or the spongy substance of a human femoral head (xeno-transplant) were placed in a half-circular defect in the middle third of a rat femur. Optic microscopic research of the bone blocks from transplantation area was performed.

Results. Histological analysis revealed osteo-integration of both allogenic and xenogenic spongy bone fragments transplanted into the semi-circular rat bone defects. When using allografts, a higher rate of their biodegradation and organotypical rearrangement was noted. In all experiments, the absence of the fibrous encapsulation of the transplant and inflammation of the bone tissue bed was shown.

Conclusion. The obtained histological studies confirm the possibility of using xenogenic bone matrix to replace bone defects.

Key words: bone tissue, allo- and xeno-transplantation, reparative osteogenesis, histology.

 

Использование костно-пластических материалов актуально при проведении реконструктивно-восстановительных операций в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии при необходимости заполнения обширных костных дефектов [1]. Предпочтение отдается материалам на основе костной ткани, которая обладает необходимыми биоиндуктивными и биокондуктивными свойствами [2–4]. Аутогенные костные трансплантаты признаны эталоном, однако остеопластические материалы ксеногенного происхождения рассматриваются в качестве их современной альтернативы в силу своей доступности и биосовместимости [3, 4].

Цель исследования – сравнительное изучение процессов репаративного остеогенеза в зоне регенерации при алло- и ксенотрансплантации материалов, полученных из костной ткани по одинаковой технологии [5].

Материал и методы

Экспериментальные исследования проведены на 12 крысах-самцах линии Вистар в возрасте 6–8 месяцев. Животные были распределены на 2 группы: аллотрансплантация (n=6) и ксенотрансплантация (n=6). Подготовленные по запатентованной технологии [5] внеклеточный костный матрикс подвздошной кости крыс (аллотрансплантат) и губчатое вещество головки бедренной кости человека (ксенотрансплантат) помещали в дефект бедренной кости крыс размером 4 мм. Продолжительность эксперимента составила 60 суток. Все экспериментальные исследования были одобрены Комитетом по этике при ФГБУ «РНЦ «ВТО» имени академика Г.А. Илизарова» Министерства здравоохранения РФ и соответствовали требованиям, изложенными в «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» [6].

Костные блоки, включающие трансплантированный материал и прилежащие участки материнского ложа, фиксировали в 10% нейтральном формалине и декальцинировали. Полученные образцы обезвоживали и заливали в парафин по стандартным методикам. Продольные парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином и по Массону.

Результаты

При гистологическом исследовании препаратов бедренной кости в области заполнения дефекта аллотрансплантатом губчатой кости была отмечена органотипическая перестройка оперированного участка кости. По периферии область трансплантации была ограничена тонкой новообразованной компактной пластинкой с периостальными разрастаниями губчатой кости. В ее центральной части формировалась полость, заполненная красным костным мозгом с редкой сетью новообразованных грубоволокнистых трабекул, включающих микрофрагменты пластинчатой костной ткани с пустыми остеоцитарными лакунами. Губчатое костное вещество ложа аллотрансплантата включало мелкопетлистую сеть массивных грубоволокнистых трабекул, в промежутках которой содержался красный костный мозг, васкуляризированный узкими синусоидными капиллярами. Компактная костная пластинка бедренной кости имела органотипическое строение. Воспалительно-клеточная инфильтрация не обнаруживалась ни в области трансплантации, ни в прилежащих участках кости.

Исследование области ксенотрансплантатации в дефекте бедренной кости крыс также выявило остеоинтеграцию остеопластического материала у всех экспериментальных животных. Однако лишь в одном случае была отмечена резорбция значительной части трансплантата. В других экспериментальных случаях ксенотрансплантат определялся в виде фрагмента ацеллюлярной губчатой кости, сращенного с материнским ложем по проксимальной, боковой и частично дистальной поверхности. Пластинчатые трабекулы трансплантата имели гладкую поверхность без выстилающих клеток и признаков резорбции. Межтрабекулярные пространства заполняла рыхлая волокнистая соединительная ткань, бедная сосудистыми и клеточными элементами. В губчатой костной ткани материнского ложа отмечали уплотнение трабекулярной сети, активизацию эндостального остеогенеза, неравномерное кровенаполнение сосудов микроциркуляторного русла, отек периваскулярных и перитрабекулярных пространств. В компактной костной пластинке бедренной кости остеонная структура была нарушена, определялись широкие сосудистые каналы, содержащие рыхлую соединительную ткань и гиперемированные кровеносные сосуды. Морфологические признаки воспалительной реакции не наблюдались ни в одном из опытов.

Полученные нами данные подтверждают возможность использования ксеногенного костного матрикса для замещения дефектов трубчатой кости.

Силантьева Т.А. – http:/orcid.org/0000-0001-6405-8365

Накоскин А.Н. – http:/orcid.org/0000-0003-1169-280X

Талашова И.А. – http:/orcid.org/0000-0003-2531-1860

ЛИТЕРАТУРА

1. Булатов А.А. Деминерализованные костные трансплантаты и индукционный остеогенез // Травматология и ортопедия России. – 2005. – Т. 35, № 2. – С. 53–59.
2. Кирилова И.А., Садовой М.А., Подорожная В.Т. Сравнительная характеристика материалов для костной пластики: состав и свойства // Хирургия позвоночника. – 2012. № 3. – С. 72–83.
3. Талашова И.А., Силантьева Т.А., Кононович Н.А., Лунева С.Н. Биосовместимость кальцийфосфатных материалов биогенного происхождения при трансплантации в область дефектов костей собак // Гений ортопедии. 2016. – № 4. – С. 95–103.
4. Накоскин А.Н., Дюрягина О.В., Ковинька М.А. Ксенотрансплантация матрикса костной ткани при замещении дефектов кости у кроликов // Ветеринария Кубани. – 2016. – № 6. – С. 19–21.
5. Патент RU 2495567 МПК A01N1/00 Способ получения и консервации минерализованного костного матрикса. Лунева С.Н. (Ru), Накоскин А.Н. (Ru), Ковинька М.А. (Ru) ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова Минздравсоцразвития России» (RU). – № 2012112186/15, заявл. 29.03.2012; опубл. 20.10.2013; бюл. 29.
6. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей // Вопр. реконструктив. и пласт. хирургии. – 2003. – № 4. – С. 34–36; – 2004. – № 1. – С. 20–36; – № 2. – С. 29–31.

REFERENCES

1. Bulatov A.A. Demineralized bone grafts and induction osteogenesis. Travmatologiya i ortopediya Rossii, 2005, vol. 35, no. 2, pp. 53–59 (in Russ.).
2. Kirilova I.A., Sadovoy M.A., Podorozhnaya V.T. Comparative characteristics of materials for bone plastics: composition and properties. Khirurgiya pozvonochnika, 2012, no. 3, pp. 72–83 (in Russ.).
3. Talashova I.A., Silant’eva T.A., Kononovich N.A., Luneva S.N. Biocompatibility of calcium phosphate materials of biogenic origin during transplantation in the area of ​​dog bone defects. Geniy ortopedii, 2016, no. 4, pp. 95–103 (in Russ.).
4. Nakoskin A.N., Dyuryagina O.V., Kovin’ka M.A. Xenotransplantation of bone matrix in the replacement of bone defects in rabbits. Veterinariya Kubani, 2016, no. 6, pp. 19–21 (in Russ.).
5. Patent RU 2495567 MPK A01N1/00 Sposob polucheniya i konservatsii mineralizovannogo kostnogo matriksa. Luneva S.N. (Ru), Nakoskin A.N. (Ru), Kovin’ka M.A. (Ru) FGBU “RNTs “VTO” im. akad. G.A. Ilizarova Minzdravsotsrazvitiya Rossii” (RU). No. 2012112186/15, zayavl. 29.03.2012; opubl. 20.10.2013; byul. 29 [Patent RU 2495567 IPC A01N1 / 00 The method of obtaining and preserving the mineralized bone matrix. Luneva S.N. (Ru), A.Nakoskin (Ru), Kovinka MA (Ru) FSCU «RNC» WTO named after Acad. G.A. Ilizarov Ministry of Health and Social Development of Russia ”(RU). — № 2012112186/15, announced 03/29/2012; publ. 10/20/2013; bullet 29.].
6. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and Other Scientific Purposes. Vopr. rekonstruktiv. i plast. khirurgii, 2003, no. 4, pp. 34–36, 2004, no. 1, pp. 20–36, no. 2, pp. 29–31 (in Russ.).