Использование депротеинизированной костной ткани в качестве матрицы тканеинженерной конструкции: экспериментальное исследование
- Авторы: Анастасиева Е.А.1, Черданцева Л.А.1, Толстикова Т.Г.2, Кирилова И.А.1
-
Учреждения:
- ФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна» Минздрава России
- ФГБУН «Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН»
- Выпуск: Том 29, № 1 (2023)
- Страницы: 46-59
- Раздел: Теоретические и экспериментальные исследования
- URL: https://journals.rcsi.science/2311-2905/article/view/132698
- DOI: https://doi.org/10.17816/2311-2905-2016
- ID: 132698
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Актуальность. В настоящее время по ряду причин не всегда возможно полное замещение дефекта костной ткани аутогенной костью. В качестве альтернативы используют костнозамещающие материалы как биологического, так и небиологического происхождения. Одним из путей развития реконструктивных технологий является использование тканеиженерных конструкций, полноценно имитирующих аутогенную костную ткань в необходимом объеме.
Цель исследования — определить in vivo возможности использования депротеинизированной губчатой костной ткани человека в качестве матрицы для создания тканеинженерных конструкций.
Материал и методы. Исследование in vivo осуществляли на кроликах линии NZW. Для создания матрицы использовали фрагменты депротеинизированной губчатой костной ткани головки бедренной кости человека, стромально-васкулярную фракцию жировой ткани кролика. Для оценки эффективности репаративного остеогенеза при реконструкции костных дефектов выполнялось моделирование костного дефекта с его последующим замещением. Выделены группы исследования: 1-я группа (контрольная) — хирургическое моделирование костного дефекта бедренной кости без его реконструкции; 2-я группа — хирургическое моделирование костного дефекта бедренной кости с его реконструкцией фрагментами депротеинизированной губчатой костной матрицы; 3-я группа — хирургическое моделирование костного дефекта бедренной кости с его реконструкцией фрагментами депротеинизированной губчатой костной матрицы совместно со стромально-васкулярной фракцией жировой ткани (согласно технологии ACP SVF).
Результаты. Cравнительный анализ репаративных процессов при использовании тканеинженерной конструкции на основе костной матрицы из депротеинизированой губчатой костной ткани человека в сочетании со стромально-васкулярной фракцией жировой ткани на экспериментальной модели in vivo выявил, что использование костнозамещающих материалов способствует не только ранней активации репаративной регенерации основных структурных элементов костной ткани в месте замещения костного дефекта, но и их своевременной дифференцировке. Это обусловливает восстановление структурно-функциональной состоятельной костной ткани в месте повреждения, не вызывая развития выраженного реактивного воспаления. При этом действие выбранной тканеинженерной конструкции с сочетанным влиянием нескольких факторов (ACP SVF) в ее составе оказалось более эффективным для ускорения регенерации и дифференцировки костной ткани.
Заключение. Использование сочетания SVF с депротеинизированной костной матрицей для создания тканеинженерной конструкции позволяет задействовать несколько механизмов регенерации и ускорить процесс замещения костного дефекта по сравнению с изолированным использованием депротеинизированной костной матрицы и без реконструкции костного дефекта.
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Евгения Андреевна Анастасиева
ФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна» Минздрава России
Автор, ответственный за переписку.
Email: evgeniya.anastasieva@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-9329-8373
Россия, г. Новосибирск
Лилия Александровна Черданцева
ФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна» Минздрава России
Email: cherdanceff@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4729-3694
канд. мед. наук
Россия, г. НовосибирскТатьяна Генриховна Толстикова
ФГБУН «Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН»
Email: tg_tolstikova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3750-2958
д-р биол. наук
Россия, г. НовосибирскИрина Анатольевна Кирилова
ФГБУ «Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна» Минздрава России
Email: irinakirilova71@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1911-9741
д-р мед. наук
Россия, г. НовосибирскСписок литературы
- Гуражев М.Б., Баитов В.С., Гаврилов А.Н., Павлов В.В., Корыткин А.А. Методы замещения костного дефицита большеберцовой кости при первичном эндопротезировании коленного сустава: систематический обзор литературы. Травматология и ортопедия России. 2021;27(3):173-188. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-3-173-188.
- Stewart S.K. Fracture non-union: a review of clinical challenges and future research needs. Malaysian Orthop J. 2019;13(2):1-10. doi: 10.5704%2FMOJ.1907.001.
- Кирилова И.А., Подорожная В.Т. Сравнительная характеристика материалов для костной пластики: состав и свойства. В кн.: Физико-химические и механические свойства внеклеточного матрикса как сигналы для управления пролиферацией, дифференцировкой, подвижностью и таксисом клеток. Москва: ФИЗМАТЛИТ; 2021. с. 27-54.
- Шастов А.Л., Кононович Н.А., Горбач Е.Н. Проблема замещения посттравматических дефектов длинных костей в отечественной травматолого-ортопедической практике (обзор литературы). Гений ортопедии. 2018;24(2):252-257. doi: 10.18019/1028-4427-2018-24-2-252-257.
- Wang W., Yeung K.W.K. Bone grafts and biomaterials substitutes for bone defect repair: A review. Bioact Mater. 2017;2(4):224-247. doi: 10.1016/j.bioactmat.2017.05.007.
- Корыткин А.А., Захарова Д.В., Новикова Я.С., Горбатов Р.О., Ковалдов К.А., Эль Мудни Ю.М. Опыт применения индивидуальных трехфланцевых вертлужных компонентов при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Травматология и ортопедия России. 2017;23(4): 101-111. doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-4-101-111.
- Тихилов Р.М., Джавадов А.А., Денисов А.О., Чилилов А.М., Черкасов М.А., Билык С.С. и др. Анализ экономической эффективности использования индивидуальных и серийных вертлужных конструкций при ревизионном эндопротезировании тазобедренного сустава. Гений ортопедии. 2022;28(2):234-240. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-2-234-240.
- Yu X., Tang X., Gohil S.V., Laurencin C.T. Biomaterials for bone regenerative engineering. Adv Healthc Mater. 2015;4(9):1268-1285. doi: 10.1002/adhm.201400760.
- Hrapkiewicz K., Colby L. A., Denison P. Clinical laboratory animal medicine: an introduction. John Wiley & Sons; 2013. 431 p.
- Liu E., Fan J. Fundamentals of Laboratory Animal Science. CRC Press; 2017. 352 p.
- Heuther S. Obesity and disorders of nutrition. In: Brashers V.L. et al. (ed.). Pathophysiology: the biologic basis for disease in adults and children. 8th edition. Elsevier; 2018. p 2268-2313.
- Baljit S. Part I. General anatomy. In: Baljit S. ed. Dyce, Sack, and Wensing’s textbook of veterinary anatomy. London: Elsevier; 2017 (Ed. 5). p. 1-28.
- Oedayrajsingh-Varma M.J., Van Ham S.M., Knippenberg M., Helder M.N., Klein-Nulend J., Schouten T.E. et al. Adipose tissue-derived mesenchymal stem cell yield and growth characteristics are affected by the tissue-harvesting procedure. Cytotherapy. 2006;8(2):166-177. doi: 10.1080/14653240600621125.
- Baer P.C., Geiger H. Adipose-derived mesenchymal stromal/stem cells: tissue localization, characterization, and heterogeneity. Stem Cells Int. 2012;2012:812693. doi: 10.1155/2012/812693.
- Permuy M., López-Peña M., Muñoz F., González-Cantalapiedra A. Rabbit as model for osteoporosis research. J Bone Miner Metab. 2019;37(4):573-583. doi: 10.1007/s00774-019-01007-x.
- Подорожная В.Т., Садовой М.А., Кирилова И.А., Шаркеев Ю.П., Легостаева Е.В. Аллогенные костные материалы: структура, свойства, применение. Известия высших учебных заведений. Физика. 2013;56(12-3):14-20.
- Черданцева Л.А., Анастасиева Е.А., Алейник Д.Я., Егорихина М.Н., Кирилова И.А. Оценка in vitro влияния аллогенной костной матрицы на характеристики мезенхимальных стромальных клеток из жировой ткани при создании комбинированных тканеинженерных конструкций. Травматология и ортопедия России. 2021;27(1):53-65. doi: 10.21823/2311-2905-2021-27-1-53-65.
- Воробьев К.А., Божкова С.А., Тихилов Р.М., Черный А.Ж. Современные способы обработки и стерилизации аллогенных костных тканей (обзор литературы). Травматология и ортопедия России. 2017;23(3): 134-147. doi: 10.21823/2311-2905-2017-23-3-134-147.
- Воробьёв К.А., Божкова С.А., Анисимова Л.И., Нетылько Г.И. Влияние методов заготовки костнопластического материала на процессы ремоделирования в модели костного дефекта в эксперименте in vivo. Практическая медицина. 2019;17(1):67-72.
- Кирилова И.А. Анатомо-функциональные свойства кости как основа создания костно-пластических материалов для травматологии и ортопедии. М.: ФИЗМАТЛИТ; 2019. 256 p.
- Sharun K., Pawde A.M., Kumar R., Kalaiselvan E., Kinjavdekar P., Dhama K. et al. Standardization and characterization of adipose-derived stromal vascular fraction from New Zealand white rabbits for bone tissue engineering. Vet World. 2021;14(2):508-514. doi: 10.14202/vetworld.2021.508-514.
- Guo J., Nguyen A., Banyard D.A., Fadavi D., Toranto J.D., Wirth G.A. et al. Stromal vascular fraction: A regenerative reality? Part 2: Mechanisms of regenerative action. J Plast Reconstr Aesthet Surg. 2016;69(2):180-188. doi: 10.1016/j.bjps.2015.10.014.
- Bora P., Majumdar A.S. Adipose tissue-derived stromal vascular fraction in regenerative medicine: a brief review on biology and translation. Stem Cell Res Ther. 2017;8(1):145. doi: 10.1186/s13287-017-0598-y.
- Gentile P., Sterodimas A., Pizzicannella J., Dionisi L., De Fazio D., Calabrese C. et al. Systematic Review: Allogenic Use of Stromal Vascular Fraction (SVF) and Decellularized Extracellular Matrices (ECM) as Advanced Therapy Medicinal Products (ATMP) in Tissue Regeneration. Int J Mol Sci. 2020;21(14):4982. doi: 10.3390/ijms21144982.
- Павлов В.Н., Казихинуров А.А., Казихинуров Р.А., Пушкарев А.М., Агавердиев М.А., Максимова С.Ю. и др. Современные возможности клинического применения стромально-васкулярной фракции жировой ткани. Медицинский вестник Башкортостана. 2020;15(6 (90)):142-153.
- Хоминец В.В., Воробьев К.А., Соколова М.О., Иванова А.К., Комаров А.В. Аллогенные остеопластические материалы для реконструктивной хирургии боевых травм. Известия Российской Военно-медицинской академии. 2022;41(3):309-314. doi: 10.17816/rmmar109090.
- Elgali I., Turri A., Xia W., Norlindh B., Johansson A., Dahlin C. et al. Guided bone regeneration using resorbable membrane and different bone substitutes: Early histological and molecular events. Acta Biomater. 2016;29:409-423. doi: 10.1016/j.actbio.2015.10.005.
Дополнительные файлы
