Оптимизация репаративного остеогенеза в челюстной кости при иммунодефицитном состоянии путем применения Полиоксидония совместно с неколлагеновыми белками кости (экспериментальное исследование)

1. Актуальность проблемы.

В стоматологии и челюстно-лицевой хирургии для возмещения костных дефектов, широкое распространение получили материалы, содержащие гидроксиапатит, трикальцийфосфат и коллаген, которые являются, в первую очередь, остеокондукторами и сами по себе обладают слабо выраженными остеоиндуцирующими свойствами (Щепеткин И.А., 1994). Их некоторый стимулирующий эффект, по-видимому, обусловлен способностью фиксировать из крови факторы роста, которые активируют и w остеогенез. Свойствами факторов роста обладают также некоторые неколлагеновые белки костной ткани (НБК), которые фиксируются в ткани в процессе репаративного остеогенеза (Десятниченко К.С. 1987, 1995, 1997). Удаление этих белков лишает кость остеоиндуцирующих свойств. Среди НБК выделяют. трансформирующий фактор роста, факторы роста фибробластов, инсулинподобные факторы роста, колониеобразующие факторы гранулоцитов и макрофагов, интерлейкины и другие (Fincelman R.D., 1992). К настоящему времени выделен в чистом виде ряд этих факторов, которые с успехом используются в практической медицине для стимулирования построения костной ткани. Известно, что каждый из этих факторов выполняет самостоятельную функцию, действуя на процессы хемотаксиса, пролиферации, адгезии, дифференцировки, экспрессию клетками тканеспецифических белков и т. д. (Мс Carthny T.L., Centrella М-, 2000). Но оптимальный конечный эффект определяется совместным, кооперативным действием этих факторов, каждый из которых выполняет самостоятельную функцию. Поэтому применение комплекса НБК, содержащих остеогенетические факторы, может оказаться более эффективным, чем использование отдельных факторов.

Такие белки выделены на ЗАО НПО «Полистом», и они могут быть апробированы на предмет их эффективности для стимулирования регенерации костной ткани. При этом важным является условие введения этих белков в костную рану. Известно, что физиологический эффект НБК зависит от их сорбции на компонентах костной ткани: гидроксиапатите,' трикальцийфосфате и коллагене, которые удерживают эти белки и способствуют их функционированию. Такие компоненты являются основой остеопластических материалов, разработанных и выпускаемых на ЗАО «Полистом». К ним относятся такие материалы, как Гапкол, Колапол и другие. Поэтому актуальным является изучение применения НБК, введенных в состав этих материалов, для усиления построения костной ткани. Особенно актуальным является применение эффективного средства, стимулирующего остеогенез при его угнетении, вызванном различными факторами. Моделью угнетения построения костной ткани является введение антиметаболита, например, циклофосфана, который одновременно вызывает иммунодефицитное состояние (А.И. Воложин и др., 1999 — 2003, Д. С. Дубровин, 2004). Не исключено, что на фоне иммунодефицитного состояния, помимо НБК, сорбированных на остеопластических материалах, следует вводить также иммуномодулятор. Наиболее эффективным из них считается высокомолекулярный препарат, синтезированный в Институте иммунологии РАМН — Полиоксидоний, испытанный как в эксперименте на животных, так и в клинике при снижении иммунной защиты. Поэтому актуальной проблемой стоматологии и патофизиологии является изучение возможности применения НБК в сочетании с остеопластическим материалом и иммунокоррекцией Полиоксидонием при заживлении костной раны ьна фоне иммунодефицитного состояния, что и определило цель настоящей работы.

Цель: Повысить эффективность лечения травматических повреждений челюстных костей при иммунодефицитном состоянии, используя для этого иммуномодулятор Полиоксидоний вместе с неколлагеновыми белками костииндукторами пбстроёния костной ткани.

Задачи.

1. Изучить в эксперименте реакцию системы крови на травму нижней челюсти в условиях иммунодефицитного состояния (ИДС) и введение иммуномодулятора Полиоксидония.

2. Применить длительную культуру костного мозга декстеровского типа для оценки биосовместимости и остеостимулирующих свойств w и костнопластических материалов.

3. Оценить состояние тканевых структур в области костной травмы челюсти в динамике после повреждения, выраженность и длительность воспалительных реакций при нормальном иммунном статусе и ИДС.

4. Определить темпы новообразования и дифференциации соединительно-тканного регенерата в костных дефектах при ИДС.

5. Изучить динамику созревания соединительно-тканной компоненты регенерата и удельный вес не костной (хондроидной) части регенерата при ИДС.

6. Определить степень эффективности препарата Полиоксидоний для нормализации регенерации костной ткани челюсти при ИДС.

7. Оценить роль НБК, введенных в состав остеопластического материала Гапкол, в процессе регенерации костной ткани при ИДС.

Научная новизна.

Установлено, что заживление искусственно вызванного дефекта нижней челюсти у крыс сопровождается развитием непродолжительного лейкоцитоза за счет клеток гранулоцитарного ряда и моноцитов.

Введение

ч и животным антиметаболита циклофосфана по соответствующей схеме приводит к умеренно выраженному ИДС, проявляющемуся лимфопенией.

Введение

иммуномодулятора Полиоксидония приводит у этих животных к частичной нормализации лейкоцитарной формулы крови в результате возрастания числа лимфоцитов и моноцитов.

Воспроизведение у подопытных животных ИДС вызывает развитие в области костной раны нижней челюсти тяжелых воспалительных, деструктивных, в том числе, некротических изменений и резкое торможение' процесса заживления дефектов. В ходе регенерации челюсти дифференцировка остеогенных клеточных элементов и новообразование костного вещества у животных с ИДС протекают активно, но накопление остеоида не сопровождается адекватным построением более зрелых костных структур, что говорит о торможении процессов остеогенной дифференцировки и созревания костного вещества.

Введение

животным с иммунодефицитом в костную рану челюсти одного Гапкола слабо активизирует регенераторный процесс. Научной новизной отличаются данные о том, что включение g состав Гапкола НБК совместно с применением Полиоксидония вызывает заметное усиление костно-регенераторного процесса в дефектах кости, что проявлялось в активизации процесса новообразования костных структур. Роль центров остеогенеза при этом играют частицы Гапкола.

Практическое значение.

С целью разработки и испытания новых, а также совершенствования известных остеопластических материалов для последующего их использования в стоматологическойлрактике и челюстно-лицевой хирургии целесообразно проведение доклинической фазы исследования: экспериментальное моделирование ИДС, на фоне которого изучается процесс репаративного остеогенеза нижней челюсти. Коррекция ИДС может быть осуществлена путем подкожного введения иммуномодулятора Полиоксидония в дозе 0,01 мг/100 г веса крысы через день в течение двух недель, всего 7 инъекций. Практическое значение имеют данные о том, что при необходимости восстановления репаративного процесса в костях лицевого скелета в условиях ИДС для клинической апробации эффективно применение остеопластического материала (Гапкол), содержащего НБК при условии парентерального введения Полиоксидонием. Гапкол в комплексе с неколлагеновыми белками кости может быть использован при ИДС как средство комплексной профилактики нарушений процесса заживления костной раны челюсти.

Положения, выносимые на защиту.

1. Создание искусственного костного дефекта на нижней челюсти у крыс сопровождается развитием непродолжительного лейкоцитоза за счет гранулоцитов и фазовыми изменениями числа моноцитов.

Введение

животным антиметаболита циклофосфана приводит к умеренно. выраженному ИДС, проявляющемуся лимфопенией.

Введение

иммуномодулятора Полиоксидония частично нормализует у животных показатели периферической крови.

2. В длительных культурах костного мозга на Гапколе и Гапколе-НБК развиваются стромальные и кроветворные клетки, и идут процессы формирования кроветворного микроокружения. С увеличением времени культивирования на материале Гапкол-НКБ по сравнению с Гапколом наблюдается преобладание стромальных клеток над кроветворными.

3. Воспроизведение у подопытных животных ИДС вызывает развитие в области костной раны нижней^{челюсти} тяжелых воспалительных, деструктивных и некротических изменений, а также резкое торможение процесса регенерации. При этом накопление остеоида в* процессе регенерации не сопровождается адекватным построением зрелых костных структур, что говорит о торможениипроцессов остеогенной дифференцировки.

4.

Введение

животным с ИДС в костную рану челюсти одного Гапкола незначительно активизирует регенераторный процесс. Включение в состав Гапкола НБК вызывает заметное усиление костно-регенераторного процесса в> дефектах кости, активизацию процесса новообразования костных структур, а частицы Гапкола играют роль центров остеогенеза.

Внедрение результатов работ.

Полученные данные внедрены в дальнейшую научную работу на кафедре хирургический стоматологии КБГУ, а также в учебный процесс и научную работу кафедры патологического физиологии стоматологического факультета ГОУ ВПО МГМСУ Росздрава.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:

1. Сашкина Т. И., Бондаренко О. А., Дружинина Р. А., Дубровин Д. С. Экспериментальная оценка эффективности Полиоксидония при иммунодефицитном состоянии по показателям клеточного состава периферической крови. // В кн.: Человек и лекарство, 2003, С 659.

2. Бондаренко М. О., Мустафаев Магомет М., Сашкина Т. И., Дружинина Р. А. Влияние иммуномодулятора Полиоксидония на показатели периферической крови при травме нижней челюсти в условиях иммунодефицитного состояния в эксперименте // В кн.: Третий Российский конгресс по Патофизиологии с международным участием. Дизрегуляционная патология органов и систем. Материалы конгресса. Москва, 2004. С. 111. '.

3. Бондаренко О. А. Дубровин Д.С., Аскерова С. Ш. Применение иммуномодулятора Полиоксидония для коррекции течения посттравматической регенерации нижней челюсти в условиях иммунодефицитного состояния в эксперименте. В кн: Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины". Ш конференция молодых ученых России с международным участием. // Материалы конференции^ 20−24 января 2004 г. С 307.

4. Бондаренко М. О. Применение иммуномодулятора Полиоксидония для оптимизации заживления костных дефектов при иммунодефицитном состоянии (Экспериментальное исследование) // Актуальные вопросы стоматологии. Материалы • межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 100-летию создания Саратовского" одонтологического общества, Саратов, 2005, С. 112.

5. Мустафаев М. Ш., Бондаренко М. О. Регенерация костной ткани при иммунодефицитном состоянии // В кн.: Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии. Материалы конференции, ЦНИИС, 13−19 июня 2005 года, С.

6. Бондаренко М. О. Иммуномодулятор Полиоксидоний — эффективный препарат для коррекции иммунодефицитного состояния. В кн.: Актуальные проблемы стоматологии. Материалы всероссийской научно-практической конференции, посвященной 105-летию со дня рождения профессора Е. Е. Платонова. М., 2006, С.33−34. о.

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований по теме диссертации доложены и обсуждены на: Третьем Российском конгрессе по патофизиологии с международным участием, (Москва, 2004), совместном совещании сотрудников кафедр хирургической стоматологии, кафедры патофизиологии стоматологического факультета и лаборатории биотехнологии минерализованных тканей НИМСИ при МГМСУ 20 октября 2006 года.

ВЫВОДЫ.

1. Заживление искусственно вызванного дефекта нижней челюсти у крыс с нормальным иммунным статусом сопровождается развитием непродолжительного лейкоцитоза за счет гранулоцитов и фазовыми изменениями числа мононуклеаров.

Введение

животным антиметаболита циклофосфана приводит к умеренно выраженному ИДС, проявляющемуся в лимфопении без лейкопении, благодаря компенсаторному увеличению числа клеток гранулоцитарного ряда и моноцитов.

2. В длительных культурах костного мозга на материалах Гапкол и Гапкол-НБК развиваются стромальные и кроветворные клетки, и идут процессы формирования кроветворного микроокружения. С увеличением времени культивирования, на материале Гапкол-НБК, по сравнению с обычным Гапколом, наблюдается преобладание стромальных клеток над кроветворными.

3.

Введение

иммуномодулятора Полиоксидония приводит у животных с умеренно выраженным ИДС и травмой нижней челюсти к нормализации лейкоцитарной формулы в результате возрастания числа лимфоцитов и моноцитов, особенно в поздние сроки эксперимента.

4. Воспроизведение у подопытных животных ИДС вызывает развитие в области костной раны нижней челюсти тяжелых воспалительных, деструктивных, в том числе некротических изменений и резкое торможение процесса заживления костных дефектов.

5. В ходе регенерации челюсти дифференцировка остеогенных клеточных элементов и новообразование костного вещества у животных с ИДС вначале протекают активно, однако накопление остеоида не сопровождается адекватным построением более зрелых костных структур, что говорит о торможении процессов остеогенной дифференцировки и созревания костного вещества.

6.

Введение

животным с ИДС в костную рану челюсти одного Гапкола слабо активизирует регенераторный процесс (по сравнению с группой, где Гапкол не использовался). Включение в состав Гапкола НБК вызывает некоторое усиление костно-регенераторного процесса в костной ране, активизация процесса новообразования костных структур. При этом частицы Гапкола играют роль центров остеогенеза, в результате чего они оказывались запаянными в новообразованное костное вещество.

7. Коррекция ИДС у экспериментальных животных с помощью Полиоксидония и применение препаратов, оптимизирующих репаративный остеогенез: Гапкола в комплексе с НБК, может быть использована при иммунодефиците, как средство комплексной профилактики нарушений процесса заживления костной раны челюсти.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Полиоксидоний в виде подкожных инъекций оказывает нормализующее действие на показатели периферической крови, отражающие состояние иммунной защиты у животных с ИДС, и частично нормализует течение репаративного процесса в костной ткани челюсти.

2. При необходимости восстановления репаративного процесса в костях лицевого скелета в условиях иммунодефицита для клинической апробации рекомендуется применение остеопластического материала (Гапкол), содержащего неколлагеновые белки кости совместно с назначением иммунотропного препарата (Полиоксидоний).