Использование кораллов в качестве матриксов для стромальных клеток

Хирургическое лечение костных дефектов

Материалы, используемые в настоящее время для замещения костных дефектов в процессе оперативных вмешательств (в том числе при реконструктивно-пластических операциях в онкологии), имеют ряд признанных недостатков.

Так, использование аллотрансплантатов чревато переносом инфекционных агентов, аллергическими реакциями, а также возможностью их отторжения, применение аутотрансплантатов требует дополнительного оперативного вмешательства для забора костной ткани.

Применяемые синтетические и металлические материалы обладают недостаточной биосовместимостью, а покрытия, увеличивающие их совместимость, как правило, недолговечны.

Эти обстоятельства являются обоснованиями для поиска новых материалов при замещении костных дефектов. В идеале они должны быть биосовместимыми (т.е. не отторгаться и не угнетать морфогенетических потенций окружающей ткани), поддерживать дифференцировку собственных или введенных стромальных стволовых клеток, которые являются матриксами для клеточных культур, иметь открытую пористость и взаимосвязанность пор для обеспечения биологических потоков и заселения клетками.

Кроме того, желательна биоактивность таких материалов, что подразумевает использование их химических компонентов в образовании костной ткани.

Скорость резорбции таких материалов должна быть сравнима со скоростью формирования в месте дефекта новой костной ткани. В этом аспекте наше внимание привлекли натуральные кораллы кАС, имеющие уникальные прочностные характеристики, подходящий химический состав (СаСОз, кристаллическая решетка-арагонит), микрорельеф поверхности и открытую пористость.

Целью работы исследователей из Московского научно-исследовательского онкологического института им. П.А.Герцена было исследование in vitro цитотоксичности и матриксных (для клеток) свойств кАС, a in vivo - их биосовместимости и способности заместить дефект бедренной кости барана самостоятельно и в составе биоинженерной конструкции с аутологичными ММСК.

Современные методы лечения поврежденных костей

Материалы и методы. В экспериментах in vitro на модели иммортализованных фибробластов человека (ФЧ) МТТ-методом оценены острая токсичность (24 ч культивирования) и матриксные свойства поверхности кАС (3-28 сут. культивирования).

Биосовместимость кАС изучена при подкожной трансплантации мышам линии BDFi гистологическим методом в динамике (до 6 мес). Способность кАС замещать костный дефект изучали на модели сегментарной резекции бедренной кости барана.

ММСК барана выделяли из биоптата КМ, полученного при трипанбиопсии подвздошной кости. Далее получили первичную культуру и перепассировали ее для увеличения клеточной массы.

Биоинженерная конструкция состояла из кАС в виде цилиндра с выступами для фиксации в костномозговом канале, предкультивированного с ММСК in vitro.

Имплантация биоинженерной конструкции осуществлялась во время операции, после произведенной сегментарной резекции бедренной кости барана протяженностью 2,5 - 3,0 см; замещенный дефект фиксировали пластиной для накостного остеосинтеза.

В экспериментах in vitro показано отсутствие цитотоксичности коралла: через 24 часа к его поверхности прикрепилось более 90 % от инициального пула ФЧ.

кАС обладал выраженными матриксными качествами: за 28 суток культивирования пул ФЧ увеличивался на нем в 9,0 -9,5 раз (vs 5,0 - в контроле, на культуральном пластике).

При морфологическом и рентгенологическом исследовании кораллового имплантата (через 6 месяцев после первой операции) установлено его практически полное замещение костной тканью разной степени зрелости (с формированием остеонов, костных балок и костно-мозгового матрикса).

В случае использования биоинженерного имплантата на основе кАС и аутологичных ММСК морфологическая и рентгенологическая картина была сходной на 2 месяца раньше, т.е. через 4 месяца после операции.

Кроме того, при имплантации биоинженерной конструкции макроскопически выявлена гипероссификация в области первичной костной мозоли.

В эксперименте in vitro et vivo показано возможное использование корралов (Acropora cervicornes) в качестве матриксов для аутологичных мультпотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК). Данная биоинженерная конструкция может применяться для замещения дефектов костной ткани.

Ссылки по теме:

• Проблемы применения мезенхимальных стволовых клеток в травматологии
• Использование аутологичных мезенхимальных стволовых клеток
• Микроэлементы и витамины для костной и соединительной ткани

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: