Механизм регенерации  костной ткани и роль остеоиндуктивных факторов

В Белгородском государственном университете в лаборатории наноструктурных исследований в медицине было проведено исследование по изучению остеоиндуктивных, биоактивных свойств костной ткани при применении наноструктурированных имплантов, нанопокрытий и костных морфогенетических белков.

До недавних пор основным аллогенным костным пластическим материалом в России были замороженные кортикальные аллоимплантаты, консервированные парами формалина, которые обладали относительно низкими иммунными свойствами и длительным сроком хранения. Они стали настоящим прорывом своего времени. За 50 лет практического применения этого типа пластического материала был выявлен ряд недостатков, связанных с длительным процессом формирования регенерата, нагноением и токсическими эффектами формалина. Не обладая остеоиндуктивными свойствами, эти имплантаты часто или резорбировались без образования регенерата, или длительное время оставались неизменными, лишь по периферии срастаясь с окружающими тканями.

В современной имплантологии можно выделить несколько уровней технологических разработок в изготовлении биопластических материалов, в данном случае костных алло- и ксеноимплантатов.

  • I уровень — глубокая переработка донорских тканей.
  • II уровень — ткани подвергают деминерации, где в костной ткани с помощью декальцинации растворами кислот меняют соотношение минерального и органического компонентов.
  • III уровень — создание биокомпозиционных материалов, содержащих как основные компоненты костной ткани, так и биоактивные субстанции.

Биоматериалы, претендующие на роль имплантатов, должны удовлетворять требованиям:

1) химические свойства – отсутствие токсичности и нежелательных химических реакций с тканями и межтканевыми жидкостями, отсутствие коррозии;
2) механические характеристики биокерамики должны соответствовать биологическим свойствам кости;
3) отсутствие реакций со стороны иммунной системы организма; срастание с костной тканью; стимулирование остеосинтеза;
 4) для быстрого прорастания костной ткани в имплантат необходимо наличие сквозных пор размером 100-150 мкм.

Новые перспективы в импланталогии открылись благодаря разработке и внедрению в клиническую практику конструкций из высокочистого титана, обладающего ценными физико-химическими и физико-механическими характеристиками — биологической инертностью, коррозионной устойчивостью, отсутствием токсичности, высокой механической прочностью, пластичностью и малым удельным весом.

Наиболее удачными считались сплавы на основе кобальта, никеля, хрома, молибдена, но и они со временем разрушаются в биологических системах. Кроме того, эти металлы недостаточно пластичны, сложны в обработке и очень дороги. Один из этапов в развитии применения металлоконструкций для замещения костных дефектов — нанесение на поверхность металлов слоя гидроксиапатита с целью улучшить скрепление поверхности имплантата с окружающими тканями организма за счет врастания их в гидроксиапатитный слой. Наряду с использованием гидроксиаппатита наносятся дополнительные слои органических соединений, усиливающих регенераторно-репаративные процессы. К таким соединениям относятся коллаген и факторы роста.

Особое значение для регенерации костной ткани имеют TGF-Р, представляющие собой большую группу белков, среди которых TGF-Р1 и морфогенетические белки кости (BMPs) модулируют клеточную пролиферацию, дифференцировку малодифференцированных клеток в остеобласты, увеличивают синтез внеклеточного матрикса кости и ингибируют его деградацию, продуцируют иммуносупрессорный эффект.

Рекомбинантный человеческий костный морфогенентический белок-2 (рчКМБ2) представляет собой остеоиндуктивный фактор, играющий основную роль в процессе роста и регенерации костной ткани. Он продемонстрировал в эксперименте чёткую остеоиндуктивную активность, достаточную для обеспечения сращения при ортотопической имплантации. E.A. Wang с соавторами были первыми, кто показал возможности рчКМБ-2 индуцировать костеобразование, используя в качестве носителя неактивный деминерализованный крысиный костный матрикс. Их работа убедительно продемонстрировала способность рчКМБ-2 индуцировать остеогенез при ортотопической имплантации у крыс, временной и доза — зависимый  эффекты.

В ходе экспериментальных разработок было выявлено, что индуцируемая рчКМБ-2 костная ткань соответствует анатомическому месту пересадки и биологически функционирует как нативная кость, отвечая всем нормальным гистологическим, биомеханическим и рентгенологическим критериям. Исследования продемонстрировали, что процесс костеобразования, индуцируемый рКМБ-2, склонен к самоограничению, которое можно объяснить постепенным исчезновением остеогенного белка из места пересадки, присутствием ингибиторов КМБ в окружающих тканях, действием молекулярных механизмов отрицательной обратной связи.

Таким образом, остеогенные белки играют важную роль в системе лечения костной патологии у человека. Созданные с помощью генной инженерии рекомбинантные формы КМБ оказались способными обеспечивать результаты, эквивалентные тем, которые получают при использовании костных аутотрансплантатов.

Источник: «СОВРЕМЕННОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ОБ ОСТЕОИНДУКТИВНЫХ МЕХАНИЗМАХ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ. ОБЗОР СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ» Павлова Л.А., Павлова Т.В., Нестеров А.В.

https://cyberleninka.ru/article/n/sovremennoe-predstavlenie-ob-osteoinduktivnyh-mehanizmah-regeneratsii-kostnoy-tkani-obzor-sostoyaniya-problemy

Вам также может быть интересно:

Совершен прорыв в создании кровеносных сосудов

Найден способ «починить» спинной мозг

IX Конгресс «Детский церебральный паралич и другие нарушения движения у детей»

Метки: ,

28.11.2019

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *