Диссертация (Экспериментальное обоснование применения сложного биокомпозиционного материала с мезенхимальными стволовыми клетками для восстановления костных дефектов), страница 5

КМП синтезируютсяклетками костной ткани и одновременно их активизируют. Источник КМП– остеопрогениторные и мезенхимные стволовые клетки, а такжеостеобласты и хондроциты [Wozney J.M., 1998]. Участвуя в хондрогенезе и25остеогенезе, КМП стимулируют костеобразование в последовательности,подобной эмбриональному морфогенезу [Reddi A.H.,1998].VEGF-A (Vascular endothelial growth factor) – фактор ростаэндотелия сосудов, представляет собой группу гомодимеризованныхгликопротеидов молекулярной массы 34-42 кДа. Является ведущимфактором ангиогенеза и блокирует апоптоз эндотелиальных клетоккровеносныхсосудов,межклеточноеиндуцируетвещество,протеиназы,усиливаетремоделирующиепроницаемостьсосудовивазодилатацию, ингибирует антиген-презентирующие дендритные клетки.VEGFпродуцируетсяв хондроцитах,эндотелии,макрофагах,фибробластах, остеобластах и гладких мышечных клетках.

Это практическиединственный из известных ростовых факторов, сохраняющий активностьнавсехстадияхсращенияперелома,начинаяс первыхчасовв межотломковой гематоме и заканчивая спустя несколько месяцев на этаперемоделирования костной мозоли [Simpson 2006]. VEGF чрезвычайноважен для формирования сосудистой системы в ходе эмбриогенеза и враннем постнатальном периоде, однако у взрослых его физиологическаяактивность ограничена регенерацией тканей.Ранее нами было показано,костезамещающихматериалов,что введение ФРЭС в составможетсущественнымобразоммодулировать процессы репаративной регенерации костной ткани [МураевА.А., Иванов С.Ю., 2012; Кобозев М.И.

и др., 2016].Таким образом, можно заключить что КМП и ФРЭС будут игратьнемаловажнуюрольвразвитиитканевойинженериикостипривосстановение больших костных дефектов.1.4.МСКМезенхимальные стволовые клеткиявляютсямультипотентнымиклетками,способнымидифференцироваться в остеобласты, хондроциты, адипоциты, теноциты и26миобласты [Jaiswal N., 1997; Pittenger M.F., 1999; Zuk P.A., 2001; Jiang Y.,2002; Baksh D., 2004; Adam R., 2011; Фатхуднов Т.Х., 2013; Лызиков А.Н.2015; F. Gao, 2016].

Их источником является либо камбиальный слойнадкостницы, либо костный мозг, хотя другие источники, такие как:мышцы, жир и синовиальная оболочка предусматривают ограниченныйисточник [Bruder S.P., 1997; Kadiyala S., 1997; Yoo J.U., 1998; Yoo J.U.,Barthel T.S., 1998; F. Gao., 2016]. Самыми богатыми источниками МСК умолодых людей являются костный мозг [Jiang Y., 2002] и надкостница.Несмотря на постоянное уменьшение их количества с возрастом, все же онимогут быть обнаружены и у пожилых людей [Bruder S.P., 1997; PittengerM.F., 1999].

Наибольшее число МСК и их биологическая активностьнаходится в метафизе кости и в области толстой, васкуляризированнойнадкостницы, что способствует более надежному восстановлению в этихместах [Bruder S.P., 1997; Айзенштадт А.А., 2015]. В изучении МСК восновном использовали аспираты, извлекаемые из костного мозга [BruderS.P., 1994]. Методики изоляции, как правило, основаны на адгезивныхсвойствах МСК.

Центрифугирование в градиенте плотности используетсяпервоначально для разделения ядросодержащих МСК. По мере того какклетки культивируют, МСК прилипают к поверхности колбы [Bruder S.P.,Kraus K.H., 1998; Dominici М., 2006]. Неадгезивные клетки удаляются спитательной средой при ее изменении, концентрируя МСК. Клеткимногократнопассируют,расширяяпопуляциюклеток,поканевыработается чистая культура. Различными методами подтверждено, чтовыделенные клетки обладают остеогенным [Cooper L.F., 2001]. Клеткиприобретаютшестиграннуюостеобластнуюформуисуществуетпереходная индукция щелочной фосфатазной деятельности [Bruder S.P.,Jaiswal N.,1998]. Клетки экспрессируют белок мРНК костной матрицы иотложение гидроксиапатита – минерализаторов внеклеточной матрицы,подтверждая, что выделенные клетки становятся клетками, образующими27кость. Исследования в естественных условиях, которые документируютостеобластный потенциал МСК [Dominici М., 2006], включают загрузкувыделенных и культивированных клеток в пористые керамическиеносители и имплантирование их в подкожные ткани живого животного.Васкуляризированная кость формируется в пределах границ керамическихимплантатов, а не в бесклеточных имплантатах.

Модификация этих методовпоказала, что МСК можно также заставить дифференциироваться вхондрогенном направлении [Barry F., 2001; Barry F.P., 2003; Barry F.P., 2003(Mesenchymal stem cell therapy in joint disease)]. Кроме того, клетки могутбыть помечены, и были показаны для того, чтобы прижилась имплантацияи для поддержания их мультилинейного потенциала [Barry F.P., 2004;Quintavalla J., 2002].

После криоконсервации МСК жизнеспособны исохраняют потенциал мультипотентности.Таким образом, МСК могут быть эффективно изолированы,культивированы, сохранены и имплантированы.1.5.Клиническиеисследованиякостно-инженерныхконструкций in vivoТканевую инженерия костной ткани в челюстно-лицевой хирургииследует разделить на три направления: реконструктивная хирургия нижнейчелюсти, хирургическое лечение врожденных костных аномалий челюстнолицевойобластиирегенерациякостнойтканипридентальнойимплантации.Sylvain Catros, Fabien Guillemot et al. (2010) провели сбор всей научнойлитературы по клиническому применению тканевой инженерии в челюстнолицевой хирургии за период с 1999 по 2010 г., по выше указаннымнаправлениям. Было найдено 48 международных статей, из них 19 пореконструкциинижнейчелюсти,6похирургическомулечению28врожденных костных аномалий и 23 по костной регенерации придентальной имплантации [Sylvain Catros, 2010].Подробный анализ рассмотренных статей представлен в виде 3таблиц:29Таблица № 1Реконструкция костной ткани на верхней и нижней челюстиТип иПричина иКаркасКлеткикол-во локализация костногонауч.дефектаиссл.1АмелобластомаDacron-polyuréthane Губчатаянижней челюстикость1АмелобластомаAllograft_нижней челюсти(Dynagraft®)13МеждуAllograft_амелобластомой и(Dynagraft®)огнестрельной травмой1ОртогнатнаяPRPбимаксилярнаяхирургия1ЕпидермоиднаяТитаневая клеткаКостныйкарценома нижнейCAD, блоком Bioмозгчелюстиoss и гранулов Biooss3Остеомиелит ,Костный аутографт Аутографтнцементирующийые клеткифибром нижнейчелюсти1ЕпидермоиднаяГидроксиапатит_карцинома нижней(Pro Osteon®:челюстиcorail)22Киста нижней челюсти Говежди колагенМСК(Osteovit)1ЕпидермоиденаяАутолого фибринМСКкарценома нижней(PRP)челюсти1ОсифицирующийКолагеновая губка_фибром нижней(Helistat) + HA-TCPчелюсти5Остеомиелит,Колагеновая губка, +/- костныйфоликулярная киста+/- allogreffeмозг10Амелобластом иДеминерализирова_остеомиелит нижней нная кост ауграфтчелюсти(Dynagraft )14ЗлокачественоеКолагеновая губка_заболявание,остеомиелит нижнейчелюсти4Остеонекроз нижнейHA-ßTCPКостныйчелюсти после лучевоймозгтерапии1ПериимплантитPolycaprolcatone_нижней челюсти1Кератокиста нижнейßTCPADSC-obчелюсти11Фактор ростаСозреванияРезультатЧеловеческийВМРЧеловеческийВМРВМР – бьичийIn vivo 4 месеца(facia dorsal)_Эффект временный, 16месяцевПоложительный,на 9 мес.(биопсия)2 успешных случий из 6rhBMP-7-Успешный на 1 месец(биопсия)rhBMP-7In vivo 7 недель вобласти m.Latissimus dorsiРанный Успех ,наблюдения 13 мес._Индуцираная In vivo 3-4 мес.

смембранаметилметакрилатовым цементомrhBMP-7__rhBMP-2Успех в 4 кл. СлучаевIn vivo 6,5 месецаНеуспешный , на 6m. Pectoralis major месеца , потеря слизистонадкостничного лоскутаIn vitro 3-4 дней Материал использованиясопоставим с аутоблоком_Успешный последистракции, установка 6имплантатов_Успешный последистракции (36 мес.)rhBMP-2_Успешних 3 случая от 5rhBMP-7_Успешный, наблюдения 1год – 100%rhBMP-2_Успешный в 100% случаевИндуцираная In vivo 8 недель с Успешных 2 случая от 4мембранаметилметакрилатовы цементомrhBMP-2_Успешный (установкаимплантатов через 6 мес)rhBMP-2In vivo 8 мес , m.Успешный , установкаRectus abdominus имплантатов через 4 месmajorОстеомиелит нижнейßTCPКостный_In vivo 6 мес., m.

Успешный, наблюдения 12челюстимозгLatissimus dorsiмес.Гемангиом нижней Лиофилизированая HBMSC-OB__Успешный, 3 интервенциичелюстикост + фибриновой+ дистракцииклейADSC-OB : Мезенхимальные клетки жировой ткани с остеобластным фенотипом; HA-TCP :Гидроксиапатит – трикальцийфосфат ; PRP – обогащенная тромбоцитарная плазма; HBMSCOB: мезенхимальные стволовые клетки остеобластного фенотипа; rhBMP-2 : констныйморфогенны протеин(КМП) 2; rhBMP-7 : костный морфогенный протеин (КМП) 7Таблица № 230Реконструкция врожденных аномалии ЧЛОТип и кол- Причина и локализацияКаркасКлеткиФактор СозреванияРезультатво науч.костного дефектаростаиссл.1Реконструкция наКолагеноваяrhBMP-2Наблюдение до 4,5 г, затемврожденной комплексной губка (Helistat)проведено частичнаярасщелиной + гипоплазияреконструкциянижней челюсти50Реконструкция расщелинКолагеноваяrhBMP-2Успешный в 49 от 50 случаев ,без изпользованиягубка+/- дистракцияаутографта1Алвео-палатинальнаяPRPHBMSC-obНа 79% регенерация дефектарасщелина1Реконструкция наКолагеноваяHBMSCОт 3 до 4 Полное закрытие расщелины,алвеопалатинальнойгубка (Osteovit)днярентген контроль на 18 месрасщелине2РеконструкцияДеминерализи HBMSC-obЗакрытие на 66% и 75% оталвеопалатинальнойрoванная кость +дефектарасщелинесульфат кальция(Osteoset)HBMSC: человеческие костные стволовые клетки; HBMSC-OB: человеческие костныестволовые клетки остеобластным фенотипом; PRP – обогащенная тромбоцитарная плазма;rhBMP-2 : констный морфогенны протеин(КМП) 2Таблица № 3Реконструкция костной ткани при дентальной имплантацииТип икол-вонауч.иссл.1211(34имплантов)227348)113Причина илокализация костногодефектаКаркасНадежность иКолагеновая губкаэффективност ВМР припериимплантарной НКРЦель исследованияоценить интерес вдобавлении ВМР приНКР в дентальнойимплантацииBio-ossЦель синус лифтинг (СЛ)Мембранапри помощи тканевой Ethisorb® + fibrineинженерии костной(Tissucoll®)ткани (ТИ)Цель синус лифтинг приMembraneпомощи тканевойEthisorb®инженерии костнойтканиПериимплантарная НКР аутофибрин (PRP)с применением ТИОценить необходимой Колагеновая губкаконцентрации на rh BMP(Helistat®)– 2 при СЛГоризонталноеPLGA (Vicryl);увеличение объма кости Protocole Bioseed®на нижней челюстиСЛКсенограф (биоос),колагеновая губка(lyostypt)КлеткиФактор СозреванияростаРезультат-rhBMP-2-Не наблюдается отрицательныйлокальный или генерализованныйэффект ВМР.

100% выживаемостьимплантатов при 3г. наблюдение-rhBMP-2-Увеличения объемановообразованой костной тканипри уменьшений времени сучастием rhBMP-2PDSC-OB-In vitro 1недельУспешно (рентген + биопсия).Установка имплантатов на 4 мес.PDSC-OB-In Vitro 1недельУспех при 18 случая , остальные9 неудовлетворительный успехHBMSC-OB--rhBMP-2PDSC-OB-Успешно при 3 случая (10имплантатов)80% успех , идеальнаяконцентрация на rhBMP-21,5мг/млIn vitro 5 Успешно , установка 2 имплантатанедельчерез 6 мес.Hbmsc-obPDSC-OB--In vitro от 7до 40 днейПо сравнениме аутокости у ТИрезультат лучше31206Сравнение резорбции PLGA (Ethicon) + HBMSC-OBкостной ткани между fibrine (Tissucol®)аутоблоком и ТИ при СЛЦель ТИ при СЛHA-TCPHBMSC-OB-In vitro6-9 дней29% резорбции – аутографтаПри ТИ – 90%--93% успеваемости имплантатовпри ТИУвеличение объема костной тканина 8 мм с 100%-ой выживаемостиимплантатов (н=41 в сроках от 2до 6г)Успех при 8 случаев , установкаимплантатов через 3 мес.12ТИ при синус лифтингFibrine autologue HBMSC-OB(PRP)--8Калциев фосфат(Biomatrix®)-In vitro 7дней6Горизонтальные иВертикальные дефектовкостной тканиальвеолярной костиНКР-30НКР в пародонтологии HA + Fibrine (PRP) PDSC-OB1 случай на костной неоформациипри применении ТИ от 6пациентовУ ТИ лучший результат(восстановление костныхдефектов + восстановлениеприкрепленной десныIn vitro 21 100% успеваемость , зрелая костьднейчерез 6 мес100% успеваемости3СЛ14Сл + онлей пластики722516035311ADSC-OBHA (Proosteon®) HBMSC-OB-Fibrine (Tissucoll®) PDSC-OBPLGA (Ethicon)Fibrine autologue HBMSC-OB(PRP)-Регенерация костной Колагеновая губка DPC-OBткани у альвеолы 38,48(18-28)зубаСлКсенопластика HBMSC-OBBio-oss--In vitro 7днейПолное закрытие дефекта при ТИ.Результатов лучше чем приконтрольной группеУдовлетворительный дляустановки имплантатов ,нонаблюдается резорбция на 6 и 12мес.СЛ сравнение междуPLGA (Ethisorb®) HBMSC-OBIn vitro 6-9Успех у обое , но лучшаяBiocoral® и ITднейплостность кости при ГАСл – аутографт или ТИ Колагеновая губкаrh-BMP-2Успех одинаковыйСл ( аутографт против PLGA (Ethicon®) PDSC-OB8 недельПрименение аутокостиТИ)эффективнее чем ТИСл , сравнение междуßTCPGDF5Успех одинаковыйGDF5-ßTCP и ßTCPаутографтОнлей пластики безTCP (Vitoss®)rhBMP-2Успешно , установка 6применения аутокостиимплантатов через 4 мес.-ADSC-OB : Мезенхимальные клетки жировой ткани с остеобластным фенотипом; HA-TCP :Гидроксиапатит – трикальцийфосфат ; PRP – обогащенная тромбоцитарная плазма; HBMSCOB: мезенхимальные стволовые клетки остеобластного фенотипа; rhBMP-2 : констныйморфогенны протеин(КМП) 2; rhBMP-7 : констный морфогенный протеин (КМП) 7Огромное количество различных по своей структуре (природных,синтетических и 3D напечатанных) скэффолдов были использованы вреконстроктивной челюстно-лицевой хирургии с целью улучшенияпроцессов регенерации кости.