CC BY
17
В1СНИК ВДНЗУ «Украгнська медична стоматологгчна академя»
creased, the heart mass index increased due to the increase in the nuclei of apoptotic and destructively altered cardiomyocytes. There was also a drop in protein content in the cytoplasm and mitochondria of car-diomyocytes. Angiolin has shown more marked potential compared with mildronate in restoring integrative indicators of the body resistance to chronic heart failure, protein content and morphometric markers in the myocardium of rats.
УДК 617.3:577.121-57.084.1 Павлов О.Д.
Б10Х1М1ЧН1 МАРКЕРИ СИРОВАТКИ КРОВ1 КРОЛИК1В П1СЛЯ ШПЛАНТАЦП НА Д1АФ1З СТЕГНОВО1 К1СТКИ ПЛАСТИН НА ОСНОВ1 ПОЛ1ЛАКТИДУ, Г1ДРОКСИАПАТИТУ ТА ТРИКАЛЬЦ1ЙФОСФАТУ
Харшська медична академiя пiслядипломноí освiти, м. Харш
Стаття присвячена визначенню бiохiмiчних маркерiв кров/ кролиюв псля '¡мплантацИ на д'аф'з сте-гновоТ юстки пластин на основ/ поллактиду, г'дроксиапатиту та трикаль^йфосфату, виготов-лених за допомогою 3-D друку для о^нки впливу '¡мплантату на органiзм тварин. На 30 добу псля 'шплантацИ вмст гл'копроте'Ушв у кров! кролиюв був збльшений на 87,5 %, хондро'Утинсульфат'т -у 2,5 рази, лужна фосфатаза - на 31,7 % порiвняно з контрольною групою. Через 90 д'б вм'ют хонд-ро'Утинсульфат'т i лужноТ фосфатази на 22,5 % / 9,2 % вдповдно нижче за показники на 30 добу. У другiй групi кролиюв в сироватц кров/ на 30 добу був збльшений вмст гл'копроте'Ушв - на 30,4 %, хондро'Утинсульфат'т - на 72,1 %, активнсть лужноТ фосфатази - на 15,9 % порiвняно з контрольною групою. На 90 добу псля 'шплантацИ вмст гл'копроте'Ушв був на р'тш контрольноТ групи. Вмст хондроТтинсульфат'т був збльшений на 26,2 %, а активнсть лужноТ фосфатази не змню-валась. Вмст гл'копротеЫв у I групi тварин на 30 добу спостереження був на 43,8 %, хондроТтин-сульфат'в - на 47,6 %, активнсть лужноТфосфатази - на 13,7 % вище за аналог'чн'! показники у II групi. На 90 добу вмст гл'копротеЫв не в'др'знявся у I та II групах, проте вмст хондроТтинсуль-фатiв був вище у I групi - на 55,8 %, активнсть лужноТ фосфатази - на 15,9 % порiвняно з II групою кролиюв. Б1'ох1'м1'чн1' маркери стану печiнки та нирок в обох групах не були змiненi. Динамка бо-х1'м1'чних маркерiв вказуе на бльш швидке в'дновлення пошкодженоТ юстково'Т тканини за мсцем iм-плантац'УУ пластини з L-полi'молочно'Т кислоти, г'дроксиапатиту та трикаль^йфосфату.
Ключов1 слова: кролики, 1мпланти, полтактид, трикальцмфосфат, гщроксиапатит, гл1копротеши, хондро'1'тинсульфати, лужна фосфатаза, токсичжсть.
Дослiдження проводилося у рамках теми наукоео-дослiдноi' роботи Харюесько)' медичноТ академп пслядипломноТ освimи «Кл-mинно-молекулярнi механiзми запалення, асоцiйоеаного iз хронiчними захворюваннями», № державноТ реестрацп 015и001186.
Вивчення реакцш оргашзму на рiзнi штучн матерiали мае велике значения в зв'язку зi ство-ренням iмплантiв в травматологи та ортопедп, вщновлювальнш медицин i стоматологи. Дослн дження останшх ромв показали, що тканини бю-лопчних систем, в тому чи^ i тканини людсько-го оргашзму, мають властивост реагувати на введення в оргашзм металевих iмплантатiв [1]. Вщомо, що iмплантати на основi полтактиду при застосуванш тваринам в експеримент за-безпечують вирiвнювання кюткових сегменпв на дтянц переломiв i покращення вщновлення пошкоджених тканин [2;3;4]. ^м того, 3D кютко-вi iмплантати мають дектька переваг, а саме, вщносна малошвазшнють (зокрема за рахунок вщсутносп необхщносп повторного оперативного втручання для видалення iмплантiв), специ-фiчнiсть конструкцш для конкретного патента, мехашчна стабтьнють та висока бюсумюнють [5]. Таким чином, можна вважати актуальним напрям дослщжень щодо розробки та застосу-вання бюдеградуючих матерiалiв на основi полн лактиду в травматологи та ортопеди.
Мета дослщження
Визначити 6ioxiMi4Hi маркери сироватки KpoBi кролиюв пiсля iмплантацп на дiафiз стегновоТ Ki-стки надрукованих на 3-D принтерi пластин на основi полiлактиду, гiдроксиапатиту та трикаль-цiйфосфату для оцiнки впливу iмплантату на функцiональний стан печшки i нирок у тварин.
Матерiали i методи дослiджень
Дослiдження проводились з 2014 по 2017 рр. на базi кафедри травматологи, анестезюлоги та вшськовоТ хiрурriТ' ХаршськоТ медичноТ академп шслядипломноТ освiти та вщдту лабораторноТ дiагностики та iмунологiТ ДУ «1нститут патологiТ' хребта та суглобiв iм. проф. М.1. Ситенка НАМН УкраТни» (свiдоцтво про атестацiю № 100287/2015 вiд 20.11.2015 р). Експерименти на кроликах були виконаш у вiварiТ ХаркiвськоТ медичноТ академп шслядипломноТ осв^и з додер-жанням правил гуманного вiдношення до експе-риментальних тварин та асептики згщно «бвро-пейськоТ конвенцiя про захист хребетних тварин, що використовуються для дослщних та iнших наукових цтей» та Закону УкраТни «Про захист тварин вщ жорстокого поводження». У першiй
АктуальН проблеми сучасно!' медицины
rpyni тварин (n=20) в якостi iмплантату була ви-користана пластина з L-полiмолочноï кислоти, у другiй rpyni (n=20) - пластина з композитного матеpiалy на основi L-полiмолочноï кислоти, гщ-роксиапатиту та тpикальцiйфосфатy у сшввщ-ношеннi 70:10:20. Експеримент було проведено на 15 кроликах, вк тварин - 4 мюящ маса тта -3100 - 3700 г. У тварин вщбирали кров через 30, 90, 180 та 360 дiб шсля iмплантацiï. Контрольну групу тварин складали штактш кролики (n=5). В сиpоватцi кpовi тварин на 30, 90, 180 та 360 до-бу пюля iмплантацiï дослiджyвали настyпнi бю-хiмiчнi показники: глкопротеТ'ни, сiаловi кислоти, ходроТ'тинсульфати, активнють АлАТ i АсАТ, лужноТ фосфатази, Y-глyтамiлтpанспептидази (ГГТП), бiлipyбiн, сечовина та креатинш [6;7;8;9]. Статистичний аналiз даних був здiйснений за допомогою програмних пакетiв Microsoft Excel XP та Statsoft Statistica 6.0. Поpiвняння груп тварин у динамiцi проводилося за непараметрич-ним кpитеpieм Вiлкоксона iз визначенням медiа-ни (Ме) та процентов (%25 - %75) [10].
Результати дослiджень та ïx обговорення
На 30 добу шсля iмплантацiï вмiст глкопроте-Тн i в у сиpоватцi кpовi кpоликiв був збiльшений на 87,5 %, хондpоïтинсyльфатiв - у 2,5 рази, активнють лужноТ фосфатази - на 31,7 % поpiвняно з показниками контрольно!' групи. Через 90 дiб вмют гшкопротеТ'шв не вiдpiзнявся вiд контрольно!' групи, хондpоïтинсyльфатiв i активнiсть лужноТ фосфатази на 22,5 % i 9,2 % вщповщно ниж-че за показники на 30 добу. На 180 та 360 добу вмют глкопротеТ'шв, хондроТ'тинсульфа^в та активнють лужноТ фосфатази не в^^знялись вiд контрольно! групи. Показники функцюнального
стану печiнки та нирок не змшювались пiсля iм-плантацп (табл. 1).
У другiй груш кроликiв в сироватцi кровi на 30 добу був збтьшений вмют глкопротеТшв - на 30,4 %, хондроТтинсульфатiв - на 72,1 %, актив-нiсть лужноТ фосфатази - на 15,9 % порiвняно з контрольною групою. На 90 добу пюля iмплан-тацiТ вмiст глкопротеТшв був на рiвнi контроль-ноТ групи. Вмiст хондроТтинсульфатiв був збтьшений лише на 26,2 %, а активнють лужноТ фосфатази не в^знялась вщ показника у контрольна групi. Бiохiмiчнi маркери стану печшки та нирок не були змшеш на жодному терм^ спо-стереження (табл. 2).
Вмют гшкопротеТшв у I групi тварин на 30 добу спостереження був на 43,8 %, хондроТтинсу-льфа^в - на 47,6 %, активнiсть лужноТ фосфатази - на 13,7 % вище за аналопчш показники у II груш. На 90 добу спостереження вмют гткопротеТшв не в^знявся у I та II групах, проте вмют хондроТтинсульфа^в був вище у I груш -на 55,8 %, активнють лужноТ фосфатази - на 15,9 % порiвняно з II групою кролиш. Така динамка бiохiмiчних маркерiв вказуе бiльш швидке вщновлення пошкодженоТ кiстковоТ тканини за мюцем iмплантацiТ у II групi тварин порiвняно з першою, що, очевидно, зумовлено складом композитного матерiалу, з якого виготовлеш плас-тини - L-полiмолочноТ кислоти, гiдроксиапатиту та трикальцшфосфату. Таким чином, саме цей матерiал дозволяе бiльш ефективно проводити фксацш, тим самим покращуючи регенераторну здатнють пошкоджених тканин.
Таблиця 1
Бiохiмiчнi маркери сироватки Kpoei кролиюв пюля iмплантацiï з композиту на основi полЛактиду - I група (Me, 25% - 75%)
Бiохiмiчнi маркери Контрольна група, n=5 Доба шсля iмплантацiï
30 90 180 360
ГлкопротеТни, г\л 0,56 0,51 - 0,65 1,05 * 0,94-1,11 0,60 « 0,57-0,63 0,61 0,51-0,65 0,55 0,52-0,61
Оалс^ кислоти, ммоль/л 2,25 2,13 - 2,50 2,14 2,10-2,25 2,20 2,08-2,27 2,15 2,12-2,27 2,18 2,11-2,21
ХондроТтин-сульфати, г/л 0,122 0,120-0,132 0,310 * 0,281-0,324 0,240 « 0,231-0,258 0,127 0,122-0,131 0,128 0,125-0,131
Активнють АлАТ, U/L 54,0 32,7 - 58,5 50,6 45,2 - 56,6 52,0 47,5 - 56,8 53,0 50,5 - 55,6 57,3 50,7 - 58,0
Активнють АсАТ, U/L 31,0 29,1 - 36,2 32,2 30,1 - 34,8 33,0 30,8 - 35,0 34,0 30,9 - 34,9 34,4 30,1 - 35,5
Лужна фосфатаза, U/L 397,0 343,5-436,5 523,0 * 503,5-560,0 475,0 « 471,0-484,0 380,0 351,5-427,5 410,0 364,5-425,5
Активнють ГГТП, U/L 5,2 2,5 - 6,5 4,4 4,2 - 5,6 5,5 4,6 - 6,3 5,3 5,1 - 5,5 5,5 4,8 - 6,1
Бтрубш, мкмоль/л 5,30 3,90 - 7,20 6,90 5,40 - 7,10 5,30 4,70 - 7,00 6,60 5,30 - 7,10 6,80 5,10 - 7,10
Сечовина, ммоль/л 4,20 3,60 - 4,70 4,50 4,00 - 4,70 4,40 3,80 - 4,60 4,30 3,90 - 4,60 4,20 3,90 - 4,40
Креатинш, мкмоль/л 56,4 49,6 - 86,8 67,0 60,0 - 79,0 61,0 56,5 - 69,5 77,0 65,0 - 82,5 68,0 59,0 - 79,5
npuMimKu: * - вiрогiдно за ВЛкоксоном порiвняно з контрольною групою, р<0,05 ◊ - вiрогiдно за ВЛкоксоном порiвняно з показником на 30 добу, р<0,05
В1СНИК ВДНЗУ «Украхнська медична стоматологгчна академя»
Таблиця 2
Бiохiмiчнi маркери сироватки Kpoei кролиюв псля iмплантацiï пластин з композиту на основi полЛактиду, гидроксиапатиту
i трикаль^йфосфату - II група (Me, 25% - 75%)
Бiохiмiчнi маркери Контрольна група, n=5 Доба шсля iмплантацiï
30 90 180 360
ГлкопротеТни, г\л 0,56 0,51 - 0,65 0,73 * 0,68-0,78 0,57 « 0,54-0,61 0,60 0,54-0,64 0,57 0,54-0,62
Сiаловi кислоти, ммоль/л 2,25 2,13 - 2,50 2,20 2,13-2,27 2,24 2,15-2,26 2,34 2,22-2,47 2,28 2,18-2,40
ХондроТтин-сульфати, г/л 0,122 0,120-0,132 0,210 * 0,179-0,222 0,154 « 0,148-0,165 0,124 0,121-0,128 0,126 0,121-0,128
Активнють АлАТ, U/L 54,0 32,7 - 58,5 49,5 46,6 - 56,5 55,3 45,3 - 57,8 50,5 46,3 - 52,9 54,8 48,7 - 56,5
Активнють АсАТ, U/L 31,0 29,1 - 36,2 33,7 31,2 - 35,5 33,5 32,2 - 34,6 32,1 31,1 - 33,4 34,7 34,0 - 35,6
Лужна фосфатаза, U/L 397,0 343,5-436,5 460,0 * 452,0-478,5 410,0 386,5-428,5 405,0 375,5-417,0 390,0 373,0-407,0
Активнють ГГТП, U/L 5,20 2,50 - 6,50 5,50 5,00 - 6,30 5,80 4,90 - 6,20 5,90 5,10 - 6,20 6,20 5,20 - 6,30
Бтрубш, мкмоль/л 5,30 3,90 - 7,20 5,70 4,60 - 6,50 6,40 5,00 - 7,00 6,30 4,80 - 6,90 5,70 5,40 - 6,80
Сечовина, ммоль/л 4,20 3,60 - 4,70 4,30 3,80 - 4,60 4,00 3,90 - 4,50 4,20 4,10 - 4,60 4,40 4,00 - 4,60
Креатинш, мкмоль/л 56,4 49,6 - 86,8 71,0 62,0 - 76,5 60,0 53,5 - 77,5 63,0 60,5 - 69,0 77,0 64,5 - 81,5
Примтки: * - в1рог1дно за ВЛкоксоном пор1вняно з контрольною групою, р<0,05 ◊ - в1рог1дно за ВЛкоксоном пор1вняно з показником на 30 добу, р<0,05
Висновки
1. Вмют глкопротеТшв, хондроТтинсульфа^в та активнють лужноТ фосфатази як маркерiв ре-генерацп вказував на бтьш штенсивне вщнов-пення пошкодженоТ кютковоТ тканин у тварин II групи, яким в якост iмплантiв використовувапи пластини з композитного матерiалу на основi попiпактиду, гiдроксиапатиту та трикальцшфос-фату.
2. Показники функцiонапьного стану печшки (АпАТ, АсАТ, ГГТП, б^рубш) та нирок (сечови-на, креатинш) на 30, 90, 180 та 360 добу пюля проведення iмппантацiТ вказують на вiдсутнiсть гепато- i нефротоксичностi компонентiв бюдег-радуючих пластин.
Перспективи подальших дослiджень у цьому напрямку
Плануеться доспiдження застосування iм-ппантатiв на основi попiпактиду, гщроксиапатиту та трикапьцiйфосфату в кпiнiчнiй ортопедичнш та травматопогiчнiй практицi для лкування пе-репомiв та захворювань кюток людини.
Лiтература
1. Майбородин И.В. Гистологические результаты имплантации металлических изделий с шероховатой и гладкой поверхностью в костную ткань в эксперименте / И.В. Майбородин, М.С.
Реферат
БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ СЫВОРОТКИ КРОВИ КРОЛИКОВ ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ НА ДИАФИЗ БЕДРЕННОЙ КОСТИ ПЛАСТИН НА ОСНОВЕ ПОЛИЛАКТИДА, ГИДРОКСИАПАТИТА И ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА Павлов А.Д.
Ключевые слова: кролики, импланты, полилактид, трикальцийфосфат, гидроксиапатит, гликопротеины, хондроитинсульфаты, щелочная фосфатаза, токсичность.
Статья посвящена определению биохимических маркеров крови кроликов после имплантации на диафиз бедренной кости пластин на основе полилактида, гидроксиапатита и трикальцийфосфата для оценки влияния имплантата на организм животных. На 30 сутки после имплантации содержание гли-копротеинов в крови кроликов было увеличено на 87,5 %, хондроитинсульфатов - в 2,5 раза, щелочная фосфатаза - на 31,7 % по сравнению с контрольной группой. Через 90 суток содержание хонд-
10.
Тодер, А.И. Шевела [и др.]. // Фундаментальные исследования. - 2014. - № 7-1. - С. 114 - 118
Luo X. Strontium-containing apatite/polylactide composites enhance bone formation in osteopenic rabbits / X. Luo, D. Barbieri, R. Duan [et al.] // Acta Biomater. - 2015. - Oct; 26. - P. 331 - 337 Zhao M.D. Polypyrrole coating on poly-(lactide/glycolide)-p-tricalcium phosphate screws enhances new bone formation in rabbits / M.D. Zhao, M. Bjorninen, L. Cao [et al.] / Biomed Mater. - 2015. - V. 10(6). - P. 501-516.
Zeng R.C. In vitro corrosion and cytocompatibility of a microarc oxidation coating and poly(L-lactic acid) composite coating on Mg-1Li-1Ca alloy for orthopedic implants / R.C. Zeng, L.Y. Cui, K. Jiang [et al.] // ACS Appl. Mater Interfaces. - 2016. -V.8(15). -P. 10014-10028
Chou Y.C. Development of a three-dimensional (3D) printed biodegradable cage to convert morselized corticocancellous bone chips into a structured cortical bone graft. / Y.C. Chou, D. Lee, T.M. Chang [et al.] // Int. J. Mol. Sci. - 2016. - V.17(4). - P. 595599
Лабораторш методи дослщжень у бюлогп, тваринниц^ та ве-теринарнш медицина довщник / За ред. В.В. Влiзла. - Львiв, СПОЛОМ, 2012. - 764 С.
Клтчна бiохiмiя: навчальний поЫбник / [О.П. Тимошенко, Л.М. Воронша, В.М. Кравченко та ш.]. - Харюв, Золот Сторш-ки, 2003. - 239 с.
Камышников В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика. Справочник в 2-х т. Т.1 / В.С. Камышников. - Минск: Интерсервис. - 2003. - 495 с.
Морозенко Д.В. Методи дослщження марке|^в метаболiзму сполучноТ тканини у сучаснш кшшчнш та експериментальнш медицин / Д.В. Морозенко, Ф.С. Леонтьева // Молодий вчений: науковий журнал. - 2016. - № 2(29). - С. 168 - 172. Гланц С. Медико-биологическая статистика: Пер. с англ. / С. Гланц. - М.: Практика, 1998. - 459 с.
АктуальН проблеми сучасно! медицины
роитинсульфатов и щелочной фосфатазы на 22,5 % и 9,2 % соответственно ниже показателей на 30 сутки. Во второй группе кроликов в сыворотке крови на 30 сутки был увеличен содержание гликопро-теинов - на 30,4 %, хондроитинсульфатов - на 72,1 %, активность щелочной фосфатазы - на 15,9 % по сравнению с контрольной группой. На 90 сутки после имплантации содержание гликопротеинов было на уровне контрольной группы. Содержание хондроитинсульфатов было увеличено на 26,2 %, а активность щелочной фосфатазы без изменений. Содержание гликопротеинов во второй группе животных на 30 сутки наблюдения было на 43,8 %, хондроитинсульфатов - на 47,6 %, активность щелочной фосфатазы - на 13,7 % выше аналогичных показателей во второй группе. На 90 сутки содержание гликопротеинов не отличалось в первой и второй группах, однако содержание хондроитинсульфатов было выше в первой группе - на 55,8 %, активность щелочной фосфатазы - на 15,9 % по сравнению со второй группой кроликов. Биохимические маркеры состояния печени и почек в обеих группах не были изменены. Динамика биохимических маркеров указывает на более быстрое восстановление поврежденной костной ткани по месту имплантации пластины из полилактида, гидроксиапа-тита и трикальцийфосфата.
Summary
BIOCHEMICAL MARKERS OF BLOOD SERUM IN RABBITS AFTER IMPLANTATION OF PLATES BASED ON POLYLACTIDE, HYDROXYAPATITE AND TRICALCIUMPHOSPHATE ONTO FEMUR DIAPHYSIS Pavlov O.D.
Key words: rabbits, implants, polylactide, tricalcium phosphate, hydroxyapatite, glycoproteins, chondroitinsulfates, alkaline phosphatase, toxicity.
The article is devoted to the analysis of the blood biochemical markers in rabbits after the placement of the plates based on polylactide, hydroxyapatite and tricalciumphosphate onto femur diaphysis of the femur to evaluate the implant's impact on the organism of animals. In 30 days following the implantation, the glycoproteins content in the blood of rabbits was increased by 87.5 %, chondroitin sulphates nearly doubled (in 2.5 times), alkaline phosphatase grew up by 31.7 % compared with the control group. In 90 days, the content of chondroitin sulphates and alkaline phosphatase was found to be by 22.5 % and 9.2 % lower than in 30 days. In the second group of rabbits in 30 days, the serum glycoprotein content increased by 30.4 %, chondroitin sulphates increased by 72.1 %, alkaline phosphatase activity increased by 15.9 % compared with the control group. In 90 days after the implantation, the content of glycoproteins was identical to that of the control group level. The content of chondroitin sulphates increased by 26.2 %, and the alkaline phosphatase activity did not change. The content of glycoproteins in I group of animals on the 30th day of observation was higher by 43.8 % compared with II group, chondroitin sulphates were higher by 47.6 % and alkaline phosphatase activity was higher by 13.7 % than that in the second group. On 90th day, the content of glycoproteins did not differ from those in I and II group, but the content of chondroitin sulphates was higher in I group by 55.8 %, alkaline phosphatase activity - by 15.9 % compared to the II group of the rabbits. The biochemical markers of liver and kidney in both groups have not been changed. The dynamics of biochemical markers indicates a faster recovery of damaged bone tissue at the site of implantation of the plates made of polylactide, hy-droxyapatite and tricalcium phosphate.
