CC BY
21
В1СНИК ВДНЗУ «Украгнська медична стоматологгчна академя»
УДК 616.71-003.93: 57.084.1-121.9
Макаров В.Б., Морозенко Д.В., Леонтьева Ф.С.
Б10Х1М1ЧН1 МАРКЕРИ СПОЛУЧНО1 ТКАНИНИ У СИРОВАТЦ1 КРОВ1
ЩУР1В П1СЛЯ 1МПЛАНТАЦИ Б1ОПОЛ1МЕРУ НА ОСНОВ1 ПОЛ1ЛАКТИДУ
ДЗ «Спецiалiзована багатопрофiльна лiкарня №1 МОЗ Украши», м. Днiпро
Бiлоцеркiвський нацiональний аграрний уыверситет, м. Бiла Церква
ДУ «1нститут патологií хребта та суглобiв iм. проф. М.1. Ситенка НАМН Украши», м. Харш
У статт/ розглядаеться визначення в експеримент!' зм/'н бiохiмiчних маркерiв сироватки кров/ щур'т для о^нки перебгу регенерацИ' кстковоУ тканини псля '¡мплантацИ бiополiмеру на основ/ поллактиду. Тваринам проводили iмпланmацiю штифтiв з L-полi'молочно'i' кислоти у стегнову кстку. Експеримент було проведено на 38 щурах-самцях, &к тварин -4,5 мсяц1. На кожному термн спостереження у щурв (п=7) вдбирали кров для дослдження - на 15, 30, 90, 180 та 270 до-бу псля '¡мплантац'УУ. Контрольну групу тварин складали 1нтактн'1 щури (п=3). Вмст гл'копроте'Ушв у сироватц кров/ щур'т на 15 добу псля '¡мплантацИ' був збльшений на 23,0 %, на 30 добу - на 15,9 %, на 90 добу - на 14,3 % порiвняно з показником контрольноУ групи. Вмст хондро'Утинсульфат'т був збльшений на 53,8 % порiвняно з показником контрольноУ групи лише на 15 добу псля '¡мплантацИ, на бльш п'знх терминах спостереження показник не в'др'знявся в'д контрольноУ групи. Активнсть лужно'У фосфатази була пдвищеною порiвняно з контрольною групою на 15 та 30 добу на 53,9 % та 25,2 % вдповдно. Пдвищена активнсть лужно'У фосфатази на 15 та 30 добу також пов'язана '¡з п/'двищенням активност'! остеобласт'т на початкових стад'ях регенерацИ. Вмст хондро'Утинсульфат'т збльшувався внасл'док запально-регенеративних процесв у кiстковiй тканин псля '¡мплантацИ, проте вже на 30 добу був вже у межах норми, що вказував на нормальний перебiг в 'дновлення кстковоУ тканини псля /мплантацИ бюполiмеру на основ/ поллактиду. Таким чином, змни бiохiмiчних маркерiв сполучноУ тканини у сироватц кров/ щур'т псля '¡мплантацИ бiополiмеру на основ/ поллактиду в'дпов'дають процесу псляопера^йного в 'дновлення i регенераци пошкоджено'У кстковоУ тканини.
Ключов1 слова: полтактид, щури, 1мплантац1я, бюпол1мери, гл1копроте'ши, хондро'тинсульфати, лужна фосфатаза. Дослiдження проводилося у рамках науково-дослiдноi' роботи «Вивчити в експериментi бiологiчну реакцю юстковоГ, м'язовоГ та сполучноГ тканин на бодеградуючий полiмер на основ/' поллактиду» згiдно договору про науково-практичне спiвробiтництво мiж ДУ «1нститут патологи хребта та суглобiв iм. проф. М.1. Ситенка НАМН УкраГни» (м. Харш) та Спецiалiзованою багатопрофльною лкарнею № 1 МОЗ УкраГни (м. Днпро) вiд 01.11.2016 р.
Полiмолочна кислота (полтактид) - це бюло-пчний полiмер з ушкальними властивостями, який був дуже широко вивчений за останн 25 рош. Можливють використання пристро'в в ор-ганiзмi людини з м^мальною запальною реакцн ею та шфкуванням для вщновлення змусила дослщниш шукати бюсумюы матерiали [1;2]. Властивост бiополiмерiв, таю як бюсумюнють та можливють розкладатися, збтьшують 'х потен-цшне використання у якост iмплантiв. Ц новi матерiали мають велике значення у медицину осктьки синтетичн матерiали не вщповщають потребам живих систем [3]. Полтактид е одним з найбтьш перспективних бiополiмерiв, який ви-користовуеться у медицину зокрема, у стоматологи та ортопеди як компонент кюткових iмплан-пв [4;5].
Особливо актуальним питанням сучасно' ортопеди i травматологи е вплив полiмолочноí кислоти на кюткову регенерацш, зокрема, про и роль у вщновлены пошкоджено' кютки як у людини, так i у моделях на тваринах [6;7]. Вщомо, що виповнення кюткового дефекту резорбуючим композитом на основi гщроксиапатиту та полта-ктиду зменшуе деструктивы процеси та пришви-дшуе формування первинно' та вторинно' кют-ково' мозолi [8]. 1снують також даы, що присут-нiсть полiмолочноí кислоти у тканинах збiльшуе життездатнють клiтин [9].
В свою чергу, травматиза^я кiстки призво-
дить до активаци як процесiв синтезу, так i резо-рбци кiстковоí тканини, як дозволяють звiльнити мiсце травми вщ "старо'" кiстки i вщновити дефект за рахунок новосформовано', функцюна-льно повноцшно' кiстковоí тканини. Вс цi процеси регулюються як на рiвнi органiзму, так i на локальному рiвнi за рахунок гормонiв i цто' низки речовин бiлковоí природи, велика частина яких вiдносяться до неколагенових проте'ыв кютково-го матриксу. Порушення синтезу, чутливостi до них кл^ин-мшеней, уповiльнення або приско-рення утилiзацií даних речовин призводить до порушень остеогенезу, якi можуть проявлятися у виглядi широкого дiапазону клiнiчних синдромiв i хвороб [10]. Таким чином, можна вважати актуальним напрям дослщжень щодо визначення в експеримент змш бiохiмiчних маркерiв сироватки кровi щурiв для оцiнки переб^у регенераци кн стково' тканини шсля iмплантацií бiополiмеру на основi полтактиду.
Мета дослiдження
Визначити динамiку бiохiмiчних маркерiв сироватки кровi щурiв пiсля iмплантацií в стегнову кютку бiополiмеру на основi полiлактиду та встановити вплив iмплантатiв на метаболiзм сполучно'тканини у тварин.
Матерiали i методи дослiджень
Експеримент проводився у 2017 роц на базi вiддiлу експериментального моделювання i тра-
АктуальН проблеми сучасно! медицины
нсплантологп з експериментально-бюлопчною клiнiкою, бiохiмiчнi дослiдження сироватки кровi - на базi вщдту лабораторно! дiагностики та iмунолоri! ДУ «1нститут патологи хребта та суг-лобiв iм. проф. М.1. Ситенка НАМН Укра!ни». Ек-сперименти на щурах були виконаш з додер-жанням правил асептики i антисептики, а також гуманного вщношення до експериментальних тварин згщно «европейсько! конвенцп про за-хист хребетних тварин, що використовуються для дослiдних та шших наукових цiлей» та Закону Укра'ни «Про захист тварин вщ жорстокого поводження». Тваринам проводили iмплантацiю штифтiв з L-полiмолочноl кислоти у стегнову кю-тку. Експеримент було проведено на 38 щурах-самцях, вк тварин - 4,5 мюяцк На кожному тер-м^ спостереження у щурiв (п=7) вщбирали кров для дослiдження - на 15, 30, 90, 180 та 270 добу пюля iмплантацil. Контрольну групу тварин складали штактш щури (п=3). В сироватцi кровi
Бiохiмiчнi маркери сполучноТ тканини у сир>
щурiв дослщжували BMicT гшкопроте!шв, хондро-!тинсульфа^в, активнiсть лужно! фосфатази та загальний кальцш [11;12]. Статистичний аналiз даних був здiйснений за допомогою програмних пакетiв Microsoft Excel XP та Statsoft Statistica 6.0. Порiвняння груп тварин у динамiцi проводи-лося за непараметричним критерieм Вткоксона i3 визначенням медiани (Ме) та процентов [13].
Результати дослiджень та 1х обговорення
Вмiст гшкопроте!шв у сироватцi кровi щурiв на 15 добу шсля iмплантацil був збтьшений на 23,0 %, на 30 добу - на 15,9 %, на 90 добу - на 14,3 % порiвняно з показником контрольно! гру-пи. Вмют хондро!тинсульфа^в був збiльшений на 53,8 % порiвняно з показником контрольно! групи лише на 15 добу шсля iмплантацiТ, на бтьш пiзнiх термшах спостереження показник не вiдрiзнявся вщ контрольно! групи (табл. 1).
Таблиця 1
ц Kpoei w,ypie пiсля iмпланmацií полтактиду (Me, 25% - 75%)
Доба шсля iмплантацN Глкопроте'ши, г\л Хондро!тин-сульфати, г/л Лужна фосфатаза, U/L Загальний кальцш, ммоль/л
15 1,55 * 1,51 - 1,58 0,500 * 0,425 - 0,590 671,0 * 604,5 - 720,0 2,32 2,29 - 2,38
30 1,46 * 1,39 - 1,54 0,338 0,280 - 0,459 564,0 * 553,0 - 771,5 2,37 2,34 - 2,39
90 1,44 * 1,42 - 1,59 0,392 0,309 - 0,513 392,0 312,5 - 501,5 2,42 2,40 - 2,55
180 1,34 1,26 - 1,35 0,337 0,316 - 0,505 476,0 296,5 - 531,0 2,39 2,35 - 2,44
270 1,34 1,22 - 1,42 0,370 0,300 - 0,521 380,0 266,0 - 452,5 2,38 2,36 - 2,40
Контрольна група, n=3 1,26 1,25 - 1,29 0,325 0,318 - 0,338 436,0 407,0 - 541,0 2,38 2,33 - 2,39
npuMimKa: * - eipoaidHO за Влкоксоном порiвняно з контроль
Активнють лужно! фосфатази була пщвище-ною порiвняно з контрольною групою на 15 та 30 добу на 53,9 % та 25,2 % вщповщно. Вмют зага-льного кальцш на вах термшах спостереження не змшювався. Така динамка вмюту глкопроте-Тнiв iз поступовим зниженням до нормальних значень у сироватц кровi щурiв свщчить про присутнiсть пiсля iмплантацiТ запального проце-су, який властивий регенеративним змшам у кю-тковiй тканиш пiсля iмплантацiТ полiлактиду. ni-двищена активнють лужно! фосфатази на 15 та 30 добу також пов'язана iз пщвищенням актив-ностi остеобласпв на початкових стадiях реге-нерацп. Вмiст хондроТтинсульфатiв збтьшував-ся внаслщок запально-регенеративних процесiв у кiстковiй тканиш пюля iмплантацiТ, проте вже на 30 добу був вже у межах норми, що вказуе на нормальний переб^ вщновлення кiстковоТ тканини шсля iмплантацiт бiополiмеру на основi по-лiлактиду.
Висновки
1. У сироватц кровi щурiв вiдбувалося збть-шення вмiсту глкопроте!шв - на 15, 30 та 90 добу, лужно! фосфатази - на 15 та 30 добу, хонд-ро!тинсульфа^в - на 15 добу пюля iмплантацiт в стегнову кютку бiополiмеру на основi полiлакти-ду.
групою, р<0,05
2. Змши бiохiмiчних маркерiв сполучно! тканини у сироватц кровi щурiв пюля iмплантацiт бiополiмеру на основi полтактиду вiдповiдають процесу пiсляоперацiйного вiдновлення i реге-нерацiТ пошкоджено! кiстковоТ тканини.
Перспективи подальших дослiджень у цьому напрямку
Плануеться вивчення токсичностi полтактиду пюля iмплантацiт у кiсткову тканину на рiзних те-рмiнах спостереження.
Лтература
1. Davashi S.M. Polylactic acid in medicine / S.M. Davashi, B. Kafashi // Polymer-Plastics Technology and Engineering. - 2015. - V. 54, Issue 9. - P. 944 - 967.
2. Хвююк О.М. Динамка лабораторних показниюв крс^ у щурiв шсля пщшюрно! iмплантацiТ композиту на основi полiлактиду, гидроксиапатиту i трикальцiйфосфату / О.М. Хвююк, О.Д. Павлов, В.В. Пастух // Укра!нський журнал медицини, бю-логп та спорту. - 2018. - Т. 3, № 1(10). - С. 71 - 75.
3. Rebelo Rita Biopolymers in medical implants: a brief review / Rita Rebelo, Margarida Fernandes, Raul Fangueiro // Procedia Engineering. - 2017. - Vol. 200. - P. 236 - 243.
4. Arunjaroensuk S. The stability of augmented bone between two different membranes used for guided bone regeneration simultaneous with dental implant placement in the esthetic zone / S. Arunjaroensuk, S. Panmekiate, A. Pimkhaokham // Int. J Oral Maxillofacial Implants. - 2018. - V.33(1). - P. 206-216.
5. Jeong J.H. The effect of biocomposite screws on bone regeneration in a rat osteoporosis model / J.H. Jeong, E.S. Jin, J.Y. Kim [et al.] // World Neurosurgery. - 2017. - Oct; 106. -P. 964-972.
Том 18, Випуск 1 (61) 179
В1СНИК ВДНЗУ «Украхнська медична стоматологгчна академя»
Rajendran Tamilanbu Role of polylactic acid in bone regeneration - a systematic review / Tamilanbu Rajendran, Suresh Venugopalan // J. Pharm. Sci. & Res. - 2015. - Vol. 7(11). - P. 10 960-966.
Wang Z. Enhanced in vitro mineralization and in vivo osteogenesis
of composite scaffolds through controlled surface grafting of l-
lactic acid oligomer on nanohydroxyapatite / Z. Wang, 11.
Y. Xu, Y. Wang [et al.] // Biomacromolecules. - 2016. - Mar 14; 17
(3). - P. 818-829.
Hamad K. Properties and medical applications of polylactic acid: A
review / K. Hamad, M. Kaseem, H.W. Yang [et al.] // Express 12.
Polymer Letters. - 2015. - Vol. 9, № 5. - P. 435-455.
CkOMH^O O.B. Ocoß^MBOCTi MOpi^OfiOrNHMX 3MiH y KÎCTKOBÎH TKa-
HHHÎ npui 3acTocyBaHHi MaTepia^y Ha OCHOBÎ riflpoKCManaTMTy Ta 13.
полтактиду / О.В. Скочило, 1.Р. Мисула // Вюник наукових дос-лщжень. - 2017. - № 3. - С. 137-143.
Сикора В.З. Неколлагеновые белки костного матрикса как маркеры ремоделирования кости / В.З. Сикора, М.В. Погорелов, Г.Ф. Ткач, В.И. Бумейстер // Укра'шський морфолопчний альманах. - 2011. - Том 9, № 3. - С. 28 - 35.
Морозенко Д.В. Методи дослщження марке|^в метаболiзму сполучно'' тканини у сучаснш кшшчнш та експериментальнш медицин / Д.В. Морозенко, Ф.С. Леонтьева // Молодий вчений: науковий журнал. - 2016. - № 2(29). - С. 168-172. Лабораторш методи дослщжень у бюлогп, тваринниц^ та ве-теринарнш медицина довiдник / За ред. В.В. Влiзла. - Львiв, СПОЛОМ, 2012. - 764 С.
Гланц С. Медико-биологическая статистика: Пер. с англ. / С. Гланц. - М.: Практика, 1998. - 459 с.
Реферат
БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ КРЫС ПОСЛЕ ИМПЛАНТАЦИИ БИОПОЛИМЕРА НА ОСНОВЕ ПОЛИЛАКТИДА Макаров В.Б., Морозенко Д.В., Леонтьева Ф.С.
Ключевые слова: полилактид, крысы, имплантация, биополимеры, гликопротеины, хондроитинсульфаты, щелочная фосфатаза.
В статье рассматривается определение в эксперименте изменений биохимических маркеров сыворотки крови крыс для оценки течения регенерации костной ткани после имплантации биополимера на основе полилактида. Животным проводили имплантацию штифтов с L-полимолочной кислоты в бедренную кость. Эксперимент был проведен на 38 крысах-самцах, возраст животных - 4,5 месяца. На каждом сроке наблюдения у крыс (n=7) отбирали кровь для исследования - на 15, 30, 90, 180 и 270 сутки после имплантации. Контрольную группу животных составляли интактные крысы (n=3). Содержание гликопротеинов в сыворотке крови крыс на 15 сутки после имплантации было увеличено на 23,0 %, на 30 сутки - на 15,9%, на 90 сутки - на 14,3% по сравнению с показателем контрольной группы. Содержание хондроитинсульфатов было увеличено на 53,8 % по сравнению с показателем контрольной группы только на 15 сутки после имплантации, на более поздних сроках наблюдения показатель не отличался от контрольной группы. Активность щелочной фосфатазы была повышенной по сравнению с контрольной группой на 15 и 30 сутки на 53,9 % и 25,2 % соответственно. Повышенная активность щелочной фосфатазы на 15 и 30 сутки также связана с повышением активности остеобластов на начальных стадиях регенерации. Содержание хондроитинсульфатов увеличивалось вследствие воспалительно-регенеративных процессов в костной ткани после имплантации, однако уже на 30 сутки был уже в пределах нормы, указывал на нормальное восстановление костной ткани после имплантации биополимера на основе полилактида. Таким образом, изменения биохимических маркеров соединительной ткани в сыворотке крови крыс после имплантации биополимера на основе полилак-тида соответствуют процессу послеоперационного восстановления и регенерации поврежденной костной ткани.
Summary
Makarov V.B., Morozenko D.V., Leontieva F.S.
Key words: polylactide, rats, implantation, biopolymers, glycoproteins, chondroitinsulfates, alkaline phosphatase.
This article highlights the changes in biochemical markers of blood serum in rats to evaluate the peculiarities through the course of bone tissue regeneration following the implantation of polylactide-based biopolymer. The experiment was conducted on 38 male rats, aged 4.5 months. The animals were implanted with L-polylactic acid pins in the femoral bone. During each observation period, rats (n=7) were taken blood for examination, i.e. in the 15, 30, 90, 180, and 270 days after the implantation. The control group of animals included intact rats (n=3). The content of glycoproteins in blood serum of rats on the 15th day following the implantation was bound out to be increased by 23.0 %, on the 30th day - by 15.9%, and on the 90th day - by 14.3 % compared with the control group. The chondroitin sulfates content went up by 53.8% compared with the control group only on the 15th day after the implantation; the findings obtained at later periods of the observation did not differ from the control group. The alkaline phosphatase activity elevated compared with the control group in 15 and in 30 days by 53.9 % and 25.2 % respectively. Increased activity of alkaline phos-phatase in 15 and 30 days was also associated with increased osteoblast activity in the initial stages of regeneration. The chondroitin sulphates content increased due to inflammatory and regenerative processes in the bone tissue after implantation, but on the 30th day it was found within the normal range, indicating the normal course of bone regeneration after the polylactide-based biopolymer implantation. Thus, changes in biochemical markers of connective tissue in blood serum of rats after the polylactide-based biopolymer implantation correspond to the process of postoperative recovery and regeneration of damaged bone tissue.
в
7
8
9
