Научная статья на тему 'Влияние богатой тромбоцитами плазмы крови в составе средства для наружного применения на репаративный остеогенез (экспериментальное исследование)'

Влияние богатой тромбоцитами плазмы крови в составе средства для наружного применения на репаративный остеогенез (экспериментальное исследование) Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
331
64
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гений ортопедии
Scopus
ВАК
Ключевые слова
РЕГЕНЕРАЦИЯ / АДАПТАЦИЯ / КОСТЬ / КЛЕТОЧНЫЙ СОСТАВ / КРОВЬ / ТРОМБОЦИТЫ / КАЛЬЦИЙ / ТИЗОЛЬ / МЫШИ / ЭКСПЕРИМЕНТ / REGENERATION / ADAPTATION / BONE / CELL COMPOSITION / BLOOD / PLATELETS / CALCIUM / TIZOL / MICE / EXPERIMENT

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Гребнева Ольга Леонидовна, Силантьева Тамара Алексеевна, Ковинька Михаил Александрович

Цель. Изучение возможности воздействия лиофилизата богатой тромбоцитами плазмы крови (БОТП) на репаративную регенерацию кости при аппликациях БОТП в составе средства для наружного применения. Материалы и методы. Изучали воздействие на процесс регенерации после остеотомии ребра реципиентов (лабораторных мышей) суспензии геля тизоль и лиофилизата богатой тромбоцитами плазмы крови (БОТП) интактных доноров в составе средства для наружного применения. Контрольной группе животных наносили аналогичное разведение тизоля без БОТП. Изучали клеточный состав области регенерации и биохимические показатели сыворотки крови реципиентов через 10 суток после операции. Результаты. В тканях регенерата животных опытной группы обнаружили большее количество клеток остеобластической линии дифференцировки и меньшее хондробластической линии дифференцировки (441 % и 45 % от контрольных значений соответственно). В сыворотке крови животных опытной группы обнаружили меньшую концентрацию кальция (79 % от контрольных величин). Заключение. Сделано заключение об ускорении регенераторных процессов в данном режиме использования БОТП и предложен подход к рассмотрению механизмов этого феномена.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Гребнева Ольга Леонидовна, Силантьева Тамара Алексеевна, Ковинька Михаил Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The effect of blood platelet-rich plasma comprising an agent for external use on reparative osteogenesis (An experimental study)

Purpose. To study the possibility of influencing the blood platelet-rich plasma (BPRP) lyophylizate on bone reparative regeneration for applying BPRP as a part of an agent for external use. Materials and Methods. The influence of Tizol gel suspension, as well as that of blood platelet-rich plasma (BPRP) lyophylizate of intact donors as a part of an agent for external use on regeneration process after rib osteotomy in recipients (laboratory mice) studied. The similarly diluted BPRP-free Tizol applied to the animals of control group. The cell composition of regeneration zone, and the biochemical values of blood serum in recipients studied ten days after surgery. Results. A lot of cells of osteoblastic differentiation line found in the regenerated bone tissues of the animals in experimental group, as well as fewer cells of chondroblastic differentiation line (441 % and 45 % of control values, respectively). The lower calcium concentration found in blood serum of the animals in experimental group (79 % of control values). Conclusion. The acceleration of regeneration processes concluded for this mode of BPRP using, and the approach proposed to consider this phenomenon mechanisms.

Текст научной работы на тему «Влияние богатой тромбоцитами плазмы крови в составе средства для наружного применения на репаративный остеогенез (экспериментальное исследование)»

© Группа авторов, 2014.

УДК [611.018.5:615.454.1:616.71-003.93]-092.9

Влияние богатой тромбоцитами плазмы крови в составе средства для наружного применения на репаративный остеогенез (экспериментальное исследование)

О.Л. Гребнева, Т.А. Силантьева, М.А. Ковинька

The effect of blood platelet-rich plasma comprising an agent for external use on reparative osteogenesis (An experimental study)

O.L. Grebneva, T.A. Silant'eva, M.A. Kovin'ka

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А.Илизарова» Минздрава России, г. Курган

(директор - д.м.н. А.В. Губин)

Цель. Изучение возможности воздействия лиофилизата богатой тромбоцитами плазмы крови (БОТП) на репаративную регенерацию кости при аппликациях БОТП в составе средства для наружного применения. Материалы и методы. Изучали воздействие на процесс регенерации после остеотомии ребра реципиентов (лабораторных мышей) суспензии геля тизоль и лиофилизата богатой тромбоцитами плазмы крови (БОТП) интактных доноров в составе средства для наружного применения. Контрольной группе животных наносили аналогичное разведение тизоля без БОТП. Изучали клеточный состав области регенерации и биохимические показатели сыворотки крови реципиентов через 10 суток после операции. Результаты. В тканях регенерата животных опытной группы обнаружили большее количество клеток остеобластической линии дифференцировки и меньшее - хондробластической линии дифференцировки (441 % и 45 % от контрольных значений соответственно). В сыворотке крови животных опытной группы обнаружили меньшую концентрацию кальция (79 % от контрольных величин). Заключение. Сделано заключение об ускорении регенераторных процессов в данном режиме использования БОТП и предложен подход к рассмотрению механизмов этого феномена. Ключевые слова: регенерация, адаптация, кость, клеточный состав, кровь, тромбоциты, кальций, тизоль, мыши, эксперимент.

Purpose. To study the possibility of influencing the blood platelet-rich plasma (BPRP) lyophylizate on bone reparative regeneration for applying BPRP as a part of an agent for external use. Materials and Methods. The influence of Tizol gel suspension, as well as that of blood platelet-rich plasma (BPRP) lyophylizate of intact donors as a part of an agent for external use on regeneration process after rib osteotomy in recipients (laboratory mice) studied. The similarly diluted BPRP-free Tizol applied to the animals of control group. The cell composition of regeneration zone, and the biochemical values of blood serum in recipients studied ten days after surgery. Results. A lot of cells of osteoblastic differentiation line found in the regenerated bone tissues of the animals in experimental group, as well as fewer cells of chondroblastic differentiation line (441 % and 45 % of control values, respectively). The lower calcium concentration found in blood serum of the animals in experimental group (79 % of control values). Conclusion. The acceleration of regeneration processes concluded for this mode of BPRP using, and the approach proposed to consider this phenomenon mechanisms. Keywords: regeneration, adaptation, bone, cell composition, blood, platelets, calcium, Tizol, mice, experiment.

До сих пор остается актуальной задача оптимизации хода восстановительных процессов при лечении пациентов травматологического и ортопедического профиля. Одним из методов решения этой задачи является использование концентрированных тромбоцитов в виде различных производных крови. Ряд экспериментальных и клинических исследований свидетельствуют о результативности применения этих компонентов крови, одна-

МАТЕРИАЛЫ

В опытах был использован материал от 22 белых лабораторных мышей-самцов массой 20-25 г. Все манипуляции с животными проводили в соответствии с этическими нормами, отраженными в «Европейской конвенции по защите прав позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург, 1986).

Донорами БОТП были интактные мыши (п=10). Выделение БОТП проводили по общепринятой методике [2]. У животных - реципиентов моделировали перелом ребра [10]. В качестве основы мази был выбран препарат тизоль («ОЛИМП», г. Екатеринбург), не влияющий на показатели репаративного остеогенеза в данном режиме применения [1]. В экспериментальной группе животных (п=7) наносили водную суспензию лиофилизата БОТП на тизоле, в контрольной группе (п=5) - аналогичное разведение тизоля без БОТП. Через 10 суток после операции

ко перед исследователями по-прежнему стоят комплексные вопросы по механизмам действия и стандартизации использования плазмы крови [7, 19, 20, 23].

Целью нашей работы явилось изучение возможности воздействия лиофилизата богатой тромбоцитами плазмы крови (БОТП) на репаративную регенерацию кости при аппликациях БОТП в составе средства для наружного применения.

И МЕТОДЫ

выделяли материал для морфологических исследований области перелома и биохимических исследований крови. Производили подсчет количества дифференцированных клеток хондробластического и остеобластического ряда в периосте на единицу площади периостальной костно-хрящевой мозоли (0,0025 мм2). В сыворотке крови определяли содержание молочной кислоты (МК), кальция (Ca), магния (Mg), фосфора (P) и хлоридов (Cl), активности щелочной (ЩФ, КФ 3.1.3.1.) и тартратрезистент-ной кислой (ТРКФ, КФ 3.1.3.2.) фосфатаз - с помощью наборов фирмы Vital Diagnostics (СПб), концентрации пировиноградной кислоты (ПВК) - модифицированным методом Умбрайта [5]. Результаты обрабатывали с помощью непараметрических методов статистики: данные приводили в виде медиан и квартилей, при проверке гипотез использовали критерий Вилкоксона для независимых выборок.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В области регенерации у животных опытной группы по сравнению с контролем обнаружено более высокое количество клеток остеобластической линии дифференцировки и меньшее количество клеток хон-дробластической линии дифференцировки (табл. 1). Это свидетельствует об ускорении репаративных процессов в направлении морфогенеза костной ткани под воздействием БОТП. В сыворотке крови животных опытной группы была обнаружена меньшая концентрация кальция (78,8 % от контрольных значений). Значения остальных биохимических показателей не имели достоверных различий между группами.

Большое количество публикаций результатов экспериментальных [14, 16, 18] и клинических [7, 11, 12, 23] исследований свидетельствует об эффективности применения БОТП при костных травмах. Однако есть сведения и об отсутствии положительных эффектов при использовании БОТП как в клинических условиях [13, 22, 24], так и в эксперименте [17, 21]. Авторы аналитических обзоров [15, 19, 20] приходят к выводу о недостаточном количестве публикаций с результатами доказательных исследований этого метода.

Мы полагаем, что механизмы феномена оптимизации регенераторных процессов обладают общебиологическими закономерностями, и их необходимо рассматривать с позиций теории адаптации. Все этапы как регенерационного, так и адаптационного процесса являются сторонами общей программы развития целостного организма. Очевидно, что оба процесса функционируют непрерывно, а их промежуточным результатом

на конкретный момент времени является одна и та же функционирующая структура.

Известно, что исходом адаптационного процесса может быть либо стадия резистентности, либо стадия истощения. В наших опытах было обнаружено ускорение процессов репаративного остеогенеза. Мы полагаем, что в данной модели адаптационный ответ на серийное воздействие БОТП состоял в повышении резистентности, что отразилось в более эффективном метаболизме и ускорило темпы репаративной регенерации.

В пользу этого предположения свидетельствует более низкое содержание кальция в крови животных опытной группы. Это может быть следствием более интенсивного депонирования иона в образованные структуры регенерата, то есть отражать начало более поздней стадии регенерации под действием БОТП - стадии минерализации. Кроме того, клинические и экспериментальные исследования регенерации в различных тканях опорно-двигательной системы показали, что успешность регенерации тесно связана с организацией энергообеспечения в рамках целостного организма [3, 4, 6, 8, 9]. Обнаруженное в данном исследовании семикратное превышение концентрации молочной кислоты в крови животных контрольной группы (табл. 1, р=0,051) также подчеркивает важность перехода энергообеспечения метаболизма биосистемы от гликолитического к аэробному, которое характерно для более зрелых структур при репаративной регенерации. Таким образом, адаптационный процесс регенерации проявляется в совокупности метаболических реакций, зависящих от их энергообеспечения.

Таблица 1

Морфометрические показатели клеточного состава периостального костного регенерата ребра и биохимические показатели

сыворотки крови реципиентов

Контрольная группа Опытная группа р

n М К1 К3 n М К1 К3

ОБ 5 0,733 0,533 0,983 7 3,233 1,979 3,383 0,0058

ХБ 5 7,32 6,58 7,38 7 3,33 2,98 3,74 0,0058

ЩФ 5 171 162 182 7 231 178 339 0,3299

ТРКФ 5 2,5 0,9 3,5 7 0 0 2,15 0,2225

МК 5 4,34 3,69 4,42 7 0,623 0,398 0,968 0,0513

ПВК 5 0,305 0,284 0,307 7 0,541 0,298 0,774 0,3299

Са 5 2,26 2,16 2,39 7 1,78 1,61 1,91 0,0149

Р 5 2,44 2,26 2,65 7 1,92 1,61 5,54 0,2556

Mg 5 1,02 0,95 1,02 7 0,92 0,87 1,07 0,3298

Cl 5 113,7 113,1 116 7 118,6 115,8 122,7 0,2556

Примечания: ОБ, ХБ - количество клеток остеобластической и хондробластической линий дифференцировки на единицу площади перио-стальной костно-хрящевой мозоли соответственно; М, К1 и КЗ -медиана, 1-й и 3-й квартили значений показателя в группе животных соответственно. Единицы измерения биохимических показателей: ЩФ и ТРКФ - Е/л, МК, ПВК, Са, Р, Mg, С1 - ммоль/л.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты свидетельствуют об ускорении процессов репаративного остеогенеза при использовании богатой тромбоцитами плазмы крови в составе средства для наружного применения. На пути к разработке показаний к применению БОТП в клини-

ческих условиях необходимо проведение дальнейших экспериментальных исследований как в отношении состояния различных подсистем целостного организма в динамике ответа на воздействие, так и ориентиров в стандартизации воздействующего агента.

ЛИТЕРАТУРА

1. Влияние компонентов сыворотки крови в составе средства для наружного применения на репаративные остео-, керато- и дермогенез в эксперименте / О.Л. Гребнева, М.А. Ковинька, Т.А. Силантьева, Е.Н. Горбач // Гений ортопедии. 2010. № 3. С. 135-140.

Grebneva O.L., Kovin'ka M.A., Silant'eva T.A., Gorbach E.N. Vliianie komponentov syvorotki krovi v sostave sredstva dlia naruzhnogo primene-niia na reparativnye osteo-, kerato- i dermogenez v eksperimente [The influence of blood serum components being part of an agent for outer use on

reparative osteo-, kerato- and dermogenesis experimentally]. Genij Ortop. 2010;(3):135-140.

2. Лабораторные методы исследования в клинике: справочник / под ред. В.В. Меньшикова. М.: Медицина, 1987. 386 с.

Laboratornye metody issledovaniia v klinike: spravochnik. Pod red. V.V. Men'shi-kova [Laboratory research methods in clinic]. [Ed. Men'shikov V.V]. M.: Meditsina, 1987. 386 s.

3. Межорганная взаимосвязь субстратов энергообмена у мышей при скелетной травме / М.В. Стогов, С.Н. Лунева, Е.А. Ткачук, Р.Ю. Очере-тина // Гений ортопедии. 2010. № 3. С. 40-42.

Stogov M.V., Luneva S.N., Tkachuk E.A., Ocheretina R.Iu. Mezhorgannaia vzaimosviaz' substratov energoobmena u myshei pri skeletnoi travme [Interorganic relationship of energy metabolism substrates in mice for skeletal trauma]. Genij Ortop. 2010;(3):40-42.

4. О перспективах использования наноматериалов в лечении повреждений и заболеваний тканей опорно-двигательной системы / В.И. Шевцов, Е.А. Волокитина, С.Н. Лунева, О.Л. Гребнева, М. А. Ковинька, И. А. Талашова, М. В. Стогов, А. Н. Накоскин, Т. А. Силантьева, Н. А. Кононович, Н. В. Петровская, Е. А. Ткачук, А. Г. Гасанова, А. А. Еманов, А. И. Гайдышев // Гений ортопедии. 2008. № 4. С. 26-31. Shevtsov V.I., VolokitinaE.A., Luneva S.N., Grebneva O.L., Kovin'kaM.A., Talashova I.A., StogovM.V., Nakoskin A.N., Silant'eva T.A., Kononovich N.A., Petrovskaia N.V., Tkachuk E.A., Gasanova A.G., Emanov A.A., Gaidyshev A.I. O perspektivakh ispol'zovaniia nanomaterialov v lechenii povrezhdenii i zaboleva-nii tkanei oporno-dvigatel'noi sistemy [Scopes for nanomaterial use in treatment of the injuries and diseases of the locomotor apparatus tissues]. Genij Ortop. 2008;(4):26-31.

5. Бабаскин Б.С. Определение пировиноградной кислоты модифицированным методом Умбрайта / // Лабораторное дело. 1976. № 3. С. 76-79. BabaskinB.S. Opredeleniepirovinogradnoi kisloty modifitsirovannym metodom Umbraita [Determination of pyruvic acid by the Umbright method]. Laboratornoe Delo. 1976;(3):76-79.

6. Особенности энергетического метаболизма скелетных мышц собак в условиях удлинения голени по Илизарову / М.В. Стогов, Л.С. Кузнецова, С.Н. Лунева, С.А. Ерофеев // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2002. № 6. С.176-179.

StogovM.V., Kuznetsova L.S., Luneva S.N., Erofeev S.A. Osobennosti energeticheskogo metabolizma skeletnykh myshts sobak v usloviiakh udlineniia goleni po Ilizarovu [The features of energy metabolism of canine skeletal muscles under leg lengthening according to Ilizarov]. Biulleten' VSNTs SO RAMN. 2002;(6):176-179.

7. Сочетанное использование остеопластики и обогащенной тромбоцитами плазмы в травматологии и ортопедии (обзор) / И.А. Кирилова, Н.Г. Фомичев, В.Т. Подорожная, Ю.В. Этитейн // Травматология и ортопедия России. 2008. № 3 (49). С. 63-67.

Kirilova I.A., Fomichev N.G., Podorozhnaia V.T., Etitein Iu.V. Sochetannoe ispol'zovanie osteoplastiki i obogashchennoi trombotsitami plazmy v travmatologii i ortopedii (obzor) [The combined use of osteoplasty and platelet-enriched plasma in traumatology and orthopaedics (a review)]. Travmatol. Ortop. Rossii. 2008;3(49):63-67.

8. Стогов М.В., Самусенко Д.В., Бойчук С.П. Анализ метаболических процессов при заживлении множественных закрытых переломов верхних конечностей // Вестник травматологии и ортопедии. 2007. № 3. С.59-62.

Stogov M.V., Samusenko D.V., Boichuk S.P. Analiz metabolicheskikh protsessov pri za-zhivlenii mnozhestvennykh zakrytykh perelomov verkhnikh konechnostei [The analysis of metabolic processes for healing multiple closed fractures of the upper limbs]. Vestnik Travmatol. Ortop. 2007;(3):59-62.

9. Стогов М.В., Смирнов А.В. Энергообмен в скелетных мышцах собак в ходе лечения перелома костей голени по Илизарову // Травматология и ортопедия России. 2012. № 3. С. 73-76.

Stogov M.V., Smirnov A.V. Energoobmen v skeletnykh myshtsakh sobak v khode lecheniia pereloma kostei goleni po Ilizarovu [Energy metabolism in canine skeletal muscles during treatment of leg bone fracture according to Ilizarov]. Travmatol. Ortop. Rossii. 2012;(3):73-76.

10. Экспериментальная модель для изучения процессов репаративного остеогенеза / О.Л.Гребнева, М.А. Ковинька, Т. А. Силантьева, О.В. Дюрягина, Л.И. Сбродова, Е.И. Кузнецова, Л.В. Розова, М.В. Стогов, Е.А. Ткачук // Сибирский медицинский журнал. 2011. Т. 26, № 1. Вып. 1. С. 135-139. Grebneva O.L., Kovin'ka M.A., Silant'eva T.A., Diuriagina O.V., Sbrodova L.I., Kuznetsova E.I., Rozova L.V., Stogov M.V., Tkachuk E.A. Eksperimental'naia model' dlia izucheniia protsessov reparativnogo osteogeneza [An experimental model to study the processes of reparative osteogenesis]. SibirskiiMed. Zhurnal. Vyp. 1. 2011;26(1):135-139.

11. Tayapongsak P., O'Brien D.A., Monteiro C.B., Arceo-Diaz L.Y. Autologous fibrin adhesive in mandibular reconstruction with particulate cancellous bone and marrow. J. Oral Maxillofac. Surg. 1994;52(2):161-165.

12. Plachokova A.S., Nikolidakis D., Mulder J., Jansen J.A., Creugers N.H. Effect of platelet-rich plasma on bone regeneration in dentistry: a systematic review. Clin. Oral Implants Research. 2008;19(6):539-545.

13. Torres J., Tamimi F., Martinez P.P., Alkhraisat M.H., Linares R., Hernández G., Torres-Macho J., López-Cabarcos E. Effect of platelet-rich plasma on sinus lifting: a randomized-controlled clinical trial. J. Clin. Periodontol. 2009;36(8):677-687.

14. Fennis J.P., Stoelinga P. J., Jansen J.A. Mandibular reconstruction: a histological and histomorphometric study on the use of autogenous scaffolds, particulate cortico-cancellous bone grafts and platelet rich plasma in goats. Int. J. Oral Maxillofac. Surg. 2004;33(1):48-55.

15. Guidelines for the Use of Platelet Rich Plasma: Presented by the International Cellular Medical Society. URL: www.http://cellmedicinesociety.org.

16. Park E.J., Kim E.S., Weber H.P., Wright R.F., Mooney D.J. Improved bone healing by angiogenic factor-enriched platelet-rich plasma and its synergistic enhancement by bone morphogenetic protein-2. Int. J. Oral Maxillofac. Implants. 2008;23(5):818-826.

17. Chaput C.D., Patel K.V., Brindley G.W., Roux M.A., Hu N., Dmitriev A., Cunningham B. Influence of a platelet concentrate on prosthetic bone ingrowth in a rabbit model. J. Surg. Orthop. Adv. 2007;16(4):159-63.

18. Kim E.S., Park E.J., Choung P.H. Platelet concentration and its effect on bone formation in calvarial defects: an experimental study in rabbits. J. Prosthet. Dent. 2001;86(4):428-433.

19. Mehta V. Platelet-rich plasma: a review of the science and possible clinical applications. Orthopedics. 2010;33(2):111.

20. Lee K.S., Wilson J.J., Rabago D.P., Baer G.S., Jacobson J.A., Borrero C.G. Musculoskeletal applications of platelet-rich plasma: fad or future? AJR. Am. J. Roentgenol. 2011;196(3):628-36.

21. Por Y.C., Yeow V.K., Louri N., Lim T.K., Kee I., Song I.C. Platelet-rich plasma has no effect on increasing free fat graft survival in the nude mouse. J. Plast. Reconstr. Aesthet. Surg. 2009;62(8):1030-1034.

22. Thor A., Wannfors K., Sennerby L., Rasmusson L. Reconstruction of the severely resorbed maxilla with autogenous bone, platelet-rich plasma, and implants: 1-year results of a controlled prospective 5-year study. Clin. Implant. Dent. Relat. Res. 2005;7(4):209-220.

23. Alsousou J., Thompson M., Hulley P., Noble A., Willett K. The biology of platelet-rich plasma and its application in trauma and orthopaedic surgery: a review of the literature. J. Bone Joint Surg. Br. 2009;91(8):987-996.

24. Schaaf H., Streckbein P., Lendeckel S., Heidinger K., Görtz B., Bein G., Boedeker R.H., Schlegel K.A., Howaldt H.P. Topical use of platelet-rich plasma to influence bone volume in maxillary augmentation: a prospective randomized trial. Vox Sang. 2008;94(1):64-69.

Рукопись поступила 03.10.2013.

Сведения об авторах:

1. Гребнева Ольга Леонидовна - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава РФ, старший научный сотрудник лаборатории биохимии, к. м. н.

2. Силантьева Тамара Алексеевна - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г. А. Илизарова» Минздрава РФ, ведущий научный сотрудник лаборатории морфологии, к. б. н.

3. Ковинька Михаил Александрович - ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава РФ, старший научный сотрудник лаборатории биохимии, к. б. н.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.