Регенерация кости при использовании аутогенной костной ткани и фибрина, обогащенного тромбоцитами

Аннотация

Данные, представленные в литературе по лечению переломов костей с использованием плазмы и фибрина, обогащенного тромбоцитами, неоднозначные, а иногда и спорные. В работе на основании изучения в эксперименте на кроликах регенерации дефектов кости критического размера, в условиях применения в качестве матриц аутотрансплантатов в сочетании с фибрином, обогащенным тромбоцитами, показано, что в области травматического повреждения располагалась зрелая пластинчатая костная ткань, спаянная с костными трансплантатами, которые были с признаками активной перестройки. Морфометрический анализ регенерации кости у животных без заполнения или заполнения дефектов только костным аутотрансплантатом, свидетельствует о стимуляции репаративного остеогенеза при сочетании аутокости и фибрина, обогащенного тромбоцитами.

Ключевые слова: регенерация кости, фибрин, обогащенный тромбоцитами, аутотрансплантат, кролики.

Анотація

Дані, представлені в літературі з лікування переломів кісток з використанням плазми та фібрину, збагаченого тромбоцитами, неоднозначні, а іноді й спірні. В роботі, на підставі вивчення в експерименті на кроликах регенерації дефектів кістки критичного розміру в умовах використання в якості матриць трансплантатів з автокістки в поєднанні з фібрином, збагаченим тромбоцитами, встановлено, що в області травматичного ушкодження розташовувалася зріла пластинчаста кісткова тканина, спаяна з кістковими трансплантатами у вигляді стружки, які були з ознаками активної перебудови. Морфометричний аналіз регенерації кістки у тварин без заповнення дефекту або заповнення тільки кістковим автотрансплантатом, свідчить про стимуляцію репаративного остеогенезу при сполученні автокістки та фібрину, збагаченого тромбоцитами.

Ключові слова: регенерація кістки, фібрин, збагачений тромбоцитами, автотрансплантат, кролі.

Abstract

The data presented in the literature for the treatment of bone fractures with the use of platelet-rich plasma and platelet-rich fibrin (PRP and PRF), platelet-enriched, not unambiguous, and sometimes, controversial. In the scientific literature along with the positive results there are experimental and clinical data inefficient use of PRP and PRF for the treatment of fracture and its complications.

Objective: to study in experiments on rabbits morphological features repair of bone critical size defects in terms of use as a graft of autologous bone matrix in combination with PRF.

The experiment was conducted on 9 rabbits in compliance with International requirements and the Law of Ukraine on the humane treatment with experimental animals. Transcortical defect (diameter of 3 mm) was reproduced on distal parts of tibia. Three series of experimental investigation was performed. Control defects were left unfilled. In experimental rabbits defects was filled with autogenous bone or autologous bone in combination with platelet rich fibrin. Animals were killed on 39 day experiment by introducing into the ear veins of 0,5-1.0 ml of 10% solution of sodium thiopental. Tibia with defect was isolated and after histological wiring was examined under microscopes «AxioStar Plus» and «MICROS». Morphometric analysis by the method Avtandilov G.G. was performed to determine the area of bone into the defect in different series experiment.

Defects reproduced in the tibia in control animals were filled with connective tissue and cancellous bone. The cancellous bone was present only in control defects and defects animals, which were filled with autologous bone, but in this series has its area was reduced by 37.2% (P < 0.001) compared to controls. Connective tissue was on 27% (P < 0.001) less into bone defects in animals with autologous bone as compared to control series. Fragments of bone chips were tightly fused with the laminar bone and reconstructed with replacement of bone tissue. The border of bone chips not differentiated, in this regard, has been estimated the total area. Lamellar bone tissue was located only into defects filled with autogenous bone (64.1 ± 1.8), as well as in combination with autologous bone+ PRF (87,93 ± 2,38), area which was increased by 23.9% (P < 0.001). The findings suggest that the filling of bone defects by autogenous bone combined with the PRF, stimulates reparative osteogenesis.

Keywords: bone regeneration, platelet-rich fibrin, autologous bone, rabbits.

Данные, представленные в литературе по лечению переломов костей с использованием плазмы и фибрина, обогащенного тромбоцитами, не однозначные, а иногда и спорные [10]. Наряду с положительными результатами [6,8,9], в научной литературе представлены экспериментальные и клинические данные о неэффективности использования ПОТ для лечения переломов и осложнений после перелома [5,7]. С одной стороны, это связано с особенностями получения и использования различных концентраций плазмы обогащенной тромбоцитами, с другой - применением различных матриц совместно с плазмой (PRP) и фибрином (PRF), обогащенных тромбоцитами.

Цель исследования - изучить в эксперименте на кроликах морфологические особенности регенерации дефектов кости критического размера в условиях использования в качестве матриц трансплантатов из аутокости в сочетании с фибрином, обогащенным тромбоцитами (PRF).

Объект и методы исследования. Имплантация аутогенных трансплантатов (аутокость и аутокость совместно с фибрином, обогащенным тромбоцитами, PRF) в костные дефекты. Эксперимент был проведен на 9 кроликах с соблюдением требований «Европейской конвенции защиты позвоночных животных, которые используют в экспериментальных и других научных целях» (Страсбург, 1986) и Закона Украины о гуманном отношении к подопытным животным [2,3]. Статья рассмотрена и рекомендована к печати комиссией по биоэтике при ГУ «ИТО НАМН Украины», протокол № 3 от 01.09.2016.

Хирургическое вмешательство проводили под кетаминовым наркозом (100-150 мг) с местной анестезией 0,5% раствором новокаина. Стоматологическим бором в области большеберцовой кости воспроизводили транскортикальный дефект диаметром 3 мм. Контрольные дефекты оставляли незаполненными. Область оперативного вмешательства заполняли аутогенной костью или аутогенной костью в сочетании с фибрином, обогащенным тромбоцитами. Животные всех серий были выведены из эксперимента на 39 сутки путем введения в одну из ушных вен 0,5-1.0 мл 10% раствора тиопентала натрия.

У всех кроликов выделяли большеберцовые кости с областью дефекта, которые фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина, декальцинировали в 5% растворе азотной кислоты, обезвоживали в спиртах возрастающей крепости (от 60° до 96°), а также в смеси этилового спирта с диэтиловым эфиром (в соотношении - 1:1). Образцы заключали в целлоидин, блоки уплотняли в густом целлоидине под парами хлороформа. Изготавливали срезы толщиной 7-10 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином [4]. Срезы (толщиной 7-9 мкм) были окрашены гематоксилином и эозином и исследованы под микроскопами «AxioStar Plus» и «MICROS». дефект кость регенерация аутотрансплантат

Морфометрический анализ проводили для определения площади костной ткани, формирующейся в дефекте в различных сериях эксперимента. Исследовали относительную площадь новообразованной костной ткани в костном дефекте с помощью квадратно-сетчатой окулярной вставки (на площади 19600 мкм2) по методике Автандилова Г.Г., подсчитывая количество точек (пересечений квадратов), которые попадали на костную ткань [1]. Показатели выражали в процентах.

Статистический анализ был выполнен с использованием программных пакетов Microsoft Excel XP Для определения различий между группами применяли t-критерий Стьюдента. Статистически значимыми считали различия при P < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение. Аутокость. Дефекты, воспроизведенные в области кортекса большеберцовой кости, были заполнены новообразованной костной тканью, перемежающейся с фрагментами аутокости (рис. 1). Регенерат отличается от прилежащей кости, хаотичным расположением костных трабекул и их различной зрелостью.

Рис. 1. Регенерат в области кортекса большеберцовой кости. Сеть из костных трабекул различной зрелости. Плотность остеоцитов неравномерная. Небольшие фрагменты неперестроившейся аутокости. Гематоксилин и эозин. Ув. 100.

Отличительной особенностью регенератов, сформировавшихся в области дефекта, была их ширина - наряду с узкими полосками костной ткани, соединяющей фрагменты кортекса материнской кости, у других животных обнаружены регенераты, плотно заполняющие межкортикальную область. По всей вероятности, формирование регенератов зависело от плотности заполнения области дефекта аутокостью.

На поверхности костных трабекул, формирующих регенерат, плотность остеоцитов была неравномерная, обнаружены участки костной ткани с высокой плотностью клеток и бесклеточные области. Новообразованная костная ткань располагалась между небольшими фрагментами аутокости, которые отличались от новообразованной костной ткани областями повышенной базофилии и на участках - повышенной клеточностью, что свидетельствует об их перестройке. В регенерате между костными трабекулами обнаружены кровеносные сосуды различного калибра.

Со стороны костномозгового канала на костных трабекулах отмечалась повышенная плотность остеобластов. В этой области располагалась фиброретикулярная ткань с высокой плотностью клеток фибробластического дифферона.

В костномозговом канале присутствовали фрагменты аутокости с признаками слабо выраженной перестройки. Признаков воспалительной реакции в костномозговом канале, вблизи имплантированной аутокости и на расстоянии от области дефекта, не выявлено.

Над областью дефекта сформировался периост, представленный коллагеноволокнистой тканью рыхлой и плотной структуры.

Кортекс, прилегающий к области дефекта, с признаками реактивной перестройки. Сосудистые каналы расширены, зафиксировано формирование резорбтивных полостей и полей без остеоцитов.

Аутокость и фибрин, обогащенный тромбоцитами. Как и в предыдущей серии эксперимента, в области дефекта сформирован костный регенерат, который плотно спаян с кортексом, но отличается неупорядоченным расположением генераций пластинчатой костной ткани и сосудистых каналов, идущих в различных направлениях (рис. 2).

Рис. 2. Фотоотпечаток препарата. Регенерат плотно спаян с прилежащей костной тканью кортекса. Новообразованная костная тканью с узкими сосудистыми каналами в области дефекта. Высокая плотность остеоцитов. Небольшие участки не лизированных костных трансплантатов. Гематоксилин и эозин. Ув. 200.