Гистологическое исследование остеогенных свойств белого коралла рода Acropora с размером гранул 50–150 мкм при подкожном введении в эксперименте

Цель – изучить морфологическую характеристику остеогенных свойств гранул скелета натурального белого коралла Acropora при имплантировании под кожу.

Материал и методы. Работа выполнена на 60 половозрелых крысах-самцах линии Wistar. Объектом морфологического исследования были подкожные имплантаты, выделенные на разные сроки эксперимента. Подопытных животных разделяли на три группы по 20 особей в каждой. В 1-й и 2-й группах гранулы помещали в желатиновую капсулу, в 3-й группе – непосредственно под кожу животного. При подготовке имплантата для 1-й группы гранулы обрабатывали кровью животного, взятой из хвостовой вены во время проведения оперативного вмешательства. Имплантаты для 2-й группы животных кровью не обрабатывали. В работе были использованы гистологические методы исследования (окраски гематоксилином и эозином, по Маллори; по Вейгерт–Ван Гизону, по Масон–Голднеру, окраска для выявления возраста фибрина (BioVitrum), проводилась статистическая обработка результатов.

Результаты. Гетеротопическое формирование костной ткани на основе гранул из скелета натурального коралла возможно только при условии их широкого контакта с кровью в первые сутки эксперимента. Источником для формирования новообразованной костной ткани в данной работе являлись элементы кровяного сгустка, фиброциты и остеобласты. Желатиновая капсула позволила на время ограничить гранулы коралла от окружающих тканей с клетками периферической венозной крови внутри, что способствовало образованию и накоплению клеточных элементов и в последующем привело к формированию молодой костной ткани.

Выводы. Показано, что подкожная имплантация гранул коралла в желатиновой капсуле без крови не вызывает остеогенеза. Гранулы скелета натурального коралла по предложенной методике представляют собой альтернативу другим остеопластическим материалам для стимуляции образования кости de novo ввиду доказанной остеоиндуктивности.

1. Гололобов В.Г., Деев Р.В. Стволовые стромальные клетки и остеобластический клеточный дифферон. Морфология. 2003; 123(1): 9–19

2. Данилов Н.В., Кузнецова О.C. Нарушение гормональной регуляции минеральной плотности кости после хирургического лечения заболеваний щитовидной железы. Наука молодых – Eruditio Juvenium. 2015; 1: 6–16

3. Зорин В.Л., Зорина А.И., Еремин И.И., Бозо И.Я., Соловьева Е.В., Хромова Н.В, Копнин П.Б. Сравнительный анализ остеогенного потенциала мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток слизистой оболочки полости рта и костного мозга. Гены и клетки. 2014; 9 (1): 50–7

4. Кесян Г.А. Уразгильдеев Р.З., Дан И.М., Арсеньев И.Г. Гетеротопическая оссификация крупных суставов при травмах и заболеваниях центральной нервной системы (обзор литературы). Кремлевская медицина. Клинический вестник. 2015; 4: 78–83

5. Одинцова И.А., Данилов Р.К., Гололобов В.Г., Хилова Ю.К., Русакова С.Э., Комарова А.С. Особенности регенерационного гистогенеза при заживлении кожно-мышечных ран и костных переломов. Морфология. 2016; 149(3): 153–4

6. Федосеев А.В., Аль Мансур А.Ю., Литвинов А.А., Чекушин А.А., Филоненко П.С., Бондарева Ю.А., Зайцева Е.А. Соматические осложнения при эндопротезировании тазобедренного сустава у пациентов пожилого возраста. Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2014; 1: 121–4

7. Щеблыкина А.В., Мищенко П.В., Кумейко В.В. Биосовместимые деградируемые материалы на основе пектинов для тканевой инженерии: местная реакция тканей при подкожной имплантации // Тихоокеанский медицинский журнал. 2013; 2: 13–7

8. Al-Salihi K.A., Samsudin A.R. Bone marrow mesenchymal stem cells differentiation and proliferation on the surface of coral implant. Med J Malays. 2004; 59: 45–6.

9. Braye F, Irigaray JL, Jallot E. et al. Resorption kinetics of osseous substitute: natural coral and synthetic hydroxyapatite. Biomaterials. 1996; 17: 1345–50.

10. Damien CJ, Christel PS, Benedict JJ, Patat JL, Guillemin G. A composite of natural coral, collagen, bone protein and basic fibroblast growth factor tested in a rat subcutaneous model. Ann Chir Gynaecol Suppl. 1993; 207: 117–28.

11. Devecioğlu D, Tözüm TF, Şengün D, Nohutcu RM. Biomaterials in Periodontal Regenerative Surgery: Effects of Cryopreserved Bone, Commercially Available Coral, Demineralized Freeze-dried Dentin, and Cementum on Periodontal Ligament Fibroblasts and Osteoblasts. Journal of Biomaterials Applications. 2004 Oct;19(2):107–20. doi: 10.1177/0885328204043818

12. Foo LH, Suzina AH, Azlina A, Kannan TP. Gene expression analysis of osteoblasts seeded in coral scaffold. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2008 Oct;87A(1):215–21. doi: 10.1002/jbm.a.31765

13. Lu YM, Cheng LM, Pei GX, Cai Z, Pan L, Su J, Zhang KH, Guo LL, Yu QS, Guo YR. Experimental study of repairing femoral bone defects with nHA/RHLC/ PLA scaffold composite with endothelial cells and osteoblasts in canines. Zhonghua Yi Xue Za Zhi. 2013; 93(17): 1335–40.

14. Puvaneswary S, Raghavendran HRB, Ibrahim NS, Murali MR, Merican AM, Kamarul T. A Comparative Study on Morphochemical Properties and Osteogenic Cell Differentiation within Bone Graft and Coral Graft Culture Systems. International Journal of Medical Sciences. 2013;10(12):1608–14. doi: 10.7150/ijms.6496

15. Ripamonti U. The morphogenesis of bone in replicas of porous hydroxyapatite obtained from conversion of calcium carbonate exoskeletons of coral. The Journal of Bone & Joint Surgery. 1991 Jun;73(5):692–703. doi: 10.2106/00004623199173050-00007

16. Roudier M, Bouchon C, Rouvillain JL, Amédée J, Bareille R, Rouais F, et al. The resorption of boneimplanted corals varies with porosity but also with the host reaction. Journal of Biomedical Materials Research. 1995 Aug;29(8):909–15. doi: 10.1002/jbm.820290802

17. Roux FX, Brasnu D, Menard M, Devaux B, Nohra G, Loty B. Madreporic coral for cranial base reconstruction 8 years experience. Acta Neurochirurgica. 1995 Sep;133(3–4):201–5. doi: 10.1007/bf01420075

18. Soto-Gutierrez A, Wertheim JA, Ott HC, Gilbert TW. Perspectives on whole-organ assembly: moving toward transplantation on demand. Journal of Clinical Investigation. 2012 Nov 1;122(11):3817– 23. doi: 10.1172/jci61974

19. Tran CT, Gargiulo C, Thao HD, Tuan HM, Filgueira L, Michael Strong D. Culture and differentiation of osteoblasts on coral scaffold from human bone marrow mesenchymal stem cells. Cell and Tissue Banking. 2010 Aug 12;12(4):247–61. doi: 10.1007/s10561-010-9208-2

20. Vuola J, Göransson H, Böhling T, AskoSeljavaara S. Bone marrow induced osteogenesis in hydroxyapatite and calcium carbonate implants. Biomaterials. 1996 Sep;17(18):1761–6. doi: 10.1016/0142-9612(95)00351-7

21. Yang Y-Q, Tan Y-Y, Wong R, Wenden A, Zhang LK, Rabie ABM. The role of vascular endothelial growth factor in ossification. International Journal of Oral Science. 2012; 4(2):64–8. doi: 10.1038/ijos.2012.33

22. Zhang Y, Wang Y, Shi B, Cheng X. A plateletderived growth factor releasing chitosan/coral composite scaffold for periodontal tissue engineering. Biomaterials 2007; 28(8): 1515–22.