репаративный остеогистогенез в условиях применения фактора роста

РЕПАРАТИВНЫЙ ОСТЕОГИСТОГЕНЕЗ В УСЛОВИЯХ ПРИМЕНЕНИЯ ФАКТОРА
РОСТА ФИБРОБЛАСТОВ БАКТЕРИАЛЬНОЙ ПРИРОДЫ
Шурыгина Е.И., Куприянова Е.Д.
Оренбургский государственный медицинский университет
Оренбург, Россия
REPARATIVE OSTEOGENESIS IN APPLYING OF THE BACTERIAL FIBROBLAST
GROWTH FACTOR
Shurygina E.I., Kupriyanova E.D.
Orenburg State Medical University
Orenburg, Russia
Введение. Рост травматизма в мире и сопровождающее его увеличение инвалидизации
пострадавших объясняют постоянный поиск средств для стимуляции и оптимизации
репаративной регенерации при различных видах повреждений. Одно из перспективных
направлений современной восстановительной медицины – применение регенерантов
(репарантов) в качестве модуляторов репаративного процесса. Фактор роста фибробластов
(ФРФ) может использоваться в качестве репаранта, однако высокая стоимость его получения
ограничивает возможности применения его в медицине. В 2011 году в Оренбургском
государственном университете из метаболитов бактерий Bacillus subtilis 804 выделен ФРФ.
Возможностям применения данного ФРФ бактериальной природы (бФРФ) при переломе
костей посвящено настоящее исследование.
Цель нашей работы – определить особенности клеточного состава в области периостальной
мозоли (ПМ) в процессе репаративного остеогенеза при использовании бФРФ.
Задачи исследования: 1.Выявить соотношение клеточных элементов в ПМ. 2.Определить
сроки формирования органотипичной структуры кости в зоне перелома.
Материалы и методы. Исследования проводили на 20 самцах крыс линии Вистар массой
180,0±10,0 г. Животным под ингаляционным наркозом формировали открытый поперечный
перелом средней трети диафиза левой большеберцовой кости. В опытной группе (ОГ)
животным (N=10) в область перелома вводили 1,0 мл бФРФ, в контрольной группе (КГ) –
1 мл физиологического раствора. Осуществлена естественная иммобилизация посредством
малоберцовой кости. Животных выводили из опыта на 3, 7, 14, 21, 28, 44 и 61 сутки от
начала эксперимента. Исследования проводили с использованием гистологических,
иммуногистохимических методов и морфометрии (Statistica 6.0, Excel 2010).
Результаты исследования. При недостаточной репозиции костных отломков (в условиях
естественной иммобилизации) неизбежно формирование ПМ, обеспечивающей фиксацию
отломков кости и создающей условия для развития интермедиарной мозоли (ИМ). Таким
образом, сроки формирования и сроки резорбции ПМ напрямую определяют восстановление
органотипичной структуры кости.
На 3 сутки в зоне перелома визуализируется обширная гематома. В КГ выражена реакция
периоста, определяющая формирование ПМ, клеточный состав которой представлен
преимущественно хондробластами (ХБ) (57,7±0,9%) и фибробластами (ФБ) (37,7±1,1%),
величина сосудистого компонента незначительна (4,5±0,5%). На данном сроке в ОГ ПМ
также представлена преимущественно хрящом (ХБ составляют 65,1±1,2%), а также ФБ
(16,2±0,7%). Примечательно, что на 3 сутки в ОГ по сравнению с КГ значительно возрастает
доля
сосудистого
компонента
ПМ
(18,7±0,5%),
что
свидетельствует
о
лучшей
васкуляризации формирующейся мозоли.
На 7 сутки в КГ соотношение клеточных компонентов меняется в сторону увеличения
сосудистого русла (11,6±0,6%), и уменьшения ФБ (27,5±0,8%); ХБ составляют в ПМ
60,8±2,5%. Оптимальная васкуляризация ПМ (сосудистый компонент составляет 26,3±1,1%)
в ОГ на 7 сутки приводит к постепенному уменьшению доли брадитрофных тканей (ХБ 29,2±0,7%) и появлению остеобластов (ОБ) – 44,4±1,5%. Данное явление наблюдаем в КГ на
14 сутки, где доля эндотелиоцитов в ПМ составляет 20,8±1,3%, содержание ХБ уменьшается
до 22,6±0,8%, а основным компонентом ПМ становятся ОБ (54,4±1,6%). Уменьшение доли
ХБ связано не только с развитием остеобластического дифферона, но и с резорбцией
хрящевой ткани под действием остеокластов (ОК) (2,2±0,3%).
На 14 сутки в ОГ на фоне продолжающейся пролиферации ОБ (61,8±2,4%) происходит их
дифференцировка в остеоциты (ОЦ) (5,2±0,6%), обнаруживаемые в остеоидном матриксе.
Процесс резорбции хряща достигает максимальной интенсивности (ОК составляют 3,9±0,8%,
ХБ – 11,6±1,1%). Постепенно уменьшается доля сосудистого компонента (17,6±0,9%)
костного регенерата.
Продолжающиеся в КГ процессы резорбции хрящевой ткани (ОК – 3,41±0,2%) и
васкуляризации регенерата (сосудистый компонент – 19,9±1,3%) приводят на 21 сутки к
деградации брадитрофной хрящевой ткани (ХБ – 24,4±1,3%) и дальнейшей пролиферации
ОБ (39,8±1,6%) с появлением дефинитивных форм ( ОЦ - 12,5±1,3%). В ОГ на 21 сутки ПМ
представлена ретикулофиброзной костью (ОБ – 46,2±2,4%, ОЦ – 26,3±1,6%), с участками
хрящевой ткани (ХБ - 10,7±0,5%). В связи с развитием в ОГ на данном сроке ИМ
функциональное значение ПМ снижается, и начинается постепенный процесс ее резорбции,
определяющий продолжающуюся деградацию сосудистого компонента ПМ (15,9±0,7%) и
сохранение остеокластической активности (ОК – 1,7±0,3%).
28 сутки в КГ характеризуются развитием ретикулофиброзного костного регенерата,
сохраняющего отдельные островки хряща (ХБ – 17,7±0,8%). Репаративный регенерат в
основном представлен клетками остеобластического дифферона (ОБ – 38,8±3,3%, ОЦ –
24,4±1,5%). В ОГ на 28 сутки репаративного остеогенеза отмечаем тенденцию к увеличению
степени зрелости костного регенерата (ОБ – 49,1±3,3%, ОЦ – 39,4±2,3%), а наличие в зоне
ПМ достаточного количества ОК (1,7%±0,3%) определяет последующую редукцию ПМ, как
выполнившего свою функциональную роль элемента репаративного остеогистогенеза.
Необходимо отметить, что на данном сроке величина ПМ как в ОГ (2,3±0,2 мм), так и в КГ
(2,5±0,2 мм) максимальная относительно предшествующих сроков репарации.
На 44 сутки отмечаем редукцию ПМ как в ОГ, так и в КГ (толщина ПМ составляет
соответственно 0, 10±0,02 мм и 0,30±0,05 мм). Клеточный состав ПМ на данном сроке в ОГ
представлен клетками остеобластического дифферона с небольшой долей сосудистого
компонента (1,5±0,2%). В КГ репаративный регенерат сохраняет гетерогенный состав (ХБ 13,7±1,5%,ОБ -29,6±3,3% , ОЦ – 38,5±3,2%), который имеет место и на 61 сутки. В ОГ на 61
сутки ПМ не идентифицируется.
Выводы: 1. В зоне перелома бФРФ стимулирует пролиферативную активность клеток
камбиального слоя периоста, определяя формирование гетерогенного остеобластического
дифферона уже на 14 сутки репаративного остеогенеза (в КГ отмечаем на 21 сутки).
2. Активируя репаративный ангиогенез в области ПМ, бФРФ обеспечивает своевременную
васкуляризацию регенерата (наибольшее развитие микроциркуляторного русла отмечаем в
ОГ на 7 - 14 сутки, в КГ – на 14 – 21 сутки). 3. Достаточная оксигенация репаративного
регенерата в ОГ приводит к меньшему развитию брадитрофных тканей и своевременной
редукции ПМ (на 44 – 61 сутки) после выполнения ею своей функциональной роли.