DOI: https://doi.org/10.24061/2413-0737.XXIV.1.93.2020.3

Морфометричний аналіз ефективності заміщення кісткових дефектів тканинними еквівалентами на основі мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин у стоматології

A. V. Bambuliak, S. V. Tkachyk, O. Y. Gagen, Y. V. Goritsky

Анотація


Кісткова тканина є доволі динамічною тканиною, яка вирізняється здатністю до відновлення після травми без рубцювання. Диференціація мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин (MМСК) в остеобласти при цьому відіграє вирішальну роль у регенерації і ремоделюванні кістки. Отримані з жирової тканини МMСК вважаються адекватним джерелом для тканинної інженерії кісток через їх здатність до остеогенної диференціації. Ефективність остеогенного диференціювання різних МMСК людини продемонстрована при заселенні ними біосумісних полімерних матриксів. При цьому виявлено, що МMСК, отримані з жирової тканини, продемонстрували велику ефективність диференціювання в остеобласти. Ці клітини зазвичай трансплантують у тривимірні пористі скаффолди, котрі забезпечують необхідне позаклітинне середовище, яке містить фізичні та хімічні сигнали для розвитку і регенерації тканини.

Мета дослідження — проаналізувати результати морфометричного дослідження задля визначення ефективності застосування тканинних еквівалентів кісткової тканини на основі мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин жирової тканини в стоматологічній практиці.

Матеріал і методи. Експеримент проведений на щурах лінії Вістар, масою 200–250 грамів, які були розподілені на VI груп. Модель кісткового дефекту формували в тім’яній ділянці черепа щурів. В утворений дефект імплантували заготовлений матеріал. Морфометричні дослідження були проведені відповідно до принципів системного кількісного аналізу (Автандилов Г. Г., 2002). Для цього використовували автоматичну систему обробки зображень „Видеотест-Морфо 3.0” (Росія), яка містить бінокулярний дослідницький мікроскоп „Биолам”, аналого-цифровий перетворювач, комп’ютер із принтером високороздільної кольорової здатності і програмне забезпечення. У регенераті морфометрично з’ясовували об’ємні частки (Оч, мкм3/мкм3) сполучної тканини, судин і кісткових балок, а також чисельну щільність клітинних елементів (1/мкм3). Отримані результати опрацьовано методами статистичного аналізу.

Результати. Через три місяці експерименту спостерігали виразні кількісні позитивні зміни в будові регенератів у ділянці дефекту черепа експериментальних тварин. Так, у тварин IV іVI груп об’ємна частка кісткових балок у регенератах зросла до 43,90±1,68%, р1 — р2<0,01 та до 45,10±1,74%, р1, р2, р4<0,01, відповідно, та дорівнювала даним у щурів контрольної групи. Визначалося зменшення ОЧ сполучної тканини в регенератах кісткової тканини піддослідних щурів, при мінімальних значеннях цього параметра в IV та VI експериментальних групах: 12,45±2,20% та 10,00±2,15%, р1<0,05, р4<0,01, відповідно, р>0,05. На 90-ту добу спостережень спостерігалося суттєве зниження об’ємної частки судин, яка у IVта VI групах зі значеннями 7,44±0,82% та 6,15±0,90%, р2<0,01, відповідно, дорівнювала даним у щурів контрольної групи, р>0,05. У тварин VI групи, де для відновлення кісткового дефекту використовувалась комбінація ММСК-ЖТ + ЗТП + „Колапан” визначали максимальне збільшення: кількості остеобластів та остеоцитів, кількості остеокластів на тлі зменшення фібробластів і фіброцитів. Досить суттєвою була нормалізація чисельної щільності клітинних елементів у щурів IV групи, де заміщення кісткового дефекту відбувалось за впливу комбінації ММСК-ЖТ + ЗТП. При цьому у тварин даної групи кількість остеокластів (р1<0,05), фібробластів і фіброцитів дорівнювала таким в інтактних тварин І групи (р>0,05), при меншій чисельній кількості у 1,2 раза остеобластів та остеоцитів, р<0,05, р1 — р2<0,01.

Висновки. На модельних дефектах кісткової тканини черепа щурів за результатами морфометричних досліджень доведена доцільність досліджуваних імплантів для використання, особливо при поєднанні ММСК-ЖТ + ЗТП та ММСК-ЖТ + ЗТП + „Колапан”, які забезпечували повне закриття дефекту за 90 діб.


Ключові слова


мультипотентні мезенхімальні стромальні клітини жирової тканини; кісткові балки; сполучна тканина; об’ємна частка судин

Повний текст:

PDF

Посилання


Yagi H, Soto-Gutierrez A, Parekkadan B, Kitagawa Y, Tompkins RG, Kobayashi N, et al. Mesenchymal stem cells: Mechanisms of immunomodulation and homing. Cell Transplant. 2010;19(6):667-79. doi: 10.3727/096368910X508762.

Lin GL, Hankenson KD. Integration of BMP, Wnt, and notch signaling pathways in osteoblast differentiation. J Cell Biochem. 2011;112(12):3491-3501. doi: 10.1002/jcb.23287.

Xue R, Qian Y, Li L, Yao G, Yang L, Sun Y. Polycaprolactone nanofiber scaffold enhances the osteogenic differentiation potency of various human tissue-derived mesenchymal stem cells. Stem Cell Res Ther. 2017;8(1):148. doi: 10.1186/s13287-017-0588-0.

Dawson JI, Oreffo RO. Bridging the regeneration gap: stem cells, biomaterials and clinical translation in bone tissue engineering. Arch Biochem Biophys. 2008;473(2):124-31. doi: 10.1016/j.abb.2008.03.024.

Fisher MB, Mauck RL. Tissue engineering and regenerative medicine: recent innovations and the transition to translation. Tissue Eng Part B Rev. 2013;19(1):1-13. doi: 10.1089/ten.TEB.2012.0723.

Hanson S, D’Souza RN, Hematti P. Biomaterial-mesenchymal stem cell constructs for immunomodulation in composite tissue engineering. Tissue Eng Part A. 2014;20(15-16):2162-8. doi: 10.1089/ten.tea.2013.0359.

Discher DE, Mooney DJ, Zandstra PW. Growth factors, matrices, and forces combine and control stem cells. Science. 2009;324(5935):1673-7. doi: 10.1126/science.1171643.

Hanker JS, Giammara BL. Biomaterials and biomedical devices. Science. 1988;242(4880):885-92.

Guarino V, Causa F, Ambrosio L. Bioactive scaffolds for bone and ligament tissue. Expert Rev Med Devices. 2007;4(3):405-18.

Roszer T. Understanding the Mysterious M2 Macrophage through Activation Markers and Effector mechanisms. Mediators Inflamm. 2015;2015:816460. doi: 10.1155/2015/816460.

Chena FM, Liu X. Advancing biomaterials of human origin for tissue engineering. Prog Polym Sci. 2016;53:86-168.

Dayan V, Yannarelli G, Billia F, Filomeno P, Wang XH, Davies JE, et al. Mesenchymal stromal cells mediate a switch to alternatively activated monocytes/macrophages after acute myocardial infarction. Basic Res Cardiol. 2011;106(6):1299-310. doi: 10.1007/s00395-011-0221-9.

Lieberman JR, Friedlaender GE, editors. Bone Regeneration and Repair. Biology and Clinical Applications. Rosemont IL: Humana Press; 2005. 398 р.


Пристатейна бібліографія ГОСТ






Copyright (c) 2020 A. V. Bambuliak, S. V. Tkachyk, O. Y. Gagen, Y. V. Goritsky

Технічний редактор журналу, Кривецький І.В., 2019