Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Mедицинские науки \ Биология человека \ Анатомия. Анатомия человека. Сравнительная анатомия

Маркеры костного ремоделирования при замещении дефектатрабекулярной костной ткани резорбируемыми и нерезорбируемымиостеопластическими материалами в эксперименте

Маркеры костного ремоделирования при замещении дефектатрабекулярной костной ткани резорбируемыми и нерезорбируемымиостеопластическими материалами в эксперименте

Автор: Гилев Михаил Васильевич, Волокитина Елена Александровна, Антропова Ирина Петровна, Базарный Владимир Викторович, Кутепов Сергей Михайлович

Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii

Рубрика: Оригинальные статьи

Статья в выпуске: 2, 2020 года.

Бесплатный доступ

Цель. Изучить влияние различных резорбируемых и нерезорбируемых остеозамещающих материалов на динамику маркеров костного ремоделирования при замещении дефекта трабекулярной костной ткани в эксперименте. Материалы и методы. Определялись маркеры остеогенеза (остеокальцин (ОК) и костный изофермент щелочной фосфатазы (КЩФ)), остеорезорбции (С-концевые телопептиды коллагена I типа (СКТ)), воспаления (С-реактивный белок (СРБ)) после замещения (аугментации) дефекта костной ткани резорбируемым ксенопластичестическим материалом (РКМ), синтетическим бета-трикальцийфосфатом (b-ТКФ), пористым титановым аугментом (ПТА) и углеродным наноструктурным имплантатом (УНИ) в условиях моделирования импрессионного перелома проксимального отдела большеберцовой кости кроликов. Животные были разделены на 5 групп (n = 6 в каждой): опытные группы согласно типу материала, группа контроля (К) без аугментации. Периферическую венозную кровь забирали на 1, 3, 7, 14, 45, 90, 180 сутки после операции. Результаты. В группах К, β-ТКФ, ПТА, РКМ к 90 суткам С-КТ не обнаруживался, но в группе УНИ сохранялся повышенным до конца исследования. Уровень ОК в группах К, β-ТКФ, ПТА достигал максимума в 14-45 сутки, в группе УНИ значимого повышения ОК не обнаружено. Концентрация КЩФ в группе К достигала максимума к 90 суткам. В группах β-ТКФ и ПТА нарастание концентрации КЩФ происходило более быстро. Динамика СРБ в группах РКМ, β-ТКФ и ПТА соответствовала динамике в группе К, в группе УНИ повышенный уровень СРБ сохранялся до конца исследования. Заключение. При замещении костного дефекта как резорбируемым β-ТКФ, так и нерезорбируемым ПТА сочетание высокого уровня маркеров остеогенеза и низкой концентрации маркера остеокластической резорбции свидетельствует о наиболее эффективной интеграции остеопластического материала в область импрессионного костного дефекта. Использование ксенопластического материала не выявило преимуществ в сравнении с хирургическим вмешательством, проведенным без возмещения. При использовании УНИ обнаружено усиление процессов резорбции на фоне низкого уровня остеогенеза.

Еще

Маркеры костного ремоделирования, остеопластический материал, аугментация, костный дефект, эксперимент

Короткий адрес: https://sciup.org/142226163

IDR: 142226163   |   УДК: [611.018.4:616.71-089.844]-092.9   |   DOI: 10.18019/1028-4427-2020-26-2-222-227

Bone remodeling markers after experimental augmentation of trabecular bone defects with resorbable and non-resorbable osteoplastic materials in rabbits

Objective To study the effect of bone defect augmentation on the dynamics of bone remodeling markers. Material and methods The effect of resorbable xenoplastic material (RXM), synthetic beta-tricalcium phosphate (b-TCP), porous titanium implant (PTI) and nanostructured carbon implant (NCI) on the markers of bone remodeling (osteocalcin, OC; bone alkaline phosphatase, BALP; C-terminal telopeptide of type I collagen, CTX-1) and inflammation marker (C-reactive protein, CRP) was investigated using bone defect model in rabbits. 24 animals were divided into 4 groups (n = 6 in each group) according to the type of osteoplastic material. Control group (n = 6) was without augmentation. An impression fracture of the proximal tibia was modeled. Blood samples were taken on days 1, 3, 7, 14, 45, 90, 180 after surgery. Results CTX-1was not detected in the control, b-TCP, PTI, and RXM groups after 90 days, but in the NCI group CTX-1 remained elevated until the end of the study. OC in the control, b-TCP, PTI groups reached a maximum at 14-45 days. No significant increase in OC was found in the NCI group. The BALP in the control group peaked at 90 days. In the b-TCP and PTI groups the concentration of BALP increased more rapidly. The dynamics of CRP in the RXM, b-TCP and PTI groups was similar to the dynamics in the control group, in the NCI group an increased level of CRP remained until the end of the study. Conclusion When a bone defect was augmented with both resorbable b-TCP and non-resorbable PTI, high osteogenesis activity and low osteoresorption activity were detected. The use of xenoplastic material did not reveal any advantages in comparison with surgery performed without augmentation. An increase in osteoresorption and a low level of osteogenesis were found by using NCI.

Еще

Список литературы Маркеры костного ремоделирования при замещении дефектатрабекулярной костной ткани резорбируемыми и нерезорбируемымиостеопластическими материалами в эксперименте

  • Гилев М.В. Хирургическое лечение внутрисуставных импрессионных переломов дистального отдела лучевой кости // Гений ортопедии. 2018. Т. 24, № 2. С. 134-141. DOI: 10.18019/1028-4427-2018-24-2-134-141
  • Bone grafts for reconstruction of bone defects (Review) / L. Karalashvili, A. Kakabadze, M. Uhryn, H. Vyshnevska, K. Ediberidze, Z. Kakabadze // Georgian Med. News. 2018. No 282. P. 44-49.
  • Autologous bone graft in the treatment of post-traumatic bone defects: a systematic review and meta-analysis / M.L. Azi, A. Aprato, I. Santi, M. Kfuri Jr., A. Masse, A. Joeris // BMC Musculoskelet Disord. 2016. Vol. 17, No 1. P. 465. DOI: 10.1186/s12891-016-1312-4
  • Шумилова А.А., Шишацкая Е.И. Материалы для восстановления костной ткани // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Биология. 2014. Т. 7, № 2. С. 209-221.
  • Roberts T.T., Rosenbaum A.J. Bone grafts, bone substitutes and orthobiologics: the bridge between basic science and clinical advancements in fracture healing // Organogenesis. 2012. Vol. 8, No 4. P. 114-24. DOI: 10.4161/org.23306
  • Bone regenerative medicine: classic options, novel strategies, and future directions / A. Oryan, S. Alidadi, A. Moshiri, N. Maffulli // J. Orthop. Surg. Res. 2014. Vol. 9, No 1. P. 18.
  • DOI: 10.1186/1749-799X-9-18
  • In vitro оценка антимикробной активности модифицированных костных ксеноматериалов / М.С. Стогов, Д.В. Смоленцев, З.С. Науменко, Н.В. Годовых, М.В. Гурин, Е.А. Киреева, А.Е. Лукьянов, О.В. Дюрягина, Н.В. Тушина // Гений ортопедии. 2019. Т. 25, № 2. С. 226-231.
  • DOI: 10.18019/1028-4427-2019-25-2-226-231
  • Basic research and clinical application of beta-tricalcium phosphate (β-TCP) / T. Tanaka, H. Komaki, M. Chazono, S. Kitasato, A. Kakuta, S. Akiyama, K. Marumo // Morphologie. 2017. Vol. 101, No 334. P. 164-172.
  • DOI: 10.1016/j.morpho.2017.03.002
  • Kaur M., Singh K. Review on titanium and titanium based alloys as biomaterials for orthopaedic applications // Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2019. Vol. 102. P. 844-862.
  • DOI: 10.1016/j.msec.2019.04.064
  • Improved bioactivity of selective laser melting titanium: Surface modification with micro-/nano-textured hierarchical topography and bone regeneration performance evaluation / J.Y. Xu, X.S. Chen, C.Y. Zhang, Y. Liu, J. Wang, F.L. Deng // Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2016. Vol. 1, No 68. P. 229-240.
  • DOI: 10.1016/j.msec.2016.05.096
  • Carbon nanotube-based bioceramic grafts for electrotherapy of bone / D. Mata, A.L. Horovistiz, I. Branco, M. Ferro, N.M. Ferreira, M. Belmonte, M.A. Lopes, R.F. Silva, F.J. Oliveira // Mater. Sci. Eng. C. Mater. Biol. Appl. 2014. Vol. 34. P. 360-368.
  • DOI: 10.1016/j.msec.2013.09.028
  • Побел Е.А., Бенгус Л.М., Дедух Н.В. Маркеры костного метаболизма при сращении переломов длинных костей // Остеопороз и остеопатии. 2012. № 2. С. 25-32.
  • Bone-turnover markers in fracture healing / G. Cox, T.A. Einhorn, C. Tzioupis, P.V. Giannoudis // J. Bone Joint Surg. Br. 2010. Vol. 92, No 3. P. 329-334.
  • DOI: 10.1302/0301-620X.92B3.22787
  • Changes in bone mass and bone turnover following distal forearm fracture / B.M. Ingle, S.M. Hay, H.M. Bottjer, R. Eastell // Osteoporos. Int. 1999. Vol. 10, No 5. P. 399-407.
  • DOI: 10.1007/s001980050246
  • Способ моделирования внутрисуставного импрессионного перелома проксимального отдела большеберцовой кости: пат. 2669047 Рос. Федерация: МПК А 61В 17/00 / Гилев М.В., Измоденова М.Ю., Борисов С.А., Липатов С.Г., Кошелев В.С., Волокитина Е.А., Казакова Я.Е., Антониади Ю.В., Кутепов С.М. № 201713692; заявл. 19.10.2017; опубл. 10.05.2018, Бюл. 28.
  • Kinetic of bone turnover markers after osteoporotic vertebral compression fractures in postmenopausal female / C. Pan, X. Liu, T. Li, G. Wang, J. Sun // J. Orthop. Surg. Res. 2018. Vol. 13, No 1. P. 314.
  • DOI: 10.1186/s13018-018-1025-5
  • Bone turnover markers for early detection of fracture healing disturbances: A review of the scientific literature / C.P. Sousa, I.R. Dias, M. Lopez-Peña, J.A. Camassa, P.J. Lourenço, F.M. Judas, M.E. Gomes, R.L. Reis // An. Acad. Bras. Cienc. 2015. Vol. 87, No 2. P. 1049-1061.
  • DOI: 10.1590/0001-3765201520150008
  • Comparison of biochemical markers of bone turnover and bone mineral density between hip fracture and vertebral fracture / M. Takahashi, K. Naitou, T. Ohishi, A. Nagano // J. Clin. Densitom. 2003. Vol. 6, No 3. P. 211-218.
  • DOI: 10.1385/jcd:6:3:211
  • Changes in bone mass and bone turnover following tibial shaft fracture / S.W. Veitch, S.C. Findlay, A.J. Hamer, A. Blumsohn, R. Eastell, B.M. Ingle // Osteoporos. Int. 2006. Vol. 17, No 3. P. 364-372.
  • DOI: 10.1007/s00198-005-2025-y
  • Osteocalcin and osteopontin influence bone morphology and mechanical properties / S. Bailey, G. Karsenty, C. Gundberg, D. Vashishth // Ann. N. Y. Acad. Sci. 2017. Vol. 1409, No 1. P. 79-84.
  • DOI: 10.1111/nyas.13470
  • Changes in biochemical markers after lower limb fractures / K. Stoffel, H. Engler, M. Kuster, W. Riesen // Сlin. Сhem. 2007. Vol. 53, No 1. P. 131-134.
  • DOI: 10.1373/clinchem.2006.076976
  • Epstein S. Serum and urinary markers of bone remodeling: assessment of bone turnover // Endocr. Rev. 1988. Vol. 9, No 4. P. 437-449.
  • DOI: 10.1210/edrv-9-4-437
  • Changes in bone mass and bone turnover following ankle fracture / B.M. Ingle, S.M. Hay, H.M. Bottjer, R. Eastell // Osteoporos. Int. 1999. Vol. 10, No 5. P. 408-415.
  • DOI: 10.1007/s001980050247
  • Biochemical markers of Bone turnover are influenced by recently sustained fracture / K.J. Obrant, K.K. Ivaska, P. Gerdhem, S.L. Alatalo, K. Pettersson, H.K. Väänänen // Bone. 2005. Vol. 36, No 5. P. 786-792.
  • DOI: 10.1016/j.bone.2005.02.009
  • Serum and urine markers of bone metabolism during the year after hip fracture / J.A. Yu-Yahiro, R.H. Michael, N.H. Dubin, K.M. Fox, M. Sachs, W.G. Hawkes, J.R. Hebel, S.I. Zimmerman, J. Shapiro, J. Magaziner // J. Am. Geriatr. Soc. 2001. Vol. 49, No 7. P. 877-883.
  • DOI: 10.1046/j.1532-5415.2001.49177.x
  • Different kinetics of bone markers in normal and delayed fracture healing of long bones / M. Herrmann, D. Klitscher, T. Georg, J. Frank, I. Marzi, W. Herrmann // Clin. Chem. 2002. Vol. 48, No 12. P. 2263-2266.
  • Molecular analysis of defect healing in rat diaphyseal bone / S. Chiba, K. Okada, K. Lee, G.V. Segre, R.M. Neer // J. Vet. Med. Sci. 2001. Vol. 63, No 6. P. 603-608.
  • DOI: 10.1292/jvms.63.60
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp