Морфологические изменения тканей пародонта у животных с экспериментальным пародонтитом после применения геля с микрокапсулами, загруженными витамином D

EDN: ZVMTEW

В настоящее время пародонтит рассматривается как многофакторное заболевание, патогенез которого обусловлен сложным взаимодействием микробной агрессии, иммуновоспалительных механизмов и сосудисто-тканевых нарушений [2]. Значимым звеном прогрессирования патологического процесса являются микроциркуляторные нарушения, сопровождающиеся повреждением сосудистой стенки, снижением тканевой перфузии, развитием гипоксии и усилением деструктивных изменений в тканях пародонта [3]. Это приводит к нарастанию воспалительной инфильтрации, нарушению тканевой трофики и ускорению резорбции альвеолярной кости.

В последние годы большое внимание исследователей уделяется роли витамина D в поддержании структурно-функционального состояния тканей пародонта. Результаты клинических исследований демонстрируют повышенный риск развития и более тяжелое течение воспалительных заболеваний пародонта, что связано с недостаточностью данного витамина [4].

Значительный интерес к витамину D может быть обусловлен широким спектром его биологических эффектов. Витамин D способствует регуляции иммунного ответа, ограничивает активность воспалительных клеток, стимулирует продукцию антимикробных пептидов, участвует в регуляции костного метаболизма [4].

Однако возможности практического использования витамина D в составе средств местной терапии заболеваний пародонта остаются ограниченными. Это связано с недостаточной биодоступностью вещества при локальном нанесении и трудностью поддержания его терапевтически значимой концентрации в очаге поражения в течение длительного времени. В связи с этим разработка систем контролируемой и адресной доставки, обеспечивающих пролонгированное высвобождение активного вещества непосредственно в зоне патологического процесса, представляется особенно актуальной.

Перспективным направлением решения данной задачи является применение биосовместимых полимерных микрокапсульных систем, в частности альгинатных носителей. Последние характеризуются биосовместимостью, технологической доступностью, способностью инкапсулировать биологически активные вещества и обеспечивать их контролируемое высвобождение, что определяет целесообразность их использования в средствах местной терапии заболеваний пародонта [5–7]. В связи с этим гель на основе альгинатных микрокапсул, загруженных витамином D , может рассматриваться как патогенетически обоснованная лекарственная форма, потенциально способствующая уменьшению воспалительных

изменений, коррекции микроциркуляторных нарушений и ограничению резорбции костной ткани.

Цель – оценить морфологические изменения тканей пародонтального комплекса у животных с экспериментальным пародонтитом под влиянием геля с альгинатными микрокапсулами, загруженными витамином D .

Материал и методы. Эксперимент выполнен на 30 белых крысах-самцах. Животные были разделены на 3 группы по 10 особей в каждой: группа сравнения, плацебо (гель с микрокапсулами без активных компонентов) и опытная группа (гель с микрокапсулами, загруженными витамином D ).

Все манипуляции с животными проводили в соответствии с принципами гуманного обращения, исследование одобрено этическим комитетом ФГБОУ ВО «Саратовский государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского» Минздрава России.

Гель был разработан с использованием альгината натрия в качестве биосовместимого полимерного носителя. В опытной группе микрокапсулы были загружены витамином D , в группе плацебо использовали микрокапсулы идентичного состава без активного компонента.

На 5-й неделе животных выводили из эксперимента, проводили забор материала и приготовление гистологических препаратов опорного аппарата зубов в сагиттальной и поперечной плоскостях. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Микроскопическое исследование проводили при увеличениях объектива 5, 20 и 40.

Результаты. В группе животных, получавших аппликации геля с микрокапсулами без активных компонентов, так же, как и у крыс группы сравнения, на сагиттальных срезах обнаруживается значительная деструкция пародонтального комплекса с разрушением зубодесневого прикрепления и формированием карманов (рис. 1, а , б ).

Следует отметить, что в группе сравнения дно пародонтальных карманов в 50% случаев опускалось глубже вершины альвеолярных перегородок, чего не отмечалось у крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами, не содержащими активных компонентов. В собственной пластинке слизистой у животных группы плацебо, так же как у крыс сравнительной группы, имеются выраженные отеки (см. рис. 1, а , б ). Состояние сосудистого русла десен на 5-й неделе у особей, получавших аппликации геля с микрокапсулами без активных компонентов, и у крыс группы сравнения существенно не различалось (см. рис. 1, г , д ).

У животных представленных групп сосуды десневых сосочков, маргинальной и альвеолярной десен расширены и характеризуются неравномерным кровенаполнением (см. рис. 1, г , д ). Характерно преобладание дилатированных сосудов как артериального, так и венулярного звеньев со сниженным кровенаполнением (см. рис. 1, г , д , ж , з ). В группе сравнения собственная пластинка слизистой имеет выраженную лейкоцитарную инфильтрацию, преимущественно лимфоцитарного характера, и на отдельных участках, в основном периваскулярно, видно скопление гистиоцитов-макрофагов (см. рис. 1, ж ). Характер лейкоцитарной инфильтрации собственной пластинки у крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами без активных компонентов, не отличается от таковой у группы сравнения (см. рис. 1, з ).

В препаратах поперечного среза опорного аппарата зубов у крыс группы сравнения и животных

ж

з

и

Рис. 1. Морфологическая картина сагиттальных срезов у животных с экспериментальным пародонтитом ( а , г , ж ), после воздействия геля с микрокапсулами без активных компонентов ( б , д , з ) и после воздействия геля с микрокапсулами, содержащими витамин D ( в , е , и ): а–в – общий вид опорного аппарата зуба в сагиттальном срезе (×5); г–е – сосудистое русло собственной пластинки слизистой оболочки десны (×5); ж–и – клетки соединительной ткани собственной пластинки слизистой оболочки десны (×40). Окраска гематоксилином и эозином

группы плацебо наблюдаются участки резорбции костной ткани по всему периметру альвеолы с врастанием соединительной ткани (рис. 2, а , б ).

В группе животных, получавших аппликации геля с микрокапсулами без активных компонентов, нарушения структуры костной ткани альвеолы менее выражены (рис. 2, б), чем в группе сравнения (рис. 2, а). Вместе с этим у особей представленных групп отмечаются выраженные структурные нарушения круговой связки зуба в виде разволокнения, нарушения хода волокон (рис. 2, г, д). В группе плацебо так же, как и в сравнительной группе, существует инфильтрация круговой связки зуба лимфоцитами (рис. 2, ж, з). Изменения сосудов круговой связки зуба у крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами без активных компонентов, включают неравномерное кровенаполнение, признаки замедления кровотока в виде сладж-сепарации крови, выраженные периваскулярные отеки (рис. 2, з), что характерно и для группы сравнения на 5-й неделе эксперимента (рис. 2, ж).

Так, у крыс группы плацебо и сравнения на 5-й неделе эксперимента выражены признаки воспаления в тканях пародонтального комплекса, включая отек и лейкоцитарную инфильтрацию собственной пластинки слизистой оболочки десны и круговой связки зуба, морфологические признаки внутрисосудистых нарушений кровотока, а также выраженная деструкция костной ткани альвеолы с участками врастания соединительной ткани. От группы сравнения морфологическая картина препаратов группы плацебо отличается меньшей глубиной пародонтальных карманов и меньшей степенью разрушения костной ткани альвеолы.

На сагиттальных срезах гистологических препаратов группы животных, получавших аппликации геля с микрокапсулами, загруженными витамином D , наблюдается меньшая, чем в группе сравнения, выраженность деструкции тканей пародонтального

Рис. 2. Морфологическая картина поперечных срезов у животных с экспериментальным пародонтитом ( а , г , ж ), после воздействия геля с микрокапсулами: без активных компонентов ( б , д , з ) и содержащими витамин D ( в , е , и ): а–в – общий вид опорного аппарата зуба в поперечном срезе (×5); г–е – круговая связка зуба (×20); ж–и – сосудистый пучок круговой связки зуба (×40). Окраска гематоксилином и эозином

комплекса (см. рис. 1, а , в ). Так, у крыс опытной группы отмечается меньшая глубина пародонтальных карманов (см. рис. 1, в ). В собственной пластинке слизистой у животных опытной группы (см. рис. 1, в ), в отличие от особей группы сравнения (см. рис. 1, а ), отеки выражены слабо. Характерных для группы сравнения дилатированных сосудов со сниженным кровенаполнением (см. рис. 1, г ) у опытной группы на 5-й неделе не наблюдается. У крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами, загруженными витамином D , сосуды собственной пластинки слизистой оболочки имеют в основном умеренное кровенаполнение (см. рис. 1, е ). Так же, как и в сравнительной группе (см. рис. 1, ж ), у крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами, загруженными витамином D , имеется лимфоцитарная инфильтрация соединительной ткани собственной пластинки слизистой оболочки десны (см. рис. 1, и ).

При сравнении морфологической картины сагиттальных срезов опорного аппарата зубов у крыс, получавших гель с микрокапсулами без активных компонентов и с витамином D, установлено, что в отличие от группы плацебо у животных опытной группы отмечается меньшая глубина пародонтальных карманов (см. рис. 1, б, в). В отличие от группы плацебо (см. рис. 1, б), сосуды собственной пластинки слизистой оболочки десен у крыс опытной группы имеют умеренное кровенаполнение (см. рис. 1, в). Лимфоцитарная инфильтрация в собственной пластинке слизистой оболочки имеет одинаковую выраженность как в группе плацебо (см. рис. 1, з), так и в опытной группе (см. рис. 1, и).

В препаратах поперечного среза опорного аппарата зубов, в отличие от крыс группы сравнения (см. рис. 2, а), у животных, получавших аппликации геля с микрокапсулами, содержащими витамин D, резорбция костной ткани альвеолы выражена слабо. У особей опытной группы бóльшая часть альвеолы имеет четкий контур, который прерывается в единичных участках врастанием соединительной ткани (см. рис. 2, в). Структурных нарушений круговой связки в виде разволокнения, извитого хода волокон, характерных для группы сравнения (см. рис. 2, г), у крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами, загруженными витамином D, не отмечается (см. рис. 2, ж).

В отдельных участках круговой связки зуба у крыс опытной группы визуализируются единичные лимфоциты (см. рис. 2, е ). Характерные для группы сравнения периваскулярные отеки (см. рис. 2, ж ) у крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами, загруженными витамином D , выражены слабо и наблюдаются не во всех сосудистых пучках (см. рис. 2, и ). Сосуды круговой связки зуба у крыс опытной группы имеют повышенное кровенаполнение.

При сравнении морфологической картины поперечных срезов опорного аппарата зубов костная альвеола у крыс, получавших аппликации геля с микрокапсулами, загруженными витамином D , характеризуется значительно меньшим числом участков резорбции с врастанием соединительной ткани и ровным контуром, чем у животных, получавших аналог геля с микрокапсулами без активных компонентов (см. рис. 2, б , в ).

Структурные нарушения волокон круговой связки зуба, характерные для крыс группы плацебо (см. рис. 2, д ), не отмечаются в морфологических препаратах животных опытной группы (см. рис. 2, е ), а в сосудах круговой связки зуба не выявляются сладж и сепарация крови на плазму и форменные элементы (см. рис. 2, з , и ).

Таким образом, под влиянием геля с микрокапсулами, загруженными витамином D , у крыс с пародонтитом на 5-й неделе эксперимента уменьшается выраженность деструкции костной ткани альвеолы, структурных изменений волокон круговой связки зуба, а также нарушения кровотока в сосудах собственной пластинки слизистой оболочки и круговой связки зуба. Данный экспериментальный образец геля не оказывает влияния на выраженность инфильтрации тканей пародонтального комплекса лимфоцитами. Гель с микрокапсулами, загруженными витамином D , превосходит аналог, не содержащий активных компонентов, по эффективности коррекции костной резорбции, что морфологически проявляется меньшей глубиной пародонтальных карманов и меньшим числом участков врастания соединительной ткани, а также по эффективности коррекции микроциркуляции, что выражается в уменьшении морфологических признаков редукции кровотока в собственной пластинке слизистой оболочки десен и нарушений агрегатного состояния крови в сосудах круговой связки зуба.

Обсуждение. Полученные данные свидетельствуют о том, что локальное применение геля на основе альгинатных микрокапсул, содержащих витамин D , при экспериментальном пародонтите сопровождается уменьшением выраженности воспалительно-деструктивных изменений в тканях пародонтального комплекса. Выявленный эффект согласуется с современными данными литературы о пародонтопротективном действии витамина D . Так, местное применение витамина D на экспериментальной модели пародонтита у мышей предотвращает воспаление и потерю костной ткани [8].

Одним из вероятных механизмов выявленного эффекта является реализация сигнального пути vit D/ VDR, регулирующего транскрипцию генов, вовлеченных в иммунный ответ, воспаление и тканевое ремоделирование. По данным литературы, витамин D ограничивает продукцию провоспалительных медиаторов, способствует усилению антимикробной защиты тканей десны, включая стимуляцию врожденного иммунитета эпителиальных клеток и повышение устойчивости к пародонтопатогенам [4, 9].

В литературе рассматривают способность витамина D модулировать систему RANKL/OPG, ограничивать остеокластопосредованную резорбцию кости и уменьшать выраженность воспалительно-индуцированной потери костной ткани [10].

Важным представляется влияние витамина D на состояние микроциркуляторного русла. По данным современных исследований, витамин D ассоциирован с улучшением эндотелиальной функции, снижением воспаления и нормализацией сосудистого тонуса, что может способствовать восстановлению тканевой перфузии в очаге воспаления [11].

Сохранность структуры волокон круговой связки зуба у животных опытной группы может быть связана не только с уменьшением сосудисто-трофических нарушений, но и с влиянием витамина D на матрикс-ный обмен. Имеются данные, что повышение уровня витамина D сопровождается снижением концентрации MMP-9 в десневой жидкости, а также связывается с ограничением матриксной деструкции в тканях пародонта [12, 13].

Отсутствие влияния исследуемой композиции лекарственных средств на лимфоцитарную инфильтрацию тканей пародонта при одновременном снижении костной деструкции и микроциркуляторных нарушений позволяет предположить, что витамин D в представленной лекарственной форме реализует преимущественно иммуномодулирующее действие.

Заключение. Гель, содержащий альгинатные микрокапсулы, загруженные витамином D , эффективно влияет на морфологические проявления экспериментального пародонтита: снижает деструкцию костной ткани, нормализует микроциркуляторные параметры в тканях пародонта и сохраняет структуру круговой связки. Полученные результаты обосновывают перспективность разработки местных лекарственных форм на основе систем адресной доставки витамина D для патогенетической терапии воспалительных заболеваний пародонта.