Влияние концентрации наночастиц серебра в альгинатных микрокапсулах на реализацию их эффектов на морфологические изменения при пародонтите

зубы. Начальными признаками данных заболеваний являются болезненные ощущения, кровоточивость и гиперемия десен; такое состояние характеризуется как гингивит, и впоследствии, если не оказано определенное лечебное воздействие, он прогрессирует до пародонтита, который приводит к структурным из- менениям более разрушительного характера — потере пародонтальной связки и поддерживающей кости. В 2009 г. на Европейском семинаре по здоровью пародонта и сердечно-сосудистым заболеваниям сообщалось, что распространенность заболеваний пародонта колеблется от 20 до 50% по всему миру [1]. По данным Всемирной организации здравоохранения (2016), пародонтит был 11-м наиболее распространенным заболеванием в мире [2]. Пародонтит — это одна из основных причин потери зубов, приводящая к эстетическим нарушениям и функциональным расстройствам, негативно влияющим на питание и общее состояние здоровья пациентов. В связи с тем, что данное заболевание быстро прогрессирует, имеет высокую распространенность и трудно поддается лечению, вопросы, касающиеся поиска и разработки новых эффективных методов лечения, остаются актуальными и в настоящее время.

Наночастицы серебра в последнее время приобрели большую популярность в области биомедицины, в литературе имеется множество исследований, демонстрирующих антибактериальный эффект серебра, позволяющий использовать его для лечения некоторых заболеваний, в том числе и болезней пародонта [3–5].

Перспективные технологии, такие как наноструктурирование и инкапсуляция различных веществ, открывают возможности для усовершенствования терапевтических схем лечения заболеваний пародонта. Проведенные ранее исследования доказывают то, что гель, содержащий микрокапсулы с наночастицами серебра, положительно влияет на состояние ми-кроциркуляторного русла в тканях пародонта у крыс с экспериментальным пародонтитом [6]. Однако, по данным других литературных источников, обнаружено, что наночастицы серебра способны оказывать раздражающее воздействие на слизистую оболочку [7, 8]. Данное действие является негативным побочным эффектом, при прогрессировании которого возможно появление эрозивных образований на слизистой оболочке, а в дальнейшем — и разрушение тканей, что обусловливает необходимость минимизации рисков его возникновения. В связи с этим вариантом решения данной задачи становится оптимизация концентрации в микрокапсулах наночастиц серебра, что и определило направление настоящей работы.

Цель — оценить эффекты альгинатных микрокапсул на морфологические изменения при пародонтите в зависимости от концентрации в них наночастиц серебра.

Материал и методы. Работа выполнена на 30 белых крысах-самцах, разделенных случайным образом на три группы по 10 особей в каждой. Группа сравнения — животные с экспериментальной моделью пародонтита; I и II опытные группы — животные с пародонтитом (5 недель), которым после удаления лигатуры выполнялась аппликация на поверхность десны геля, содержащего микрокапсулы с высокой (0,25 М) и низкой (0,1 М) концентрациями серебра соответственно. Животные содержались в стандартных условиях вивария при естественном освещении, свободном доступе к воде и пище. Все экспериментальные работы проводились в соответствии с положениями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, требованиям национального руководства по содержанию и уходу за лабораторными животными и одобрены этическим комитетом Саратовского ГМУ имени В. И. Разумовского (протокол № 1 от 07.09.2021). За 10 мин до манипуляции животных анестезировали путем внутримышечного введения Телазола (ZoetisInc., Испания) из расчета 0,1 мл/кг и Ксиланита (ООО «Нита-Фарм», Россия) в дозе 1 мг/кг массы животного.

Моделирование пародонтита у крыс проводили лигатурным методом, в модификации лигатурного метода A. Ionel с соавт. [9], под анестезией проводилось вшивание полифиламентной нерассасывающейся нити в ткани десны в области центральных резцов нижней челюсти — данная область является наиболее доступной для аппликаций и диагностических манипуляций. На 14-е сутки после вшивания лигатуру удаляли.

Животным опытных групп производили нанесение альгинатных серебряных микрокапсул трижды: на 14, 16, 18-й дни эксперимента. Микрокапсулы были приготовлены в соответствии с протоколом, опубликованным ранее [6]. Полые серебряные альгинатные микрокапсулы были получены путем адсорбции альгината натрия объемом 1 мл и концентрацией 5 мг/мл на пористые частицы карбоната кальция [10] с последующей гелификацией альгината натрия ионами серебра при добавлении 1 мл нитрата серебра в концентрациях 0,1 M или 0,25 М. Полное восстановление наночастиц серебра и одновременное растворение пористого ядра карбоната кальция осуществлялось путем добавления к суспензии 1 мл аскорбиновой кислоты концентрацией 0,1 М. Таким образом были приготовлены два типа образцов: полые альгинатные серебряные микрокапсулы c различными концентрациями серебра 0,1 М и 0,25 М.

Животных выводили из эксперимента передозировкой препаратов для наркоза на 5-й неделе после наложения лигатуры. Производили забор нижней челюсти и фиксировали в 10%-м формалине для гистологического исследования. Комплекс забранных тканей деминерализировали электролитным декальцинирующим раствором («ЭргоПродакшн», Россия) в течение суток. После этого для изготовления препаратов вырезали участок, содержащий ткани поддерживающего аппарата центральных резцов, и использовали для изготовления горизонтальных (поперечных по отношению к оси резцов) срезов. Ткани подвергали спиртовой проводке, после чего заливали в парафин. Срезы толщиной 5–7 мкм, изготовленные с помощью полуавтоматического микротома RMD 3000 (MtPoint, Россия — Австралия), окрашивали гематоксилином Майера (ООО «Биовитрум», Россия) и эозином (ООО «Биовитрум», Россия). Для просветления срезов использовали Bio-Clear (BioOptica, Италия), а для заключения препаратов под покровное стекло применяли Bio- Monht (BioOptica, Италия).

Микроскопию полученных препаратов выполняли с помощью микровизора проходящего света серии μVizo-103 (ООО «ЛОМО ФОТОНИКА», Россия). При микроскопии сагиттальных срезов оценивали выраженность воспалительных и деструктивных изменений поддерживающего аппарата зуба, включая оценку морфологических изменений круговой связки зуба, состояния ее сосудов, проявлений резорбции костной ткани. При оценке изменений круговой связки зуба также учитывали направление и ход ее волокон. Кроме того, выполняли качественную оценку агрегатного состояния крови в сосудах круговой связки зуба.

Результаты. Морфологический анализ препаратов горизонтального среза у животных группы сравнения показал, что на 5-й неделе после наложения лигатуры отмечается разволокнение связки зуба, на- рушение хода волокон за счет интерстициального отека. В собственной связке зуба — наличие выраженных периваскулярных отеков (рисунок А). Вместе с этим в отдельных сосудах присутствуют признаки нарушения агрегатного состояния крови — сладж-сепарация крови. Преобладающей популяцией клеток круговой связки зуба являются фибробласты (рисунок Б).

В костной ткани наблюдается разрежение кости по типу лакунарной резорбциии с врастанием соединительной ткани в лакуны (рисунок Б).

Выявлено, что у животных сравнительной группы на 5-й неделе после наложения лигатуры обнаруже- ны нарушения кровотока в форме сладжирования крови, периваскулярные отеки, а также резорбция кости с разрастанием соединительной ткани, свидетельствующая о выраженной деструкции тканей па-родонтального комплекса.

У животных, которым на 5-й неделе проводили аппликации на десну геля, содержащего микрокапсулы с низкой (0,1 М) концентрацией серебра, местами отмечается разволокнение в круговой связке зуба и нарушенный ход волокон (рисунки В, Г).

В альвеолярной кости наблюдается разрежение костной ткани преимущественно в зоне периваску-

Морфологические изменения у крыс с экспериментальным пародонтитом на фоне применения гелей с высокой (0,25 М) и низкой (0,1 М) концентрациями серебра:

А, Б — круговая связка зуба животного с экспериментальным пародонтитом (А — увеличение ×20; Б — увеличение ×5); В, Г — круговая связка зуба животного с экспериментальным пародонтитом после нанесения геля, содержащего микрокапсулы с низкой концентрацией серебра (0,1 М) (В — увеличение ×20; Г — увеличение ×5); Д, Е — круговая связка зуба животного с экспериментальным пародонтитом после нанесения геля, содержащего микрокапсулы с высокой концентрацией серебра (0,25 М) (Д — увеличение ×20; Е — увеличение ×5)

лярных пространств (рисунок Г). При этом у животных I опытной группы как резорбтивные процессы, так и замещение костной ткани соединительной менее выражены, чем в группе сравнения.

Так, у животных, которым наносили на поверхность десны гель с низким содержанием (0,1 М) серебра, выявлены нарушения целостности круговой связки зуба и деструктивные процессы в кости. Выраженность деструкции костной ткани и ее замещение соединительной у животных данной группы меньше, чем в группе сравнения.

При микроскопии препаратов поперечного среза у животных II опытной группы наблюдается упорядоченный равномерный ход волокон циркулярной связки зуба, интерстициальные отеки не выявлены. Как и в других группах, у животных II опытной группы отмечается сохранение периваскулярных отеков в круговой связке зуба (рисунок Д).

После нанесения геля, содержащего серебряные микрокапсулы с высокой концентрацией (0,25 М), у крыс с пародонтитом в альвеолярной кости признаки резорбтивных процессов в костной ткани альвеолярного отростка выражены слабо (рисунки Д, Е).

Таким образом, у животных, которым наносили на поверхность десны гель с высоким содержанием серебра (0,25 М), деструктивные процессы в кости не были выражены, что подтверждает его большую эффективность по сравнению с гелем, в состав которого входили капсулы с низкой концентрацией наночастиц серебра.

Обсуждение. Результаты проведенного исследования демонстрируют развитие дегенеративно-воспалительных изменений, проявляющихся наличием интерстициального отека, а также деструкцией костной ткани в области нижней челюсти у животных с экспериментальным пародонтитом, что согласуется с данными, полученными ранее другими авторами [11]. В то же время в ходе настоящей работы обнаружено, что данные изменения сохраняются три недели после снятия лигатуры, что свидетельствует об их стойкости. Следовательно, использованная в данной работе модификация метода моделирования пародонтита может быть использована для выявления эффективности и безопасности медикаментозной терапии развивающихся нарушений, так как воспроизводит хронический характер течения пародонтита.

Аппликации гелей, содержащих микрокапсулы с наночастицами серебра (0,1 и 0,25 М), у крыс с воспаленными деснами препятствуют развитию деструктивных процессов в тканях поддерживающего аппарата зуба. Данный эффект может быть косвенно обусловлен антибактериальным действием наночастиц серебра, что согласуется с многочисленными литературными данными [12–15].

В ходе настоящей работы было отмечено, что гель, содержащий микрокапсулы с серебром (0,25 М), при экспериментальном пародонтите на 5-й неделе не оказывает значимого влияния на морфологические проявления нарушений микроциркуляции. Результаты гистологических исследований, подтверждают данные, полученные ранее при изучении влияния геля, содержащего микрокапсулы с высокой концентрацией серебра, на функциональное состояние микроциркуляторного русла десен и свидетельствующие о наличии слабого раздражающего эффекта и отсутствие выраженной нормализации перфузии при аппликациях на воспаленный пародонт [6]. Между тем у животных II группы наблюдается ни- велирование деструкции костной ткани альвеолярного отростка, что может указывать на проявление остеогенного эффекта наночастиц серебра, который был описан другими авторами [16].

В результате морфологического анализа у животных с экспериментальным пародонтитом, которым выполняли нанесение геля с высокой концентрацией серебра в капсулах, обнаружено эффективное снижение выраженности деструктивных процессов в костной ткани по сравнению с крысами, которым выполнялись аппликации на десну гелем с низкой концентрацией (0,1 М) серебра. Возможно, это связано с проявлением антибактериального и остеогенного эффектов, которые сильнее выражены у геля, содержащего в составе микрокапсулы серебра высокой концентрации (0,25 М).

Заключение. В ходе эксперимента не было обнаружено признаков негативного влияния разработанных гелей обеих концентраций — низкой (0,1 М) и высокой (0,25 М) на пораженные ткани десны у животных, что подтверждает безопасность их применения. Гели, содержащие альгинатные микрокапсулы с наночастицами серебра, способствуют редукции деструктивных изменений поддерживающего аппарата зуба при пародонтите, что определяет перспективы их клинической апробации у пациентов с воспалительными заболеваниями пародонта. Выраженность эффектов геля повышается с увеличением содержания наночастиц серебра в альгинатных микрокапсулах.