Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 10, №2, 2009

Back to issue

Фазовый состав минералов тазовой кости при имплантации в большебер-цовую кость биогенного гидроксилапатита

Authors: В.И. Лузин, А.А. Лубенец, В.В. Стрий, Р.В. Верескун, Б.С. Рудой - Государственный медицинский университет, Луганск, Национальный медицинский университет им. Н.И. Пирогова, Винница, Украина

Categories: Traumatology and orthopedics

Sections: Clinical researches

print version


Summary

В эксперименте на белых крысах репродуктивного возраста установлено, что нанесение сквозного дырчатого дефекта в большеберцовой кости сопровождается увеличением степени аморфности биоминерала тазовой кости, сохраняющимся до 90-го дня с момента операции. Имплантация биогенного гидроксилапатитного материала ОК-015 в нанесенный дефект в большеберцовой кости также сопровождается увеличением степени аморфности биоминерала тазовой кости, которое более выражено в ранние сроки наблюдения и полностью сглаживается к 90-му дню после оперативного вмешательства.

В експерименті на білих щурах репродуктивного віку встановлено, що нанесення наскрізного дирчастого дефекту у великогомілковій кістці супроводжується збільшенням ступеня аморфності біомінералу тазової кістки, що зберігається до 90-го дня після операції. Імплантація біогенного гідроксилапатитного матеріалу ОК-015 до дефекту у великогомілковій кістці також супроводжується підвищенням ступеня аморфності кісткового мінералу тазової кістки, яке було більш визначене в ранні терміни спостереження та повністю згладжується на 90-й день після оперативного втручання.

In the experiment on thoroughbred adult rats we proved that through defect leads to increase of amorphous mineral share in hipbone. The ratio between the two phases remains unchanged up to 90th day of the experiment. Implantation of hydroxya-patite into the defect has no immediate effect on amorphous mineral formation but by the 90th day of the experiment its share reduces considerably and returns to baseline values.


Keywords

костная система, костный минерал, гидроксилапатит

кісткова система, кістковий мінерал, гідроксилапатит

bone system, bone mineral, hydroxyapatite

Доказано, что при травматическом повреждении одной из костей скелета развивается системный остеопенический синдром – то есть на перелом отдельной кости реагирует костная система в целом, а не только поврежденный сегмент скелета [1-2]. Имеются также единичные сведения о реакции костного скелета на травматическое повреждение одного из его отделов в тех случаях, когда производится пластика дефекта различными материалами. Ранее нами было установлено, что нанесение дефектов в большеберцовых костях и их заполнение биогенным материалом на основе гидроксилапатита у белых крыс репродуктивного возраста сопровождается дисбалансом химического состава костей скелета, снижением их прочности, замедлением темпов их роста [3-5]. Целью данного исследования явилось исследование фазового состава минерала тазовых костей белых крыс при нанесении дефекта большеберцовых костей и заполнении его биогенным гидроксиапатитным материалом ОК-015. Работа является фрагментом межкафедральной НИР Луганского государственного медицинского уни­вер­ситета “Особенности роста, строения и регенерации трубчатых костей при пластике костных дефектов материалами на основе гидроксилапатита” (государственный регистрационный номер - 0103U006651).

Материал и методы

Исследования проведены на 105 белых крысах-самцах с исходной массой тела 135-145 г, распределенных на три группы: 1-я группа - интактные животные, 2-я группа – животные, которым с использованием эфирного масочного наркоза были сформированы сквозные костные дефекты на границе проксимального метафиза и диафиза большеберцовой кости (ББК) диаметром 2,2 мм [6]. Поскольку передне-задний размер ББК в этой области составляет у крыс данного возраста в среднем 3,5-3,6 мм, целостность костного органа и функциональная нагрузка на него сохранялись. В 3-й группе (А) в нанесенный дефект имплантировали блоки биогенного гидроксилапатита диаметром 2,2 мм, содержащего стеклофазу (материал ОК015). Все манипуляции на животных выполняли в соответствии с правилами европейской конвенции защиты позвоночных животных, использующихся в экспериментальных и других научных целях [7]. По истечении сроков эксперимента (от 7 до 180 дней) выделяли тазовые кости, растирали их в агатовой ступке в порошок и исследовали методом рентгеноструктурного анализа по методике внутреннего контроля [8]. Определяли объемное содержание кристаллического фосфата кальция – гидроксилапатита, а также содержание аморфного фосфата кальция (β-трикальцийфосфата либо витлокита) и карбоната кальция (кальцита). Полученные цифровые данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием пакета Statistica 5.11 for Windows.

Результаты и обсуждение

Оценка всех полученных результатов проводилась при обязательном сравнении с показателями интактных животных аналогичного веозраста (контрольная группа). У интактных животных в ходе наблюдения с 7-го по 90-й день наблюдения содержание кристаллического фосфата кальция в костном минерале тазовой кости постепенно возрастало – с 67,28±0,67% до 70,11±0,46% (табл.), а доли аморфных составляющих – витлокита и кальцита – понижались соответственно с 18,37±0,39% до 16,65±0,35% и с 14,34±0,33% до 13,24±0,35%. Это соответствует полученным нами ранее данным о фазовом составе костного минерала у интактных животных репродуктивного возраста [8]. К 180-му дню наблюдения намечалась слабо выраженная тенденция к обратному изменению исследуемых показателей, что можно рассматривать как начальные проявления процессов старения костной системы [9].

Нанесение сквозного дырчатого дефекта в большеберцовой кости сопровождалось увеличением степени аморфности биоминерала губчатого вещества тазовой кости. При этом содержание гидроксилапатита в биоминерале тазовой кости было меньше аналогичных показателей у интактных животных в период с 7-го по 90-й день эксперимента соответственно на 2,90%, 6,04%, 4,11%, 5,46% и 2,27% (рис. 1). В то же время содержание карбоната кальция в костном минерале превосходило показатели интактных животных в те же сроки соответственно на 3,50%, 6,46%, 7,74%, 13,15% и 6,58% (рис. 2). Доля аморфного фосфата кальция (витлокита) изменялась более значительно по амплитуде, но лишь в период с 7-го по 60-й день наблюдения, когда она превосходила контрольные показатели соответственно на 7,87%, 18,01%, 10,19% и 12,62% (рис. 3).

К 180-му дню эксперимента достоверные отклонения исследуемых показателей не определялись.

В том случае, когда в нанесенный в большеберцовой кости дефект имплантировали материал ОК-015, также было выявлено увеличение степени аморфности костного минерала тазовой кости, однако степень отклонений в ранние сроки была несколько выше, чем в группе без имплантации. При этом отклонения регистрировались лишь в период до 60-го дня эксперимента.

При имплантации в большеберцовую кость материала ОК-015 процентное содержание гидроксилапатита в минерале тазовой кости было меньше показателей контрольной группы соответственно установленным срокам эксперимента на 3,53%, 4,47%, 3,44% и 4,37%. Содержание кальцита в исследуемом биоминерале превосходило контрольные показатели с 7-го по 60-й день эксперимента на 6,20%, 12,81%, 4,91% и 9,19%, а доля витлокита – соответственно на 7,87%, 18,01%, 10,19% и 12,62%.

К 90-му и 180-му дням эксперимента достоверные отклонения исследуемых показателей не определялись.

Выводы

Результаты проведенного исследования показывают, что нанесение сквозного дырчатого дефекта в проксимальных отделах диафиза большеберцовой кости и сохранение функциональной нагрузки сопровождается изменениями фазового состава биологического минерала тазовой кости. Это проявляется в увеличении содержания аморфных солей кальция (кальцита и витлокита) и уменьшении содержания кристаллического фосфата кальция (гидроксилапатита) в период до 90-го дня эксперимента. Следует полагать, что выявленные отклонения являются проявлением системной реакции скелета на активно текущие процессы репаративной регенерации в большеберцовой кости. Данное предположение подтверждается также тем фактом, что максимальной амплитуда выявленных отклонений была к 15-му и 60-му дню эксперимента – в период наибольшей интенсивности формирования и перестройки костного регенерата в большеберцовой кости.

Имплантация в нанесенный дефект большеберцовой кости биогенного материала на основе гидроксилапатита (ОК-015) сопровождалась аналогичными изменениями фазового состава биоминерала тазовой кости. Однако были выявлены и некоторые отличия. Во-первых, к 7-му и 15-му дню эксперимента выявленные отклонения были выражены больше, чем в группе без имплантации. По-видимому, это можно объяснить активными процессами перестройки имплантированного в большеберцовую кость материала в данный период. Во-вторых, во временном интервале изменения фазового состава костного минерала регистрировались менее продолжительный период, чем в группе без имплантации (до 60-го дня). Вероятно, это связано с тем, что присутствие солей кальция (то есть имплантированного материала) в участке интенсивно протекающих процессов регенерации сглаживает системную реакцию скелета.

Перспективы дальнейших исследований. Для подтверждения выявленных закономерностей будет проведено сравнительное гистоморфометрическое исследование большеберцовой кости и других отделов костного скелета.


Bibliography

  1. Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение: Монография / Акад. мед. наук Украины; Под ред. Н.А.Коржа. – Х.: Золотые страницы, 2002. – 648 с.
  2. Cattermole H.C., Cook J.E., Fordham J.N., Muckle D.S., Cunningman J.L. Bone mineral changes during tibial fracture healing // Clin. Orthop. – 1997. – Vol.339. – P.190-196.
  3. Лузин В.И., Новоскольцева И.Г., Стрий В.В., Панкратьєв А.А., Скоробогатов А.Н. Минеральная насыщенность различных отделов скелета при имплантации в большеберцовую кость „Остеоапатита керамического – 015” // Український морфологічний альманах. – 2007. – Том 5, №2. – С.114-115.
  4. Ивченко В.К., Лузин В.И., Лубенец А.А., Ивченко Д.В. Особенности роста и формообразования костей скелета при имплантации в большеберцовую кость «Остеоапатита керамического»-015, легированного марганцем // Український морфологічний альманах. – 2007. – Том 5, №2. – С.114-115.
  5. Лузин В.И., Ивченко В.К., Ивченко Д.В., Скоробогатов А.Н., Лубенец А.А. Прочность плечевой кости при имплантации в большеберцовую кость гидроксиапатитного материала ОК-015 // Травма. - 2007. – Том 8, №4. – С. 387-389.
  6. Лузин В.И., Ивченко Д.В., Панкратьев А.А., Скоробогатов А.Н., Самойленко А.А. Методика моделирования костного дефекта у лабораторных животных // Український медичний альманах. – 2005. – Том 8, №2 (додаток). – С. 162.
  7. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. - Strasbourg, 1986. - 52 p.
  8. Лузин В.И. Применение рентгеноструктурного анализа для исследования фазового состава костного минерала // Український морфологічний альманах. – 2005. - Том 3, №4. – С. 61-64.
  9. Лузин В.И., Бережной Е.П., Кучеренко С.Л., Глущенко Р.В. Сравнительное исследование ультраструктуры костного и керамического гидроксиапатита методом рентгеноструктурного анализа // Таврический медико-биологический вестник. – 2006. – Том 9, №3. – С. 105-108.

Similar articles

Рентгеноструктурное исследование минерала при пластике костных де-фектов биогенным гидроксилапатитом, легированным селеном
Authors: В.К. Ивченко, В.И. Лузин, Д.В. Ивченко, А.Н. Скоробогатов - Луганский государственный медицинский университет, Луганск, Украина
"Тrauma" Том 10, №2, 2009
Date: 2011.08.30
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Химический состав различных отделов длинных трубчатых костей при имплантации в них биогенного гидроксилапатита
Authors: В.И. Лузин, С.В. Петросянц, Ю.С. Пляскова, В.Н. Прочан, И.Г. Новоскольцева - Государственный медицинский университет, Луганск, Украина
"Тrauma" Том 10, №3, 2009
Date: 2011.08.31
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Характеристика биологической деградации керамического гидроксиапатита, имплантированного в костный дефект, по данным рентгеноструктурного анализа
Authors: Лузин В.И., Петросянц С.В., Грек О.А., Бережной Е.П., Астраханцев Д.А. - ГУ «Луганский государственный медицинский университет»
"Тrauma" Том 15, №2, 2014
Date: 2014.06.04
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches

Back to issue