Ремоделювання кістки нижньої щелепи після трансплантації натурального колагену: гістологічні, імуногістохімічні та ультраструктурні аспекти

Анотація

У статті представлені результати дослідження гістологічних, імуногістохімічних та ультраструктурних характеристик кістково-керамічного регенерату після трансплантації натурального колагену в експериментальний дефект нижньої щелепи кролика, оскільки повна та якісна регенерація кісток щелепно-лицевої ділянки, її механізми та динаміка залишаються не до кінця вивченими, потребують уточнення і деталізації. Мета дослідження – визначити динаміку гістологічних, імуногістохімічних та ультраструктурних змін у кістці нижньої щелепи кролика після її травматичного ушкодження із наступним заміщенням дефекту натуральним колагеном. Методи. Досліди виконано на 89 кроликах-самцях віком 6-7 міс, масою 2,5-3,0 кг. 20 тварин становили контрольну групу, 64 – дві експериментальні. Ще 5 інтактних тварин було використано для вивчення нормальної структури кісткової тканини досліджуваної ділянки нижньої щелепи. До контрольної групи увійшли тварини з дефектом кісткової тканини, який загоювався під кров’яним згустком. Першу експериментальну групу складали кролики, у яких кістковий дефект заповнювали натуральним колагеном Collacone («Botiss dental», Germany) (Кол-К). Другу групу складали кролики, у яких кістковий дефект заповнювали натуральним колагеном з одночасним дом’язовим введенням лінкоміцину у дозі 12 мг/кг маси тварини 1 раз на добу впродовж 6 діб (Кол-К-Лінкоміцин). Контроль посттравматичного стану кісткової тканини в ділянці дефекту здійснювали впродовж 84 діб з використанням наступних методик: моделювання кісткового дефекту, світлооптична оцінка гістоструктури декальцинованої кістки, імуногістохімічне визначення експресії маркерів CD34, Calcitonin, Ki-67, трансмісійна електронна мікроскопія. Результати та підсумок. При аугментації експериментального дефекту із застосуванням натурального колагену відбувається інтенсивна стимуляція неоваскулогенезу та утворення численних острівців десмального остеогенезу не лише на периферії, а й у внутрішніх ділянках регенерату, проте відновлення періосту на поверхні імплантованого матеріалу здійснюється стриманими темпами протягом перших трьох тижнів експерименту. В цей період на тлі збереженої запальної інфільтрації остеокондуктивний ефект колагенового імплантату реалізується через утворення розвиненої губчастої структури грубоволокнистих трабекул за рахунок активної міграції остеопрогеніторних клітин, високої мітотичної і синтетичної активності згрупованих остеобластів, хоча ступінь їх дозрівання залишається обмеженим. Внаслідок переважання проліферативної динаміки (за даними вивчення експресії маркерів Ki-67 і CD34) над швидкістю дозрівання остеогенних клітин через 5 тижнів після імплантації кістковий регенерат являє собою щільну сітку грубоволокнистих трабекул з поодинокими локусами ремоделювання без з ознак компактизації. Через 8 тижнів по всьому об’єму репаративного регенерату відбувається активне ремоделювання трабекул з утворенням примітивних кісткових пластинок, які за рахунок прискореного фіброгенезу та обмеженого дозрівання остеоцитів містять численні ультраструктурні ознаки невпорядкованого упакування гетероморфних колагенових волокон і їх пучків у складі кісткового матриксу. Наприкінці експерименту імплантація натурального колагену забезпечує повне відновлення періосту, часткову інтеграцію з материнською кісткою та завершення ремоделювання новоутворених трабекул, проте варіативні за геометрією кісткові пластинки, новоутворені остеони та остеоцитарна лакуно-канальцева система остеорегенерату суттєво відрізняються від інтактної структури. Імплантація натурального колагену із застосуванням лінкоміцину зумовлює ефективну редукцію альтеративних і запальних змін у зоні експериментального дефекту, проте не впливає на темпи відновлення періосту. У перші три тижні після імплантації остеокондуктивний потенціал екзогенного колагену проявляється прискореною васкуляризацією периферичних і глибоких зон регенерату, посиленою міграцією та проліферацією малодиференційованих попередників фібробластів і остеобластів, суттєвим збільшенням кількості і щільності осередків перетинчастого остеогенезу. Впродовж 4-го і 5-го тижнів щільна губчаста гістоархітектура остеорегенерату по всьому об’єму експериментального дефекту, яка побудована з новоутворених грубоволокнистих трабекул і численних дрібних фібротичних ділянок, містить остеобласти з високою секреторною активністю та поодинокі остеоцити з незрілою ультраструктурою. Процеси ремоделювання з утворенням примітивних кісткових пластинок ініціюються на периферії остеорегенерату з боку мінералізованих відновлених трабекул материнської губчастої кістки, які виступають тригером дозрівання остеогенних клітин. У період від 8-го до 12-го тижня після імплантації натурального колагену на тлі активації остеокластів ремоделювання трабекул здійснюється синхронно по всьому об’єму остеорегенерату, що супроводжується посиленням синтезу колагену у складі кісткових пластинок і, навпаки, його редукцією у міжтрабекулярних просторах. Поступова компактизація та мінералізація пластинчастої кісткової тканини призводить до формування примітивної лакуно-канальцевої системи, забезпечує значну, але не повну остеоінтеграцію регенерату, супроводжується обмеженням проліферативної активності диферонів фібробластів і остеобластів, дозріванням більшості остеоцитів і стабілізацією загальної гістоархітектури остеорегенерату.