The use of new biocomposite materials on the basis Nikolayevich proteins affecting os-teoreparation process in maxillofacial surgery and traumatology. Clinical case

Full Text

Введение Восстановление утраченной костной ткани является одной из важнейших проблем в реконструктивной хирургии различных опорно-двигательных систем организма, в частности в области лицевого черепа. Врожденные дефекты костной ткани или ее возрастная утрата, патологические состояния не могут быть устранены путем физиологической регенерации или простого хирургического вмешательства [1, 2]. В таких случаях, как правило, применяют различные композитные материалы, чтобы не только восполнить утраченный дефект, но и обеспечить полноценную функцию органа [3, 4]. Широкий круг используемых в медицине природных (аллогенных и ксеногенных) и синтетических материалов (препараты на основе коллагена, гидроксиапатита (ГАП), хонсурид, хитозан, сплавы металлов, керамика, биоситаллы, полимеры и их композиты), а также собственных тканей -аутогенных не снимает актуальности проблемы, так как пока не найден материал, отвечающий всем необходимым требованиям, предъявляемым к материалам для регенерации дефектов костной ткани [5-7]. Остеопластические материалы должны обеспечивать относительную простоту проведения хирургического вмешательства, расширение возможностей моделирования, стабильность химической структуры, отсутствие инфекционных возбудителей и т. д. [8-10]. 43 РОССИЙСКИЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, №2, 2014 Кроме того, по современным представлениям «идеальный» костнозамещающий материал должен обладать следующими свойствами: - остеогенностью (содержать клеточные источники для остеогенеза); - остеоиндукцией (запускать остеогенез); - остеокондукцией (служить матрицей для образования новой кости в ходе репаративного остеогенеза, обладать способностью направлять ее рост); - остеопротекцией (заменять кость по механическим свойствам) [11-13]. Актуальность В последние годы все больше внимания уделяется веществам, введенным в остеопластические композиции с целью усиления построения костной ткани и ее минерализации. Наиболее перспективно в этом плане применение белков малого матрикса, которые обладают рядом уникальных молекулярных свойств. Описано использование данных белков - гликопротеинов в лекарственных целях. Адгезивные гликопротеины микроокружения клетки регулируют ряд основных ферментативных процессов, в том числе системы пероксид-ного окисления липидов. Биологический эффект гликопротеинов характеризуется отсутствием видовой специфичности, но наличием ярко выраженной тканевой специфичности. «Адгелон» - препарат, в основе которого лежит ранее неизвестный, выделенный из сыворотки крови быка гликопротеин [14], оказывающий действие на клетки и состояние соединительной ткани, функция которой чрезвычайно важна в процессах восстановления нарушенной гистоструктуры органа. Судя по данным относительно аминокислотного состава, пептид, входящий в препарат «Адгелон», содержит большое количество диамино- и дикарбоновых кислот, остатки которых (свободные карбоксильные группы и аминогруппы) остаются свободными для комплексообразования. Эти свободные аминогруппы (-NH2, -NH3+) и карбоксильные (СООН, СОО-) группы пептида также могут образовывать координационные связи с поверхностными ионами ГАП. При этом связывание с ионами кальция достигается за счет боковых карбоксилат-анионов (СОО-) и аминогрупп (-NH2), в то время как связывание с фосфат-ионами ГАП может обеспечиваться благодаря образованию ионных связей фосфат-ионов с частично протонированными (-NH3+) аминогруппами пептида препарата «Адгелон» (рис. 1 на вклейке, слева). Ионы кальция (находящиеся на поверхности гидроксиа-патита) могут образовывать донорно-акцепторные связи с хитозаном за счет свободных гидроксильных (ОН) и аминогрупп (NH2) хитозана. Фосфат-ионы, находящиеся на поверхности ГАП, могут образовывать ионную связь с частично протонированными (-NH3+) аминогруппами хитозана (см. рис. 1 на вклейке, справа). Таким образом может обеспечиваться хорошая адгезия ГАП как с хитозаном, так и с пептидом препарата «Адгелон». Салициловая кислота (применяемая в качестве антисептического и противовоспалительного компонента) также может связываться с ГАП благодаря поверхностным ионам кальция ГАП, способным к координации с салицилат-анионами. Кроме того, хитозан, как указано выше, хорошо растворяется в органических кислотах (уксусной, лимонной, щавелевой, янтарной и др.) и поэтому будет хорошо растворяться в салициловой кислоте, образуя однородный твердый раствор вследствие образования ионных связей салицилатаниона с протонированными аминогруппами (-NH3+) хитозана, а также образования водородных связей (см. рис. 1 на вклейке, верх). Аналогичным образом салициловая кислота будет связываться и с пептидом препарата «Адгелон» за счет образования ионных связей салицилатаниона с протонированными аминогруппами (-NH3+) «Адгелона» и водородных связей. Новый биокомпозитный препарат на основе биорегуля торов, полученных из сыворотки крупного рогатого скота, применен совместно с хитозан-альгинатным комплексом «Бол-хитал» для заполнения полостей, образующихся после удаления кист челюсти. Было показано, что репаративная регенерация кости при использовании данных белковых факторов происходит в более ранние сроки - в среднем от 3 до 5 мес [15]. Принимая во внимание описанные в литературе преимущества каждого из препаратов и химическую обоснованность их взаимодействия, мы составили биокомпозитный препарат, состоящий из гранул ГАП и регуляторного гликопротеина в виде препарата «Адгелон» [16]. Из химической формулы ГАП и химической природы организуемых им связей следует, что остеоинтеграция обусловлена взаимодействием карбоксильных групп и аминогрупп. Все материалы, входящие в состав предлагаемого композита, являются биосовместимыми и так или иначе содействуют регенерации тканей. «Адгелон» оказывает действие на клетки и состояние соединительной ткани, функция которой чрезвычайно важна в процессах восстановления нарушенной гистоструктуры органа; данный низкомолекулярный белок, входящий в состав препарата, является идентичным человеческому. Хитозан обладает бактериостатическим действием, противогрибковой и антивирусной активностью, способствует регенерации тканей и заживлению ран (в том числе ожоговых). Хитозановые материалы не вызывают аллергических реакций и не теряют своей прочности. ГАП входит в состав зубов и костей в человеческом теле и является естественным строительным материалом, содействующим регенерации и быстрому срастанию костей. Таким образом, указанное соединение является эндогенным и видонеспецифичным для человеческого организма, стимулирует процесс регенерации хрящевой и костной ткани. Сочетание вышеуказанных компонентов полностью удовлетворяет потребности в остеокондуктивном и остеоин-дуктивном свойстве материала. Материал получил название «Матрибон» (англ. «Matrixbone»). Пример клинического применения биокомпозици-онного материала «Матрибон» Больная К., обратилась в стоматологический центр «Росдент» с жалобами на наличие припухлости в подниж-нечелюстной области и нижних отделах щеки справа. При осмотре определяется незначительное вздутие кортикального слоя костной ткани в проекции зубов 4.4-4.8, асимметрия нижнего отдела лица за счет деформации кортикального слоя. На ортопантомограмме (ОПТГ) видна деструкция костной ткани с четкими контурами с визуализацией дистопиро-ванного зуба 4.8 (рис. 2 на вклейке). Диагноз: фолликулярная киста нижней челюсти справа. Под проводниковой и инфильтрационной анестезией проведена операция цистоэктомии с удалением зуба 4.8. Следующим этапом образовавшаяся полость обработана раствором низкомолекулярных белков, в частности «Адгелона», заполнена новым биокомпозитным материалом «Матрибон» и закрыта биорезорбируемой мембраной (рис. 3 на вклейке). В раннем послеоперационном периоде нагноений или формирования гематом не отмечалось, сохранялся умеренный отек, рана заживала первичным натяжением. Проводили контрольное рентгенологическое исследование через 1, 3, 6 мес. Через 1 мес после хирургического вмешательства при компьютерной томографии (КТ) определялась неоднородность, глыбчатость зоны заполнения дефекта новым биокомпозитным материалом «Матрибон». Рентгенологическая тень имела разную степень плотности (рис. 4 на вклейке). Через 3 мес в области операции рентгеновское изображение по плотности не отличалось от окружающей матричной костной ткани (рис. 5 на вклейке). К 6-му месяцу произошла полная перестройка биокомпозитного материала в матричную костную ткань (рис. 6 на вклейке). Учитывая 44 клинические исследования полученные данные КТ, было решено провести дентальную имплантацию (рис. 7 на вклейке) с одномоментным гистологическим исследованием (рис. 8 на вклейке), которое показало структурную идентичность вновь образованной костной ткани в зоне дефекта с материнской. Заключение Таким образом, эффективность применения нового био-композитного материала открывает новые возможности при лечении включенных дефектов костей лицевого скелета благодаря его использованию в качестве универсального био-пластического материала. Композиционные материалы имеют ряд существенных преимуществ перед другими аллопластическими материалами (способность резорбироваться и утилизироваться организмом, стимулировать репаративные процессы в самой поврежденной ткани за счет активации клеточного резервного отдела). Композит «Матрибон», активизируя имеющиеся в организме белки экстрацеллюлярного матрикса, цитокины и предшественники остеобластов, способен обеспечивать ускоренный ангиогенез в зоне его введения и оссификацию в области дефекта. При этом каких-либо воспалительных реакций организма на внесенный материал не наблюдается, что указывает на его низкую антигенность и высокую степень биоинтеграции с тканями организма.

About the authors

A. I Shaykhaliev

T.M.Sechenov first Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare

M. S Krasnov

Federal State Budgetary Institution «Russian Academy of Sciences Koltzov Institute of Developmental Biology»

Ya. N Karasenkov

Medical company "Rosdent"

G. P Ter-Asaturov

L. D Arazashvili

T.M.Sechenov first Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare

G. M Stetskiy

References

Supplementary files