Preview

Фундаментальная и клиническая медицина

Расширенный поиск

Эффективность гетерологического деминерализованного костного матрикса для замещения критических костных дефектов свода черепа крыс

https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-3-24-34

Полный текст:

Аннотация

Цель. Оценить эффективность гетерологического деминерализованного костного матрикса (ДКМ) для замещения костных дефектов в эксперименте на модели критического дефекта костей свода черепа крыс.
Материалы и методы. Для эксперимента использовали самцов крыс (n = 48) линии Sprague-Dawley возрастом от 4,5 до 6 месяцев. В ходе оперативного вмешательства создавали критический дефект костей свода черепа и замещали его костным аутотрансплантатом, гетерологическим ДКМ или препаратом-компаратором (Geistlich Bio-Oss®) либо оставляли незаполненным (отрицательный контроль). Через 4 или 12 недель выводили крыс из эксперимента и проводили исследование областей дефекта при помощи микроскопической оценки срезов тканей, окрашенных гематоксилином и эозином (доля минерализованной ткани от просвета дефекта) и микрокомпьютерной томографии (объем новообразованной костной ткани, минеральная плотность новообразованной ткани, толщина новообразованных костных элементов и распределение их диаметра).
Результаты. Замещение дефектной области костным аутотрансплантатом, как и ожидалось, показало наилучшие результаты. При применении гетерологического ДКМ и препарата-компаратора наблюдалась выраженное заполнение критического дефекта, при этом статистически значимых различий в показателях репарации костной ткани между разработанным оригинальным прототипом и медицинским изделием сравнения выявлено не было. Микрокомпьютерно-томографический и гистологический методы исследования продемонстрировали конкордантные результаты (эффекты имели сопоставимую степень выраженности).
Заключение. Гетерологический ДКМ эффективен для замещения критических костных дефектов свода черепа крыс.

Об авторах

А. В. Веремеев
Общество с ограниченной ответственностью «Матрифлекс»; ФГБУ «Национальный исследовательский центр пидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н. Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Веремеев Алексей Владимирович, кандидат медицинских наук, генеральный директор

125252, г. Москва, ул. Авиаконструктора Микояна, д. 12, корп. А, п. 1, эт. 2, оф. 1



Р. Н. Болгарин
Общество с ограниченной ответственностью «Матрифлекс»
Россия

Болгарин Роман Николаевич, директор по развитию

125252, Москва, ул. Авиаконструктора Микояна, д. 12, корп. А, п. 1, эт. 2, оф. 1



В. Г. Нестеренко
ФГБУ «Национальный исследовательский центр эпидемиологии и микробиологии имени почётного академика Н. Ф. Гамалеи» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия

Нестеренко Владимир Георгиевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий отделом иммунологии

123098, г. Москва, ул. Гамалеи, д. 18



А. А. Андреев-Андриевский
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова
Россия

Андреев-Андриевский Александр Александрович, кандидат биологических наук, руководитель центра доклинических исследований ООО «НИИ митоинженерии МГУ»

119330, г. Москва, ул. Ленинские горы, д. 73А



Список литературы

1. Recent Advances in Orthopedics-2. Courney, P Maxwell [Ed]. Jaypee Brothers Medical Publishers. – 2018. – 220 p.

2. GBD 2016 Disease and Injury Incidence and Prevalence Collaborators. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 328 diseases and injuries for 195 countries, 1990-2016: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2016. Lancet. 2017;390(10100):1211-1259. doi: 10.1016/S0140-6736(17)32154-2.

3. Haagsma JA, Graetz N, Bolliger I, Naghavi M, Higashi H, Mullany EC, Abera SF, Abraham JP, Adofo K, Alsharif U, Ameh EA, Ammar W, Antonio CA, Barrero LH, Bekele T, Bose D, Brazinova A, Catalá-López F, Dandona L, Dandona R, Dargan PI, De Leo D, Degenhardt L, Derrett S, Dharmaratne SD, Driscoll TR, Duan L, Petrovich Ermakov S, Farzadfar F, Feigin VL, Franklin RC, Gabbe B, Gosselin RA, Hafezi-Nejad N, Hamadeh RR, Hijar M, Hu G, Jayaraman SP, Jiang G, Khader YS, Khan EA, Krishnaswami S, Kulkarni C, Lecky FE, Leung R, Lunevicius R, Lyons RA, Majdan M, Mason-Jones AJ, Matzopoulos R, Meaney PA, Mekonnen W, Miller TR, Mock CN, Norman RE, Orozco R, Polinder S, Pourmalek F, Rahimi-Movaghar V, Refaat A, Rojas-Rueda D, Roy N, Schwebel DC, Shaheen A, Shahraz S, Skirbekk V, Søreide K, Soshnikov S, Stein DJ, Sykes BL, Tabb KM, Temesgen AM, Tenkorang EY, Theadom AM, Tran BX, Vasankari TJ, Vavilala MS, Vlassov VV, Woldeyohannes SM, Yip P, Yonemoto N, Younis MZ, Yu C, Murray CJ, Vos T. The global burden of injury: incidence, mortality, disabilityadjusted life years and time trends from the Global Burden of Disease study 2013. Inj Prev. 2016;22(1):3-18. doi: 10.1136/ injuryprev-2015-041616.

4. Global Burden of Disease Child and Adolescent Health Collaboration, Kassebaum N, Kyu HH, Zoeckler L, Olsen HE, Thomas K, Pinho C, Bhutta ZA, Dandona L, Ferrari A, Ghiwot TT, Hay SI, Kinfu Y, Liang X, Lopez A, Malta DC, Mokdad AH, Naghavi M, Patton GC, Salomon J, Sartorius B, Topor-Madry R, Vollset SE, Werdecker A, Whiteford HA, Abate KH, Abbas K, Damtew SA, Ahmed MB, Akseer N, Al-Raddadi R, Alemayohu MA, Altirkawi K, Abajobir AA, Amare AT, Antonio CAT, Arnlov J, Artaman A, Asayesh H, Avokpaho EFGA, Awasthi A, Ayala Quintanilla BP, Bacha U, Betsu BD, Barac A, Bärnighausen TW, Baye E, Bedi N, Bensenor IM, Berhane A, Bernabe E, Bernal OA, Beyene AS, Biadgilign S, Bikbov B, Boyce CA, Brazinova A, Hailu GB, Carter A, Castañeda-Orjuela CA, Catalá-López F, Charlson FJ, Chitheer AA, Choi JJ, Ciobanu LG, Crump J, Dandona R, Dellavalle RP, Deribew A, deVeber G, Dicker D, Ding EL, Dubey M, Endries AY, Erskine HE, Faraon EJA, Faro A, Farzadfar F, Fernandes JC, Fijabi DO, Fitzmaurice C, Fleming TD, Flor LS, Foreman KJ, Franklin RC, Fraser MS, Frostad JJ, Fullman N, Gebregergs GB, Gebru AA, Geleijnse JM, Gibney KB, Gidey Yihdego M, Ginawi IAM, Gishu MD, Gizachew TA, Glaser E, Gold AL, Goldberg E, Gona P, Goto A, Gugnani HC, Jiang G, Gupta R, Tesfay FH, Hankey GJ, Havmoeller R, Hijar M, Horino M, Hosgood HD, Hu G, Jacobsen KH, Jakovljevic MB, Jayaraman SP, Jha V, Jibat T, Johnson CO, Jonas J, Kasaeian A, Kawakami N, Keiyoro PN, Khalil I, Khang YH, Khubchandani J, Ahmad Kiadaliri AA, Kieling C, Kim D, Kissoon N, Knibbs LD, Koyanagi A, Krohn KJ, Kuate Defo B, Kucuk Bicer B, Kulikoff R, Kumar GA, Lal DK, Lam HY, Larson HJ, Larsson A, Laryea DO, Leung J, Lim SS, Lo LT, Lo WD, Looker KJ, Lotufo PA, Magdy Abd El Razek H, Malekzadeh R, Markos Shifti D, Mazidi M, Meaney PA, Meles KG, Memiah P, Mendoza W, Abera Mengistie M, Mengistu GW, Mensah GA, Miller TR, Mock C, Mohammadi A, Mohammed S, Monasta L, Mueller U, Nagata C, Naheed A, Nguyen G, Nguyen QL, Nsoesie E, Oh IH, Okoro A, Olusanya JO, Olusanya BO, Ortiz A, Paudel D, Pereira DM, Perico N, Petzold M, Phillips MR, Polanczyk GV, Pourmalek F, Qorbani M, Rafay A, Rahimi-Movaghar V, Rahman M, Rai RK, Ram U, Rankin Z, Remuzzi G, Renzaho AMN, Roba HS, Rojas-Rueda D, Ronfani L, Sagar R, Sanabria JR, Kedir Mohammed MS, Santos IS, Satpathy M, Sawhney M, Schöttker B, Schwebel DC, Scott JG, Sepanlou SG, Shaheen A, Shaikh MA, She J, Shiri R, Shiue I, Sigfusdottir ID, Singh J, Silpakit N, Smith A, Sreeramareddy C, Stanaway JD, Stein DJ, Steiner C, Sufiyan MB, Swaminathan S, Tabarés-Seisdedos R, Tabb KM, Tadese F, Tavakkoli M, Taye B, Teeple S, Tegegne TK, Temam Shifa G, Terkawi AS, Thomas B, Thomson AJ, Tobe-Gai R, Tonelli M, Tran BX, Troeger C, Ukwaja KN, Uthman O, Vasankari T, Venketasubramanian N, Vlassov VV, Weiderpass E, Weintraub R, Gebrehiwot SW, Westerman R, Williams HC, Wolfe CDA, Woodbrook R, Yano Y, Yonemoto N, Yoon SJ, Younis MZ, Yu C, Zaki MES, Zegeye EA, Zuhlke LJ, Murray CJL, Vos T. Child and Adolescent Health From 1990 to 2015: Findings From the Global Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors 2015 Study. JAMA Pediatr. 2017;171(6):573-592. doi: 10.1001/jamapediatrics.2017.0250.

5. Mokdad AH, Forouzanfar MH, Daoud F, Mokdad AA, El Bcheraoui C, Moradi-Lakeh M, Kyu HH, Barber RM, Wagner J, Cercy K, Kravitz H, Coggeshall M, Chew A, O'Rourke KF, Steiner C, Tuffaha M, Charara R, Al-Ghamdi EA, Adi Y, Afifi RA, Alahmadi H, AlBuhairan F, Allen N, AlMazroa M, Al-Nehmi AA, AlRayess Z, Arora M, Azzopardi P, Barroso C, Basulaiman M, Bhutta ZA, Bonell C, Breinbauer C, Degenhardt L, Denno D, Fang J, Fatusi A, Feigl AB, Kakuma R, Karam N, Kennedy E, Khoja TA, Maalouf F, Obermeyer CM, Mattoo A, McGovern T, Memish ZA, Mensah GA, Patel V, Petroni S, Reavley N, Zertuche DR, Saeedi M, Santelli J, Sawyer SM, Ssewamala F, Taiwo K, Tantawy M, Viner RM, Waldfogel J, Zuñiga MP, Naghavi M, Wang H, Vos T, Lopez AD, Al Rabeeah AA, Patton GC, Murray CJ. Global burden of diseases, injuries, and risk factors for young people's health during 1990-2013: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2013. Lancet. 2016;387(10036):2383-401. doi: 10.1016/S0140-6736(16)00648- 6.

6. Hasan A, Byambaa B, Morshed M, Cheikh MI, Shakoor RA, Mustafy T, Marei H. Advances in osteobiologic materials for bone substitutes. J Tissue Eng Regen Med. 2018 Apr 27. doi: 10.1002/ term.2677. [Epub ahead of print]

7. Pearlin, Nayak S, Manivasagam G, Sen D. Progress of Regenerative Therapy in Orthopedics. Curr Osteoporos Rep. 2018;16(2):169-181. doi: 10.1007/s11914-018-0428-x.

8. Smith WR, Hudson PW, Ponce BA, Rajaram Manoharan SR. Nanotechnology in orthopedics: a clinically oriented review. BMC Musculoskelet Disord. 2018;19(1):67. doi: 10.1186/s12891-018-1990-1.

9. Azi ML, Aprato A, Santi I, Kfuri M Jr, Masse A, Joeris A. Autologous bone graft in the treatment of posttraumatic bone defects: a systematic review and meta-analysis. BMC Musculoskelet Disord. 2016;17(1):465. doi: 10.1186/s12891-016-1312-4.

10. Fillingham Y, Jacobs J. Bone grafts and their substitutes. Bone Joint J. 2016;98-B(1 Suppl A):6-9. doi: 10.1302/0301-620X.98B.36350.

11. Bhatt RA, Rozental TD. Bone graft substitutes. Hand Clin. 2012;28(4):457-68. doi: 10.1016/j.hcl.2012.08.001.

12. Mansour A, Mezour MA, Badran Z, Tamimi F. Extracellular Matrices for Bone Regeneration: A Literature Review. Tissue Eng Part A. 2017;23(23-24):1436-1451. doi: 10.1089/ten.TEA.2017.0026.

13. Wang F, Li Q, Wang Z. A comparative study of the effect of BioOss<sup>®</sup> in combination with concentrated growth factors or bone marrow-derived mesenchymal stem cells in canine sinus grafting. J Oral Pathol Med. 2017;46(7):528-536. doi: 10.1111/jop.12507.

14. Khojasteh A, Fahimipour F, Jafarian M, Sharifi D, Jahangir S, Khayyatan F, Baghaban Eslaminejad M. Bone engineering in dog mandible: Coculturing mesenchymal stem cells with en dothelialprogenitor cells in a composite scaffold containing vascular endothelial growth factor. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2017;105(7):1767-1777. doi: 10.1002/jbm.b.33707.

15. Nakano K, Murata K, Omokawa S, Akahane M, Shimizu T, Kawamura K, Kawate K, Tanaka Y. Promotion of Osteogenesis and Angiogenesis in Vascularized Tissue-Engineered Bone Using Osteogenic Matrix Cell Sheets. Plast Reconstr Surg. 2016;137(5):1476-84. doi: 10.1097/PRS.0000000000002079.

16. Oliveira HL, Da Rosa WLO, Cuevas-Suárez CE, Carreño NLV, da Silva AF, Guim TN, Dellagostin OA, Piva E. Histological Evaluation of Bone Repair with Hydroxyapatite: A Systematic Review. Calcif Tissue Int. 2017;101(4):341-354. doi: 10.1007/s00223-017-0294-z.

17. Boskey AL. Bone composition: relationship to bone fragility and antiosteoporotic drug effects. Bonekey Rep. 2013;2:447. doi: 10.1038/bonekey.2013.181.

18. Clarke B. Normal bone anatomy and physiology. Clin J Am Soc Nephrol. 2008;3 Suppl 3:S131-9. doi: 10.2215/CJN.04151206.

19. Gruskin E, Doll BA, Futrell FW, Schmitz JP, Hollinger JO. Demineralized bone matrix in bone repair: history and use. Adv Drug Deliv Rev. 2012;64(12):1063-77. doi: 10.1016/j.addr.2012.06.008.

20. Holt DJ, Grainger DW. Demineralized bone matrix as a vehicle for delivering endogenous and exogenous therapeutics in bone repair. Adv Drug Deliv Rev. 2012;64(12):1123-8. doi: 10.1016/j.addr.2012.04.002.

21. Lewis CS, Supronowicz PR, Zhukauskas RM, Gill E, Cobb RR. Local antibiotic delivery with demineralized bone matrix. Cell Tissue Bank. 2012;13(1):119-27. doi: 10.1007/s10561-010-9236-y.

22. Chen L, He Z, Chen B, Yang M, Zhao Y, Sun W, Xiao Z, Zhang J, Dai J. Loading of VEGF to the heparin crosslinked demineralized bone matrix improves vascularization of the scaffold. J Mater Sci Mater Med. 2010;21(1):309-17. doi: 10.1007/s10856-009-3827-9.

23. Chen B, Lin H, Wang J, Zhao Y, Wang B, Zhao W, Sun W, Dai J. Homogeneous osteogenesis and bone regeneration by demineralized bone matrix loading with collagentargeting bone morphogenetic protein-2. Biomaterials. 2007;28(6):1027-35.

24. Reza Sanaei M, Abu J, Nazari M, A B MZ, Allaudin ZN. Qualitative and quantitative evaluation of avian demineralized bone matrix in heterotopic beds. Vet Surg. 2013;42(8):963-70. doi: 10.1111/j.1532-950X.2013.12057.x.

25. Dodds RA, York-Ely AM, Zhukauskas R, Arola T, Howell J, Hartill C, Cobb RR, Fox C. Biomechanical and radiographic comparison of demineralized bone matrix, and a coralline hydroxyapatite in a rabbit spinal fusion model. J Biomater Appl. 2010;25(3):195-215. doi: 10.1177/0885328209345552.

26. Alidadi S, Oryan A, Bigham-Sadegh A, Moshiri A. Comparative study on the healing potential of chitosan, polymethylmethacrylate, and demineralized bone matrix in radial bone defects of rat. Carbohydr Polym. 2017;166:236-248. doi: 10.1016/j.carbpol.2017.02.087.

27. Bigham-Sadegh A, Karimi I, Alebouye M, Shafie-Sarvestani Z, Oryan A. Evaluation of bone healing in canine tibial defects filled with cortical autograft, commercial-DBM, calf fetal DBM, omentum and omentum-calf fetal DBM. J Vet Sci. 2013;14(3):337-43. doi: 10.4142/jvs.2013.14.3.337.

28. Zhang Y, Wang J, Ma Y, Niu X, Liu J, Gao L, Zhai X, Chu K, Han B, Yang L, Wang J. Preparation and biocompatibility of demineralized bone matrix/sodium alginate putty. Cell Tissue Bank. 2017;18(2):205-216. doi: 10.1007/s10561-017-9627-4.

29. Tian M, Yang Z, Kuwahara K, Nimni ME, Wan C, Han B. Delivery of demineralized bone matrix powder using a thermogelling chitosan carrier. Acta Biomater. 2012;8(2):753-62. doi: 10.1016/j.actbio.2011.10.030.

30. Spicer PP, Kretlow JD, Young S, Jansen JA, Kasper FK, Mikos AG. Evaluation of bone regeneration using the rat critical size calvarial defect. Nat Protoc. 2012;7(10):1918-29. doi: 10.1038/nprot.2012.113.

31. Brydone AS, Meek D, Maclaine S. Bone grafting, orthopaedic bio materials, and theclinicalneedforboneengineering. Proc Inst Mech Eng H. 2010;224(12):1329-43. doi: 10.1243/09544119JEIM770.

32. O'Keefe RJ, Mao J. Bone tissue engineering and regeneration : from discovery to the clinic--an overview. Tissue Eng Part B Rev. 2011;17(6):389-92. doi: 10.1089/ten.TEB.2011.0475.


Для цитирования:


Веремеев А.В., Болгарин Р.Н., Нестеренко В.Г., Андреев-Андриевский А.А. Эффективность гетерологического деминерализованного костного матрикса для замещения критических костных дефектов свода черепа крыс. Фундаментальная и клиническая медицина. 2020;5(3):24-34. https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-3-24-34

For citation:


Veremeev A.V., Bolgarin R.N., Nesterenko V.G., Andreev-Andrievskiy A.A. Heterologous demineralised bone matrix is efficient for the repair of critical-sized rat calvarial defects. Fundamental and Clinical Medicine. 2020;5(3):24-34. (In Russ.) https://doi.org/10.23946/2500-0764-2020-5-3-24-34

Просмотров: 55


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0764 (Print)
ISSN 2542-0941 (Online)