Структурно-метаболічні особливості стегнової кістки щурів за умов імплантації склокристалічного матеріалу

Abstract

In vivo research is an important link in the development of osteoplastic materials.Aim: to study the structural features and markers of bone metabolism after an implantation into the distal metaphysis of the rat femur of glass crystalline calcium phosphate material (GCM). Methods: hole defects in the distal metaphysis of the femur were performed in 28 white laboratory male rats (age 4 months, weight 200–260 g). GCM cylindrical samples with a diameter of 1 mm and a height of 3 mm were placed in defects. A comparison group for biochemical studies was 5 intact rats. Animals were sacrificed 7, 14, 28, and 90 days after surgery. The histological studies of the bone structure around the implant and assessment of osseointegration were performed. In the blood serum the activity of alkaline phosphatase, the content of chondroitin sulfates, urea, the activity of alanine aminotransferase were determined.Results: 7 days after surgery the relative content of bone tissue around implants was (28.59 ± 1.33) %, after 14 days it increased by 2.71 times (p < 0.001). After 30 days bone tissue was located around the entire perimeter of the implant. Bioresorption of the material continued throughout the observation period. A significant increase in the activity of the alkaline phosphatase in blood serum compared with the rate of intact rats was shown from the 7th to the 30th day of observation. The maximum increase of chondroitin sulfates was recorded on the 7th day. The content of urea in the blood serum and the activity of alanine aminotransferase did not statistically significantly differ in terms of the experiment or from indices of intact animals.Conclusions: the studied material is biocompatible, has osteoinductive and osteoconductive qualities. After implanting it into the bone, bone repair is not impaired, and lamellar bone tissue is formed for the final study period (90 days). A characteristic feature of the material is its gradual resorption until the 90th day of observation.Исследования in vivo — важное звено в процессе разработки остеопластических материалов.Цель: изучить структурные особенности и маркеры метаболизма костной ткани в условиях имплантации в дистальный метафиз бедренной кости крыс стеклокристаллического кальцийфосфатного материала (СКМ). Методы: у 28 белых лабораторных крыс-самцов (возраст 4 мес., масса 200–260 г) выполнены дырчатые дефекты в дистальном метафизе бедренной кости. В них размещены цилиндрические образцы СКМ диаметром 1 мм, высотой 3 мм. Группой сравнения для биохимических исследований послужили 5 интактных крыс. Животных выводили из эксперимента через 7, 14, 28 и 90 суток после операции. Гистологически изучали структуры кости вокруг имплантата с оценкой остеоинтеграции. В сыворотке крови определяли активность щелочной фосфатазы, содержание хондроитинсульфатов (ХС), мочевины, активность аланиновой аминотрансферазы (АлАТ).Результаты: на 7-е сутки после операции относительное содержание костной ткани вокруг СКМ составляло (28,59 ± 1,33) %, через 14 сут увеличивалось в 2,71 раза (р < 0,001). Через 30 сут костная ткань располагалась по всему периметру имплантата. Биорезорбция материала продолжалась в течение всего срока наблюдения. Значимое повышение активности щелочной фосфатазы в сыворотке крови по сравнению с показателем интактных крыс выявлено с 7 по 30-е сутки. Максимальное увеличение ХС зафиксировано на 7-е сутки, содержание мочевины и активность АлАТ не отличались по срокам эксперимента и от показателей интактных животных.Выводы: СКМ является биосовместимым, имеет остеоиндуктивные и остеокондуктивные качества. В условиях имплантации его в кость остеорепарация не нарушается и на конечный срок исследования (90 сут) образуется костная ткань пластинчатой структуры. Особенностью материала является его постепенная резорбция.Дослідження in vivo є важливою ланкою в процесі розроблення остеопластичних матеріалів.Мета: дослідити структурні особливості та маркери метаболізму кісткової тканини за умов імплантації в дистальний метафіз стегнової кістки щурів склокристалічного кальційфосфатного матеріалу (СКМ).Методи: у 28 білих лабораторних щурів-самців (вік 4 міс., маса 200-260 г) виконано дірчасті дефекти в дистальному метафізі стегнової кістки. У них розміщено циліндричні зразки СКМ діаметром 1 мм, глибиною 3 мм. Як групу порівняння для біохімічних досліджень використано 5 інтактних щурів. Тварин виводили з експерименту через 7, 14, 28 і 90 діб після операції. Виконували гістологічні дослідження структури кістки навколо імплантата з оцінюванням остеоінтеграції, у сироватці крові визначали активність лужної фосфатази, вміст хондроїтинсульфатів (ХС), сечовини, активність аланінової амінотрансферази (АлАТ). Результати: на 7-му добу після операції відносний вміст кісткової тканини навколо СКМ становив (28,59 ± 1,33) %, через 14 діб збільшувався у 2,71 разу (р < 0,001). Через 30 діб кісткова тканина розташовувалася по всьому периметру імплантата. Біорезорбція матеріалу тривала протягом усього терміну спостереження. Значуще підвищення активності лужної фосфатази в сироватці крові порівняно з показником інтактних щурів виявлено із 7 по 30-ту добу спостереження. Максимальне підвищення вмісту ХС зафіксовано на 7-му добу. За динамікою вмісту в сироватці крові сечовини й активності АлАТ статистично значущої різниці на термінах експерименту та з показниками інтактних тварин не виявлено.Висновки: СКМ є біосумісним, має остеоіндукутивні й остеокондуктивні якості. За умов імплантації його в кістку остеорапарація не порушується і на кінцевий термін дослідження (90 діб) утворюється кісткова тканина пластинчастої структури. Особливістю матеріалу є його поступова резорбція.