Морфологія загоєння критичного дефекту кістки за умов використання алогенних кісткових імплантатів у комбінації з мезенхімальними стромальними клітинами залежно від віку реципієнта в експерименті

Abstract

Mesenchymal stem cells (MSC) can be used to facilitate reparative osteogenesis. In the case of critical-size defects, MSC can attach to allogenic bone implants (AlloI) that serve as a matrix. Objective. Analyze the morphological features of reparative osteogenesis in critical-size defects in femurs of rats (3 and 12 months old) when the defects are filled with MSC along with AlloI. Methods. 60 white lab rats, 3 months (n=30) and 12 months (n=30) old were used. Defects (3mm in depth, 3mm in diameter) were created in the femoral metaphysis of each rat, and filled with AlloI in the control groups and with AlloI and adipose-derived MSC in the experimental groups. Each group contained 15 rats of a particular age. 14, 28, and 90 days after the surgery, histological studies were conducted. Results. The area of AlloI decreased with time. 14 days after the surgery, in the experimental group, the area of AlloI was 1.6 times greater in 3-month-old (3mo) rats than in 12-month-old (12mo) rats. In comparison to the control, the area of AlloI was greater 14 days after surgery in 3mo rats and 28 days after surgery in 12mo rats. 14 and 28 days after the operation, the area of connective tissue was greater in rats of both experimental groups than in the control. For the 3mo rats, the same was true 90 days after the operation. The area of newly formed bone was 1.6 times lower in 3mo rats than in 12mo rats 14 days after the operation. 90 days after the operation, the area was 2.3 greater in 3mo rats. For 12mo rats, the highest area of bone tissue occurred 14 days after the surgery, and subsequently did not significantly change or differ from the control. For 3mo rats, the area of bone tissue was lower than control 14 and 28 days after the surgery, but greater than control 90 days after the surgery. Conclusions. The use of MSC along with AlloI to fill traumatic bone defects causes slower bone formation and excessive formation of connective tissue, independent of the age of the recipient.

Мезенхімальні стромальні клітини (МСК) використовують для оптимізації репаративного остеогенезу. Каркасом для їхнього прикріплення можуть бути алогенні кісткові імплантати (АлоІ). Мета. Проаналізувати перебіг репаративного остеогенезу в дефектах критичного розміру стегнових кісток щурів (вік 3 і 12 міс.) за умов пластики АлоІ із МСК. Методи. Використано 60 білих лабораторних щурів віком 3 міс. (n = 30) і 12 міс. (n = 30). Дефект (глибина 3 мм, діаметр 3 мм) у метафізі стегнової кістки заповнили в контрольних групах АлоІ (по 15 щурів кожного віку), у дослідних — АлоІ із МСК із жирової тканини (по 15 тварин кожного віку). Через 14, 28 і 90 діб після операції виконано гістологічні дослідження. Результати. Відносна площа АлоІ протягом експерименту зменшувалася. У досліді на 14-ту добу в 3-місячних щурів вона виявилася більшою в 1,6 раза, ніж у 12-місячних, а порівняно з контролем була більшою в молодших щурів на 14-ту добу, у старших — на 28-му. Відносні площі сполучної тканини за умов використання АлоІ та МСК у тварин обох вікових груп були більшими на 14- та 28-му доби, а у 3-місячних щурів — і на 90-ту, ніж у разі застосування АлоІ окремо. Відносна площа новоутворених кісткових трабекул у щурів віком 3 міс. на 14-ту добу була нижчою в 1,6 раза, на 90-ту — більшою у 2,3 раза, ніж у 12-місячних тварин. В останніх площа кісткової тканини досягла вищого показника на 14- ту добу і надалі значуще не змінювалася та не відрізнялася від контролю цього віку. У 3-місячних щурів на 14- та 28-му доби показник був нижчим приблизно в 1,5 раза, а на 90- ту — більшим в 1,9 раза порівняно з контролем цього віку. Висновки. Введення МСК разом із АлоІ у випадках свіжих травматичних ушкоджень кісток спричинює уповільнення кісткоутворення незалежно від віку реципієнта і надлишкове формування сполучної тканини.