Остеоінтеграція з імплантатом і чинники ризику її порушень (огляд літератури)

Abstract

Biological fixation of the hip joint endoprosthesis today plays an important role in cementless total hip arthroplasty. The duration of stable fixation of endoprosthesis components largely depends on the osseointegration of bone tissue into the im­plant.Objective: to determine the features of osseointegration around the implant and to identify the risk factors which affect this process.Methods: more than 40 works from electronic databases PubMed, Medline, as well as abstracts, articles and other sources of scientific and medical information were analyzed.Results: on the basis of the received information, the following issues were investigated: mechanisms and stages of osseointegration, factors affecting peri-implantation osteogenesis and osseointegration at arthroplasty. Osteointegration goes through the following stages: the inflammation, migration and differentiation of osteogenic cells, the formation of bone tissue, in which the surface of the implant is surrounded by an osteoid and a mineralized matrix; and bone tissue remodeling. Factors affecting peri-implantation osteogenesis and osseointegration in arthroplasty are also outlined. The following risk factors negatively influencing the process of osseointegration are highlighted: decrease in the amount or activity of osteoblasts, increase in the density of osteoclasts, imbalance between local and systemic factors affecting the formation and remodeling of the bone, violation of vascularization as a key factor affecting the differentiation of osteogenic cells.Conclusions: it was established that the implant surface has a great importance in the process of osseointegration: its composition, technological characteristics, hydrophilicity or hydrophobicity in the biological environment, tropicity to cells and possibility to perform their main function — the expression of the products of genes forming a macromolecular environment between the implant and the bone, followed by mineralization and characteristic structure.Биологическая фиксация компонентов эндопротеза тазобедренного сустава сегодня играет значительную роль при операциях бесцементного эндопротезирования. Продолжительность стабильной фиксации компонентов эндопротеза в значительной степени зависит от остеоинтеграции костной ткани c имплантатом.Цель: определить особенности остеоинтеграции вокруг имплантата и выявить факторы риска, влияющие на этот процесс.Методы: проанализировано более 40 работ из электронных баз PubMed, Medline, тезисы, статьи и другие источники научно-медицинской информации.Результаты: на основе полученной информации освещены механизмы остеоинтеграции, базирующиеся на таких феноменах, как остеокондукция и остеоиндукция. Остеоинтеграция проходит следующие стадии: воспаления, миграции и дифференциации остеогенных клеток, формирования костной ткани (поверхность имплантата окружает остеоид и минерализованный матрикс), ремоделирования костной ткани. Охарактеризованы условия, влияющие на периимплантационный остеогенез и остеоинтеграцию при эндопротезировании суставов. Освещены факторы риска, негативно влияющие на процесс остеоинтеграции: снижение количества или активности остеобластов, повышение плотности остеокластов, дисбаланс между локальными и системными показателями, влияющими на формирование и ремоделирование кости, нарушение васкуляризации, как ключевого звена в дифференциации клеток в остеогенном направлении. Выводы: установлено, что большое значение в процессе остеоинтеграции имеет поверхность имплантата — ее состав, технологические характеристики, гидрофильность или гидрофобность в биологической среде, тропность к клеткам и возможность выполнения их основной функции, экспрессии продуктов генов, формирующих макромолекулярную среду между имплантатом и костью с последующей минерализацией и характерным строением.Біологічна фіксація компонентів ендопротеза кульшового суглоба сьогодні відіграє значну роль в операціях безцементного ендопротезування. Тривалість стабільної фіксації компонентів ендопротеза значною мірою залежить від остеоінтеграції кісткової тканини з імплантатом.Мета: визначити особливості остеоінтеграції навколо імплантата і виявити фактори ризику, які впливають на цей процес.Методи: проаналізовано понад 40 робіт з електронних баз PubMed, Medline, тези, статті та інші джерела науково-медичної інформації.Результати: на підставі отриманої інформації висвітлені механізми остеоінтеграції, які ґрунтуються на таких феноменах, як остеокондукція й остеоіндукція. Остеоінтеграція проходить певні стадії: запалення, міграції та диференціації остеогенних клітин, формування кісткової тканини (поверхню імплантата оточує остеоїд і мінералізований матрикс), ремоделювання кісткової тканини. Охарактеризовані умови, які впливають на періімплантаційний остеогенез і остеоінтеграцію в разі ендопротезування суглобів. Висвітлено чинники ризику, які негативно діють на процес остеоінтеграції: зниження кількості або активності остеобластів, підвищення щільності остеокластів, дисбаланс між локальними та системними показниками, що впливають на формування і ремоделювання кістки, порушення васкуляризації, як ключової ланки в диференціації клітин в остеогенному напрямку.Висновки: установлено, що велике значення в процесі остеоінтеграції має поверхня імплантата — її склад, технологічні характеристики, гідрофільність або гідрофобність у біологічному середовищі, тропність до клітин і можливість виконання їхньої основної функції, експресії продуктів генів, які формують макромолекулярне середовище між імплантатом і кісткою з подальшою мінералізацією і характерноюм будовою.