Использование коралла, как материала для создания васкуляризованной тканеинженерной конструкции с целью восстановления дефекта нижней челюсти

мм

ш

Новости клеточных технологий. Клеточная трансплантология

20

экспериментальной модели использовались бестимусные мыши, которым имплантировалась тканеинженерная конструкция, состоящая из гландулоцитов слюнных желез человека и матрицы из PGA (полигликоевая кислота). Клетки выделяли из биоптатов слюнных желез пациентов, подвергшихся хирургических вмешательствам на этом органе. После чего клетки железы были размножены в культуре. На PGA-матрицы размером 1х1х0.3 см наносили по 50 млн клеток. Конструкцию помещали под кожу бестимусных мышей на срок 2, 4 и 8 недель.

Через 4 недели, при гистологическом исследовании, определялась железистая структура с ацинусами и выводными протоками. Эти клетки экспрессировали панцитоке-ратин АЕ1/АЕ3 (маркёр железистого эпителия) и синтезировали амилазу. В течение всего времени прогрессивно увеличивалась степень экспрессии аквапорина 5, что указывало на секреторную функцию железы. Уровень экспрессии этих маркёров был сходным с таковым в нормальной

ткани слюнной железы человека. В контрольных группах мышей - имплантация матрицы без клеток и анализ подкожной клетчатки - подобных изменений обнаружено не было. Таким образом, на экспериментальной модели была показана возможность создания функционирующей ткани слюнной железы человека методами тканевой инженерии. Присутствие амилазы и аквапорина 5 указывало на достаточную синтетическую и секреторную активность железистой ткани. Данная технология может быть апробирована у людей, страдающих гипофункцией слюнных желез. Например, при злокачественном новообразовании железы, перед началом химио- и лучевой терапии или при радиационной ксеростомии можно взять образец здоровой железистой ткани размером 1 куб. см. Из этого объёма получить достаточное (для трансплантации и коррекции функции) количество клеточной массы in vitro. Вопрос о создании искусственного выводного протока также можно решить методами тканевой инженерии.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ивасенко П.И. Хронические воспалительные заболевания околоушных слюнных желез. Автореф. дисс...д-ра мед. наук. Новосибирск, 1995.

2. Коваленко А.Ф. Клинико-экспериментальное исследование патогенеза, диагностики и лечения заболеваний слюнных желез. Автореф. дисс...д-ра мед. наук. Киев, 1982.

3. Ромачева И.Ф., Юдин Л.А., Афанасьев В.В., Морозов А.Н. Заболевания и повреждения слюнных желез. М.: Медицина; 1987. 239 с.

4. Рыбакова М.Г. Аутоиммунные заболевания слюнных желез. Архив патологии 1979; 11: 85-90.

5. Hamlar D.D. et al. Determination of the efficacy of topical oral pilocarpine for postirradiation xerostomia in patients with head and neck carcinoma. Laryngoscope 1996; 106: 972-76.

6. Wiesenfeld D. et al. Bilateral parotice gland aplasia. Brit J Oral Surg 1983; 21; 3: 175-8.

7. Eversole Z.R., Jacobsen P.Z., Stone C.E. Oral and gingival changes in systemic sclerosis (scleroderma). J Periodontol 1984; 55; 3: 175-8.

8. Warde P. et al. A phase III placebocontrolled trial of oral pilocarpine In patients undergoing radiotherapy for head-and-neck cancer. Int J Radiat Oncol Biol Phys 2002; 54: 9-13.

9. Haddad P., Karimi M. A randomized, double-blind, placebocontrolled trial of concomitant pilocarpine with head and neck irradiation for prevention of radiation-induced xerostomia. Radiother Oncol 2002; 64: 29-32.

10. Delporte C. et al. Increased fluid secretion after adenoviral-mediated transfer of the aquaporin-1 cDNA to irradiated rat salivary glands. PNAS 1997; 94: 3268-73.

11. Hokari S.M.K. et al. A restriction endonuclease assay for expression of human a-amylase isozymes. Clin Chim Acta 2002; 322: 113-6.

12. Wang W.H.P. et al. Aquaporin expression in developing human teeth and selected orofacial tissues. Calcif Tissue Int 2003; 72: 222-7.

13. Ma T. et al. Defective secretion of saliva in transgenic mice lacking aquaporin-5 water channels. J Biol Chem 1999; 274: 20071-4.

14. He X. et al. Polarized distribution of key membrane transport proteins in the rat submandibular gland. Pflugers Arch 1997; 433: 260-8.

Подготовил А.В. Волков; по материалам Laryngoscope 2005; 115: 244-48.

Использование коралла, как материала для создания васкуляризованной тканеинженерной конструкции с целью восстановления дефекта нижней челюсти

Одной из актуальных проблем современной челюстно-лицевой хирургии являются дефекты костной ткани нижней челюсти, возникшие в результате травм, воспалительно-деструктивных процессов, онкологических заболеваний и пороков развития. Пациенты с такими заболеваниями вынуждены питаться жидкой пищей, а косметический дефект и социальная дезадаптация вызывают психологическую травму. Широкое использование в реконструктивной хирургии металлических, синтетических и пластиковых конструкций позволяет облегчить страдания больного. Однако эти конструкции обладают рядом принципиальных недостатков [1]. Восстановление костной структуры нижней челюсти могло бы улучшить лечебный эффект, минимизировать послеоперационные осложнения и добиться улучшения качества жизни пациентов. Waгnke Р.Н. с соавт. [6] впервые

в клинической практике использовали тканеинженерную конструкцию из децеллюлированной костной биоматрицы и аутогенного костного мозга у пациента, перенесшего резекцию тела нижней челюсти по поводу онкологического заболевания. Через 7 лет пациент вновь смог есть твердую пищу и был вполне доволен косметическим и функциональным результатом [6].

В настоящее время, технологии тканевой инженерии позволяют получить васкуляризованные костные трансплантаты, готовые к клиническим испытаниям. Однако начало этих испытаний сдерживается законодательством развитых стран, возможно, в связи с недостаточными доклиническими данными [2-5].

В одном из номеров недавнем номере журнала British Journal of Oral and Maxillofacial Surgery опубликовано ис-

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1, 2005

J_CTTE_pages_approved_v6_.pmd

25.08.2005, 17:10

20

Mil

ш

Новости клеточных технологий. Клеточная трансплантология

следование, задачей которого явилась разработка технологии и методики получения васкуляризованной тканеин-женерной конструкции для восстановления дефицита костной ткани нижней челюсти. Это рассматривается в качестве этапа подготовки к ограниченным клиническим испытаниям. Экспериментальная работа по аутогенной трансплантации выполнялась на кроликах. В качестве матрицы предложено применять естественный природный материал -коралл (Porites, RegeMed, China). Из него были изготовлены копии ветви нижней челюсти 4-х-летнего ребенка. В теле «искусственной челюсти» сформировали альвеолы для зубов. Коралловая матрица была очищена от органической части в гипохлорите натрия в течение 15 дней, а затем стерилизована автоклавированием. После получения костного мозга выделяли стромальные клетки, культивировали их в остеогенной дифференцировочной среде, а затем наносили на матрицу. Полученный комплекс инкубировался еще 2 дня. После чего, тканеинженерная конструкция помещалась под кожу тому же кролику (донору костного мозга) в область бассейна одной из артерий, которую использовали как источник васкулогенеза для конструкции. Спустя 2 месяца кролики были выведены из эксперимента, а конструкции подвергнуты морфологическому исследованию. У всех пяти кроликов не было выявлено признаков воспаления и/или инфицирования, матрица сохранила свою трехмерную структуру и не была повреждена. При гистологическом исследовании определялась выраженная сосудистая сеть внутри конструкции. Не было обнаружено признаков некроза новообразованной ткани или воспаления. По поверхности конструкции располагался слой зрелой тра-бекулярной (пластинчатой) кости. Технически было возможно выделить конструкцию на сосудистой ножке, которая питала трансплантат, что позволило бы трансплантировать её в область дефекта с созданием сосудистого анастомоза.

Таким образом, была разработана техника и методика получения васкуляризованной тканеинженерной конструкции фрагмента нижней челюсти с использованием аутогенных стромальных клеток костного мозга, дифференцированных в остеогенные предшественники, и коралла в

Рис. Пористая структура коралла, использованного в эксперименте. Сканирующая электронная микроскопия. Из Br J Oral Maxillofac Surg 2004; 42: 532-7.

качестве матрицы носителя. Изготовление конструкций из коралла, возможно, позволит использовать этот материал и технологию в клинической практике. Являясь пористой структурой, состоящей преимущественно из карбоната кальция, он может стать достойной альтернативой алло-генным костным материалам и гидроксиапатиту.

Основным преимуществом коралла перед остальными материалами, по-видимому, является его пористость (36%) и сообщающаяся структура пор. Такой структуры (видимо максимально подходящей для прикрепления и роста стро-мальных клеток костного мозга) технологам не удаётся добиться с синтетическими биоматериалами. Для более серьёзного заявления на клиническое использование необходимо проследить дальнейший морфогенез имплантированной конструкции.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Taylor G.I. Reconstruction of the mandible with free composite iliac bone grafts. Ann Plast Surg 1982; 9: 361-76.

2. Terheyden H. et al. Mandibular reconstruction with a prefabricated vascularized bone graft using recombinant human osteogenic protein-1: an experimental study in miniature pigs. Part I: prefabrication. Int J Oral Maxillofac Surg 2001; 30: 373-9.

3. Terheyden H. et al. Mandibular reconstruction with prefabricated vascularized bone grafts using recombinant human osteogenic protein-1: an experimental study in miniature pigs. Part II:

transplantation. Int J Oral Maxillofac Surg 2001; 30: 469-78.

4. Forrest C. et al. The free vascularized iliac crest tissue transfer: donor site complications associated with eighty-two cases. Br J Plast Surg 1992; 45: 89-93.

5. Ma Q et al. Vascular osteomuscular autograft prefabrication using coral, type marrow-derived osteoblasts I collagen and recombinant human bone morphogenetic protein-2. Br J of Oral Maxillofac Surg 2000; 38: 561-4.

6. Warnke P.H. et al. Growth and transplantation of a custom vascularised bone graft in a man. Lancet 2004; 364; 9436:766-70.

Подготовил А.В. Волков; по материалам Br J Oral Maxillofac Surg 2004; 42:

532-7.

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия № 1, 2005

J_CTTE_pages_approved_v6_.pmd 21 25.08.2005, 17:47