Новые подходы к прогнозу клинической эффективности инженерии костной ткани

Aim of investigation — in vitro estimation of connection of morphofunctional and molecular-genetic parameters of blood mononuclear leukocytes culture with clinical variants of Osteogenesis Imperfecta (OI), terms of rehabilitation period (therapy clinical effect), opportunity of forecasting grade of inflammatory (osteolytic) answer. It was determined that changes of parameters of blood mononuclear leukocytes culture could be considered as possible markers and predictors of OI course and terms of rehabilitation period of patients. Material of implant used for surgical treatment of patients with OI is only a trigger of mononuclear processes connected with correlation of osteolytic (CrossLaps) and osteoblastic (osteocalcin) processes typical for bone remodeling in every OI patient.


У больных с несовершенным остеогенезом (НО) применение интрамедуллярного биоактивного остеосинтеза способствует кратковременной коррекции скелетных деформаций. Вместе с тем, интрамедуллярное введение спиц с кальцийфосфатным покрытием является экстремальным фактором, приводящим к истощению регуляторных механизмов ремоделирования патологически измененной костной ткани. Для коррекции и прогнозирования остеопении перспективным является поиск новых технологических решений.

Манипуляции in vitro с культурами стромальных стволовых клеток и лейкоцитами крови человека на искусственных композитных материалах показали прямое (контактное) и опосредованное через цитокины и хемокины взаимодействие биологических и искусственных структур. При этом клетками-мишенями («стражниками»), контролирующими реакции приживления/отторжения имплантатов, являются, в первую очередь, мононуклеары крови.

Цель исследования.

Оценка in vitro связи морфофункциональных и молекулярно-генетических параметров культуры мононуклеаров крови с клиническими вариантами несовершенного остеогенеза, сроками реабилитационного периода (клиническим эффектом терапии), возможностью прогнозирования степени воспалительного (остеолитического) ответа.

Материалы и методы.

В работе в качестве скеффолдов для краткосрочного культивирования мононуклеаров периферической крови больных несовершенным остеогенезом, выделенных на градиенте плотности Ficoll-Paque, применялись титановые диски диаметром 10 мм с двусторонними композитными кальцийфосфатными и полимерными (тефлоновыми) покрытиями.

Результаты показали, что в периферической крови больных несовершенным остеогенезом циркулирует значительное количество клеток, проявляющих при культивировании на пластике в остеогенной среде фибробластоидную морфологию, окраску на кислую фосфатазу, выраженную активность в отношении образования CrossLaps по мере нарастания клинической тяжести заболевания. В то же время, созревание мононуклеаров крови в направлении остеобластов, зафиксированное по секреции костного изофермента ЩФ, убывает в прямой зависимости от увеличения тяжести несовершенного остеогенеза. Материал имплантата является только триггером молекулярных процессов, связанных с соотношением остеолитических (CrossLaps) и остеобластических (остеокальцин) процессов, характерных для костного ремоделирования у каждого больного несовершенным остеогенезом.

Изучение экспрессии системы RANTES-CCR5 на мононуклеарах крови при их контакте с композитными материалами in vitro показало, что экспрессия гена RANTES может оказаться эффективной в развитии методов прогнозирования степени воспалительного (остеолитического) ответа, тогда как экспрессия гена CCR5 - репаративного ремоделирования костной ткани в ответ на применение различных имплантатов у больных несовершенным остеогенезом.

Выводы.

Описанные изменения параметров культуры мононуклеарных клеток крови могут рассматриваться как вероятные маркеры и предикторы течения несовершенного остеогенеза и сроков реабилитационного периода пациентов.

Исследования выполнены при поддержке грантов РФФИ № 09-04-00287а и № 09-04-99105-р_офи.


Хлусов И.А., Литвяков Н.В., Нечаев К.А., Дворниченко М.В., Больбасов Е.Н., Саприна Т.В.
Томский филиал Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика Г.А. Илизарова Росмедтехнологий, г. Томск