Определение биосовместимости стоматологических материалов, применяемых в ортопедической стоматологии

Все биоматериалы, используемые в медицине и, в частности, в стоматологии взаимодействуют с тканями организма; при этом изменения, выраженные в той или иной степени, возникают как в самих материалах, так и в тканях организма. Считается, что «инертных» биоматериалов не существует.

Тип и количество выделяемых при таком взаимодействии химических веществ зависят от химического состава и структуры стоматологических материалов (СМ). В полости рта на выделение компонентов СМ может влиять множество факторов: продукты метаболизма бактерий, энзимы, вода, растворители (полярные или неполярные). Механические факторы также могут влиять на биосовместимость СМ, что особенно важно в ортопедической стоматологии, поскольку протезы в процессе их использования подвергаются значительным и длительным физическим нагрузкам, что способствует выделению в окружающую среду компонентов СМ. Немаловажное значение для биосовместимости СМ имеет длительность пользования протезами. «Иммунную систему полости рта» формируют как врожденные факторы защиты (комплемент, интерферон, лизоцим), так и приобретенные (макрофаги, Т- и В-лимфоциты, иммуноглобулины разных классов), поэтому присутствие в полости рта инородных СМ может видоизменять активность тех или иных звеньев иммунной системы. СМ, помещенные в полость рта, способны выделяться в окружающую среду в чистом виде или в виде дериватов из места их аппликации в процессе лечения или долговременного нахождения, что может вызвать нежелательные побочные явления вследствие их прямого токсического действия на клетки слизистой оболочки рта или десны, включая тучные клетки и базофилы. Это может привести к неспецифическому высвобождению различных медиаторов, в частности, гистамина, являющегося одним из основных медиаторов аллергического воспаления, который оказывает воздействие на иммунную систему посредством модуляции отдельных ее звеньев, усиливая или ослабляя иммунный ответ на различные инфекционные и неинфекционные антигены (аллергены).

Поскольку гистамин способен оказывать разностороннее воздействие на различные клетки и системы организма, его определение входе специфической или неспецифической стимуляции может являться важным инструментом для оценки биосовместимости как новых, так и уже применяемых СМ. К настоящему времени разработано несколько методов определения высвобождения гистамина in vitro из тучных клеток и базофилов: радиоизотопный, флюорометрический, иммуноферментный, методы газовой и масс-спектрометрии. Практическое применение методов определения гистамина в последние годы значительно возросло, причем появилась возможность использовать для анализа цельную кровь, что значительно облегчает исследование. В частности, был разработан так называемый стекловолоконный метод (СВ-метод) определения гистамина, высвободившегося из базофилов цельной крови, основанный на специфическом связывании его пористым стекловолоконным матриксом. СВ-метод имеет ряд преимуществ перед другими методами определения гистамина: быстрота проведения анализа; малый объем крови для исследования; возможность проведения большого количества анализов благодаря автоматизации компьютеризации; получение результатов в абсолютных значениях (в нг/мл). СВ-метод позволяет использовать как стандартные, так и нестандартные препараты, специфические (аллергены) и неспецифические материалы, такие, как СМ.

Цель настоящего исследования — изучить гистаминвысвобождающую активность ряда СМ, применяемых в ортопедической и терапевтической стоматологии, с помощью СВ-метода с использованием крови здоровых доноров и больных аллергией.

Для проведения исследования использовали следующие материалы и методы:

1. 3 вида акриловых пластмасс для изготовления базисов съемных протезов: фторакс (Ф) (АО СТОМА, Украина), СтомАкрил (С) (ЗАО «СтомаДент», Россия) и Этакрил-02 (Э) (АО СТОМА, Украина), полученных 2 способами полимеризации: термическим, на водяной бане и с помощью энергии электромагнитных волн высокой частоты (СВЧ): соответственно Ф-СВЧ, С-СВЧ, Э-СВЧ;
2. 4 вида сплавов металлов: супер-ТЗ («голхадент», сплав, содержащий 75 % золота; «Стильдент», Россия); супер-КМ («Плагодент», сплав, содержащий 85 % золота;«Стильдент», Россия); супер-ПАЛ («Паладент», сплав, содержащий палладия — 60 %, золота — 10 %; «Стильдент», Россия); сталь (марки 1Х18Н9, состав: углерод — 1,1 %, никель — 9 %, хром — 18 %, марганец — 2 %, титан — 0,35 %, кремний — 1,0 %, остальное — железо).

Изучение гистаминвысвобождающей активности СМ проводили в 2 вариантах. Первый предусматривал предварительную инкубацию 30 мг СМ с 300 мл крови в течение 1 ч при температуре 37°С. Этот вариант использовался для сплавов металлов, которые в виде мелкой стружки инкубировали с кровью. Второй вариант: готовили «супернатанты» материалов по методике М. Pelka с соавт. в нашей модификации. Краткое описание варианта: все образцы СМ были измельчены до порошкообразного состояния; 125 мг порошка каждого СМ помещали в стерильные полипропиленовые пробирки объемом 2 мл с завинчивающимся колпачком (Corning) и заливали 1 мл стерильного PIPES-буфера. Взвесь периодически перемешивали в течение 48 ч при 37°С. Через 48 ч инкубации взвесь центрифугировали при 1250 g в течение 15 мин на центрифуге Eppendorf 5415С. Полученные «супернатанты» до анализа хранили при 4°С не более 2 дней. Определение высвободившегося гистамина после инкубации цельной крови с полученными «супернатантами» проводили с помощью СВ-метода.

Результаты автоматизированного спектрофлюорометрического анализа, рассчитанные по специальной компьютерной программе, выражали в нанограммах гистамина на 1 мл крови (в нг/мл). Чувствительность метода — 5 нг/мл крови. На основании данных анализа содержания гистамина в каждой из 6 лунок, куда был помещен один и тот же «супернатант». рассчитывали средний показатель гистаминолиберации по каждому «супернатанту» для каждого пациента, затем для групп здоровых доноров и больных аллергией. В качестве положительного контроля использовали: 1) анти-IgE (фирма «Dako») в 3 стандартных разведениях (1:80; 1:280; 1:400), нанесенный на стандартный «стекловолоконный» плейт; 2) кальциевый ионофор А23187 (фирма «Sisma») в 3 концентрациях (62,5, 31,25 и 15,67 мкг/мл). В качестве отрицательного контроля кровь инкубировали только с PIPES-буфером. Результаты исследований обработаны статистически с использованием критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение. Анализ результатов высвобождения гистамина из базофилов крови при инкубации с «супернатантами» пластмасс выявил существенные различия между некоторыми образцами. Высокий уровень гистаминолиберации показал образец «Э», полученный термополимеризацией на водяной бане (52±0,81 нг/мл). В то же время другие образцы («Ф» и «С»), полученные также термополимеризацией, практически не высвобождали гистамин (соответственно 2,22±1,04 и 1,7±0,91 нг/мл). Образец этакрила, полученный СВЧ-полимеризацией («Э-СВЧ»), уже не обладал гистаминолибераторной активностью (3,22±1,51 нг/мл), что свидетельствует о преимуществе СВЧ-полимеризации перед термополимеризацией для получения этого вида полимера. Вместе с тем «Ф», полученный СВЧ-полимеризацией («Ф-СВЧ»), все же давал невысокий уровень высвобождения гистамина (11,15±0,43 нг/мл), это показывает, что термополимеризация предпочтительнее для данного полимера. «С» и «Э», полученные СВЧ-полимеризацией, практически не высвобождали гистамин из базофилов крови (2,65±1,13 и 3,22±1,51 нг/мл соответственно).

Инкубация «супернатантов» пластмасс с базофилами здоровых доноров (несенсибилизированных к аллергенам) приводила к гистаминолиберации, сходной с таковой при инкубации с кровью атопических больных. В частности, «Э», полученный термополимеризацией, давал высокий уровень высвобождения гистаминов (49,8±0,66 нг/мл) по сравнению с 2 другими материалами — «С» и «Ф», полученными тем же способом (соответственно 1,5±0,57 и 2,22±0,47 нг/мл). В то же время «Ф-СВЧ» давал слабую гистаминолиберацию (9,2±0,58 нг/мл), тогда как «С-СВЧ» и «Э-СВЧ» практически не высвобождали гистамин (2,38±0,73 и 2,9±0,81 нг/мл).

Инкубация сплавов металлов с кровью больных атопией не приводила к сколько-нибудь заметному высвобождению гистамина из базофилов крови: сталь (Х18Н9Е) — 1,62±0,39 нг/мл; супер-ТЗ — 2,92±0,72 нг/мл; супер-КМ — 2,42±0,23 нг/мл; супер-ПАЛ — 2,6±0,5 нг/мл. Аналогичная картина наблюдалась и при инкубации сплавов металлов с кровью здоровых доноров.

Во всех экспериментах в положительных контролях (инкубация базофилов крови с анти-IgE и кальциевым ионофором А23187) отмечалось высвобождение гистамина, характерное для использованных гистаминолибераторов, что подтверждало ответ базофилов крови испытуемых субъектов на специфические и неспецифические стимуляторы соответственно.

Известно, что гистамин образуется в результате декарбоксилирования гистидина и широко распространен в тканях млекопитающих. Высвобождение гистамина из базофилов и тучных клеток иммунологические и неиммунологические стимулы вызывают: аллергены, цитокины, компоненты комплемента С3а и С5а, гиперосмос, физические факторы (вибрация, холод, жара), химические вещества и др. Выделившийся гистамин до его метаболизма и выделения с мочой быстро диффундирует в окружающие ткани, вызывая их повреждение, а также влияет на разные системы организма, включая иммунную, осуществляя модуляцию функциональной активности ее разных компонентов.

Поскольку гистамин — один из основных индукторов воспаления, в том числе и в стоматологической практике, предварительное исследование СМ на их способность высвобождать гистамин из базофилов крови может дать ценную информацию об их биосовместимости при проведении лечебно-профилактических мероприятий.

Таким образом, СМ, применяющиеся в терапевтической и ортопедической стоматологии, обладают разной способностью высвобождать гистамин из базофилов крови человека, причем показатели гистаминолиберации у больных аллергией и здоровых доноров не различаются. СВ-метод определения высвобождения гистамина дает возможность осуществлять предварительную оценку биосовместимости СМ и индивидуальный их подбор в каждом конкретном случае как у здоровых пациентов, так и у лиц с аллергическими заболеваниями. Выявление СМ, обладающего способностью высвобождать гистамин, позволит предотвратить нежелательные побочные реакции у конкретного пациента, обусловленные действием гистамина на клетки и ткани организма, заменить данный СМ или при невозможности такой замены провести превентивное лечение антигистаминными препаратами.


Л.B. Дубова, А.И. Воложин, И.Ю. Лебеденко, Р.Д. Отырба
ГОУ ВПО «МГМСУ»