Роль кристаллических структур в активации клеточной пролиферации суставного хряща

С целью восстановления дефектов суставных поверхностей широкое распространение получили пересадка деминерализованных и замороженных трансплантатов, пересадка аутологичных тканей и клеточных культур. Однако суставной хрящ имеет небольшую репаративную способность, поэтому продолжают оставаться высокими показатели неудовлетворительных результатов лечения. В связи с острой необходимостью разработки эффективных методов полного восстановления хрящевых структур в области их дефекта особое клиническое значение приобретает проблема стимуляции регенерации пораженного суставного хряща. Для развития современных медицинских технологий представляет интерес поиск материалов, воздействующих на суставной хрящ с целью повышения его репаративного потенциала. В связи с этим можно считать перспективным использование кристаллических структур, например кремния, который является материалом, способным благотворно влиять на биологические ткани (Петраш В. В., Никитюк И. Е., 2007).

Целью настоящего экспериментального исследования явилось изучение влияния монокристаллов кремния на репаративную способность суставного хряща эпифизарных эксплантатов трубчатых костей в условиях исключения воздействия на них клеточно-гуморальных факторов со стороны организма.

Материалы и методы.

Использовали местное обезболивание 2 % раствором новокаина в соответствии с Международными требованиями по гуманному отношению к экспериментальным животным. У 3-месячных кроликов породы Шиншилла (n = 8) иссекали и изолировали от среды полиэтиленовой пленкой фрагменты всех проксимальных фаланг задних конечностей, содержащих суставной хрящ, которые термостатировали в течение 2 суток при 37 °С на расстоянии 10 мм от монокристаллов кремния размерами 5 х 5 х 0,5 мм.

Процессы, происходящие в хрящевой ткани, изучали каждые сутки классическим гистологическим методом, серийные срезы окрашивали гематоксилином - эозином и альциановым синим. Дополнительно использовали реактив Шиффа для проведения реакции Фёльгена, которая является специфической пробой на ДНК, что удобно для изучения клеточных ядер.

Результаты.

Результаты настоящей работы показали, что суставной хрящ реагирует на близкое присутствие кристаллов кремния в условиях, когда со стороны организма были исключены клеточные и гуморальные воздействия. По сравнению с контрольными образцами, которые полностью некротизировались, строение суставного хряща опытной группы характеризовалось незначительными дистрофическими изменениями, несмотря на полное отсутствие трофики. Нахождение хряща вблизи кристаллов кремния привело к характерным регенераторным изменениям в его структуре. Морфологически это проявлялось в появлении большого числа хондроцитов, имеющих от 1 до 3 дочерних ядер. В базальной зоне хряща выявлялись изогенные клеточные группы, которые в норме в ней не наблюдаются. Указанные факты позволяют предположить, что стимулирующее воздействие на регенерацию суставного хряща эксплантатов могли оказать их собственные электромагнитные поля, преобразованные и отраженные кремниевыми кристаллами.

Заключение.

Проведенные эксперименты дают возможность констатировать, что эксплантаты суставного хряща при инкубации вне организма могут не только сохранять жизнеспособность, но и видоизменять свою структуру в зависимости от того, находились ли они вблизи кристаллического кремния - нетоксичного, химически инертного материала. Дальнейшее изучение выявленных закономерностей может быть перспективным в плане разработки имплантатов на основе полупроводниковых кристаллов, стимулирующих регенерацию суставного хряща при различных видах его повреждения. Это позволит разрабатывать новые методы предотвращения и исправления деформаций опорно-двигательного аппарата, что весьма актуально в ортопедии и травматологии.


И. Е. Никитюк
ФГУ «Научно-исследовательский детский ортопедический институт им. Г. И. Турнера Росмедтехнологий», г. Санкт-Петербург