Тканевые реакции на подкожную имплантацию кальциофосфатных материалов в эксперименте

В большинстве случаев при введении инородного тела в организм включаются механизмы его отторжения. С естественными кальциофосфатами (КФ) это происходит несколько иначе, вероятно, из-за того, что они являются метаболитами костной ткани. Вместо реакции отторжения происходит их интеграция с костной тканью (Трофимов и др., 1996; Li, 1993; Daculsi, 2000). Однако последовательность реакций, происходящих на поверхности КФ, остается малоизученной (Сысоева и др., 1996; Xia et al., 1994). В этой связи мы решили изучить последовательность реакций, происходящих на поверхности КФ материалов при введении их под кожу.

Опыты были проведены на 103 мышах линии СВА и 155 мышах линии, Balb/с обоего пола, массой 18-21 г. Мышам после дачи эфирного наркоза под кожу в вентральную часть тела имплантировали по 2 диска диаметром 12 мм и толщиной 2 мм. КФ керамика была получена из костной ткани коров методом отжига, состояла на 95% из гидроксиапатита и на 5% из β-трикальциофосфатов. Диаметр пор составлял 100-300 мкм. Диски извлекали после различных сроков наблюдений, начиная с 1 суток и заканчивая 2 месяцами. Исследовали реакцию окружающей ткани, делались мазки, отпечатки для цитологических исследований и гистологические срезы тканей и имплантатов.

Установлено, что введение имплантата вызывает развитие асептической воспалительной реакции. Эта реакция сопровождалась миграцией нейтрофилов (1-3 сутки), затем макрофагов (2-10 сутки), лимфоцитов (1, 2 неделя). Нейтрофилы из зоны вокруг имплантата постепенно исчезали к концу первой недели, заменяясь на фагоцитирующие мононуклеары и лимфоциты. Макрофаги и моноциты в ряде случаев сливались, образуя остеокласты. В мононуклеарных фагоцитах определялось большое количество гранул, вероятно, КФ. С 3-й недели среди клеток, окутанных коллагеновыми волокнами, наблюдаемых на поверхности имплантата, выявляли молодые формы фибробластов, которые затем дифференцировались в зрелые клетки с обильной сетью коллагеновых волокон. Фибробласты формируют вокруг имплантата фиброзную капсулу, определяющую силу сцепления КФ с окружающими тканями. Толщина капсулы зависела от диаметра пор. Максимальных размеров она достигала при порах диаметром более 300 мкм, минимальных - менее 100 мкм. Часть фибробластов конденсировалась в виде клеточных агрегатов на дне пор, которые затем дифференцировались в остеогенные клетки, образуя впоследствии незрелую губчатую кость, напоминающую эмбриональную ткань. Из окружающей ткани к зоне конденсации наблюдалось прорастание сосудов (2-4 неделя).

Биологические свойства различных образцов кальциофосфатной керамики, полученные по результатам опытов на животных линии Balb/c через 1,5 месяца после ее имплантации

Примечание: 0 - отсутствие реакции, 1 - слабая реакция, 2 - умеренная реакция, 3 -выраженная реакция

Формирование незрелой губчатой кости начиналось к концу 4-й недели. При этом на границе раздела керамика-кость наблюдалась зона, содержащая единичные остеокласты. Развитие аллергических реакций и нагноения отмечено не было. Через 2 месяца на поверхности КФ отсутствовали признаки воспаления (Karlov et al., 1999).

Выводы

1. При введении кальциофосфатных материалов под кожу на поверхности имплантата происходит цепь последовательных событий, сопровождающихся сменой клеточных популяций от реакции воспаления до формирования костной ткани.
2. Костная ткань образовывалась на дне пор в виде небольших узелков, имеющих незрелое губчатое строение.
3. При этом характер геометрии поверхности, в частности форма и диаметр пор, очевидно, определяет путь, по которому происходит развитие остеогенных клеток. При диаметре пор менее 100 мкм остеогенез не возможен. При порах диаметром более 300 мкм костеобразование, очевидно, затухает вследствие нарушения кровоснабжения клеток кислородом. Механизм этого феномена остается непонятным и требует дальнейшего более углубленного исследования.

 

А.В. Карпов, В.П. Шахов
Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики