РЕПАРАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТКАНЯХ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ОБЛАСТИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО ТИТАНА

В настоящее время среди всех пациентов отделений челюстно-лицевой хирургии количество пострадавших с переломами челюстей составляет 25-30% [1,2,5,6]. Частота переломов нижней челюсти в настоящее время варьирует от 70 до 85% от общего количества повреждений костей лицевого черепа [7,10], при этом гнойно- воспалительные осложнения травм данной локализации встречается примерно в 15-25% наблюдений [4]. Ежегодное увеличение распространенности переломов нижней челюсти утяжеление характера травм, рост количества множественных и сочетанных повреждений челюстно-лицевой области делают проблему

совершенствования методов лечения пациентов соответствующего профиля достаточно актуальной [8,9]. Таким больным в случаях неэффективности ортопедических методов лечения отломков показаны хирургические методики закрепления отломков челюсти.

Для успешного выполнения оперативных вмешательств, связанных с остеосинтезом, необходимо обеспечить надежную фиксацию смещенных костных фрагментов, так как нестабильный остеосинтез удлиняет сроки реабилитации, ведет к несращениям, формированию ложных суставов, нагноению костных ран, неправильной консолидации, дисфункции височно-нижнечелюстных суставов, деформации лица и зубных рядов и др. Для этого необходимо выбирать конструкции, не подвергающиеся коррозии в организме. Это не будет создавать условий их последующего удаления, не нарушающих контурности лица, не требующих значительных травматических тканевых повреждений и временных затрат в процессе их применения.

Цель исследования - экспериментально-гистологически обосновать целесообразность использования изделий из наноструктурированного титана для остеосинтеза нижней челюсти у животных.

Материал и методы исследования. Проведены экспериментально- морфологические исследования на 10 кроликах породы Шиншилла. Животным под эфирным наркозом формировалась модель линейного перелома нижней челюсти в пределах зубного ряда. Отломки нижней челюсти скреплялись с помощью минипластины и минишурупов.

Содержание, кормление, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии со строгим соблюдением принципов, изложенных в Конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других целей (г. Страсбург, Франция, 1986) и согласно Правилам надлежащей лабораторной практики Российской Федерации (приказ МЗ РФ N199н от 1.04.2016 г.).

Объектом исследования были нижняя челюсть в зоне перелома, скрепленная с помощью минипластины и минишурупов, и окружающие нижнюю челюсть мягкие ткани.

В 1-й серии использована экспериментальная модель перелома нижней челюсти кролика, зафиксированная минипластиной и минишурупами из наноструктурированного титана марки Grade-4.

Во 2-й серии перелом нижней челюсти фиксировался стандартной минипластиной и минишурупами фирмы «Конмет».

Рисунок 1. Отломки нижней челюсти у кролика закреплены минипластиной и минишурупами из наноструктурированного титана

Figure 1. Fragments of the lower jaw of a rabbit are fixed with a mini-plate and mini- screws made of nanostructured titanium

Животные путём ингаляции летальной дозы эфира выводились из опыта на 7, 14, 21, 28, 40 сутки после операции по 1 особи в каждой серии. Фрагменты нижней челюсти в зоне перелома с окружающими мягкими тканями подвергнуты однотипной гистологической обработке на светооптическом уровне.

Для светооптических исследований материал фиксировали в 10% водном растворе нейтрального формалина, спирт-формоле, затем проводили декальцинацию костных объектов в 4% растворе ЭДТА (трилона В) в течение 10 суток и дофиксировали вновь в 10% растворе нейтрального формалина. После фиксации материал обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и

заливали в целлоидин - парафин. Приготовление серийных срезов толщиной 5-6 мкм осуществлялось на ротационном микротоме МПС-2. Депарафинированные срезы были окрашены гематоксилином Майера и эозином. Для идентификации клеток с признаками пролиферации маркера мезенхимальных стромальных стволовых клеток CD46 (Ki67 позитивные клетки), для оценки эксперсии синтеза протеинов p53, caspasa 3 и антиапоптотического белка bcl-2 использовали метод иммунногистохимии. Для этого срезы инкубировали с соответствующими моноклональными антителами (наборы «Kit» фирмы ДАКО, Дания) в рабочем разведении 1:50. Докрашивание ядер клеток проводили 0,5% раствором метиленового зеленого на 0,1 М ацетатном буфере. Для визуализации структур использовали стрептавидин-биотиновый пероксидазный метод. Подсчет окрашенных иммунопозитивных клеток (в %) осуществляли при просмотре не менее 1000 клеток в различных полях зрения микроскопа МБИ – 15, 25мм², ув. об 90, ок 10.

Морфометрические исследования выполнены на препаратах с использованием исследовательского цифрового микроскопа Levenhuk D870Т и цифровой камеры (Levenhuk Digital Camera, 8.0 Мпикс.) с программой «Измерение размеров».

Поверхности титановых конструкций и костной ткани изучались с помощью сканирующего электронного микроскопа фирмы TESCAN MIRA LMU (Чехия) в

«Центре микроскопии и микробиологии» для выявления и поддержки одарённых детей «Гагарин» (г. Оренбург).

Результаты. При изучении фрагментов минипластины на сканирующем электронном микроскопе выявлено наличие тканевых структур на поверхности изделия толщиной около 25-50 μm c наличием волокнистых и клеточных структур.

Рисунок 2. Поверхность минипластины из наноструктурированного титана при увеличении 200 μm. Электронная сканирующая микроскопия.

Figure 2. Surface of a nanostructured titanium miniplate at a magnification of 200 μm. Electronic scanning microscopy

Рисунок 3. Поверхность минипластины из наноструктурированного титана при увеличении 50 μm. Электронная сканирующая микроскопия

Figure 3. Surface of a nanostructured titanium miniplate at an increase of 50 μm. Electronic scanning microscopy

Изучение поверхности минивинтов визуализировало тканевые структуры на изделии, которые покрывают его плотным слоем толщиной более 50 μm с меньшим содержанием волокон.

Рисунок 4. Поверхность минивинта из наноструктурированного титана при увеличении 500 μm. Электронная сканирующая микроскопия

Figure 4 - Surface of a nanostructured titanium miniscrew at a magnification of 500 μm. Electronic scanning microscopy

Рисунок 5. Поверхность минивинта из наноструктурированного титана при увеличении 20 μm. Электронная сканирующая микроскопия

Figure 5. Surface of nanostructured titanium miniscrew at 20 μm magnification. Electronic scanning microscopy.

Проведенные экспериментально-морфологические исследования показали, что динамика костно-раневого процесса при переломах нижней челюсти и оперативном закреплением отломков минипластинами характеризуется фазностью и сопровождает возникшую при травме деструкцию кости, комплекс непосредственных реакций на повреждение, а также поступательное развитие репаративных процессов. После травмы наблюдается развитие первичных деструктивных изменений в костной ткани с формированием кровяного сгустка. В это время развивается острое воспаление в тканях с выраженной резорбцией в поврежденных зонах костных фрагментов нижней челюсти за счет активизации остеокластов. Нарастают морфологические изменения в виде дистрофий, а затем

некроза костных балок, надкостницы, костномозговых элементов. Продукты, накапливающиеся в зоне местного нарушения гомеостаза, приводят к существенным изменениям проницаемости стенок сосудов микроциркуляторного русла и экстравазации плазмы и форменных элементов крови (плазматическая экссудация и клеточная инфильтрация). К нейтрофильной инфильтрации вскоре присоединяется макрофагальная (моноцитарного генеза), что характеризует собой начало отграничения некротических участков от жизнеспособных тканей. В этот период дегенеративно-воспалительные процессы сменяются продуктивной (пролиферативной) фазой воспаления. Между участками фиксированной пластинками кости, в том числе и в области возникшей гематомы, происходит врастание малодифференцированной соединительной ткани (грануляционной). Следует особо подчеркнуть, что формирующаяся грануляционная ткань не уменьшает резорбцию костной ткани в зоне перелома нижней челюсти, что, по нашему мнению, очевидно связано с активной деятельностью макрофагальных элементов.

Фаза образования молодой соединительной ткани складывается из двух стадий. В первой из них преобладают острые воспалительные реакции и во второй — продуктивные, в результате чего формируется грануляционная ткань. На 7-14 сутки после закрепления отломков нижней челюсти формируется пул остеобластов вокруг микроциркуляторной сети сосудов челюсти. Вдоль них образуются первичные костные балочки, характерные для ретикулофиброзной костной ткани. Между структурами и зафиксированными фрагментами поломанной челюсти образуется предварительная костная мозоль без признаков ее трансформации в пластинчатую костную ткань. При этом значительная часть остеобластов подвергается атрофии и постепенно исчезает из зоны повреждения нижней челюсти. Происходит созревание клеточно-волокнистой ткани с постепенной ее остеогенной перестройкой и построением на ее основе остеоидных балочек.

В краевых участках поврежденной нижней челюсти сохранялись признаки выраженного остеопороза (на стадиях 7-14 сутки эксперимента). Особенно эти

явления наблюдались в кортикальной пластинке, которая резко истончилась. Надкостница в данных участках была утолщена в основном за счет фиброзного слоя, тогда как сосудистый ее слой был слабо выражен.

Формирующаяся ретикулофиброзная костная ткань состоит из первичных костных балок, располагающихся вокруг крупных гемокапилляров. В краевых участках регенерата регистрируются хондробласты и малодифференцированные хондроциты. К 14 суткам эксперимента в этих участках формируются типичные изогенные группы хондроцитов, продуцирующие межклеточный матрикс и выступающие за край поломанной нижней челюсти.

Происходит 2,5-3-х кратное возрастание митотического индекса эпителиоцитов слизистой оболочки по срокам наблюдений. В результате выявлено опережение появления краевой эпителизации в целом. Нарастание толщины эпителия слизистой ротовой полости кролика может рассматриваться как приспособительный механизм, препятствующий транслокации микроорганизмов и их токсинов [3]. Формирование грануляционной ткани сопровождается интенсивным новообразованием гемокапилляров.

Полученные данные иммуногистохимического исследования показывают снижение в фибробластах надкостницы проапоптотической доминанты (эксперссия гена p56) и возрастание числа клеток эксперссирующих синтез белков bcl-2. При применении титановых конструкций фирмы «Конмет» происходит пролонгация малодифференцированного состояния соединительной ткани в контакте с зоной перелома до 28 суток наблюдения, когда начинают наблюдаться признаки рубцевания. Это создаёт условия для эффективной репарации эпителиальных структур слизистой оболочки. При этом параллельно с образованием коллагеновых волокон происходит частичное их разрушение, что препятствует накоплению и уплотнению волокнистой основы регенерата и тем самым поддерживает микроциркуляцию на высоком уровне на фоне активного васкулогенеза.

Оценка результатов эксперимента с использованием сканирующего электронного микроскопа фирмы TESCAN MIRA LMU выявило формирование тканевых