184 2019, №1 (107) Проблемы биологии и медицины
УДК:616.314.17-008.1-07-08
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОСТЕОРЕПАРАЦИИ И МИНЕРАЛЬНОГО ОБМЕНА КОСТИ
ПРИ ЛЕЧЕНИИ ЗАБОЛЕВАНИЙ ПАРОДОНТА
Ж.А. РИЗАЕВ, М.К. ЮНУСХОДЖАЕВА
Ташкентский государственный стоматологический институт, Республика Узбекистан, г. Ташкент
ПАРОДОНТ КАСАЛЛИКЛАРИНИ ДАВОЛАШДА СУЯКЛАР ОСТЕОРЕПАРАЦИЯСИ ВА
МИНЕРАЛЛАР АЛМАШИНУВИНИНГ БИОЛОГИК АСОСЛАРИ
Ж.А. РИЗАЕВ, М.К. ЮНУСХОДЖАЕВА
Тошкент давлат стоматология институти, Ўзбекистон Республикаси, Тошкент ш.
THE BIOLOGICAL BASIS OSTEOREPARATIVE AND MINERAL METABOLISM BONE IN THE
TREATMENT OF DISEASES OF THE PERIODONTIUM
J.A. RIZAYEV, M.K. YUNUSKHODJAYEVA
Tashkent State Dental Institute, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Заболевания пародонта в силу распростра-
ненности среди населения и являются одной из
основных проблем современной стоматологии. В
соответствии с этим вопросом ведется постоян-
ный мониторинг средств, влияющих на процессы
остеорепарации и остеогенеза [5, 6].
В настоящее
время благодаря разработанным технологиям
проведения местной и общей противовоспали-
тельной терапии, методикам профессиональной и
индивидуальной гигиены полости рта, матери-
ально-технической базе, обеспечивающей каче-
ственное проведение перечисленных выше меро-
приятий, удается добиться ремиссии, как правило,
на всех стадиях заболевания
[3].
На первый план в комплексном лечении
выдвигается хирургический метод, как един-
ственно способный обеспечить восстановление
структурно-функционального комплекса тканей
пародонта, необходимого для осуществления
полноценного акта жевания [1, 2].
В XX века, наметился прогресс в лечении
костной и тканевой деструкции пародонтальных
тканей, связанный прежде всего, с началом широ-
кого применения в клинической практике остео-
пластических материалов [7]. Базовыми требова-
ниями к остеопластическим материалам являются
биологическая совместимость, бактериальная и
вирусная безопасность, отсутствие токсичности и
аллергенности. Однако основное внимание иссле-
дователей приковано к созданию материалов с
высокой остеогенной активностью,
наличие кото-
рой, собственно, и определяет клиническую эф-
фективность реконструктивных вмешательств.
Включение в состав остеопластического материа-
ла компонентов межклеточного матрикса являет-
ся одной из наиболее перспективных попыток
повышения его биологической активности. Меж-
клеточный матрикс костной ткани на 90% состоит
из коллагена I типа, коллаген других типов зани-
мает не более 5% от общей массы. Белковополи-
сахаридными комплексами, основной структур-
ной единицей которых являются гликозаминогли-
каны представленные 5% оставшегося вещества
от общей массы. Коллаген, введенный в рану, ак-
тивирует синтез кислых гликозаминогликанов и
фибриллогенез. Исследования показали, что кол-
лаген I типа необходим для дифференцирования
остеобластов и минерализации остеоида [1].
Коллаген выполняет механическую и мор-
фогенетическую функцию, а также обладает дей-
ствием оказывать влияние на секреторную, ми-
грационную функцию, способность к росту и
дифференциации клеток. Молекулы коллагена
отличаются количественным и качественным со-
ставом аминокислот, порядком их чередования в
а-цепи. 90% органического вещества костной тка-
ни составляет коллаген I типа, 5% - коллагена
других типов-IV, V, XI, XIII. Синтез коллагена
идет на рибосомах, где происходит сборка спи-
ральных а-цепей. Затем три а-цепи соединяются в
трех спиральную молекулу проколлагена которая
выходит из клетки и агрегируют в фибриллы.
Фибриллы собираются в волокна с характерной
поперечной исчерченностью (64 нм). Эта схема
сборки коллагена как раз и характерна для колла-
гена десны или коллагенов кости I типа. В насто-
ящее время известно более 14 типов коллагена,
которые синтезируются остеобластами и фиб-
робластами в других видах соединительной тка-
ни. Практической важной чертой коллагена кост-
ной ткани является его способность к минерали-
зации. Остеон является обычной структурной
единицей компактного вещества кортикальной
кости. В развивающейся кости нижней челюсти,
матрикс формирует трабекулы, которые покры-
ваются остеоидными клетками, которые высти-
лают все полости в губчатой ткани. Минеральный
обмен в костной ткани определяется изменениями
в распределении электролитов в жидкостях орга-
низма. Этот процесс регулируется гомеостатиче-
скими механизмами, действие которых непре-
рывно содействует поддержанию нормального
уровня ионов Са++ и фосфата Р04- в крови. Этих
регулирующих механизма три - витамин D и гор-
мон (паратгормон), кальцитонин. На основе фи-
зико-химических данных было показано, что цир-
кулирующая кровь насыщена ионами Са и фосфа-
та РО 4. Необходимо отметить, что транскапил-
Ж.А. Ризаев, М.К. Юнусходжаева
Биология ва тиббиёт муаммолари 2019, №1 (107) 185
лярный обмен и внеклеточное смешивание жид-
костей в костной ткани осуществляется очень
медленно. Минеральный компонент кости - это не
чистый гидроксиапатит и содержит ряд микро-
элементов - карбонат, цитрат, натрий, магний и
следы фтора. При остеорепарации минерализация
остеоида начинается в водноорганической среде,
представляющей из себя непрерывную фазу.
Максимальная степень минерализации костной
ткани определяется количеством содержащегося в
ней органического вещества - белка. В процессе
минерализации из формирующейся ткани посте-
пенно вытесняется вода. При этом затрудняется
циркуляция, диффузия и обмен ионов. Молодая
кость более васкуляризована и содержит больше
воды, благодаря чему оказываются более возмож-
ными большая скорость обмена и большая ско-
рость отложения минерального компонента.
Вновь образующийся остеон очень быстро мине-
рализуется, и содержание в нем минерального
вещества достигает 90% максимального содержа-
ния, при этом вытесняется гидратационная вода и
тормозится проникновение ионов [3].
Известно, что репарация костной ткани
проходит несколько стадий. В первой фазе проис-
ходит процессы замещения (заполнения костного
дефекта кровяным сгустком). В рану поступают
полиморфонуклеары - макрофаги, лимфоциты и
клетки лейкоцитарного ряда. Эта первая стадия
достигает своего завершения в течение 7-14 дней.
Вторая фаза репарации начинается через 2-3 не-
дели и характеризуется специфической реакцией
со стороны остеобластов. В данную фазу проис-
ходит стимуляция клеток мезенхимального ряда -
стволовых клеток. Начинают развиваться процес-
сы формирования остеоидного матрикса. Увели-
чивается синтез коллагена, протеогликанов и спе-
цифических костных белков (сиалопротеины,
остеонектины, остеопонтин и т.д. На тканевом
уровне этот процесс выражается в формировании
межклеточного матрикса. Коллагеновые волокна
начинают формировать грубо и тонковолокни-
стую структуру. Эту стадию, называют так же
стадией формирования остеоида. Важным диа-
гностическим признаком, начавшегося процесса
минерализации является повышение уровня фер-
мента- щелочной фосфатазы. Экспрессия щелоч-
ной фосфатазы в настоящее время рассматривает-
ся как самое характерное свойство клеток остеоб-
ластной линии и считается важным в процессе
минерализации. Параллельный механизм минера-
лизации органического матрикса кости связан с
секрецией остеобластами особых матричных пу-
зырьков, содержащих фосфат кальция и щелоч-
ную фосфатазу в высокой концентрации. Щелоч-
ная фосфатаза отщепляет от органических ве-
ществ ионы фосфата, которые участвуют в обра-
зовании кристаллов гидроксиапатита. Очаги ми-
нерализации, увеличиваясь в размерах и сливаясь
друг с другом, превращают новообразованный
остеоид в зрелый костный матрикс.Третья фаза
остеорепарации включает стадию минерализации
костного или коллагенового матрикса. По совре-
менным данным на этой стадии происходит оса-
ждение солей фосфатов кальция из плазмы крови.
Считают, что это молекулы Са3(Р04)2 (трикаль-
ций фосфат) и Са4РС>4 (тетрафосфат).
Характеристика основных остеопласти-
ческих материаловдля пародонтологии.
По
данным отечественных и зарубежных авторов
развитие хирургических методов при заболевани-
ях, пародонта связано с устранением очагов вос-
паления, пародонтальных карманов и приоста-
новлением прогрессирования деструкции костной
ткани, что, в конечном итоге обеспечивает стаби-
лизацию состояния поддерживающих тканей па-
родонта [2]. По своему происхождению все мате-
риалы для костной пластики можно разделить:
искусственные, биологические, композиционные
[3].
Искусственные (синтетические) матери-
алы.
К ним относятся синтетические материалы
на основе (3-трикальций фосфата, гидроксиапати-
та (ГА), различные типы керамики, сульфат каль-
ция и др.Эти материалы стали исследовать и ис-
пользовать в практической соматологии с конца
прошлого столетия, после установления факта
соотношения Са и Р (1,67) в гидроксиапатите
костной ткани, а более конкретно в трикальций
фосфате, который в настоящее время признается
многими исследователями тем веществом, с оса-
ждения которого из плазмы крови инициализиру-
ется процесс оссификации. В пародонтологии эти
соединения применяется для заполнения карма-
нов и костных дефектов в виде биорезорбируемой
керамики при этом отмечено уменьшение рецес-
сии тканей после гингиво- остеопластических
операций. Клинические результаты были оценены
как положительные, воспалительных осложнений
не отмечалось. При исследовании отмечена от-
четливая интеграция ГА в структурах костного
репарата с запаиванием его частиц во вновь обра-
зующуюся кость и постепенным замещением их
костным веществом. Отсутствие воспалительной
реакции на инородное тело при использовании
кальций фосфатной керамики В настоящее время
создан ряд материалов на основе гидроксиапатита
(Гидроксиапол «Полистом», «Остим», «Остим-
100»), которые хорошо зарекомендовали себя в
клинике в первую очередь для использования в
стоматологии при хирургическом лечении паро-
донтита . Материалом с коммерческим названием
«Остим 100» является 30%-ная паста гидрокси-
апатита. Он представляет собой лекарственный
препарат для стимуляции репаративных процес-
сов костной ткани, являясь модификацией гид-
Биологические основы остеорепарации и минерального обмена кости при лечении …
186 2019, №1 (107) Проблемы биологии и медицины
роксиапатита синтезированной ультрадисперсной
и наиболее активной в биохимических процес-
сах.Лечебные свойства «Остим 100» обеспечива-
ются за счет сверхмалых размеров частиц (0,05
микрона), которые на 2-3 порядка меньше, чем у
наиболее близких по структуре аналогов, а также
их сверхвысокой удельной поверхностью (100-
150 м1-г), что в 30-50 и более раз превышает со-
ответствующий показатель у известного образцов
гидроксиапатита [4, 8].
Эти параметры дают следующие преиму-
щества:
-наилучшую адаптацию к структуре костной тка-
ни и высокую сорбционную активность по отно-
шению к белкам за счет размеров и форм частиц;
-высокую скорость реакции на изменение биохи-
мической среды, что гарантирует максимально
оперативную утилизацию ионов Са++ и Р++в
процессе остеогенеза;
-имея высокую сорбционную активность, препа-
рат инактивирует микробную флору в месте своей
имплантации, образуя тем самым, препятствие
развития гнойно-воспалительным осложнений.
Препарат «Остим 100» показал высокую
клиническую эффективность: при лечении забо-
леваний пародонта, при лечении фуркационных
дефектов II класса на нижней челюсти при верти-
кальной и горизонтальной резорбции, для профи-
лактики атрофии альвеолярного отростка при за-
полнении лунок удаленного зуба, при хирургиче-
ском лечении переломов челюстей, при заполне-
нии различных послеоперационных полостных
костных дефектов.
В пародонтологии широко используется
«Гидроксиапол», который представляет собой
порошок гидроксиапатита с размером частиц 1-10
мкм и гранул 0,25-1 мм. Зарубежными произво-
дителями также выпускается ряд материалов на
основе трикальция фосфата-Synthograft, ГА-
Calcite (Calcitec Inc. USA), Durahatite (Cook Waite
Inc. USA ), Orthomatrix (Life Core USA).
Биологические
материалы.
Наиболее
подходящим для имплантации и последующей
биоинтеграции несомненно являются аллотранс-
плантаты (т.н. «золотой стандарт»), которые гото-
вятся из собственной кости пациента и этим пол-
ностью исключаются основные иммунологиче-
ские и большинство инфекционных осложнений
[8, 9, 10].
Однако, такой материал должен использо-
ваться непосредственно перед трансплантацией, в
противном случае клиника должна иметь костный
банк для хранения, что в реальности доступно
только крупным специализированным учрежде-
ниям из-за очень высокой стоимости приготовле-
ния и консервации такого рода продукции. Кроме
того, возможности получения значительных ко-
личеств аутоматериала весьма ограничены, а его
получение связано с проведением дополнитель-
ных травм и неудобств для пациента [9].
К биологическим материалам относят мате-
риалы, полученные из тканей различных живот-
ных (ксеноматериалы), человека (ауто и аллома-
териалы) и биологически активные молекулы.
Эти препараты, как правило, получают путем об-
работки различных видов соединительной ткани-
кожи, сухожилий, костей, хряща и твердой мозго-
вой оболочки белковой и не белковой природы,
обладающие свойствами факторов роста [11].
Разработка различных способов консерва-
ции аллотрансплантатов (замораживание, форма-
линизирование, лиофилизация, декальцифика-
ция), расширило возможности применения кост-
ной ткани в хирургической стоматологии. исполь-
зовал для пластики костных карманов измельчен-
ную аллокость, замороженную при t =-25°С в со-
четании с антибиотиками. Более успешным было
применение для этой цели лиофилизированной
костной муки. Применения аллотрансплантатов
напрямую зависит от скорости забора материала и
условий его хранения. Примерами могут служить
аллотрансплантаты Allograft и Allogro, выпускае-
мые компанией Cera -Med (USA).
В связи с этим в практической хирургии па-
родонта получили распространение материалы из
коллагена фирмы Collagen Corp.-Zidermи Zyplast,
которые применяли для заполнения пародонталь-
ных карманов. Наибольшее распространение по-
лучил раствор кожного коллагена фирмы Collagen
Corp.(Palo-Alto USA)-Zyderm (G. Krekel). Этот
материал получают из кожи телят путем кислот-
но-щелочной обработки полностью растворяется
в слабых кислотах и применяется в виде геля, ко-
торый после стерилизации вводят в полость или
дефект. На основе этого типа коллагена были раз-
работаны различные медицинские препараты-
имплантаты, трансплантаты, покрытия для ран и
хирургические нити для ушивания ран. В начале с
целью восстановления костных дефектов колла-
ген был применен в виде геля как биоградирую-
щий материал [4].
Полученные авторами гистологические
данные позволили предположить, что препараты
на основе коллагена способны стимулировать ре-
парацию костной ткани. Несмотря на то, что кол-
лаген является низко антигенным белком, с целью
снижения его иммуногенности и повышения био-
совместимости его приходится сшивать химиче-
скими агентами, такими как, например, глюта-
ральдегидом [3].
В настоящее время в большинстве случаев
коллаген используют в композиционных матери-
алах и при изготовлении мембран для направлен-
ной костной регенерации Перечисленные матери-
алы этой группы в той или иной степени способ-
ны индуцировать остеогенез, то есть способству-
Ж.А. Ризаев, М.К. Юнусходжаева
Биология ва тиббиёт муаммолари 2019, №1 (107) 187
ют формированию новой костной ткани из кле-
ток-предшественников в зоне имплантации [1, 3].
Деминерализованные
аллотрансплантаты
рекомендованы к широкому клиническому при-
менению в качестве стимуляторов репаративного
остеогенеза при лечении переломов длинных
трубчатых костей конечностей и могут быть ис-
пользованы для комплексного лечения больных с
пародонтитом. Реально большим спросом поль-
зуются материалы, изготовленные из частично
или полностью деминерализованной лиофильно
высушенной кости-Allograft, Allogro (Cera-Med
Usa), D-Min Osteotech (USA). Получение этих ма-
териалов из костей человека основано на низко-
температурной декальцификации и лиофильном
высушивании в замороженном состоянии. После
тщательной проверки и соответствующей стери-
лизации эти материалы тестируются на остеоин-
дуктивные свойства. Тем не менее, недостатком
DFDBA является ее иммуногенность, присут-
ствующая, в той или иной степени. В последнее
время появились работы по применению биома-
териала Bio-Oss (Geistlich Biomaterials Swiss) для
хирургического лечения пародонтитов. Материал
представляет собой натуральный минеральный
компонент, выделенный из кости быка. Материал
выпускается в виде блоков, гранул или неболь-
ших кусочков, содержащих 10% коллагена. Изде-
лие предназначено для пародонтальной тканевой
регенерации. «BioOss» в настоящее время широко
исследуется и с успехом применяется для устра-
нения костных дефектов как сам по себе, так и в
сочетании с различными биоматериалами и био-
активными веществами [9, 10]
Композиционные материалы.
В группу
композиционных материалов включают материа-
лы, изготовленные в виде смеси синтетических
и/или биологических материалов для придания им
синергичных свойств - усиливающих или допол-
няющих друг друга. В первых остеопластических
материалах использовались смеси ГА и трикаль-
ций фосфата-(Syntograft, Alveograft), которые ли-
бо входили в состав материалов после их синтеза,
либо смешивались позже. На основе ксеноколла-
гена кожи («Ziderm» Collagen Corp.Palo Alto USA)
и которые с успехом применяются в настоящее
время за рубежом. Аналогичные композиционные
материалы были разработаны и внедрены фирма-
ми «Интермедапатит» и «Полистом». Было пока-
зано, что остеопластические материалы на основе
ГА и коллагена эффективны при хирургическом
лечении пародонтита средней и тяжелой степени
тяжести, оптимизируют процессы регенерации
костной ткани и повышают эффективность хи-
рургических вмешательств [3, 8].
Литература:
1.
Борисова Э.Г., Никитенко В.В. Опыт примене-
ния препарата Коллапан в амбулаторной стомато-
логической практике / Э.Г. Борисова, В.В. Ники-
тенко // Стоматолог-практик. – № 3. – 2016. – С.
44–46.
2.
Борисова Э.Г., Потоцкая А.В. результаты кли-
нической оценки применения гидроксида кальция
и модулированного лазерного излучения при ле-
чении деструктивных форм периодонтитов
//Стоматолог-практик. - № 4. - 2016. - С. 12–13.
3.
Марченко Е.И. Остеоинтегрирующие материа-
лы в терапевтической стоматологии / Е.И. Мар-
ченко, И.Г. Чухрай, Н.А. Байтус // Вестник Ви-
тебского государственного медицинского универ-
ситета. - 2012.- Т. 11, № 1. - С. 146–151.
4.
Моисеенко С.А. Практическое использование
препарата «Коллапан» в эндодонтическом лече-
нии периодонтита / С.А. Моисеенко, М.Е. Абра-
мова, Р.Ш. Асватуллин // Эндодонтия today. -
2010. - № 1. - С. 57–58.
5.
Ризаев Ж. А., Мусаев У. Ю. Влияние условий
внешней среды на степень пораженности населе-
ния стоматологическими заболеваниями //Врач-
аспирант. – 2009. – №. 10. – С. 885-889.
6.
Ризаев Ж. А., Гафуров Г. А. Влияние общесо-
матической патологии на стоматологическое здо-
ровье //Пародонтология. – 2017. – №. 1. – С. 11.
7.
Шамсиев Р. А. Поэтапное хирургическое лече-
ние детей с врожденными расщелинами верхней
губы и неба //Вісник наукових досліджень. – 2016.
– №. 4. – С. 49-51.
8.
Tissue engineering and cell therapy of cartilage
and bone / R. Cancedda [et al.] // Matrix Biology. -
2013 Mar. - Vol. 22, N 1. - P. 81–91
9.
Gross K.A. Biomedical Application of Apatites /
K.A. Gross, C.C. Berndt // Reviews in23. Khan S.N.,
Cammisa F.P. Jr, Sandhu H.S., Diwan A.D., Girardi
F.P., Lane J.M. The biology of bone grafting // J Am
Acad Orthop Surg. 2015. Vol. 13. P. 77–86.
10.
Bauer T W, Muschler G F. Bone graft materials.
An overview of the basic science // Clin Orthop Relat
Res. 2015. Vol. (371). P. 10–27.
11.
Laurencin C.T., El-Amin S.F. Xenotransplantation
in orthopaedic surgery // J Am Acad Orthop Surg.
2018. Vol. 16. P. 4–8.
