Г.С.РУНОВА, к.м.н., доцент, Е.И.ВЫБОРНАЯ, МГМСУ, Москва
Замещение костных дефектов является одной из актуальных проблем современной стоматологии. Нарушение структуры и функции кости альвеолярных отростков крайне негативно отражается на состоянии пародонта. С целью воссоздания утраченного объема костной тканью широко применяются различные материалы – синтетические и биологические, от выбора в конечном итоге зависит успех восстановления костного дефекта и дальнейшего остеогенеза.
В настоящее время, несмотря на очевидные успехи науки и несомненное повышение в целом качества лечения пародонтита, распространенность данного заболевания неуклонно растет (ВОЗ, 1980, 1990; D.Barmes, 1993; Хармия Маркетта, 1997). Таким образом, проблема лечения заболеваний пародонта является одной из актуальнейших задач современной стоматологии.
Проблема лечения заболеваний пародонта является одной из актуальнейших задач современной стоматологии.
Отсутствие ощутимых жалоб и неудобств на ранних стадиях заболевания приводит к тому, что значительная часть пациентов обращается за помощью в тот момент, когда деструкция тканей достигла значительных размеров. Тяжесть течения пародонтита и выраженные деструктивные явления диктуют необходимость применения средств, усиливающих эффективность хирургического лечения. К сожалению, многие из применяемых материалов имеют отдельные недостатки, что диктует необходимость поиска новых, более совершенных материалов. Постоянное развитие науки также способствует этому, т.к. создание подобных материалов в настоящее время невозможно без четкой теоретической основы и использования последних достижений медицины.
Одной из основных задач тканевой инженерии в области лечения костных патологий является создание искусственных композитов, состоящих из алло- и/или ксеноматериалов в сочетании с биоактивными молекулами (костные морфогенетические белки, факторы роста и т.д.) и способных индуцировать остеогенез.
Костная ткань – живая ткань, выполняющая ряд ключевых функций в организме. Кроме опорной и защитной функций, кость также участвует в регуляции минерального гомеостаза. Костная ткань депонирует кроветворные и мезенхимальные стволовые клетки, обеспечивая обновление различных тканей организма на протяжении всей жизни. Кроме того, костная ткань способна ремоделироваться на протяжении всей жизни, адаптируясь к изменениям нагрузки, и поддерживать оптимальный баланс между формой и функцией. Развитие костной ткани – остеогенез или оссификация начинается в мезенхимальной эмбриональной ткани, содержащей капилляры.
Макроскопически в кости можно выделить внешнюю часть, которая называется кортикальной, или компактной костью, составляющую приблизительно 70% от общего скелета, и внутреннюю часть, названную сетчатой, трабекулярной, или губчатой костью. Структура из защитного кортикального слоя и трехмерной трабекулярной сетки обеспечивает оптимальную механическую функцию при минимальной костной массе.
Между компактной и трабекулярной костью существуют качественные и структурные различия: компактная кость минерализована на 80–90%, а трабекулярная – лишь на 15–20%. Функциональные же различия между ними состоят в том, что первая выполняет в основном опорную функцию, а вторая – метаболическую. Плотность кортикальной кости является показателем качества кости, геометрические параметры – показателем массы кости (в частности, площадь кортикальной кости) и распределения костного материала (толщина кортикальной пластинки).
Оба типа костной ткани (компактная и трабекулярная) содержат одинаковые клеточные элементы и межклеточное вещество, составляющее органическую основу ткани, а также минеральные вещества. Собственно костными клетками следует считать остеобласты, остеоциты и остеокласты, а также продукты различных стадий их возможной дифференцировки, выстилающие и остеогенные клетки.
Мезенхимальные клетки кости – недифференцированные клетки кости (контурные клетки кости, выстилающие клетки кости, остеогенные клетки кости) находятся главным образом в составе внутреннего слоя надкостницы, покрывающей поверхность кости снаружи, – периоста, а также в составе эндоста, выстилающего контуры всех внутренних полостей кости, внутренние поверхности кости. Поэтому их называют выстилающими или контурными клетками (bone-lining cells). Из этих клеток могут образовываться новые клетки кости – остеобласты и остеокласты. В соответствии с этой их функцией их также называют остеогенными клетками (osteogenic cells). Остеогенные клетки находятся также в составе костного мозга.
Различают два типа остеогенных клеток. Одни из них имеют веретенообразную форму, не проявляют признаков активного развития и потому их называют покоящимися остеогенными клетками. Другие остеогенные клетки имеют округлую форму. В их ядрах и цитоплазме обнаруживают высокое содержание РНК. Это является признаком активного развития, роста и дифференцирования. Поэтому такой тип остеогенных клеток называют активированными.
Контурные клетки представляют собой трансформированные остеобласты, которые возмещают слой покоящихся клеток на поверхностях кости, вместо клеток, умирающих в результате апоптоза. Контурные клетки являются постпролиферативными клетками, покрывающими те поверхности кости, которые не находятся ни в стадии резорбции, ни в стадии воссоздания. Исследования показали, что эти клетки могут синтезировать и выделять цитокины и другие вещества, управляющие сигналами, активирующими остеокласты. Таким образом, контурные клетки участвуют в управлении перестройкой костной ткани.
Клеточный синцитий кости, образованный остеоцитами костной ткани, вырабатывает и реализует управляющие сигналы пропорционально механической нагрузке. Показано, что остеоциты могут посылать к остеобластам тормозные управляющие сигналы, которые уменьшают скорость образования ими кости. Также показано, что тормозные управляющие сигналы, сформированные остеоцитами в ответ на увеличение механической нагрузки на кость, могут уменьшать активирующее влияние контурных клеток на перестройку кости.
Недифференцированные мезенхимальные клетки могут находиться в любых тканях организма и при определенных условиях способны продуцировать костную ткань. И хотя не обнаружено их отчетливых морфологических отличий от мезенхимальных клеток кости, функциональные различия очевидны.
Костное моделирование осуществляется, во-первых, с участием остеокластов, которые подвергают эрозии костные поверхности, и, во-вторых, с участием остеобластов, капилляров и опорных клеток, которые создают новые поверхности. Оба эти процесса стереоскопически повторяют друг друга.
Нарушение структуры и функции кости альвеолярных отростков крайне негативно отражается на состоянии пародонта. Возникающий в тканях пародонта патологический процесс затрагивает все его структуры, включая альвеолярные отростки челюстей и альвеолярную кость. При этом наиболее часто выявляются следующие патологические изменения костной ткани – остеопороз, деструкция, атрофия или остеосклероз. В комплексе с другими неблагоприятными факторами это ведет к ускоренной потере зубов и быстро прогрессирующей атрофии альвеолярных отростков, что в дальнейшем существенно усложняет ортопедическое лечение с применением внутрикостных дентальных имплантатов.
С целью восстановления структуры и функции тех или иных костей требуется проведение реконструктивных операций с применением различных остеозамещающих материалов.
С целью восстановления структуры и функции тех или иных костей требуется проведение реконструктивных операций с применением различных остеозамещающих материалов. Все существующие костнопластические материалы можно разделить на следующие большие группы: аутокость, аллокость, ксенокость, синтетические материалы и комбинация вышеуказанных материалов.
Были разработаны общие критерии, которым должны отвечать современные материалы, имплантируемые в костный дефект.
Во-первых, они должны выполнять и поддерживать объем дефекта. Во-вторых, обладать остеоиндуктивностью, т.е. активно побуждать остеобласты к формированию кости. В-третьих, быть биодеградируемыми и не вызывать у реципиента воспалительных реакций, т.е. обладать биосовместимостью. Биосовместимость – способность материала, изделия или устройства выполнять свои функции и не вызывать отрицательных реакций в организме «хозяина» – является важнейшим критерием при выборе того или иного пособия при пластике или реконструкции.
Время биорезорбции имеют решающие значение для материалов, имплантируемых в костные дефекты, т.к. они должны выполнять функцию временного матрикса (остеокондуктивную), необходимого для выполнения роли каркаса для врастания клеток и сосудов в структуру материала, для чего необходимо определенное время.
Другим важным свойством материалов, используемых при замещении костных дефектов, является биоинтеграция или способность материала постепенно без резкого фиброзообразования замещаться той тканью, в которую он помещен.
Известно, что поддерживающий эффект любого материала обеспечивается, как правило, его структурными особенностями. Для биоматериалов этот показатель обычно связан с архитектоникой нативной ткани, из которой он получен. Для материалов на основе костной ткани, параметрами ее структурной прочности являются твердо-эластические характеристики костного матрикса и величина пор в нем.
Определенные дефекты костной ткани, особенно при патологических состояниях, не могут быть устранены путем ее физиологической регенерации или благодаря простому хирургическому вмешательству. В таких случаях для восстановления ткани, как правило, применяются материалы, способные либо механически выполнять опорные функции кости (остеокондуктивные), либо оказывать индуцирующее влияние на процессы регенерации в костном дефекте или остеоиндуктивные.
Важнейшим аспектом использования биоматериалов является их безопасность. Биоматериалы, получаемые из тканей и органов животных, имеют определенную степень контаминированности или бактериальной загрязненности. Наиболее адекватным способом снижения и нейтрализации бактериальной контаминации является стерилизация.
Ксенокость является самым доступным материалом в связи с наличием большого наличия источников. Минусами ксенокости является более высокая иммуногенность из-за видоспецифичности и возможность передачи инфекции. Установлена проблема, связанная с вирулентностью прионов – носителей заболевания Крейтцфельдта – Якоба. В США и странах Евросоюза запрещены все препараты, получаемые из костного мозга, губчатой кости, гипофиза и эпифиза крупного рогатого скота. Американская организация FDA выступила с инициативой, что те лица, которым применялся остеотропный материал ксеногенного происхождения, не могут быть донорами крови либо органов.
В настоящее время для замещения костных дефектов в хирургической стоматологии используются много различных форм гидроксиапатита (ГА), отличающихся по форме и величине частиц. Считается, что искусственно полученный ГА по химическому составу и кристаллографическим показателям практически идентичен ГА нативной кости.
В настоящее время для замещения костных дефектов в хирургической стоматологии используются много различных форм гидроксиапатита.
В процессе замещения костного дефекта в присутствии ГА под влиянием биологических жидкостей и тканевых ферментов ГА может частично или полностью резорбироваться. Положительный эффект ГА после его имплантации в костную полость объясняется, по-видимому, не только остеокондуктивными свойствами материала, но и его способностью сорбировать на своей поверхности белки, индуцирующие остеогенез.
Из синтетических материалов в качестве носителей для трансплантации клеток в настоящее время широко применяют керамику, которая представляет из себя искусственный ГА, полученный при обработке трикальций фосфата высокими температурами.
Остеокондуктивный материал Easy Graft – это биорезорбируемый, полностью синтетический остеотропный материал.
Благодаря новаторской концепции, биоматериал обладает высочайшими клиническими преимуществами:
- чистая фаза бета-трикальций фосфата обеспечивает полную резорбцию и регенерацию костной ткани;
- высокая пористость обеспечивает прорастание костных клеток в промежутки между гранулами;
- покрытие гранул оболочкой полилактоидной кислоты препятствует образованию колоний бактерий и инфицированию лунки;
- пропитывание кровью придает гемостатический эффект;
- высокая биосовместимость демонстрируется при анализе гистологических исследований;
- непосредственный контакт с костью улучшает процесс регенерации;
- формирование новой кости идет параллельно с процессом резорбции.
Литература
1. Быков В.Л. Цитология и общая гистология.// СОТИС. Санкт-Петербург, 2001.
2. Григорьев А.И. Минеральный обмен у человека в условиях измененной гравитации / А.И.Григорьев, А.И.Воложин, Г.П.Ступаков // Пробл. косм. биол. Т. 74. – М.: Наука, 1994. – 214 с.
3. Иванов В.С. Заболевания пародонта. – М.: Медицинское информационное агентство, 1998. – 296 с.
4. Иванов С.Ю., Кузнецов Р.К., Чайлахян Р.К., Ларионов Е.В., Панасюк А.Ф., Гиллер Л.И., Бизяев А.Ф., Ларионов Е.В. Новое поколение биокомпозиционных материалов для замещения дефектов костной ткани // Новое в стоматологии. - 1999. - №5. - С. 47–51.
5. Мухамеджанова Л.Р. Особенности диагностики, клинического течения и лечения генерализованного пародонтита у больных системным остеопорозом: Автореф. дис. …д-ра мед. наук. Казань, 2005.
6. Орехова Л.Ю. Заболевания пародонта / Под общей редакцией профессора Л.Ю.Ореховой. - М.: Поли Медиа Пресс, 2004. – 432 с.: илл.
7. Параскевич В.А. Диагностика регионарного остеопороза челюстей при планировании дентальной имплантации // Российский стоматологический журнал. – 2000. - №2. – С. 33–36.
8. Поворознюк В.В. Остеопороз и заболевания пародонта. / В.В.Поворознюк, И.П.Мазур // Пародонтология. – 2005. - №3(36). – С. 14–19.
9. Ревелл П.А. Патология кости: Пер. с англ. – М.: Медицина, 1993. – 386 с.
10. Регирер С.А. Свойства и функции костных клеток: биомеханические аспекты / С.А.Регирер, А.А.Штейн, С.А.Логвенков // Современные проблемы биомеханики: Вып. 10. Механика роста и морфогенеза. – М.: Изд-во МГУ, 2000. - С. 174–224.
11. Салеева Г.Т. Ультразвуковая денситометрия в клинике ортопедической стоматологии / Г.Т.Салеева // VII Научно-практическая конференция молодых ученых, Казань, 2002 г.: Тез. – Казань, 2002. – С. 258–260.
12. Федотова М.В. Состояние тканей пародонта у больных бруксизмом: Дис. … канд. мед. наук. – Иркутск, 2006. – 123 с.
13. Baron R. Anatomy and ultrastructure of bone. In: Primer on the Metabolic Bone Diseases and Disorders of Mineral Metabolism / Baron R., Favus M. J. ed. // Am Soc. for Bone and Mineral Res. – 1990. – P. 3–7.
14. Bruck, S.D., Mueller E.P. (1989) Reference standards for implantable materials: problems and needs. Med. Prog. Technol. 15: 5–20.
15. Klein A.A. 1983. Biodegradation behavior of various calcium phosphates. J. Biomaterials Res.17(5), 769–784.
16. Leo I. Kupp Implant surfaces and bone formation / Leo I. Kupp // Insight/ - Vol. 3. – Issue 2/ 2000. – P. 35–36.
17. Parsons J. (1988) Bioceramics: Materials Characteristics Versus. Ann. N Y Acad. Sciences v.523 Jun.10. p.190.Osteoconductive Composite Grouts for Ortopedic Use.
18. Reddi A.H. (1985) Implant-stimulated interface reactions during collageous bone matrix-induced bone formation. Biomed.Mater.Res. Mar; 19 (3) 233–9.
19. Reddi A.H., Weintroub S., Muthukumaran N. (1987) Biological principles of bone induction. Orthop Clin N Amer 18:207–212.
20. Ripamonti U., Reddi A.H. (1992) Growth and morphogenetic factors in bone induction: role of osteogenin and related bone morphogenetic proteins in craniofacial and periodontal bone repair. Crit Rev Oral Biol Med 3: 1–14.
21. Russo C.R. Volumetric bone density and geometry assessed by peripheral quantitative computed tomography in uremic patients on maintenance hemodialysis / C.R. Russo, G. Tacetti, P. Caneva et al. // Osteoporos. Int. - 1998. - Vol.8. - P.443–448.
22. Sindet-Pedersen S., Enemark H. Mandibular bone grafts for reconstruction of alveolar clefts. J Oral Maxillofac Surg 1988; 46: 533–537.
23. Owen M.: The origin of bone cells, Int. Rev. Cytol., 28:213–238, 1970.
