Особливості виділення, культивування та направленого хондрогенного диференціювання мезенхімальних стовбурових клітин кісткового мозку. Моделі механічного ушкодження суглобового хряща колінного суглоба. Характеристика перебігу репаративного хондрогенезу.
Аннотация к работе
Так, наприклад, при ушкодженні звязок колінного суглоба суглобовий хрящ страждає в 14-25%, а при ушкодженні менісків - у 30-61% (Curl W., 1997). Консервативні методи лікування ушкоджень суглобового хряща, що існують на сьогоднішній день, спрямовані на зменшення больового синдрому, ліквідацію запалення, оптимізацію обміну в хрящовій тканині, відновлення фізико-хімічного складу синовіальної рідини, однак дія їх короткочасна і на якість регенерації хряща вони суттєво не впливають. При механічних ушкодженнях суглобового хряща застосовують інвазивні способи лікування, які розподіляються на оперативні втручання на осередку ураження без заміщення дефекту хряща та часткову хондропластику. Дослідити в експерименті на моделі механічного ушкодження суглобового хряща колінного суглоба перебіг репаративного хондрогенезу в умовах введення культури недиференційованих аутологічних МСК кісткового мозку. Дослідити в експерименті на моделі механічного ушкодження суглобового хряща колінного суглоба перебіг репаративного хондрогенезу в умовах введення культури аутологічних МСК кісткового мозку з попередньо спрямованим хондрогенним диференціюванням.У всіх тварин під кетаміновим наркозом в умовах операційної парапателярно розтинали суглобову капсулу колінного суглоба та скальпелем у фронтальній площині по надколінковій поверхні стегнової кістки наносили, з використанням шаблону, стандартне, повношарове пошкодження суглобового хряща розміром 6 на 3 мм із збереженням цілісності підхрящової кісткової пластинки. Усі маніпуляції з тваринами проводили згідно з міжнародними правилами про гуманне відношення до тварин (ETS 123, 1986). У першому дослідженні вивчали перебіг репаративного хондрогенезу у травматичному дефекті суглобового хряща після введення культури аутологічних МСК кісткового мозку з різним ступенем хондрогенного диференціювання. Тваринам другої серії (5 тварин) на 3 день вводили по 106 аутологічних МСК кісткового мозку. Тваринам третьої серії (5 тварин) на 3 день вводили по 106 аутологічних МСК кісткового мозку із попередньо спрямованим хондрогенним диференціюванням.За альтернативною OS шкалою якість регенерату в контрольній серії склала 1,2±0,12, при використанні культури недиференційованих аутологічних МСК кісткового мозку - 8.6±0,24, а в серії із застосуванням культури аутологічних МСК кісткового мозку із попередньо спрямованим хондрогенним диференціюванням - 7,6±0,24 (M±m). Отримані дані свідчать про позитивний вплив застосування культури аутологічних МСК кісткового мозку на процеси хондрорепарації, причому якість регенерату була кращою в другій серії тварин, яким вводили культуру недиференційованих аутологічних МСК кісткового мозку (t > 3, p <0,01). Отримані дані також свідчать про позитивний вплив застосування культури аутологічних МСК кісткового мозку на процеси хондрорепарації, причому якість за кожним показником була кращою у серії тварин, яким вводили культуру недиференційованих аутологічних МСК кісткового мозку. У тварин, яким після аналогічної стандартної травми надколінкової поверхні стегнової кістки в колінний суглоб вводили 0,25 мл суспензії недиференційованих аутологічних МСК кісткового мозку (друга серія) та аутологічних МСК кісткового мозку з попередньо спрямованим хондрогенним диференціюванням (третя серія) прояви дегенеративно-дистрофічного процесу були значно меншими та були обмежені переважно зоною дефекту. Аналіз біохімічних показників, отриманих при динамічному дослідженні сироватки крові експериментальних тварин із травмою хрящової тканини колінного суглоба, виявив, що активність колагенази в 1-й серії тварин на 7-му добу після початку досліду досягає 1,80±0,10 мкмоль/л•год, при нормі 1,52±0,16 мкмоль/л•год, в процентному відношенні до норми це склало 118%.У навколишньому суглобовому хрящі також виникають прояви дегенеративно-дистрофічного процесу, які можна кваліфікувати як типову картину початку розвитку післятравматичного остеоартрозу. Внутрішньосуглобове введення культури недиференційованих аутологічних МСК кісткового мозку після отримання механічного дефекту суглобового хряща без ушкодження підхрящової кісткової пластинки призводить до формування в ділянці дефекту гіаліноподібної тканини, яка повністю заповнює травматичний дефект, при обмежених або відсутніх дистрофічних і некротичних змінах у навколишньому суглобовому хрящі. Внутрішньосуглобове введення культури аутологічних МСК кісткового мозку з попередньо спрямованим хондрогенним диференціюванням призводить до формування в ділянці дефекту суглобового хряща гіаліноподібної тканинини з явищами її гіперплазії. Аналіз отриманих даних за альтернативною OS шкалою виявив достовірно кращий результат при застосуванні недиференційованої культури аутологічних МСК (8,6±0,24) у моделі механічного травматичного пошкодження суглобового хряща в порівнянні з культурою аутологічних МСК із спрямованим хондрогенним диференціюванням (7,6±0,24), (р<0,05).
План
2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
1. Для нарощування маси клітин у культурі щільність посіву 50 клітин/см2 є оптимальною. Найкращий хондрогенний потенціал проявляється в культурі із 7-денною преінкубацією в стандартному середовищі.
2. Після механічного ушкодження при збереженій підхрящовій кістковій пластинці у дефекті суглобового хряща формується фіброзна тканина з ділянками дистрофії та некрозу. У навколишньому суглобовому хрящі також виникають прояви дегенеративно-дистрофічного процесу, які можна кваліфікувати як типову картину початку розвитку післятравматичного остеоартрозу.
3. Внутрішньосуглобове введення культури недиференційованих аутологічних МСК кісткового мозку після отримання механічного дефекту суглобового хряща без ушкодження підхрящової кісткової пластинки призводить до формування в ділянці дефекту гіаліноподібної тканини, яка повністю заповнює травматичний дефект, при обмежених або відсутніх дистрофічних і некротичних змінах у навколишньому суглобовому хрящі.
4. Внутрішньосуглобове введення культури аутологічних МСК кісткового мозку з попередньо спрямованим хондрогенним диференціюванням призводить до формування в ділянці дефекту суглобового хряща гіаліноподібної тканинини з явищами її гіперплазії. Обмежені краями дефекту прояви дистрофії та некрозу спостерігали на фоні осередкової проліферації хондроцитів.
5. Аналіз отриманих даних за альтернативною OS шкалою виявив достовірно кращий результат при застосуванні недиференційованої культури аутологічних МСК (8,6±0,24) у моделі механічного травматичного пошкодження суглобового хряща в порівнянні з культурою аутологічних МСК із спрямованим хондрогенним диференціюванням (7,6±0,24), (р<0,05).
6. У експериментальних тварин при травматичному пошкодженні суглобового хряща порушуються метаболічні процеси, що приводить до структурно-функціональних змін в хрящовій тканині та розвитку патологічного процесу. Ці зміни виявляються на 7-у добу і посилюються в наступні строки спостереження. Внутрішньосуглобове введення аутологічних МСК на початкових етапах розвитку патологічного процесу стабілізує метаболічні процеси в хрящовій тканині, а в подальшому нормалізує їх, досягаючи фізіологічних норм, які характерні для інтактних тварин.
7. Методом мічення аутологічних МСК кісткового мозку за допомогою флюоресцентних зондів РКН-26 доведено, що аутологічні МСК кісткового мозку безпосередньо беруть участь у процесах хондрорепарації при їх внутрішньосуглобовому введенні.
Враховуючи дані експериментального дослідження, високий профілактичний та лікувальний ефект застосування аутологічних мезенхімальних клітин кісткового мозку при травматичних ушкодженнях суглобового хряща, доцільно в майбутньому використовувати їх у лікувальних закладах пацієнтам з пошкодженнями суглобового хряща з метою його відновлення та профілактики розвитку посттравматичного остеоартрозу.
Список литературы
1. Коструб О.О. Лікування пошкоджень суглобового хряща: реальність та перспективи (огляд літератури) / О.О. Коструб, І. А. Засаднюк // Вісник ортопедії, травматології та протезування. - 2006. - № 2. - С. 80- 85.
2. Коструб О.О. Використання стовбурових клітин строми кісткового мозку у лікуванні пацієнтів з пошкодженнями суглобового хряща колінного суглоба / О.О. Коструб, В. І. Грищенко, О. Ю. Петренко, І. А. Засаднюк, А. І. Правдюк, Н. Г. Скоробагатова, Ю. О. Петренко // Вісник ортопедії, травматології та протезування. - 2007. - № 1. - С. 34 - 38.
3. Правдюк А. И. Хондрогенная дифференцировка и трансплантация стромальных клеток костного мозга, инкапсулированных в альгинатные микроносители / А. И. Правдюк, А. Ю. Петренко, И. А. Засаднюк, А. А. Коструб, Н. Г. Скоробагатова, Ю. А. Петренко, Н. А. Волкова, В. И. Грищенко // Трансплантология. - 2007. - Т. 2, № 1. - С.228 - 230.
4. Засаднюк А. И. Использование культуры диплоидных клеток в лечении дефектов суставного хряща / И. А. Засаднюк, Н. А. Волкова, В. В. Тимон, А. А. Коструб, Е. И. Гончарук // Материалы ІІІ всероссийского симпозиума с международным участием [“Актуальные вопросы тканевой и клеточной трансплантологии”], (Москва , 25 - 26 апр. 2007 г.) / М-во здрав. и соц. развития Рос. Федерации, ФГУ Центр. инст. травм. и ортоп. им. И. И. Приорова. - М., 2007. - С. 69 - 70.
5. Коструб О.О. Культивування та хондрогенне диференціювання стовбурових клітин строми кісткового мозку / О.О. Коструб, В. І. Грищенко, О. Ю. Петренко, І. А. Засаднюк, А. І. Правдюк, Н. Г. Скоробогатова, Ю. О. Петренко // Матеріали ІІ всеукраїнської школи з міжнародною участю [“Фізіологія та морфологія тканин опорно-рухової системи в нормі і при ішемічних ушкодженнях”], (Київ-Черкаси, 14 - 15 червня 2007 р.) / АМН України, МОЗ України, Інст. травм. та ортоп. АМН України. - К., 2007. - С. 31- 33.
6. Коструб О.О. Використання культури диплоїдних клітин у лікуванні пошкоджень суглобового хряща / О.О. Коструб, І. А. Засаднюк, Н. А. Волкова, О. І. Гончарук, В. В. Тімон // Матеріали ІІ всеукраїнської школи з міжнародною участю [“Фізіологія та морфологія тканин опорно-рухової системи в нормі і при ішемічних ушкодженнях”], (Київ-Черкаси, 14 - 15 червн. 2007 р.) / АМН України, МОЗ України, Інст. травм. та ортоп. АМН України. - К., 2007. - С. 29 - 31.
7. Коструб О.О. Вплив культури аутологічних мезенхімальних стовбурових клітин кісткового мозку на регенерацію суглобового хряща при його механічному пошкодженні / О.О. Коструб, І. А. Засаднюк // Матеріали науково-практичної конференції з міжнародною участю [“Новітні технології в спеціалізованій медицині”], (Київ, 29 - 30 лист. 2007 р.) / МОЗ України, Нац. мед. акад. післядипл. осв. ім. П. Л. Шупика. - К., 2007. - С. 64 - 66.
8. Гайко Г.В. Використання аутологічних мезенхімальних стовбурових клітин при травматичних пошкодженнях суглобового хряща (експериментальне дослідження) / Г.В. Гайко, О.О. Коструб, В. І. Грищенко, А. Т. Бруско, І. А. Засаднюк // Вісник ортопедії, травматології та протезування. - 2008. - № 1. - С. 5 - 9.
9. Волкова Н. О. Лікування експериментальної суглобової патології у тварин за допомогою диференційованих мезенхімальних стовбурових клітин / Н. О. Волкова, І. А. Засаднюк, О. І. Гончарук, О.О. Коструб, В. І.. Грищенко д// Ветеринарна медицина. - 2008. - № 89. - С. 80 - 85.