REACTIVE OXYGEN SPECIES GENERATION BY BLOOD LEUKOCYTES  OF RATS AFTER IMPLANTATION OF SURGICAL MESH  WITH TANTALUM-BASED COATING

О. А. Наконечна; Р. М. Смачило; С. В. Дудін; О. В. Кислов

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2024.i1.14591

Автор(и)

О. А. Наконечна ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Р. М. Смачило ІНСТИТУТ ЗАГАЛЬНОЇ ТА НЕВІДКЛАДНОЇ ХІРУРГІЇ ІМ. В. Т. ЗАЙЦЕВА НАМН УКРАЇНИ, ХАРКІВ
С. В. Дудін ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ В. Н. КАРАЗІНА
О. В. Кислов ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2024.i1.14591

Ключові слова:

тантал, лейкоцити, активні форми кисню, хірургічні сітки, щури

Анотація

Вступ. За останні 20 років поліпропілен став основним матеріалом для герніопластики і зарекомендував себе як чудовий матеріал для відновлення черевної стінки при грижі. Оскільки поліпропіленові хірургічні сітки погано розкладаються в організмі, вони можуть стимулювати розвиток запального процесу в навколишніх тканинах, що згодом викликає спайковий процес. Розвиток післяопераційного запального процесу після імплантації поліпропіленових хірургічних сіток спостерігають у 30–40 % пацієнтів. Це впливає на ведення післяопераційного періоду, збільшує час перебування хворих у стаціонарі та період їх одужання. Такі дані змушують учених продовжувати пошук оптимальної хірургічної сітки, яка б влаштовувала фахівців щодо як її фізичних властивостей, так і біосумісних та протизапальних. Тантал успішно використовують для виробництва біосумісних медичних імплантатів у хірургії, ортопедії і стоматології. У попередніх дослідженнях ми неодноразово відзначали його відмінні протизапальні й антибактеріальні властивості, що вказує на можливість застосування танталу як покриття для сітчастих імплантатів. Однією з типових реакцій на хірургічне втручання є генерація активних форм кисню (АФК) нейтрофілами лейкоцитів, які є сигнальними молекулами, що ушкоджують ендотелій судин і сприяють міграції клітин імунної системи до вогнища запалення.

Мета дослідження – визначити генерацію активних форм кисню лейкоцитами крові щурів контрольної групи та піддослідних тварин при імплантації хірургічних сіток без покриття і з покриттям на основі танталу.

Методи дослідження. Оцінювали генерацію АФК лейкоцитами крові щурів з використанням барвника 2,7-дихлордигідрофлуоресцеїну діацетату (H₂DCFDA) за допомогою проточної цитометрії через 28 днів після імплантації хірургічних сіток без покриття і з танталовим покриттям.

Результати й обговорення. Аналізуючи отримані результати, встановили, що використання хірургічних сіток на основі танталу не викликало надмірної генерації АФК лейкоцитами крові на відміну від застосування імплантата без покриття. Імплантація хірургічної сітки без покриття спричинила надмірне продукування АФК лейкоцитами крові щурів, про що свідчили статистично значущі відмінності в середній інтенсивності флуоресценції 2,7-дихлордигідрофлуоресцеїну діацетату.

Висновки. Використання хірургічних сіток на основі танталу спричиняє меншу генерацію АФК лейкоцитами крові порівняно із застосуванням хірургічних сіток без покриття, не провокує розвитку спайок і гнійно-септичних процесів у післяопераційний період, що підтвердило морфологічне дослідження. Це визначає можливість їх використання в хірургічній практиці для підвищення довговічності й стабільності застосування як біомедичних імплантатів і запобігання утворенню спайок.

Посилання

Antoniou, S.A., Köhler, G., Antoniou, G.A., Muysoms, F.E., Pointner, R., Granderat, F.A. (2016). Meta-analysis of randomized trials comparing nonpenetrating vs mechanical mesh fixation in laparoscopic inguinal hernia repair. Am. J. Surg. 211(1), 239-249.e2. DOI: 10.1016/j.amjsurg.2015.06.008.

Bittner, R., Montgomery, M.A., Arregui, E., Bansal, V., Bingener, J., Bisgaard, T., Buhck, H., Dudai, M., Ferzli, G.S., Fitzgibbons, R.J. et al. (2015). Update of guidelines on laparoscopic (TAPP) and endoscopic (TEP) treatment of inguinal hernia (International Endohernia Society). Surg Endosc., 29(2): 289-321. DOI: 10.1007/s00464-014-3917-8.

Muysoms, F.E., Antoniou, S.A., Bury, K., Campanelli, G., Conze, J., Cuccurullo, D., de Beaux, A.C., Deerenberg, E.B., et al. (2015). European Hernia Society guidelines on the closure of abdominal wall incisions. Hernia, 19(1), 1-24. DOI: 10.1007/s10029-014-1342-5.

Wang, X., Liu, W., Yu, X., Wang, B., Xu, Y., Yan, X., Zhang, X. (2022). Advances in surface modification of tantalum and porous tantalum for rapid osseointegration: A thematic review. Front Bioeng. Biotechnol., 13 (10), 983695. DOI: 10.3389/fbioe.2022.983695.

de Almeida, A.J.P.O., de Oliveira, J.C.P.L., da Silva Pontes, L.V., de Souza Júnior, J.F., Gonçalves, T.A.F., Dantas, S.H., de Almeida Feitosa, M.S., Silva, A.O., de Medeiros, I.A. (2022). ROS: Basic Concepts, Sources, Cellular Signaling, and its Implications in Aging Pathways. Oxid. Med. Cell Longev., 2022, 1225578. DOI: 10.1155/ 2022/1225578.

Dunnill, C., Patton, T., Brennan, J., Barrett, J., Dryden, M., Cooke, J., Leaper, D., Georgopoulos, N.T. (2017). Reactive oxygen species (ROS) and wound healing: the functional role of ROS and emerging ROS-modulating technologies for augmentation of the healing process. Int. Wound J., 14 (1), 89-96. DOI: 10.1111/iwj.12557.

Liu, T., Sun, L., Zhang, Y., Wang, Y., Zheng, J. (2021). Imbalanced GSH/ROS and sequential cell death. J. Biochem. Mol. Toxicol., 36(1), e22942. DOI: 10.1002/jbt.22942.

Del Río LA. (2015). ROS and RNS in plant physiology: an overview. J. Exp. Bot., 66 (10), 2827-2837. DOI: 10.1093/jxb/erv099.

Latimer, H.R., Veal, E.A. (2016). Peroxiredoxins in Regulation of MAPK Signalling Pathways; Sensors and Barriers to Signal Transduction. Mol. Cells., 39(1), 40-45. DOI: 10.14348/molcells.2016.2327.

Imai, M., Saio, T., Kumeta, H., Uchida, T., Inagaki, F., Ishimori, K. (2016). Investigation of the redox- dependent modulation of structure and dynamics in human cytochrome c. Biochem. Biophys. Res. Commun., 469(4), 978-984. DOI: 10.1016/j.bbrc.2015.12.079.

Capdevila, D.A., Oviedo Rouco, S., Tomasina, F., Tortora, V., Demicheli, V., Radi, R., Murgida, D.H. (2015). Active Site Structure and Peroxidase Activity of Oxidatively Modified Cytochrome c Species in Complexes with Cardiolipin. Biochemistry, 54(51), 7491-7504. DOI: 10. 1021/acs.biochem.5b00922.

Holmström, K.M., Finkel, T. (2014). Cellular mechanisms and physiological consequences of redox-dependent signalling. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 15(6), 411-421. DOI: 10.1038/nrm3801.

Houdek, M.T., Ferguson, P.C., Abdel, M.P., Griffin, A.M., Hevesi, M., Perry, K.I., Rose, P.S., Wunder, J.S., Lewallen, D.G. (2020). Comparison of Porous Tantalum Acetabular Implants and Harrington Reconstruction for Metastatic Disease of the Acetabulum. J. Bone Joint Surg. Am., 2020, 102(14), 1239-1247.

DOI: 10.2106/JBJS.19.01189.

Yang, C., Li, J., Zhu, C., Zhang, Q., Yu, J., Wang, J., Wang, Q., Tang, J., Zhou, H., Shen, H. (2019). Advanced antibacterial activity of biocompatible tantalum nanofilm via enhanced local innate immunity. Acta Biomater. 2019;89: 403-418. DOI: 10.1016/j.actbio.2019. 03.027.

Clavé, A., Yahi, H., Hammou, J.C., Montanari, S., Gounon, P., Clavé, H. (2010). Polypropylene as a reinforcement in pelvic surgery is not inert: comparative analysis of 100 explants. Int. Urogynecol. J., 21(3), 261-270. DOI: 10.1007/s00192-009-1021-8.

Lu, M.M., Wu, P.S., Guo, X.J., Yin, L.L., Cao, H.L., Zou, D. (2018). Osteoinductive effects of tantalum and titanium on bone mesenchymal stromal cells and bone formation in ovariectomized rats. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci., 22(21), 7087-7104. DOI: 10.26355/eurrev_ 201811_16241.