ЦИТОКІНИ ТА МАТРИКСНОКЛІТИННІ БІЛКИ КРОВІ ЩУРІВ РІЗНОГО ВІКУ ПІСЛЯ ЗАПОВНЕННЯ ДЕФЕКТУ В МЕТАФІЗІ СТЕГНОВОЇ КІСТКИ АЛОГЕННИМИ КІСТКОВИМИ ІМПЛАНТАТАМИ
DOI:
https://doi.org/10.11603/1811-2471.2023.v.i2.13889Ключові слова:
алоімплантат, дефект, моделювання, регенерація, цитокін, матриксноклітинний білокАнотація
РЕЗЮМЕ. Важлива роль у регуляції загоєння уражень кісткової тканини належить цитокінам і матриксноклітинним білкам.
Мета дослідження – на основі аналізу цитокінів та матриксноклітинних білків крові лабораторних щурів оцінити перебіг метаболічних процесів після заповнення дефекту в метафізі стегнової кістки алогенними кістковими імплантатами.
Матеріал і методи. На моделі транскортикального дефекту критичного розміру в метафізі стегнової кістки білих щурів досліджено вміст у сироватці крові інтерлейкіну-1, інтерлейкіну-6, трансформуючого фактора росту-β, остеокальцину та остеопонтину.
Результати. У щурів з алоімплантатами концентрація інтерлейкіну-1 підвищувалася на 28-у добу, із зменшенням, на відміну від тварин із незаповненим дефектом, на 90-у добу.
У щурів з алоімплантатами у сироватці крові було більше трансформуючого фактора росту-β і остеокальцину та менше остеопонтину, ніж у щурів із незаповненим дефектом.
У щурів із алоімплантатами рівень остеокальцину у сироватці крові поступово підвищувався, а у щурів із незаповненим дефектом підвищувався на 28-у добу, а потім знижувався. Вміст трансформуючого фактора росту-β характеризувався піком на 28-у добу та зменшенням на 90-у добу.
У старших тварин був більший вміст інтерлейкіну-1 та остеопонтину.
Висновки. При заповненні дефекту алоімплантатом відзначено біохімічні ознаки більш швидкого ремоделювання кісткової тканини, ніж у щурів із незаповненим дефектом.
Для щурів із незаповненим дефектом характерним є триваліший розвиток запалення, ніж у щурів з алоімплантатами. У щурів із алоімплантатами на 90-у добу маркери запалення нормалізувалися, а у щурів із незаповненим дефектом залишалися на високому рівні.
У 12-місячних щурів зафіксовано активніший запальний процес та меншу швидкість кальцифікації, ніж у 3-місячних, із вищим рівнем інтерлейкіну-1 та остеопонтину в сироватці крові.
Результати досліджень показали необхідність додаткової стимуляції регенераторного процесу в кістковій тканині.
Посилання
Hodges, W.M., O'Brien, F., Fulzele, S, & Hamrick, M.W. (2017). Function of microRNAs in the Osteogenic Differentiation and Therapeutic Application of Adipose-Derived Stem Cells (ASCs). Int. J. Mol. Sci., 18(12), 2597-2600. PMID: 29207475 PMCID: PMC5751200. DOI: 10.3390/ijms18122597.
Wu, M., Chen, G., & Li, Y.P. (2016). TGF-β and BMP signaling in osteoblast, skeletal development, and bone formation, homeostasis and disease. Bone Res., 4, 16009-16010. PMID: 27563484 PMCID: PMC4985055. DOI: 10.1038/boneres.2016.9.
Chaverri, D., Vivas, D., Gallardo-Villares, S., Granell-Escobar, F., Pinto, J.A., & Vives, J. (2022). A pilot study of circulating levels of TGF-β1 and TGF-β2 as biomarkers of bone healing in patients with non-hypertrophic pseudoarthrosis of long bones. Bone Reports, 16. DOI: 10.1016/j.bonr.2021. 101157.
Liu, W., Cui, Y., Sun, J., Cai, L., Xie, J., & Zhou, X. (2018). Transforming Growth Factor-Β1 Up-Regulates Connexin43 Expression in Osteocytes via Canonical Smad-dependent Signaling Pathway. Biosci. Rep, 38. PMCID: PMC6294634. PMID: 30482881. DOI: 10.1042/bsr20181678.
Xu, H., Gu, S., Riquelme, M. A., Burra, S., Callaway, D., & Cheng, H. (2015). Connexin 43 channels are essential for normal bone structure and osteocyte viability. J. Bone Miner. Res., 30, 436-448. PMID: 25270829. PMCID: PMC4333056. DOI: 10.1002/jbmr.2374.
Xu, X., Zheng, L., Yuan, Q., Zhen, G., Crane, J.L., Zhou, X., & Cao, X. (2018). Transforming growth factor-β in stem cells and tissue homeostasis. Bone Res., 6, 2-4. PMID: 29423331. PMCID: PMC5802812. DOI: 10.1038/s41413-017-0005-4.
Sharma, V., Bhardwaj, N., Khurana, S., Aggarwal, R., Sharma, N., & Mathur, P. (2019). Impact of monocytic cytokines in polytrauma patients with orthopedics injures. J. Clin. Orthop. Trauma, 10(4), 750-754. PMCID: PMC6611960PMID: 31316249. DOI: 10.1016/j.jcot.2018. 08.004.
Chen, X., Wang, Z., Duan, N., Zhu, G., Schwarz, E.M., Xie, C. (2018). Osteoblast-osteoclast interactions. Connect. Tissue Res., 259(2), 99-107. PMID: 28324674. PMCID: PMC5612831. doi: 10.1080/03008207.2017.1290085.
Verkhovna Rada Ukrainy. Evropeyska konventsiia pro zakhyst khrebetnikh tvarin, sho vykorystovuiutsia dlia doslidnykh ta inshykh naukovykh tsiley [European Convention on the Protection of Vertebrate Animals Used for Research and Other Scientific Purposes]. International document of the Council of Europe. Strasburg. zakon.rada.gov.ua. Retrieved from: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/ 994_137#Text [in Ukrainian].
Zakon Ukraiiny № 3447-IV vid 21.02.2006 (Stattia 26). Pro zakhyst tvaryn vid zhorstokoho povodzhennia [Law of Ukraine No. 3447-IV of February 21, 2006 (Article 26). “On the Protection of Animals from Cruelty” On the protection of animals from cruel treatment]. zakon.rada.gov.ua. Retrieved from: https:// /laws/show/3447-15#Text [in Ukrainian].
Poser, L., Matthys, R., Schawalder, P., Pearce S., Alini M., & Zeiter, S. (2014). A standardized critical size defect model in normal and osteoporotic rats to evaluate bone tissue engineered constructs. Biomed. Res. Int., 2014. DOI: 10.1155/2014/348635.
Tao Z.S., Wu X.J., Zhou W.S., Wu, X.-J., Liao, W., Yang, M., Xu, H.-G., & Yang L. (2019). Local administration of aspirin with β-tricalcium phosphate/poly-lactic-co-glycolic acid (β-TCP/PLGA) could enhance osteoporotic bone regeneration. J. Bone Miner. Metab., 37, 1026-1035. PMID: 31076895. DOI: 10.1007/s00774-019-01008-w.
Thormann, U., Ray, S., Sommer, U., Elkhassawna, T., Rehling, T., Hundgeburth, M., … Alt, V. (2013). Bone formation induced by strontium modified calcium phosphate cement in critical-size metaphyseal fracture defects in ovariectomized rats. Biomaterials, 34, 8589-8598. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.07.036.
Korzh, M.O., Vorontsov, P.M., Slota, O.M., Husakm, V.S., & Vorontsova, M.P. (2019). Patent Ukrayiny № 119699 MPK (2019.01) A61K 35/32 (2015.01) A61F 2/28 (2006.01) A61P 19/00. Sposib vyhotovlennya implantatsiynoho dehidratovanoho kistkovoho biomaterialu alohennoho pokhodzhennya [UA] [Patent of Ukraine No. 119699 MPK (2019.01) A61K 35/32 (2015.01) A61F 2/28 (2006.01) A61P 19/00. The method of manufacturing an implantable dehydrated bone biomaterial of allogeneic origin [UA]]. Retrieved from: https://sis.ukrpatent.org/uk/search/detail/1372114/ [in Ukrainian].
Lang, T.A., & Sesik, М.M. (2011). Kak opisivat statistiku v medicine. Annotirovannoje rukovodstvo dlya avtorov, redaktorov i retsenzentov [How to describe statistics in medicine. An annotated guide for authors, editors, and reviewers]. Мoscow: Prakticheskaia medicina. ISBN: 978-5-98811-173-3 [in Russian].
Aragoneses, J., López-Valverde, N., & López-Valverde, A., (2022). Bone Response to Osteopontin-Functionalized Carboxyethylphosphonic Acid-Modified Implants. Experimental Study in a Minipig Model. Front. Mater., 9. DOI: 10.3389/fmats.2022.914853.
Tateiwa, D., & Kaito, T. (2023). Advances in bone regeneration with growth factors for spinal fusion: A literature review. North American Spine Society Journal, 13. DOI: 10.1016/j.xnsj.2022.100193.
