Использование остеотропных материалов при лечении заболеваний пародонта хирургическими методами
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.