Стимуляция пролонгированного ангиогенеза в периимплантатных зонах отечественным наноразмерным апатит-коллагеновым композитом в эксперименте

Поиск новых способов повышения эффективности непосредственной дентальной имплантации в клинике происходит в значительной степени эмпирически. Это связано с тем, что отсутствуют возможности исследования микроструктуры интерфейса контакта «имплантат—кость» даже с помощью рутинной гистологической техники [1]. Поэтому остается немало нерешенных вопросов, нуждающихся в дальнейших исследованиях [2]. И прежде всего по причине того, что отдаленные результаты непосредственной дентальной имплантации не столь оптимистичны, как результаты первых лет эксплуатации имплантатов. Если исключить осложнения, связанные с техническими дефектами, то совершенно очевидно, что основные осложнения, и прежде всего периимплантиты, связаны в том числе с дефицитом кровотока в периимплантатных тканях. Почему эти осложнения возникают и почему развивается дефицит кровотока? В настоящее время сосудистая концепция пародонтита А.И. Евдокимова получила дальнейшее развитие и обоснование в морфологических и биофизических работах [3—8]. В них можно найти ответы на поставленные вопросы: дефицит кровотока существует и в интактном пародонте из-за сложной структурной организации его сосудистой системы, а ее морфофункциональное состояние играет существенную роль в трофике опорных тканей периимплантатной зоны [9, 10]. И только в учебниках анатомии и в анатомических атласах до сих пор декларируется, что челюстно-лицевая область в целом и пародонт, в частности, интенсивно кровоснабжаются и имеют развитую систему артериальных коллатералей [11—15].

Кровоснабжение челюстной области у млекопитающих, которые как и люди имеют каротидно-вертебральную систему кровоснабжения, действительно интенсивное [16]. Об этом свидетельствуют мощные челюсти и мощные височно-нижнечелюстные суставы и тем более постоянное, как у грызунов, восстановление резцов. В процессе антропогенеза в человеческой популяции произошло увеличение объема и массы головного мозга, с одной стороны, и уменьшение параметров челюстно-лицевой области, — с другой. В результате в пародонте сформировались и функционируют три жидкостные системы: сосудистая, периодонтальная и интерстициальная. Сосудистая система пародонта связана с общей системой циркуляции и имеет достоверную корреляционную связь с показателями кровотока в общей сонной артерии [17]. Периодонтальная и интерстициальная системы функционируют под воздействием жевательной нагрузки как поровые гидравлические системы. Следовательно, зубы следует рассматривать как своеобразные, периферические сердца, под воздействием которых и происходит циркуляция жидкости в поровых системах пародонта. Сложность циркуляции жидкости в них позволяет рассматривать пародонт как зону дефицитного кровотока [5]. Ишемические повреждения пародонта всегда развиваются при вторичной адентии. Кроме того, выявлена обратная зависимость пародонтального индекса от периферического сосудистого сопротивления пародонта (i=0,34; p=0,02). Это объективный показатель доминирующей роли сосудистого фактора в возникновении и прогрессировании хронического пародонтита [17]. Поэтому и при непосредственной дентальной имплантации для профилактики ишемии в периимплантатных зонах используются не только вазоактивные препараты, но и различные физиотерапевтические процедуры [18—21]. Вероятнее всего, их использование эффективно в раннем послеоперационном периоде после установки дентальных имплантатов для устранения «синдрома повреждения». Однако в клинике отсутствуют методики, стимулирующие пролонгированный ангиогенез и репаративный остеогенез в периимплантатных зонах и способствующие надежной остеоинтеграции имплантатов и их длительной эксплуатации.

Цель работы — в эксперименте апробировать способ пролонгированного ангиогенеза при непосредственной дентальной имплантации с использованием синтетического апатит-коллагенового композита.

Эксперименты выполнены на беспородных собаках (n=9). Содержание, кормление и ветеринарное обслуживание животных осуществлялось в соответствии с рекомендациями [22]. Оперативные манипуляции выполнялись в чистой операционной ветеринарной клиники в соответствии с российскими и международными этическими принципами. Апробация технологии непосредственной дентальной имплантации в условиях стимулированного ангиогенеза выполнена на собаках, поскольку именно они наиболее часто используются в стоматологических экспериментах [23—25]. Животным основной группы (n=5) после удаления 2.2. и 2.3. зубов были установлены в постэкстракционные альвеолы дентальные имплантаты AnyRidge (Южная Корея). Периимплантатные пространства заполнялись отечественным синтетическим апатит-коллагеновым композитом, полученным по оригинальной методике [26] и зарегистрированным (удостоверение №ФС 01263011-3308-3308 от 05.07.06) как медицинское изделие. Данная технология обеспечивает высокий уровень структурной интеграции коллагена и апатита. При этом кристаллы апатита располагаются перпендикулярно по отношению к коллагеновым волокнам, так же, как и в нативной кости. Композит сочетает в себе такие свойства, как высокая пористость (до 70%), относительно быстрая биодеградация (45—60 сут), способность к формированию провизорного регенерата с многочисленными образованными de novo микрососудами. Кроме того, материал не содержит других компонентов, кроме коллагена и гидроксиапатита. Животным контрольной группы (n=4) периимплантатные пространства заполнялись биоматериалом Bio-Oss^R (Geistlich, Biomaterials, Швейцария).

Операции проведены под внутривенным наркозом (золетил (Франция), в концентрации 2,5 мг/мл). Общая доза анестетика — 10,0—15,0 мг/кг массы животного. Собакам основной группы установлено 10, а собакам контрольной группы — 8 дентальных имплантатов. Число интегрированных имплантатов: 10 (основная группа) и 7 (контрольная группа). В первые сутки послеоперационное поле промывалось раствором Стоматофит А, во вторые сутки раневые поверхности обрабатывались 0,05% раствором хлоргексидина биглюконата. Обезболивающие препараты вводились в течение первых 3 сут после операции, раневые поверхности обрабатывались 1% раствором метронидазола. В течение первых 30 сут животные получали мягкую пищу, на 60-е сут — пищу твердой консистенции. В первые сутки после операции в периимплантатных зонах — отечность мягких тканей, швы — состоятельны, ректальная температура — 38,9—39,2 °C. Через 15 сут после операции состояние животных удовлетворительное, ректальная температура — 36,2 °C. Животные подвергались эвтаназии передозировкой анестетика (30,0 мг/кг) через 30, 90 и 180 сут.

Гистоструктура альвеолярных гребней собак позволяла устанавливать имплантаты длиной 15,0 мм и диаметром 4,0 мм. Инстилляция имплантатов осуществлялась ключом с динамометрической шкалой, позволяющей контролировать создаваемое усилие. Величина торка находилась в диапазоне 40—80 Н/см², первичная стабилизация (ISQ) — в диапазоне 65—80 ед. После эвтаназии животных имплантаты вывинчивались из недекальцинированных костных блоков, а костные блоки подвергались изучению на световом и электронно-микроскопическом уровне.

Для извлечения имплантатов из костных блоков потребовалось значительное увеличение вращательного момента по сравнению с его величиной при их инсталляции.

Так, в контрольной группе животных величина вращательного момента увеличивалась с 80 Н/см² (30-е сут эксперимента) до 100 Н/см² (90-е сутки) и до 140 Н/см² (180-е сутки). В основной группе животных для тех же сроков эксперимента потребовалось приложение еще больших значений вращательного момента: от 100 Н/см² до 130 Н/см² и до 140 Н/см². Таким образом, отечественный наноразмерный апатит-коллагеновый композит способен обеспечивать более устойчивую остеоинтеграцию дентальных имплантатов, чем биоматериал Bio-Oss^R. У животных основной и контрольной групп ширина прикрепленной десны к окончанию эксперимента (180 сут) равнялась 4,0 мм. Это свидетельствует о спокойном течении постимплантационного процесса.

Через 30 сут после инстилляции имплантатов животным основной группы они были окружены провизорным регенератом, основу которого составляла рыхлая соединительная ткань с многочисленными, вновь образованными вазоидами и микрососудами (рис. 1). По его периферии, в непосредственной близости от стенок постэкстракционных альвеол, еще сохранялись фрагменты материала наноразмерного композита, находящиеся в стадии активной биодеградации. В провизорном регенерате в разные сроки эксперимента доминировали представители различных клеточных дифферонов: вначале фибробластического, затем остеобластического, миелоидного и перицитарного. Кроме того, в провизорный регенерат вступали через отверстия в стенках постэкстракционных зубных альвеол многочисленные кровеносные сосуды из костного мозга. Значительные структурные изменения обнаружены также и в трабекулярной кости альвеолярного отростка в проекции периимплантатных зон: появление многочисленных гигантских остеокластов, расширение и углубление лакун Хоушипа, увеличение плотности кровеносных сосудов костного мозга. Эти изменения костного мозга и трабекулярной кости альвеолярных отростков также способствовали реваскуляризации провизорного субстрата и инициировали развитие в нем de novo собственного микрососудистого русла. Эта особенность наноразмерного апатит-коллагенового композита инициировать ангиогенез используется в клинической практике с 2003 г. [27, 28]. Из просвета вновь образованных сосудов, включенных в общую циркуляцию с микрососудами костного мозга, в провизорный регенерат эмигрировали многочисленные остеогенные клетки-предшественники (рис. 2). В различных участках провизорного регенерата в эти сроки происходила редукция вазоидов и интенсивный рост новых капилляров от существующих микрососудов путем образования «почек роста». Они создавали условия для миграции следующих за ними эндотелиоцитов, подобно конусу роста аксона (рис. 3). Именно перициты участвуют в ремоделировании всех компонентов микрососудистого русла и формировании условий для успешного репаративного остеогенеза в периимплантатных зонах [29—32]. На фоне продолжающейся биодеградации апатит-коллагенового композита провизорный регенерат последовательно трансформировался вначале в ретикулофиброзную, а затем и пластинчатую костную ткань трабекулярной кости (рис. 4, 5). У животных контрольной группы происходила не самостоятельная биодеградация биоматериала Bio-Oss^R, а его медленная резорбция вначале путем фрагментации его гранул клетками инородных тел, напоминающих остеокласты, а затем резорбция ими уже сформированных участков ретикулофиброзной костной ткани. Это создает нестабильные условия для остеинтеграции дентальных имплантатов в ранние сроки после их установки.

Рис. 1. Провизорный субстрат в постэкстракционной альвеоле 2.2. зуба собаки. 30-е сут после инстилляции дентального имплантата с применением отечественного наноразмерного апатит-коллагенового композита.

Гематоксилин и эозин. Ув. 200.

Рис. 2. Остеогенные клетки-предшественники (1) в провизорном субстрате постэкстракционной альвеолы 2.2. зуба собаки. 30-е сут после инстилляции дентального имплантата с применением отечественного наноразмерного апатит-коллагенового композита.

Рис. 3. Перициты (2) в стенке венулы (1) провизорного субстрата постэкстракционной альвеолы 2.2 зуба собаки. 30-е сут после инстилляции дентального имплантата с применением отечественного наноразмерного апатит-коллагенового композита.

Гематоксилин и эозин. Ув. 200.

Рис. 4. Вновь образованные трабекулы (1) пластинчатой костной ткани в провизорном субстрате (3, 4) постэкстракционной альвеолы зуба 2.2. собаки. 90-е сут после инстилляции дентального имплантата с применением отечественного наноразмерного апатит-коллагенового композита.

Гематоксилин и эозин. Ув. 600.

Рис. 5. Трабекулярная кость (1) с костным мозгом (2) в постэкстракционной альвеоле 2.2. зуба собаки. 180-е сут после инстилляции дентального имплатата с применением отечественного наноразмерного апатит-коллагенового композита.

Гематоксилин и эозин. Ув. 600.

В эксперименте апробирован способ пролонгированного ангиогенеза при непосредственной дентальной имплантации с использованием отечественного наноразмерного апатит-коллагенового композита. На его биодеградирующей основе формируется провизорный регенерат, закономерно трансформирующийся вначале в ретикулофиброзную, а затем в пластинчатую костную ткань трабекулярной кости.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare that they have no conflicts of interest.