Морфологическая оценка синглетной фотоокситерапии при лечении заболеваний пародонта в экспериментальном исследовании

Заболевания пародонта — один из наиболее распространенных видов патологии; они встречаются во всех возрастных группах с резким дальнейшим прогрессированием [1].

При пародонтите перекисное окисление липидов в тканях приводит к нарушению микроциркуляции, регенерации и гомеостаза тканей пародонта на фоне нарушения молекулярных механизмов репарации [2].

В последнее время разработаны наиболее эффективные методы лечения заболеваний пародонта с применением лазерного излучения и лазерной фотодинамической терапии (ФДТ). Основным эффектом ФДТ является образование синглетного кислорода в результате его выделения из фотосенсибилизатора, аккумулированного в тканях, под воздействием светового излучения. В качестве источника света чаще всего используется лазерное излучение, обладающее уникальными свойствами: поляризованностью, монохроматичностью и достаточно высокой мощностью [3, 4].

Фотодинамические реакции можно разделить на 2 вида. В реакциях 1-го типа (наиболее распространенных) происходят взаимодействие возбужденного фотосенсибилизатора с субстратом, выделение синглетного кислорода из воды и молекулярного кислорода в тканях с образованием переходных соединений и свободных радикалов. Реакции 1-го типа включают в себя перенос энергии от возбужденного фотосенсибилизатора на молекулы кислорода с образованием синглетного кислорода [5].

Фотосенсибилизаторы, используемые для ФДТ, обладают целым рядом недостатков: высокой системной токсичностью, низкой фотодинамической активностью, недостаточной селективностью, чувствительностью к определенной длине волны, высокой стоимостью.

Прямое возбуждение кислорода в тканях с образованием его активных форм возможно при излучении ~1270 нм, в результате чего появилась возможность проведения лазерной синглетной фотоокситерапии [6, 7].

Использование ультракоротких лазерных импульсов (фемтосекундных, пикосекундных, наносекундных) позволяет световому потоку проникать глубже в ткани без их существенного нагрева.

На сегодня существуют лазерные генераторы с длиной волны 1270 нм, способные к работе в наносекундном импульсном режиме, который позволяет генерировать мощные короткие импульсы лазерного излучения, что дает возможность повысить пиковую мощность светового потока без нагрева тканей с выделением синглетного кислорода без применения экзогенных фотосенсибилизаторов [8].

Исследовательской группой кафедры хирургии полости рта МГМСУ им. А.И. Евдокимова осуществлена разработка подобного модуля лазерного генератора с указанными параметрами. Проведенные ранее лабораторные исследования доказали факт генерации синглетного кислорода в плазме крови и других жидкостях при использовании разработанного лазерного наносекундного импульсного модуля [9].

Цель работы — доказать эффективность лазерной синглетной фотоокситерапии при лечении заболеваний пародонта в эксперименте (на крысах) in-vivo в сравнительном аспекте с традиционной ФДТ с применением фотосенсибилизаторов.

В работе использовался наносекундный лазерный аппарат для медицинского применения, разработанный, в том числе, для роботомедицинского многофункционального хирургического лазерного комплекса, с сенсорным дисплеем управления на полупроводниковых кристаллах, имеющий основной инфракрасный излучатель с длиной волны, примерно соответствующей максимуму поглощения кислорода (1256—1264 нм). Преимущество данного модуля — возможность генерации импульсных сигналов продолжительностью 400 нс с частотой следования импульсов 500 кГц. Излучение фокусировалось в оптическом световоде диаметром 400 мкм. Мощность излучения устанавливалась в пределах 2±0,06 Вт. Действие аппарата сравнивали с действием лазерного аппарата, работающего в непрерывном режиме с длиной волны 660 нм — стандартной для проведения ФДТ с применением экзогенных фотосенсибилизаторов. В качестве фотосенсибилизатора применяли препарат Фотодитазин.

В эксперименте использовали 70 половозрелых самцов крыс линии Wistar с массой тела 180—200 г. Под наркозом с применением калипсола (40 мг/кг) в виде 5% раствора внутримышечно у животных гладилкой нарушали круговую связку в области нижних резцов с последующим отслаиванием десны с вестибулярной и оральной сторон. Затем шелковой лигатурой восьмиобразно охватывали шейки нижних резцов, помещая лигатуру как можно глубже под десну. Для более надежной фиксации лигатуру фиксировали к зубам с помощью фосфат-цемента. Через 7 дней лигатуру удаляли и начинали лечение пародонтита с применением различных технологий.

В 1-й группе (экспериментальной) применяли лазерное наносекундное излучение лазерным модулем с длиной волны 1270 нм бесконтактным способом со средней мощностью излучения 2 Вт и плотностью излучения 200 Дж/см². Световодом диаметром 400 мкм проводили круговые движения вокруг зубов с погружением в зубодесневой карман на 3 мин. Процедуру повторяли в течение 7 дней через каждые 24 ч. Во 2-й группе (сравнения) вносили гель Фотодитазин с помощью шприца в десневые карманы, выдерживали экспозицию 2 мин; затем, не смывая гель, проводили облучение лазером с длиной волны 660 нм в непрерывном режиме при мощности излучения 2 Вт, двигая световод по тому же принципу, что и в 1-й группе. Световод во 2-й группе использовали того же диаметра, что и в 1-й. Затем гель-пенетратор смывали с применением физиологического раствора. Как и в 1-й группе, лечение с применением данной методики проводили 7 дней. В 3-й (контрольной) группе использовали традиционные методы лечения с применением закрытого кюретажа десневых карманов и медикаментозной антисептической терапии. В качестве лечебного средства применяли препарат Холисал. Лечение также длилось 7 дней.

После лечения животных выводили из эксперимента для проведения морфологических исследований на 7, 14-е и 21-е сутки. В 1-й и 2-й группах было по 30 животных — 10 на каждый день выведения из эксперимента; в 3-й группе — 10 животных, которых вывели из эксперимента на 21-е сутки.

Для гистоморфологического исследования отделяли фрагмент нижней челюсти (НЧ), включающий зубы и участок слизистой между ними и на 1 см отступя дистально от каждого зуба. Фрагменты Н.Ч. крыс фиксировали в 10% нейтральном забуференном формалине и подвергали декальцинации. Для этого использовали реагент Биодек R (Италия) и стандартную процедуру с применением кислот. После декальцинации под контролем лупы (×2—4) вырезали зубодесневой сегмент, содержащий оба нижних резца. Далее по общепринятой методике образцы ткани заливали в парафиновые блоки. Гистологические срезы толщиной 3—4 мкм, полученные на роторном микротоме Leica DM LB (Германия), расправляли на предметных стеклах, депарафинировали и окрашивали гематоксилином и эозином. При необходимости для правильной ориентации гистологических срезов параллельно корням зубов материал дорезали повторно, меняя положение парафинового блока. Гистологические препараты исследовали и фотографировали на микроскопе Axio Lab. A1 («Carl Zeiss Microscopy», Германия).

По результатам морфологического исследования, на 7-е сутки в 1-й группе у нижних резцов выявлялись глубокие пародонтальные карманы (ПК), содержащие обильный клеточный детрит, пронизанный лейкоцитами и эритроцитами. Разрушенная на большом протяжении периодонтальная связка была замещена разрастаниями грануляционной ткани с полнокровными сосудами и диффузной выраженной лейкоцитарной инфильтрацией с примесью макрофагов. Во 2-й группе на 7-е сутки у нижних резцов также выявлялись глубокие ПК с небольшими очаговыми пристеночными отложениями клеточного детрита, пронизанного лейкоцитами, и очаги частично восстановленной отечной периодонтальной связки. В сохраненных участках периодонтальной связки отмечались выраженный отек ткани и полнокровие сосудов.

На 14-е сутки в 1-й группе выявлялись узкие неглубокие ПК без детрита, участки частично восстановленной отечной периодонтальной связки, но с сохранившимися разрастаниями грануляционной ткани с полнокровными сосудами и слабовыраженной диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов (рис. 1).

Во 2-й группе на 14-е сутки определялись узкие неглубокие ПК без детрита; частично восстановленная периодонтальная связка была отечной, с множеством полнокровных сосудов. Отмечался умеренновыраженный отек ткани сохранных участков периодонтальной связки (рис. 2).

На 21-е сутки эксперимента в 1-й группе ПК не выявлялись. Отмечалась регенерированная с умеренновыраженным отеком, богатая фибробластами, с параллельными пучками коллагеновых и эластических волокон, перпендикулярных корню зуба, периодонтальная связка с расширенными полнокровными сосудами на границе с костными балками альвеолярной кости. Встречались сохранившиеся мелкие очаги грануляционной ткани с выраженным отеком, полнокровными сосудами и единичными лейкоцитами (рис. 3).

Во 2-й группе на 21-е сутки эксперимента ПК не выявлялись. Отмечался умеренновыраженный отек ткани регенерировавшей, богатой фибробластами, периодонтальной связки с единичными расширенными сосудами на границе с костными балками альвеолярной кости. Встречались сохранившиеся мелкие очаги грануляционной ткани с выраженным отеком, полнокровными сосудами и единичными лейкоцитами (рис. 4).

В контрольной (3-й) группе на 21-й день эксперимента наблюдались выраженный ПК с небольшим содержанием детрита, пронизанного лейкоцитами, частично эпителизированного, с акантозом эпителия и формированием его тяжей, врастающих в грануляционную ткань, значительно разрушенная и замещенная грануляционной тканью периодонтальная связка с диффузной инфильтрацией лейкоцитами с примесью макрофагов. Выявлялся умеренновыраженный отек ткани периодонтальной связки с частично организованными остатками клеточного детрита (рис. 5).

Таким образом, на 7-е и 14-е сутки эксперимента принципиальных морфологических различий между двумя группами наблюдения не выявлено. На 21-е сутки эксперимента во 2-й группе фактически завершились процессы репарации зубодесневого сегмента; в 1-й группе еще сохранялись отек, более выраженное полнокровие и слабовыраженная воспалительная инфильтрация регенерирующей периодонтальной связки.

Данные, полученные в результате морфологической оценки срезов, позволяют сделать вывод о положительном эффекте синглетной фотоокситерапии без использования фотосенсибилизаторов, сравнимом с таковым по терапевтическому действию ФДТ.

Итак, впервые получены уникальные морфологические данные, доказывающие эффективность нового вида лазерной терапии — синглетной фотоокситерапии, способствующей реактивному воспалению и васкуляризации тканей пародонта, что подтверждает возможную высокую перспективность данной терапии в клинической практике, позволит сократить сроки лечения и достичь устойчивой ремиссии благодаря дополнительному кровоснабжению тканей пародонта. Применение синглетной фотоокситерапии даст возможность снизить стоимость лечения при равном терапевтическом эффекте, отказавшись от экзогенных фотосенсибилизаторов.

Применение в эксперименте робототехнического медицинского комплекса тестировалось и апробировалось в рамках субсидии по государственному заданию Министерства здравоохранения РФ 056−00139−16.

Все авторы в равной степени принимали участие в подготовке материала.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

*e-mail: docca74@yandex.ru