Автореферат и диссертация по медицине (14.00.02) на тему:Структурная модификация аллогенного сухожильного биоматериала и морфологические особенности его замещения

На правах рукописи

Хасанова Юлия Саитгалесвна

СТРУКТУРНАЯ МОДИФИКАЦИЯ АЛЛ О ГЕ ИНОГО СУХОЖИЛЬНОГО БИОМАТЕРИАЛА И МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ЕГО

ЗАМЕЩЕНИЯ

(экспериментально-морфологическое исследование)

14 00 02 - анатомия человека 14 00 27 - хирургия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

—— юьао5

УФА-2008

003166805

Работа выполнена в ФГУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии Федерального агенгства по здравоохранению и социальному развитию» (г Уфа)

Научные руководители:

Заслуженный врач РФ,

доктор медицинских наук, профессор Мулдяшев Эрнст Рифгатовнч

доктор медицинских наук, профессор Муслимов С я гит Асхатовнч Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Валишнн Эдуард С&лагсвнч

доктор медицинских наук, профессор Фатихов Ряшит Габдулловнч Ведущая организация:

ГОУ ВПО Мордовский государственный университет им НII Огарева

Защита состоится «¿/О» \ 2008 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д 208 006 02 при ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» по адресу 450000, г Уфа, ул Ленина, 3

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Автореферат разослан« » 20081

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор С. В. Федоров

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальное 1Ь проблемы:

Современная пластическая хирургия нуждайся в самых различных видах трансплантационных материалов, удовлетворяющих дои ¿точно жеиким требованиям, предъявляемым к их арукт^ре, источникам получения и замещению в оронизме после пересадки (Leinperle G, 2003, Лопатин В В, 2004, Адамян А А, 2008) Несмотря на значшельное распространение в пластической хирургии биополимеров и синтетических. ма!ериачов (!1сро6еен А И , 2003, lloiiai ин В В , 2004, Адачин А \ , 2004, Cho В С , 2007), они не moi ут заменшь соединительно1канныс трансплантаты из-ia множества ïiei ативных факторов и осложнений после их применения, таких как нагноения, 1ематомы, гранулемы, деттсрагивные ишенсиия и г п (Крайник И В , 2002, Чайковская L А , 2002, Осгрецова 1 И , 2003, Wang V В , 2003) Кроме тою, пересаживаемые биоматериалы должны длительно сохраняться в организме реципиента, полностью заполнять объем дефекта ткани и замещаться полноценным регенератом, не выбывая вышеуказанных осложнений (Лопатин В В, 2003, Chastcrvsen L H, 2003) Поэтому, поиск опшмальных биологических материалов для пластической и реконструкгивной хирургии по-прежнему остается актуальной задачей теорешческой и практическом медицины (Мулдашев Э Р , 2005, Стадников А А, 2005, Денисов-Никольский К) И с соавт, 2007)

Известно, что всеми описанными свойствами в полной мере обладают алло!енные соединительнотканные биоматериалы (Мулдзшев Э Р, 1994, Uni матуллин Р Т , 1996, Муслимов С А , 2000) К настоящему времени изучены закономерности перестройки и замещения граненлангатов фасций, дермы, подкожио-жировой клетчатки, сухожилий Данные биомшериапы после пересадки полное 1ыо рсзорбируются и замещаю юя по законам ренаративно1 о гистогенеза (Салихов А Ю , 2000, Канюков В H , 200 ! )

С\

?

В свегс описываемых проблем определенный интерес представляют трансплангагы сухожилий, находящие нее более широих применение в различных областях хирургии (Салихов Л 10 , 2003, Неробеев А И, 2003, Фришберг И А, 2005) Сухожилия обладаю! наибольшим пределом прочности, модулем упругости и длительно резорбируются в тканевом ложе организма реципиента (Нигматуллин Р Т, 1996) После пересадки адлосухожилия не вы ¡ывают выраженной воспалительной реакции окружающих тканей и постепенно замещаются собственной соединительнои 1каиью реципиента по фиброархи тектонике идентичной ¡рансплантату сухожилия (Демичсв Н П , 1970, I урьянов А. С , 1993) Однако анаюмически обусловленные размеры сухожилий являются существенным лимитирующим факюром, ис позволяющим применят г» их при восстановлении обширных по площади или объему тканевых дефекюв

Полому, для увеличения объема сухожильного биоматериала нами была разработана технология его фичико химической модификации (Патент РФ № 2310476 от 06 06.2006), позволяющая получать пористый сухожильный биоматериал значительно большего объема по сравнению с исходным

Однако, для научного обоснования применения нового трансплантационного материала в клинике и организации его серийного производства необходимо исследование структурных изменений, происходящих нри модификации сухожилия и ею биопластических свойств в эксперименте

Цель исследования: Экспериментально-морфологическое обоснование применения модифицированною сухожильного биоматериала в пластической и реконструктивной хирургии

А

Задачи исследования.

1 И }учи г ь Сфчк(>р> нативного пяючного с\\ожилня человека п жепериментальных живошых

2 Исследовать фиброархизсктонику модифицированной формы аллогенпою сухожильного биоматериалл

3 В эксперименте изучить сравнительную динамику резорбции и замещения аллогешюго сухожильного транепчаниы и ею модифицированном формы

4 На основе резучьзаюв жепериметально-морфоло! ических исследований разрабоить рекомендации но клиническому применению модифицирование)! о сухожильною биома!ериала

Научная новизна исследования:

В сравнительном аспекте проведено морфоло! ическос исследование структуры пяючного сухожилия человека и крысы и изгоювленных на их основе двух видов биомагериалов аллосухожилыюго и модифицированною

Выявлены основные структурные изменения сухожилия, происходящие в процессе изюговления модифицированном формы

Усыновлены общие закономерности и различия в динамике резорбции и замещения аллоюнного сухожильного трансплантата и модифицированного сухожильного биоматериала

Теоретическое и практическое значение работы:

Теоретическое значение работы состоит в разработке новой 1ехноло1Ии создания трансплантационных материалов из сухожилий

Предложенная технология модификации структуры сухожилии позволила разработать серию принципиально новых видов биомагериалов для пластической и реконструктивной хирурги

Выявленные в результате экспериментально- морфологического исследования свойства модифицированного сухожильного биоматериала для замещения объемных дефектов тканей позволяет рекомендовать его для клинического применения

Положения, выносимые ня защиту:

1 В результате физико-химической модификации пяточного сухожилия происходит значительное изменение объема и фиброархитектоники сухожилия с формированием микропористой структуры при сохранении анизотропии коллагеновых волокон

2 Динамика резорбции и замещения модифицированного сухожильного биоматериала в общих чертах сходна с таковой после имплантации аллоюнного сухожильного трансплантата, но замещение происходит в более длительные сроки

3 Сухожильный модифицированный биоматериал в отдаленные сроки после имплантации сохраняет свой объем и замещается функционально полноценным регенератом в виде плотной неоформленной волокнистой соединительной ткани

Апробация работы:

Основные положения работы были доложены на Всероссийской научной конференции «Вопросы морфологии», посвященной 100-летию со дня рождения профессора С.З, Лукманова, г Уфа, РБ 29-30 мая 2006 г., на научно-практическом семинаре «Регенеративные технологии Аллоплант» г Уфа 14-18 мая 2007 I , на совмесгном заседании ученого совета ФГУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии Росчдрава» и кафедры глазной и пластической хирургии Института последипломного образования ГОУ ВПО «Башкирский государсгвенный медицинский университет Росздрава» (г Уфа, 2007)

Работа апробирована на расширенном совмеыном заседании ученою concia ФГУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии Росздрлва», кафедры анатомии человека ГОУ ВПО «Ьашкирскии юсу даре женный медицинский университет Росздрава» и кафедры глазной и пластической хирургии Института последипломного образования ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава» (г Уфа, 2007)

Внедрение результатов исследований.

Разработанные на основе настоящею исследования способы хирур! ичсского использования обоих видов 6иома1сриалов внедрены в клиническую практику в Ф1 У Всероссийский ценгр глазной и пласшческой хирур!ии, МУЗ Городская клиническая больница № 3 [ Челябинска, на базе кафедры скорой помощи и медицины катастроф с курсом термической травмы ИПО БГМУ Результаты проведенных иссиедований включены в учебную профамму кафедры ишиой и пластической хирургии Института последипломного образования Башкирского государственного медицинского университета (г Уфа)

Публикции

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в гом числе 2 работы в журналах, рекомендованных ВАК Получено два патента РФ на изобретение

Структура и объем диссертации.

Диссертация состой i из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы Текст изложен на 123 страницах машинописною текста, работа

иллюстрирована 46 рисунками Указатель литературы содержит 22^ источников, из ник 114 зарубежных

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для анатомичского исследования прои ¡водили забор пяточного сухожилия у 15 трупов мужского пола во И периоде ¡релою возраста длиной до 10 см и толщиной 5-8 мм Полученные аллосухожилия подвергали обработке по технологии Алюплант в тканевом банке Всероссийского центра глазной и пластическом хирургии в соо1ветствии с нормативными актами Закона РФ «О трансплантации органов и тканей» и приказом Mi РФ № (89 от 10 08 93 и № 470 от 10 12 96 Каждый образец сухожилия был разделен на две части из одной части готовили материал для гистологического исследования, а другую часть использовали для изготовления модифицированной формы сухожильного биоматериала (патент РФ № 2310476 от 06.06 2006) с включением этапа дополнительной гидратации, криоструктурирования, сублимации в лиофилизаторе Dry Winner DW-6 (Heto Holten, Дания), а также этапа сгруктурнои С1абилизации Полученный таким образом биоматериал представлял собой пластичную и достаточно прочную микропористую губку

В сравнительном аспекте производилось макро- и микроскопическое исследование структуры обоих видов биоматериалов Гисголо! ические срезы окрашивали по Ван Гизону, а также импрегнировали серебром по методу Минигазимова Р С (1996), проводилась поляризационная и сканирующая электронная микроскопия Определяли степень увеличения объема целыюго сухожилия после изготовления модифицированной формы, для чего производили измерение его объема до и после технологической обработки по количеству поглощаемой жидкости

На втором этапе исследования проводили эксперименты по подкожной имплантации 60 крысам породы Wistar аллогенного сухожилия (контрольная

группа) и модифицированною сухожильною биоматериала (опытная группа) Трансплантационный материал готовили путем препаровки с выделением фрагментов пяточных сухожилий и технологической обработки от 40 крыс D контрольной серии использовали грансплантагы стандартного диаметра 2 мм и длиной 0,5-1,5 см, которые имплантировали крысам под кожу бедра правой конечности У животных опытной группы аналогичную операцию проводили с использованием модифицированного сухожильного биоматериала размером 10*7*5 мм Операции проводили под эфирным наркозом На кожу накладывали по два шва. Материал для исследования забирали в сроки 3, 7, 30, 90, 120 суток после имплантации Образцы для морфологическою исследования иссекали с окружающей тканью

Морфометрические методы исследовании.

Для определения динамики изменения объема сухожильного биоматериала в процессе замещения оценивался объем регенерата в различные сроки в контрольной и опытной сериях эксперимента но методике, описанной 1 С Kononas и соавт (1993) Для этой цели был использован аппаратно-программный комплекс Biovision Professional 3 0 , на базе исследовательского микроскопа Micros (МС-50) и цифровой камеры Nikon Cooîpix 4500 Полученные цифровые данные автоматически переводились в программу Microsoft Office Excel 2003. Статистическая обработка дашых производилась с использованием программы Statistica 5 5. с вычислением доверительного интервала и стандартной ошибки

Для определения характера формирующегося регенерата в обеих сериях эксперимента производилось измерение степени параллельности пучков коллагеновых волокон регенерата в обеих сериях, в различные сроки эксперимента. Определение степени ориентации определялась по формуле Салиыкова С Л (1970), адаптированной на биологические структуры, в частности на коллагеновые волокна. у~а, + а2 а =аичкс/ Поб«.

При проведении исследования исполыовапась окулярная вставка с несколькими параллельными и перпендикулярными прямыми Гели ось преимуш.ес1 венной ориентации втуально не конгурировапась, предварительно определялось ее направление Для этого на изображение проецировались секущие прямые в разных направлениях При достоверном различии числа пересечении ось ориентации совпадала с направлением секущих, дающем наименьшее число пересечений с изучаемыми структурами

Для визуальною отражения степени зрелости коллагеновых волокон в peieiiepare в различные сроки -эксперимента производилось измерение толщины волокон н контрольной и опьиной сериях

Поляризационно-микросконическое исследование проводилось с помошыо поляризационно! о микроскопа МИН-8 Волокнистые структуры регенерата при ишенении угла наклона гистологического cpesa излучали свечение различных оттенков от оранжевого до гопубою Каждый цвет показывает определенное значение коэффициента анизотропии, отражающею степень зрелости коллагеновых пучков в регенерате (Scheuher Y , 1981, Wolman М., Kasten Р Н , 1986) Показатель 0,09 - является максимальным и обозначает окончательную зрелость коллагенового волокона Коэффициент аниютроиии определялся по таблице интерференционных цветов Мишеля-Леви

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты проведенных исследований показали, что фиброархитектника модифицированного сухожильного биоматериала принципиально отличайся от таковой нагивного сухожилия. Известно, что в структуре сухожилия выделяют пучки первого и второго порядка, между которыми располагаются более тонкие солитарные пучки (Ьикмуллина М М , J95S) Ширина пучков первого порядка по данным разных авторов варьирует в пределах от 4 до 5 мкм, а ширина пучков второго порядка колеблется от 30 до 50 мкм (Демичев Н 11, 1970, Мулдашев Э Р , 1987) Коллагеновые волокна сухожилий сосюяг из фибрилл,

соединенных между собой про1ео1 чикаиовими комплексами и плазменными белками (Омельяпснко Н П, 1984) Указанное строение коллженовых волокон и пучков, по-видимому, обусловливает анизотропию, выявляемую при поляризационной микроскопии (Нигмагуллнн Р Т , 1996) (рис 1)

Модифицированный биоматериал, изютовленный из пяточного сухожилия по своему строению напоминает |убку, состоящую из множества пор, разделенных тонкими волокнистыми перемычками (рис 2)

При сжатии тр<шсш1<нпа1 ле^ко меняет свою форму, значительно уменьшаясь в размере, и восстанавливает свои обьем после прекращения сдавливающею усилия При исследовании с использованием отраженной микроскопии в структуре модифицированною сухожильного биоматериала определялись сравнительно однородные тяжи продольно ориентированных волокон юлщиной 10-15 мкм, промежутки между которыми варьировали в пределах 100-110 мкм Описанные волокнистые тяжи соединяли поперечно расположенные более тонкие пучки, расстояние между которыми варьировало от 40 до 500 мкм Промежутки между волокнистыми пучками формировали своеобразные ячейки, что и обусловливало пористое строение биоматериала Большинство ячеек биоматериала сообщались между собой Такая модификация фиброархитектоники не приводила к каким-либо изменениям в структуре коллагеновых волокон, так как они не теряли присущую им анизотропию

Таким образом, модифицированный сухожильный биоматериал терял исходную пучковую структуру нагивного сухожилия и характерный полиморфизм пучков коллаз еновых волокон Однако необходимо отметить, что коллазеновые волокна, формирующие каркас модифицированного сухожильного биоматериала сохраняли тинкториальные свойства, присущие нативным, т е не претерпевали изменений в макромолекулярной организации

и

Рис. 1 Ахиллово сухожилие. Макропрепарат

Рис. 2 Модифицированный сухожильный биоматериал.

А. Макропрепарат.

Б. Электронная скаиограмма. Ув. ><500

Для суждения об увеличении объема модифицированного сухожильного биоматсриала, по сравнению с объемом исходного сухожилия, был произведен расчет степени увеличения массы биоматериала по количеству поглощаемой жидкости, учитывая, что содержание воды в исходном сухожилии составляет примерно 80 % (Слуцкий Л.И., 1969). Расчет производился по разнице между массой исходного сухожилия и массой модифицированного сухожильного биоматериала с поглощенной жидкостью. По нашим данным объем исходного сухожилия в результате физико-химической модификации увеличивался в 6,032±!,96 раз (рис. 3).

йгйи:

Рис. 3 Изменение объема сухожилия при его физике-хишеческой модификации.

Результаты эксперимента с имплантацией обоих видов биоматериалов выявили, что динамика морфологических изменений при резорбции и замещении модифицированного сухожильного биоматериала отличается от таковой при пересадке трансплантата сухожилия.

В контрольной группе животных после пересадки аляогенного сухожилия динамика морфологических изменений не отличалась от описанной другими исследователями (Нигматуллин Р.Т., 1996; Муслимов С.А., 2000; Салихов А.Ю., 2004). В ранние сроки после операции клеточный инфильтрат вокруг трансплантата в основном был представлен макрофагами и юными фибробластами, а также полиморфноядерными лейкоцитами. Однако клеточная инфильтрация была незначительной и имела характер реакции на операционную травму без признаков выраженного воспаления. В последующем происходило набухание коллагеновых волокон пересаженного сухожилия, наблюдалось серозное пропитывание пучков коллагеновых волокон, их гомогенизация и постепенный лизис. В дальнейшем зона гомогенизации коллагеновых волокон увеличивалась, начиналось замещение лизированных фрагментов сухожилия с периферии к центру вдоль пучков коллагеновых волокон. Процесс резорбции трансплантата происходил за счет фагоцитоза макрофагами предварительно лизированных фрагменте« коллагеновых волокон. В этих же участках трансплантата наблюдались скопления

фибробласюв, мигрирующих по ходу коллагсновых волокон трансплантат наблюдались признаки новообразования капилляров В последующие сроки указанные процессы затрагивали всю гол ту биомагериала и в процесс резорбции были вовлечены все большие учааки трансплантата Соответственно увеличивался и объем регенерата, который начинал формироваться на месте резорбированных фрагментов биомагериала В упомянутых фрагментах обнаруживались новообразованные коллагеновые волокна с характерными тинкториальными свойствами Архитектоника новообразованных волокон и формирующихся пучков повторяла таковую трансплантат, так как лизируемые макрофагами коллагеновые фибриллы синхронно замещались новообразованными В целом пересаживаемый биомагериал был фрагментнрован продольно расположенными прослойками новообразованной ткани, которая отличалась большей плотностью клеточных элементов и новообразованных сосудов Через 90 суток с момента операции процессы резорбции трансплантата и регенерации соединительной ткани достигали своего максимума, на гистологических препаратах уже трудно бы но дифференцировать границы имплантированного биоматериала и новообразованной гкани Аллотрансплантат сухожилия был практически замещен новообразованной соединительной тканью В пространствах между коллагеновыми волокнами обнаруживались фибробласгы, макрофаги, сеть новообразованных кровеносных капилляров Регенерат, заместивший биоматериал, был представлен плотно оформленной соединительной тканью

После пересадки модифицированной формы сухожильного биоматериала вначале также наблюдалась клеточная инфильтрация окружающей биоматериал 1кани, происходило серозное пропитывание ячеек биоматериала, а в последующие сроки - инвазия макрофагов и фибробластов вдоль волокон биоматериала и заполнение клетками его ячеек Вокруг волокон обнаруживались фибробласты веретенообразной формы, активно синтезирующие коллаген В резульгагс просвет ячеек постепенно заполнялся сетью тонких коллагеновых волокон, окрашивающих{ я по Ван Гизону в

и

роювыи цвет Через месяц поел!. имплантации все ячейки мо шфицпрованно! о аллосухожильного биомагериала были заношены фиброоластами и колла!еновыми волокнами, между которыми определялись новообразованные микрососуды, что свидетельствует об адекватной васкуляризации риенерата Через 90 суток с<енки ячеек биоматериала были по-прежнему сохранены, а их полость была полностью заполнена новообразованной тканью Лишь на периферии имплантага обнаруживались признаки лизиса коллакчювых волокон, формирующих стенки ячеек биомагериала Формирование р<ченера1а, представленного плотной неоформленной соединительном иелныо, заканчивалось только через 120 суток после имплантации модифицированною аллосухожилыкн о биоматериала

Результаты эксперименсальных исследований по определению зрелости реюнерата в опытной и контрольной группе оценивались методом измерения голшипы пучков коллаюновых волокон в разные сроки эксперимента (рис 3)

К сроку 3 суток толщина волокон соответствовала волокнистым структурам тканевого ложа. В опытной серии на сроке 3 суток кол лаг еловые волокна регенерата массивнее (11,5 мкм в опыте, в контроле - 7,2 мкм), синтез коллагена происходит внутри ячеистых структур, без ограничивающих образований, быстрее К сроку 30 суток, в опытной серии, юлщина волокон реюнерага оказывается почти в полтора раза больше, нежели в контрольной серии (в опыте - 20,3 мкм, в контроле - 16,5 мкм) Однако через 3 месяца в опытной серии колла1еновые волокна регенерата не успевают полностью сформирован, окончательную фибриллярную архитектонику, в отличие от контроля, где наблюдается полное созревание регенерата с окончательным формированием зрелого коллшена (в опыте - 23,4 мкм, в контроле - 28,8 мкм)

Вототж- ф ра "группы" - 2%; F- 35.7; р«1Ш1 Влияние ф-ра -временной фазы" - 85%-, F-563; р«0.0001 влияние сочетания обоих фактор!» » 9%; К= 59.8,р«0.001

Рис. 4 Изменение толщины волокон регенерзти с огтьггнон и контрольной серии в разные сроки эксперимента. На оси ординат показаны данные по изменению толщины волокон в микронах. ГДИ - граница доверительного интервала, СО- стандартная ошибка, по оси абсцисс - сроки эксперимента

В контрольной серии эксперимента изменение толщины волокон регенерата происходило значительно быстрее, по мерс лизиса структур биоматериала и созревания коллагеновых волокон. В опытной серии созревание коллагеновых волокон происходило медленнее, по мере заполнения полости ячеек волокнами сформированного регенерата.

Динамику созревания регенерата также отражает показатель двойного лучепреломления коллагеновых волокон. При определении коэффициента анизотропии стенок ячеек модифицированного биоматериала наблюдалось его снижение в сроки от 30 до 120 суток. Через 90 суток он составлял 60 % от исходного уровня. На 7 сутки фиксировался начальный уровень оптической активности вновь синтезированного коллагена, который окрашивался в бледно-оранжевый цвет. К 30 суткам отмечалось увеличение степени анизотропии до 0,045, к 90 суткам увеличивалось на 25 % от первоначального уровня. К 120 суткам новообразованные коллагеновыс волокна проявляли оптические свойства зрелого коллагена. При определении коэффициента анизотропии волокон регенерата после подкожной пересадки аллосухожильного

трансплантата черев 7 суюк волокна раенерага ирамически по проявляли оптической активности, через месяц ли значения составляли 0,05 на всем протяжении по ходу волокон трансплантата Через 30 суток - 0,07 через три месяца - 0,09

Приведенные данные свидеюльствукм о том, что созревание волокон регенерата после подкожной пересадки аллосухожильного трансплантата происходило значительно быстрее, по сравнению с опытной группой

Таким образом, можно заключить, что биоматериалы, идентичные по своему биохимическому составу и источнику происхождения, но различные по фиброархигекгонике, при трансплантации в идентичное (кансное ложе проявляют различные свойства при замещении и регенерации Биомагсриол с однонаправленной структурой пучков коллагеноных волокон (сухожилие) замещается по каркасу (Зе^ГеП КГ., 1970, Мацкеплишвили Г Я, 197э), с формированием идешичною по фиброархшек тонике рег а юра га Сухожильный биоматериал с модифицированной фиброархитектоьикой замещается ре!енсратом, который по структуре больше напоминает тканевое ложе, те. неоформленной плотной соединительной гканыо Полученные данные подтверждаются показателем ориентации коллагеновых волокон в обеих сериях эксперимента

К примеру, при исследовании степени однонаправленной ориентации волокон сформированного регенерата после пересадки аллосухожильного биоматериала, данный показатель можно оценивать даже визуально

а) при перпендикуляром расположении секущей линии

(х,- 10/12Ч00%=83%

б) при продольном расположении секущей линии <12- 1/12" 100%=8.3%

у-83-8.3- 74.7%

При исследовании аналогичною показа! еля при замещении модифицированного аллосухожильного биоматериала степень

однонаправленной ориентации визуально не определяется т к волокна имею! разнос направление При произвольном расположении секущих линий получается следующее

oii - 10/14-100% 71%

сь- 8/14' 100%=5 7% у---71-57-= 14%

Таким образом, нами показано, что в контрольной серии формируется регенерат с коэффициентом однонаправленной ориентации колллсповых волокон 74,7%, а в опытной серии - 14% Данные результаты сопасуются с гистологической каршнои в контроле образуется плотная оформленная волокнис1ая соединительная ткань, в опьпе - плотная неоформленная волокнистая соединительная ikphl

Результагы нашего исследования подтверждают ранее установленную закономерность о том, что вариации в характере замещения биоматериалов зависят от особенностей их структуры и фиброархитектоники (Мулдашев Э Р и соавт, 1994, Muldashev Е R et al., 1999)

При трансплантации аллогенных биоматериалов индукторами резорбции и замещения биоматериала, а также регенерации ткани являются, как известно, продукты распада коллагеновых волокон (коллаген, глико заминогликаны, протеогликаны, и гликопротеины) а также цитокины (факторы роста), секретируемые макрофагами (Серов В В., Шехтер А Б , 1981, Digelman R F , 1981, Shekhter AB, 1995, Муслимов С А 2000) <h экспрессии различных факторов роста во многом зависит структура новообразованной ткани Показано, что повышение активности трансформирующего фактора роста-ßl индуцирует пролиферацию фибробластов и сишез колла1ена, т е фиброз (Kelly М et al, 2003), а фактор некроза опухоли конкурентно ингибирует экспрессию трансформирующего фактора роста, и таким образом препятствует развитию фиброза (Abraham D. J et al, 2000) Сбалансированная активность обоих вышеуказанных факторов, коюрая наблюдается при резорбции и замещении

18

аллогеиных биоматсриалов, обеспечивает оптимальную фиброархитектонику регенерата (Лебедева А.И., 2004; Muldashev Е. R. et al., 2005).

Еще одним фактором, отличающим модифицированный материал от сухожильного трансплантата, является более низкая скорость резорбции после имплантации, а также способность в отдаленные сроки сохранять достигнутый в результате операции объем замещаемой ткани. Было обнаружено, что замещение аллогенного сухожильного трансплантата и созревание коллагеновых волокон регенерата происходили быстрее, нежели у животных опытной группы. Регенерат после имплантации модифицированного биоматериала формировался на месяц позже, чем при имплантации аллогетгого сухожилия.

Что касается объема регенерата, то при имплантации аллогенного сухожилия сформированный регенерат составлял 26,9 % от объема исходного трансплантата, а при имплантации модифицированного сухожильного биоматериала - 67,32 % от объема исходного биоматериала (рис. 7).

•.».. _ :..........

■ Х

\

\

: \

CfXOMOUViNWl аяяотрансплвхгвг

Csam tKXJWAceWMi

Рис. 7 Изменение объема сформированного регенерата в процессе замещения аллогенного сухожильного трансплантата и модифицированного сухожильного биоматериала в разные сроки эксперимента.

И »вес I но, чю при использовании трансплантатов для воссмновления объемных дефектов тканей в отдаленные сроки наблюдае!ся значительное уменьшение достиг нутого в результате операции объема (Мулдашев Э Р , 1980, Копопач ТС и соавг, 1993), связанное, вероятно, с преобладанием процесса резорбции над тамещением Удлинение периода резорбции модифицированного сухожильною биоматсриала, по-видимому, обусловлено большей устойчивостью коллагеновых волокон биоматериала к действию кочлагенолитических ферментов, достигнутой в результате технологической обработки Идея регулирования резорбируемосги коллагеновых волокон с номощ1.ю химических <'н еи ¡ов была в свое время опубликована в рабо!С Хилькина А М и соавт (1976) Авторами было показано, что рассасываемоеть коллагеновой (убкк можно регулировать с помощью альдегидов,

ч*

увеличивающих количество поперечных сшивок в макромолекуляриой сгруктуре коллагена

Основываясь на резулыагач эксперимента по способности модифицированного сухожильного биоматериала длительно сохранять свой объем в организме реципиента, а также формировать регенерат из плотной неоформленной волокнистой соединительной ткани мы рекомендуем использовать данный биомагериал для замещения объемных дефектов в пласшческой и реконструктивной хирургии, а также в качестве покрытия для восстановления длительно незаживающих раневых поверхностей

выводы

1 В процессе технологической обработки, включающей тгапы дополнитетыгой гидратации, криоструктурирования, сублимации и структурной стабилизации коллагеновых волокон сухожильною биоматериала происходит значительное изменение объема и фиброархитектоники сухожилия с формированием микропористой с I рук туры

2 В модифицированном биоматериале происходит потеря полиморфизма и однонаправленной ориентации пучков коллакмювых волокон, характерных для нагивною сухожилия, при лом сохраняется структура коллагеновых волокон и повышается их устойчивость к действию коллагенолитических ферментов

3 Сухожильный модифицированный биомагериал после имплантации более длительно замещается регенератом по сравнению с аллогенным сухожилием, что позволяет в отдаленные сроки сохранить достигнутый в резулыаге операции объем замещаемой ткани

4 Замещение модифицированного сухожильного биоматериала происходит поэтапно, с формированием регенерата из плотной неоформленной волокнистой соединительной ткани с адекватной для тканевого ложа реципиента архитектоникои

5 Выявленные особенности фиброархитектоники, а также биопластические свойства позволяют использовать модифицированный сухожильный биомагериал для замещения обьемных дефектов в реконструктивной хирургии, а также в качестве покрытия для восстановления длительно незаживающих раневых поверхностей

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1 Модифицированный сухожильный биоматериал рекомендуется использовать для восполнения объемныч дефектов мягких тканей, а также в качестве покрытия длительно незаживающих раневых поверхностей

2 Повышенная устойчивость коллагеновых волокон модифицированною сухожильного биоматериала дает основание рекомендовав его в хирургии глаукомы для восстановления дренажной юны глазною яблока

3 Рекомендуется использовать модифицированный аллосухожильный биоматериал на различных этапах хирур[ и«ескога леченич ран дня стимуляции реюнерации тканей, а также профилактики послеоперационного пубиевания и спасчною процесса

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Хасанов Р А, Хасанова Ю С Структурные модификации аллогенного сухожильного трансплантата // Морфологические ведомости - Москва-Берлин, 2006 -№1-2, приложение №1 -С 312-315

2. Хасанова Ю С Морфологические основы замещения сухожильного аллотрамсилантата и его модифицированной формы // Морфоло1 ические ведомости -2006. -№1-2, приложение №1 -С 315-317.

3. Мулдашев Э Р, Нигматуллин Р Т, Хасанов Р А, Хасанова Ю С. Экспериментальное обоснование применения биоматериалов Аллоиланг в инъекционной эстетической медицине // Электронный журнал Regenerative surgery (www reg-sumerv ru) № 3-4 - 2004

4. Мухамедьянова Ю С, Хасанов Р А Модифицированные виды биоматериала Аллоплант в контурной пластике лица (экспериментальное исследование) // Новые технологии микрохирургии глаза. - Оренбург, 2002 -Материалы XIII Российской ежегодной научно-практической конференции. -С 77-80

5. Мулдашев Э Р., Шангина О. Р, Хасанова К). С, Хасанов Р А. Структурные модификации аллогенного сухожильного трансплантата и морфологические основы его замещения // Вестник оренбургского государственного университета. Материалы Российской научно-практической конференции, посвященной 65-летию проф В Н Канюкова- Оренбург, 2006. -С 218-221.

СПИСОК ИЗОБРЕТЕНИЙ

1 Способ получения губчатого биоматериала для пластической и реконструктивной хирургии И Мулдашев Э Р , Хасанов Р. А , Шангина О Р , Нигматуллин Р Т., Хасанова Ю С Патент РФ на изобретение № 2310476 от 06 06 2006

2 Способ получения комбинированного биоматериала с противоспаечным эффектом // Мустафин А X, Хасанов Р.А , Нартайлакоп М А , Буляков Р М , Мустафина Г Т, Мухамедьянова Ю С, Губил Д С Патент па изобретение № 2224549 от 27 02 2004

гт.

Подписано в печать 26 03 2008 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать ритографичсская Тираж 100 экч Заказ 157 Гарнитура «ТнпезЫеу/Котап» Отпечатано с готовых оригинал-маке!ов в гапографии «ПЕЧАТНЫЙ ДОМЪл ИП ВЕРКО Объем 0,8 п л Уфа, Карла Маркса 12 корп 4, т/ф 27-27-600, 27-29-123

Актуальность темы.

Современная пластическая хирургия нуждается в самых различных видах трансплантационных материалов, удовлетворяющих достаточно жестким требованиям, предъявляемым к их структуре, источникам получения и замещению в организме после пересадки (Lemperle G., 2003; Лопатин В. В., 2004; Адамян А. А., 2008). Несмотря на значительное распространение в пластической хирургии биополимеров и синтетических материалов (Неробеев А. И., 2003; Лопатин В. В., 2004; Адамян А. А., 2004; Cho В. С., 2007), они не могут заменить соединительнотканные трансплантаты из-за множества негативных факторов и осложнений после их применения, таких как нагноения, гематомы, гранулемы, дегенеративные изменения и т.п. (Крайник И. В., 2002; Чайковская Е. А., 2002; Острецова Т. И., 2003; Wang Y. В., 2003). Кроме того, пересаживаемые биоматериалы должны длительно сохраняться в организме реципиента, полностью заполнять объем дефекта ткани и замещаться полноценным регенератом, не вызывая вышеуказанных осложнений (Лопатин В. В., 2003; Christensen L. H., 2003). Поэтому, поиск оптимальных биологических материалов для пластической и реконструктивной хирургии по-прежнему остается актуальной задачей теоретической и практической медицины (Мулдашев Э. Р., 2005; Стадников А. А., 2005; Денисов-Никольский Ю. И. с соавт., 2007).

Известно, что всеми описанными свойствами в полной мере обладают аллогенные соединительнотканные биоматериалы (Мулдашев Э. Р., 1994; Нигматуллин Р.Т., 1996; Муслимов С.А., 2000). К настоящему времени изучены закономерности перестройки и замещения трансплантатов фасций, дермы, подкожно-жировой клетчатки, сухожилий. Данные биоматериалы после пересадки полностью резорбируются и замещаются по законам репаративного гистогенеза (Салихов А. Ю., 2000; Канюков В. Н., 2001).

В свете описываемых проблем определенный интерес представляют трансплантаты сухожилий, находящие все более широкое применение в различных областях хирургии (Салихов А. Ю., 2003; Неробеев А. И., 2003; Фришберг И. А., 2005). Сухожилия обладают наибольшим пределом прочности, модулем упругости и длительно резорбируются в тканевом ложе организма реципиента (Нигматуллин Р. Т., 1996). После пересадки аллосухожилия не вызывают выраженной воспалительной реакции окружающих тканей и постепенно замещаются собственной соединительной тканью реципиента по фиброархитектонике идентичной трансплантату сухожилия (Демичев Н. П., 1970; Гурьянов А. С., 1993). Однако анатомически обусловленные размеры сухожилий являются существенным лимитирующим фактором, не позволяющим применять их при восстановлении обширных по площади или объему тканевых дефектов.

Поэтому, для увеличения объема сухожильного биоматериала нами была разработана технология его физико-химической модификации (Патент РФ № 2310476 от 06.06.2006), позволяющая получать пористый сухожильный биоматериал значительно большего объема по сравнению с исходным.

Однако, для научного обоснования применения нового трансплантационного материала в клинике и организации его серийного производства необходимо исследование структурных изменений, происходящих при модификации сухожилия и его биопластических свойств в эксперименте.

Цель исследования: экспериментально-морфологическое обоснование применения модифицированного сухожильного биоматериала в пластической и реконструктивной хирургии.

Задачи исследования:

1. Изучить структуру нативного пяточного сухожилия человека и экспериментальных животных.

2. Исследовать фиброархитектонику модифицированной формы аллогенного сухожильного биоматериала.

3. В эксперименте изучить сравнительную динамику резорбции и замещения аллогенного сухожильного трансплантата и его модифицированной формы.

4. На основе результатов экспериментально-морфологических исследований разработать рекомендации по клиническому применению модифицированного сухожильного биоматериала.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА ИССЛЕДОВАНИЯ

Впервые предложен новый микропористый сухожильный биоматериал на основе соединительнотканных биоматериалов.

Впервые выявлены морфологические изменения, происходящие при физико-химической модификации сухожилия как аллогенного биоматериала.

Установлено, что структурные изменения в сухожилии, происходящие в процессе изготовления модифицированной формы, заключаются в трансформации фиброархитектоники коллагеновых волокон с формированием микропористой структуры. Выявлено, что процесс модификации не влияет на структуру коллагеновых волокон, но повышает их устойчивость к действию коллагенолитических ферментов.

Впервые описаны различия в динамике резорбции и замещения указанных видов биоматериалов. Выявлено, что в обеих сериях исследования происходит формирование различных по фиброархитектонике регенератов. Показано, что сухожильный модифицированный биоматериал после имплантации замещается более длительно по сравнению с аллогенным сухожилием, что позволяет в отдаленные сроки сохранить достигнутый в результате операции объем замещаемой ткани.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ

Теоретическое значение работы состоит в изучении возможностей физико-химической модификации структуры сухожилия для создания сухожильных трансплантационных материалов.

Предложенная технология модификации структуры сухожилий позволила разработать серию принципиально новых видов биоматериалов для пластической и реконструктивной хирургии.

Выявленные в результате экспериментально-морфологического исследования свойства модифицированного сухожильного биоматериала для замещения объемных дефектов тканей позволяет рекомендовать его для клинического применения.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. В результате физико-химической модификации пяточного сухожилия происходит значительное изменение объема и фиброархитектоники сухожилия с формированием микропористой структуры при сохранении анизотропии коллагеновых волокон.

2. Динамика резорбции и замещения модифицированного сухожильного биоматериала в общих чертах сходна с таковой после имплантации аллогенного сухожильного трансплантата, но замещение происходит в более длительные сроки.

3. Сухожильный модифицированный биоматериал в отдаленные сроки после имплантации сохраняет свой объем и замещается функционально полноценным регенератом в виде плотной неоформленной волокнистой соединительной ткани.

выводы

1. В процессе технологической обработки, включающей этапы дополнительной гидратации, криоструктурирования, сублимации и структурной стабилизации коллагеновых волокон сухожильного биоматериала происходит значительное изменение объема и фиброархитектоники сухожилия с формированием микропористой структуры.

2. В модифицированном биоматериале происходит потеря полиморфизма и однонаправленной ориентации пучков коллагеновых волокон, характерных для нативного сухожилия; при этом сохраняется структура коллагеновых волокон и повышается их устойчивость к действию коллагенолитических ферментов.

3. Сухожильный модифицированный биоматериал после имплантации более длительно замещается регенератом по сравнению с аллогенным сухожилием, что позволяет в отдаленные сроки сохранить достигнутый в результате операции объем замещаемой ткани.

4. Замещение модифицированного сухожильного биоматериала происходит поэтапно, с формированием регенерата из плотной неоформленной волокнистой соединительной ткани с адекватной для тканевого ложа реципиента архитектоникой.

5. Выявленные особенности фиброархитектоники, а также биопластические свойства позволяют использовать модифицированный сухожильный биоматериал для замещения объемных дефектов в реконструктивной хирургии, а также в качестве покрытия для восстановления длительно незаживающих раневых поверхностей.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Модифицированный сухожильный биоматериал рекомендуется использовать для восполнения объемных дефектов мягких тканей, а также в качестве покрытия длительно незаживающих раневых поверхностей.

2. Повышенная устойчивость коллагеновых волокон модифицированного сухожильного биоматериала к резорбции, а также его пористая структура дает основание рекомендовать его в хирургии гнойных ран для дренирования раневых поверхностей и возможности длительной концентрации в ране антибактериальных средств.

3. Рекомендуется использовать модифицированный аллосухожильный биоматериал на различных этапах хирургического лечения ран для стимуляции регенерации тканей, а также профилактики послеоперационного рубцевания и спаечного процесса.