Использование депротеинизированной костной ткани в качестве матрицы тканеинженерной конструкции: экспериментальное исследование

Background. At present, for a number of reasons the complete bone defect replacement with autogenous bone is not always possible. Bone substitute materials are used as an alternative to autogenous bone tissue and can be of either biological or non-biological origin. One of the ways of development of reconstructive technologies is the use of tissue-engineered constructs that fully imitate autogenous bone tissue in the required volume. Aim of study to define in vivo the possibility of using deproteinized human cancellous bone tissue as a matrix for creating tissue-engineered constructs. Methods. An in vivo study was carried out on NZW rabbits. To create a construct, we used the fragments of deproteinized cancellous bone tissue of the human femoral head and stromal vascular fraction of rabbit adipose tissue as a matrix. Bone defect modeling with its subsequent replacement was performed to evaluate the efficacy of reparative osteogenesis during bone defects reconstruction. Study groups were defined: group 1 (control) surgical modeling of a bone defect of the femur without its reconstruction; group 2 surgical modeling of a bone defect of the femur with its reconstruction using fragments of deproteinized cancellous bone matrix; group 3 surgical modeling of a bone defect of the femur with its reconstruction using fragments of deproteinized cancellous bone matrix in combination with stromal vascular fraction of adipose tissue (according to ACP SVF technology). Results. Comparative analysis of reparative processes in case of applying tissue-engineered constructs based on deproteinized human cancellous bone matrix in combination with adipose tissue-derived stromal vascular fraction on in vivo experimental model revealed that the use of these bone substitute materials contributes not only to an early activation of reparative regeneration of main structural elements of the bone tissue in the area of the bone defect replacement, but also to its well-timed differentiation. This determines the restoration of structural and functional viability of the bone tissue at the damage site without developing discernible reactive inflammation. Moreover, the effect of the selected tissue-engineered construct with the combined influence of several factors (ACP SVF) in its composition turned out to be more effective in stimulating bone tissue repair and differentiation. Conclusion. Combination of SVF and deproteinized bone matrix for creating tissue-engineered constructs enables to engage several regeneration mechanisms and accelerate the process of bone defect replacement in comparison with isolated deproteinized bone matrix without bone defect reconstruction.Актуальность. В настоящее время по ряду причин не всегда возможно полное замещение дефекта костной ткани аутогенной костью. В качестве альтернативы используют костнозамещающие материалы как биологического, так и небиологического происхождения. Одним из путей развития реконструктивных технологий является использование тканеиженерных конструкций, полноценно имитирующих аутогенную костную ткань в необходимом объеме. Цель исследования определить in vivo возможности использования депротеинизированной губчатой костной ткани человека в качестве матрицы для создания тканеинженерных конструкций. Материал и методы. Исследование in vivo осуществляли на кроликах линии NZW. Для создания матрицы использовали фрагменты депротеинизированной губчатой костной ткани головки бедренной кости человека, стромально-васкулярную фракцию жировой ткани кролика. Для оценки эффективности репаративного остеогенеза при реконструкции костных дефектов выполнялось моделирование костного дефекта с его последующим замещением. Выделены группы исследования: 1-я группа (контрольная) хирургическое моделирование костного дефекта бедренной кости без его реконструкции; 2-я группа хирургическое моделирование костного дефекта бедренной кости с его реконструкцией фрагментами депротеинизированной губчатой костной матрицы; 3-я группа хирургическое моделирование костного дефекта бедренной кости с его реконструкцией фрагментами депротеинизированной губчатой костной матрицы совместно со стромально-васкулярной фракцией жировой ткани (согласно технологии ACP SVF). Результаты. Cравнительный анализ репаративных процессов при использовании тканеинженерной конструкции на основе костной матрицы из депротеинизированой губчатой костной ткани человека в сочетании со стромально-васкулярной фракцией жировой ткани на экспериментальной модели in vivo выявил, что использование костнозамещающих материалов способствует не только ранней активации репаративной регенерации основных структурных элементов костной ткани в месте замещения костного дефекта, но и их своевременной дифференцировке. Это обусловливает восстановление структурно-функциональной состоятельной костной ткани в месте повреждения, не вызывая развития выраженного реактивного воспаления. При этом действие выбранной тканеинженерной конструкции с сочетанным влиянием нескольких факторов (ACP SVF) в ее составе оказалось более эффективным для ускорения регенерации и дифференцировки костной ткани. Заключение. Использование сочетания SVF с депротеинизированной костной матрицей для создания тканеинженерной конструкции позволяет задействовать несколько механизмов регенерации и ускорить процесс замещения костного дефекта по сравнению с изолированным использованием депротеинизированной костной матрицы и без реконструкции костного дефекта