Dynamics of acute-phase and endothelial reactions and immune complex formation during bone replacement with germanium-doped calcium-phosphate ceramics of bone fragment fractures in dogs

Bone defects that occur with fragment fractures lead to an increase in the number of postoperative complications. Therefore, to restore the structure and function of the bone, there is a need for bone replacement, in particular doped calcium-phosphate ceramics. The purpose of the work is the biochemical assessment of acute-phase and endothelial reactions and immune complex formation during bone replacement with germanium-doped calcium-phosphate ceramics of bone fragment fractures in dogs. Dogs with fragment fractures of long tubular bones and plate osteosynthesis were included in the study. In the experimental group (n = 10), bone defects were replaced with germanium-doped calcium-phosphate ceramics (HА/β-TCP/l-Gе-700), in the control group (n = 10) – unalloyed (HА/β-TCP-700). Blood samples were taken after the injury and on the 3rd, 7th, 14th, 30th, and 60th days after osteosynthesis. Partial recovery of limb function in the experimental group was faster by 1.3 times (P < 0.001) and full by 1.2 times (P < 0.01) compared to the control. On the 60th day, in experimental animals, the defect was filled with a regenerate of high X-ray density without a periosteal reaction, while in the control animals, the bone regenerate did not have sufficient density with a significant periosteal reaction. In both groups, total protein and albumin content varied within the normal range. The activity of protein C on the 3rd day in the experimental group was 1.3 times higher (Р ˂ 0.001), and on the 7th day, it was twice as high (P ˂ 0.001) compared to the control group with normalization by the 14th day. The concentration of ceruloplasmin from the 7th day in the control animals was 1.1 times higher (Р ˂ 0.001) than in the experimental animals, with normalization in the latter by the 60th day. The level of small molecular circulating immune complexes (CIC) after the injury increased by 1.1 times (Р ˂ 0.001) and reached a peak in the control and experimental groups on the 14th day, with an increase in indicators by 2.1 and 1.4 times (Р ˂ 0.001), respectively, with normalization in the experimental group on the 60th day. The level of nitric oxide (NO) in the control group increased from the 7th to the 60th day, with a peak on the 30th day, and in the experimental group – from the 3rd to the 30th, with a peak on the seventh day. Osteoreplacement of fragment fractures of long tubular bones in dogs with calcium-phosphate ceramics doped with germanium is accompanied by a moderate level of the acute phase reaction and immune complex formation, an increase in the endothelial reaction and the anticoagulant potential of the blood, which contributes to a decrease in the intensity of the inflammatory-resorptive stage of reparative osteogenesis and an increase in its proliferative phase, which, respectively, accelerates the consolidation of fractures

Гістологічна характеристика згустків фібрину, збагачених тромбоцита-ми і одержаних за різних режимів центрифугування крові

Autologous products of the first and second generation, namely platelet-rich plasma and platelet-rich fibrin, are considered promising for regenerative medicine. They differ from each other in physical properties, as well as in the way they are obtained. The key procedure of all techniques is centrifugation; changing its parameters affects the biological properties of these biomaterials. The aim of the work is to determine and histologically characterize the area of concentration cells of autologous fibrin enriched with platelets, depending on the change in centrifugation parameters. The studies were carried out on rabbits. Blood was collected and platelet-rich plasma (PRP) and platelet-rich fibrin (PRF) were obtained using different values of relative centrifugal force: 100 g, 400 g, 735 g, 906 g, 1843 g. Due to the fact that it is impossible to determine the number of platelets in PRF clots, the counting was performed in platelet-rich plasma obtained by a single centrifugation with the corresponding parameters that were used to obtain PRF. The length of the formed clots was compared and a histological assessment of the cell composition in different layers (lower, middle and upper) was carried out. The highest platelet concentrations were observed in PRP obtained at 100 g and 400 g. Application of different values of centrifugal force showed obvious differences in the formation of platelet-rich fibrin clots. After preparation of I-PRF, its volume was significantly less than that of standard PRF, and the border between erythrocytes was less distinct. During the histological examination of fibrin clots, a change in the distribution of cellular elements in different parts was found with a change in the centrifugation parameters. With an increase in the parameter of relative centrifugal force, the length of the fibrin clot significantly increases, but the concentration of platelets in it significantly decreases. That is, it was found that the most optimal value of the relative centrifugal force for obtaining platelet mass is 100 g, which makes it possible to achieve the number of platelets greater than 800×109/L.Аутологічні продукти першого та другого покоління, а саме плазма та фібрин, збагачені тромбоцитами, вважаються перспективними для регенеративної медицини. Вони відрізняються одне від одного за фізичними властивостями, а також за способами їх одержання. Ключова процедура усіх методик – центрифугування, зміна його параметрів впливає на біологічні властивості зазначених біоматеріалів. Мета роботи – визначити та гістологічно охарактеризувати ділянки концентрування клітин аутологічного фібрину, збагаченого тромбоцитами, залежно від зміни параметрів центрифугування. Дослідження виконували на кролях. Відбирали кров та одержували плазму (PRP) і фібрин (PRF), збагачені тромбоцитами, використовуючи різні величини відносної відцентрової сили: 100 g, 400 g, 735 g, 906 g, 1843 g. У зв’язку з тим, що у згустках PRF визначити кількість тромбоцитів неможливо, підрахунок проводили у плазмі, збагаченій тромбоцитами, отриманій шляхом одноразового центрифугування з відповідними параметрами, які використали для одержання PRF. Порівнювали довжину сформованих згустків та проводили гістологічну оцінку клітинного складу в різних їх шарах (нижньому, середньому і верхньому). Найвищі концентрації тромбоцитів виявляли у PRP, одержаній за 100 g та 400 g. Застосування різних величин відцентрової сили показали очевидні відмінності у формуванні згустків фібрину, збагачених тромбоцитами. Після приготування І-PRF його об’єм був значно меншим, порівняно зі стандартним PRF, а межа між еритроцитами – менш чіткою. Під час гістологічного дослідження фібринових згустків виявили зміну розподілу клітинних елементів у різних частинах за зміни параметрів центрифугування. При підвищенні відносної відцентрової сили суттєво збільшується довжина фібринового згустку, але суттєво зменшується в ньому концентрація тромбоцитів. Тобто встановлено, що найбільш оптимальною величиною відносної відцентрової сили для отримання тромбоцитарної маси є 100 g, що дозволяє досягти кількості тромбоцитів, більшої за 800 ×109/л

Динаміка гематологічних показників у кролів за остеозаміщення гідроксиапатитною керамікою, легованою германієм, та в комплексі з активатором згортання крові

Bone tissue has powerful regenerative properties, thanks to which, with stable fixation, quite large amounts of skeletal bone damage can be successfully repaired. However, in the case of fragmentary fractures, the use of osteosynthesis methods alone does not always ensure the optimal course of reparative regeneration, as its regenerative potential is lost. Therefore, there is a need to replace post-traumatic bone defects and stimulate reparative osteogenesis. For this purpose, doped or doped with various elements (Ge, Si, Zn, Ag, Cu) composite materials. The aim of the study was to investigate the dynamics of hematological parameters in rabbits for osteosubstitution by hydroxyapatite ceramics doped with germanium and in combination with a blood clotting activator. Model defects were formed in the radial diaphysis and femur metaphysis in rabbits with a 3 mm and 4.2 mm diameter drill bit, respectively. Anesthesia included acepromazine, thiopenate, and lidocaine infiltration anesthesia. Animals of the first experimental group (n = 12) were replaced by defects with granules of hydroxyapatite ceramics doped with germanium (HTGe), the second (n = 12) – hydroxyapatite ceramics doped with germanium with blood coagulation activator (HTGe + a), the third – (n = 12). hydroxyapatite α + β with active (α + β + a), and control – granules of undoped ceramics (HT). On day 7, animals of all groups had minor post-traumatic erythrocytopenia and oligochromemia. There was also a gradual increase in the content of leukocytes in the blood with a peak on the 14th day, which in the group HTGe + a lasted until the 30th day. The increase in the number of leukocytes and their peak values occurred within the physiological norm and only approached its upper limit. In most groups there was a pronounced thrombocytosis during the first 14 days with normalization to the 30th day, but in the 2nd experimental group the number of platelets returned to normal only on the 60th day. Changes in most integral hematological indices, which reflect the relationship between blood cell populations, are characteristic of the inflammatory-resorptive phase of reparative osteogenesis. The dynamics of hematological parameters indicates the absence of a pronounced reaction of the body to the implantation of hydroxyapatite composite doped with germanium. The combination of hydroxyapatite ceramics doped with germanium with coagulation activator eliminates post-traumatic oligochromemia and erythrocytopenia and significantly increases the level of hematological integral indices, which indicates a more intensive course of inflammatory-resorptive clinical resorptive aparation phase.Кісткова тканина володіє потужними регенеративними властивостями, завдяки яким за стабільної фіксації досить великі за об’ємом пошкодження кісток скелету можуть успішно відновлюватися. Однак за осколкових переломів застосування лише методів остеосинтезу не завжди забезпечує оптимальний перебіг репаративної регенерації, оскільки втрачається її регенеративний потенціал. У зв’язку з цим виникає необхідність у заміщенні посттравматичних кісткових дефектів та стимуляції репаративного остеогенезу. З цією метою використовують нелеговані або леговані різноманітними елементами (Ge, Si, Zn, Ag, Cu) композитні матеріали. Мета роботи – дослідити динаміку в кролів гематологічних показників за остеозаміщення гідроксиапатитною керамікою, легованою германієм, та в комплексі з активатором згортання крові. Формували модельні дефекти у діафізі променевої та метафізі стегнової кісток у кролів свердлом діаметром 3 мм та 4,2 мм відповідно. Анестезіологічне забезпечення включало ацепромазин, тіопенат та інфільтраційну анестезію лідокаїном. Тваринам першої дослідної групи (n = 12) дефекти заміщували гранулами гідроксиапатитної кераміки, легованої германієм (ГТGe), другої (n = 12) – гідроксиапатиною керамікою, легованою германієм з активатором згортання крові (ГТGe + а), третьої (n = 12) – гідроксиапатитом α + β з активатом (α + β + а), а контрольної – гранулами нелегованої кераміки (ГТ). На 7-у добу у тварин усіх груп спостерігалася незначна посттравматична еритроцитопенія та олігохромемія. Також виявляли поступове збільшення вмісту в крові кількості лейкоцитів з піком на 14-у добу, яка в групі ГТGe + а трималася до 30-ї доби. Підвищення кількості лейкоцитів та їх пікові значення відбувалися в межах фізіологічної норми і лише наближалися до її верхньої межі. У більшості груп виявляли виражений тромбоцитоз протягом перших 14-и діб з нормалізацією до 30-ї доби, однак у 2-й дослідній групі кількість тромбоцитів прийшла до норми лише на 60-у добу. Зміни більшості інтегральних гематологічних індексів, які відображають співвідношення між популяціями клітин крові, характерні для запально-резорбтивної фази репаративного остеогенезу. Динаміка гематологічних показників свідчить про відсутність вираженої реакції організму на імплантацію гідроксиапатитного композиту, легованого германієм. За поєднання гідроксиапатитної кераміки, легованої германієм, з активатором згортання крові нівелюється посттравматична олігохромемія і еритроцитопенія та достовірно підвищується рівень гематологічних інтегральних індексів, що засвідчує більш інтенсивний перебіг запально-резорбтивної фази репаративного остеогенезу, а це потребує подальшого клініко-експериментального обґрунтування

Рентгено-макроморфологічна і біохімічна оцінка консолідації переломів довгих трубчастих кісток в умовах остеозаміщення кальцій-фосфатною керамікою, легованою германієм, за остеопорозу в кролів

Among several factors that can cause a violation of the course of reparative osteogenesis, previous diseases associated with a change in the structural and functional state of bone tissue and primarily osteoporosis are considered significant. Osteoporotic fractures are difficult to treat. Along with systemic therapy, locally applied bone substitute materials, particularly unalloyed and alloyed calcium phosphate ceramics with pronounced osteoconductive, osteoinductive, and osteointegration properties. The work aims to evaluate the effect of calcium-phosphate ceramics doped with germanium on post-traumatic bone regeneration in conditions of secondary osteoporosis in rabbits. Experimental osteoporosis in rabbits was induced by administration of 0.4 % dexamethasone solution (KRKA, Slovenia) for 21 days at a dose of 1.2 mg/kg of body weight. Experimental (n = 9) and control (n = 9) groups of animals were formed. Animals of the experimental group had defects replaced with granules of hydroxyapatite ceramics, synthesized based on hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate, doped with germanium. In rabbits of the control group, bone defects healed under a blood clot. Blood samples to determine the level of total calcium (Ca) and inorganic phosphorus (P) were taken before surgery and on 7-,14th, 30th, and 60th day of the study. X-ray studies were performed on the RUM-20 X-ray machine on the 14th, 30th, and 60th day of reparative osteogenesis. Radiologically and macromorphologically, it was established that reparative osteogenesis in the experimental animals proceeds more dynamically compared to the control group and is characterized by a high density of bone tissue at the site of the defect already on the 14th day after the injury, a moderate periosteal and early appearance of the endosteal reaction. The content of total calcium in the animals of the experimental group on the 14th day after the injury was 1.3 times (P < 0.001) higher than that of the control and animals before the operation, and on the 30th day, it was 1.2 times (P < 0.001) in accordance. The concentration of inorganic phosphorus (P) on the 14th and 30th days of reparative osteogenesis in animals of the experimental group was 1.1 times (P < 0.05) lower than in control animals, and on the 60th day in 1.4 times (P < 0.01), respectively. Systemic osteoporosis in experimental animals causes a violation of reparative osteogenesis due to the prolongation of the inflammatory-resorptive stage and cartilaginous callus and complicated mineralization of bone regeneration. Calcium-phosphate ceramics is a promising material for replacing bone defects in animals with systemic secondary osteoporosis.Серед низки факторів, що можуть викликати порушення перебігу репаративного остеогенезу, вагомими вважають попередні захворювання, пов’язані зі зміною структурно-функціонального стану кісткової тканини і насамперед остеопороз. Остеопоротичні фрактури погано піддаються лікуванню. У зв’язку з цим, поряд із системною терапією, місцево застосовують остеозаміщувальні матеріали, зокрема нелеговану та леговану кальційфосфатну кераміку з вираженими остеокондуктивними, остеоіндуктивними та остеоінтеграційними властивостями. Мета роботи – оцінка впливу кальцій-фосфатної кераміки, легованої германієм, на посттравматичну регенерацію кісток в умовах вторинного остеопорозу в кролів. Експериментальний остеопороз у кролів викликали введенням 0,4 % розчину дексаметазону (KRKA, Словенія) протягом 21 доби в дозі 1,2 мг/кг маси тіла. В подальшому прийом препарату відмінили. Було сформовано дослідну (n = 9) та контрольну (n = 9) групи тварин. Тваринам дослідної групи дефекти заміщували гранулами гідроксиапатитної кераміки, синтезованої на основі гідроксиапатиту і β-трикальційфосфату, легованої германієм. У кролів контрольної групи кісткові дефекти загоювалися під кров’яним згустком. Проби крові для визначення рівня загального кальцію (Са) та неорганічного фосфору (Р) відбирали до оперативного втручання та на 7-, 14-, 30-, 60-ту добу дослідження. Рентгенологічні дослідження проводили на рентгенапараті РУМ-20 на 14-, 30-, 60-ту добу репаративного остеогенезу. Рентгенологічно та макроморфологічно встановлено, що репаративний остеогенез у дослідних тварин протікає більш динамічно, порівняно з контрольною групою, і характеризується високою щільністю кісткової тканини в місці дефекту вже на 14-ту добу після травми, помірною періостальною та ранньою появою ендоостальної реакції. Вміст загального кальцію у тварин дослідної групи на 14-ту добу після травми був у 1,3 раза (Р < 0,001) вищим за показник контрольних та тварин до операції, а на 30-ту добу в 1,2 раза (Р < 0,001) відповідно. Концентрація неорганічного фосфору (Р) на 14-ту і 30-ту добу репаративного остеогенезу в тварин дослідної групи була у 1,1 раза (Р < 0,05) нижчою, ніж у контрольних тварин, а на 60-ту добу в 1,4 раза (Р < 0,01) відповідно. Наявність системного остеопорозу у експериментальних тварин спричиняє порушення репаративного остеогенезу за рахунок подовження запально-резорбтивної стадії та хрящового мозоля і ускладненої мінералізації кісткового регенерата. Кальцій-фосфатна кераміка є перспективним матеріалом для заміщення кісткових дефектів у тварин із системним вторинним остеопорозом

Гістоморфологічна характеристика остеозаміщення у кролів гідроксиапатитною керамікою та фібрином, збагаченим тромбоцитами

The results of a histomorphological study of bone regenerates in rabbits after osteosubstitution with platelet-rich fibrin and its combination with hydroxyapatite granules with β-tricalcium phosphate in spongy and compact bone tissue at different periods of reparative osteogenesis are presented. Three groups of rabbits were formed. In the control group, the defects were left to heal under the blood clot. Bone lesions in the first experimental group were filled with platelet-rich fibrin, in the second – with a combination of platelet-rich fibrin and hydroxyapatite with β-tricalcium phosphate. All animals were kept in the same conditions of feeding and housing, had unlimited access to water. During the study, the rabbits were monitored clinically. The animals were taken out of the experiment on the 14th, 21st and 42nd days, samples of bone tissue were taken, they were fixed, decalcified, dehydrated in alcohols of increasing concentration and embedded in paraffin. In the presented study, it is most likely that the newly formed bone tissue is formed precisely due to osteoinduction in the experimental groups. When using granules of hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate with platelet-rich fibrin, bone regenerate is between the composite granules and is not associated with contact with the maternal bone. Its cells appear in different places of the defect. In the spongy bone tissue on the 21st day, regeneration proceeded more fully and faster in the second experimental group, as evidenced by the significant density of cells of the osteoblastic row, the thickness of the bone trabeculae and their volume, filling the site of the defect. On the 42nd day, in the second experimental group, when using a combination of autobiomaterial and hydroxyapatite granules with β-tricalcium phosphate, the regenerate contained a significantly larger number of osteogenic cells in the thickness of the trabeculae, which indicated a more intensive course of reparative osteogenesis in comparison with the first experimental and control groups. In the compact bone on day 21, regeneration was more complete and faster in the second experimental group. On the 42nd day, according to the degree of maturity of the bone regenerate, calcium-phosphate ceramics in combination with platelet-rich fibrin optimizes reparative osteogenesis most clearly. According to the degree of intensity of the osteoregeneration process, the groups can be placed in the following sequence: control ˂PRF˂PRF+HA/β-TCP–700. According to histomorphological characteristics, the combination of hydroxyapatite with β-tricalcium phosphate and platelet-rich fibrin gives greater osteoinduction to the composite material, which is confirmed by the high cell density, namely of osteoblasts and osteocytes. The use of PRF in combination with other materials may become promising for the correction of reparative osteogenesis in conditions of limited or reduced regenerative potential of bone tissue.Представлено результати гістоморфологічного дослідження кісткових регенератів кролів після остеозаміщення фібрином, збагаченим тромбоцитами, та його комбінації з гранулами гідроксиапатиту з β-трикальційфосфатом у губчастій та компактній кістковій тканині у різні терміни репаративного остеогенезу. Сформовано 3 групи кролів. У контрольній групі дефекти залишали загоюватися під кров’яним згустком. Кісткові ушкодження у першій дослідній групі були заповнені фібрином, збагаченим тромбоцитами, у другій – комбінацією фібрину, збагаченого тромбоцитами, та гідроксиапатиту з β-трикальційфосфатом. Усі тварини перебували в однакових умовах годівлі та утримання, мали необмежений доступ до води. Протягом дослідження за кролями вели клінічні спостереження. Тварин виводили з досліду на 14-у, 21-у та 42-у добу, відбирали зразки кісткової тканини, проводили їх фіксацію, декальцинацію, зневоднення у спиртах зростаючої концентрації та заливку в парафін. У представленому дослідженні, найбільш імовірно, новоутворена кісткова тканина, формується саме за рахунок остеоіндукції у дослідних групах. За використання гранул гідроксиапатиту та β-трикальційфосфату з фібрином, збагаченим тромбоцитами, кістковий регенерат виявляється між гранулами композиту та не пов’язаний контактом із материнською кісткою. Його осередки з’являються в різних місцях дефекту. В губчастій кістковій тканині на 21-у добу регенерація більш повноцінно та швидше перебігала в другій дослідній групі, про що свідчили значна щільність клітин остеобластичного ряду, товщина кісткових балок та їх об’єм, який заповнював місце дефекту. На 42-у добу в другій дослідній групі за використання комбінації аутобіоматеріалу та гранул гідроксиапатиту з β-трикальційфосфатом регенерат містив значно більшу кількість остеогенних клітин в товщі трабекул, що свідчило про інтенсивніший перебіг репаративного остеогенезу у порівнянні з першою дослідною та контрольною групами. В компактній кістці на 21-у добу регенерація більш повноцінно та швидше перебігали в другій дослідній групі. На 42-у добу за ступенем зрілості кісткового регенерату, кальцій-фосфатна кераміка в комбінації з фібрином, збагаченим тромбоцитами, найбільш виражено оптимізує репаративний остеогенез. За ступенем інтенсивності процесу остеорегенерації групи можна розмістити в наступній послідовності: контроль ˂PRF˂PRF+HA/β-TCP–700. За гістоморфологічними характеристиками поєднання гідроксиапату з β-трикальційфосфатом та фібрину, збагаченого тромбоцитами, надає більшої остеоіндукції композитному матеріалу, що підтверджується високою клітинною щільністю, а саме остеобластів та остеоцитів. Застосування PRF у комбінації з іншими матеріалами може стати перспективним для корекції репаративного остеогенезу в умовах обмеженого чи зниженого регенеративного потенціалу кісткової тканини

Клініко-рентгенологічна і гематологічна оцінка застосування кераміки, легованої кремнієм, за осколкових переломів кісток у собак

None of the methods of osteosynthesis provides the consolidation of bone fragments which have lost contact with soft tissues. It makes extremely difficult treating of this type fractures. Bone defect between the fragments and absence of a primary biological matrix complicates revascularization, causes long-term life of the connective tissue and cells of cartilaginous phenotype in the fracture zone. It is leads to a long-term consolidation of the fracture. Composites of hydroxyapatite and calcium phosphates are considered as bioactive and therefore the most promising for bone defects replacing. The aim of this investigation was clinical, radiological and hematological evaluation using of silicon-doped ceramics for fragmented bone fractures in dogs. For study was chosen dogs with accidental fragmented fractures of tubular bones which treated by extracortical osteosynthesis method. Animal was divided into two groups. A bone defects were filled with ceramics (GTlKg-3) for experimental animal group (n = 7), while no filling of bone defects in control animal group(n = 7) was performed. Protocol of anesthesia included medetomidine, butorphanol tartrate and epidural anesthesia with 2 % lidocaine solution. Animals of the control group began to lean on the injured limb from the 12–15th day after surgery, while the animal of research group from the 8-9th day. Complete limb repair in dogs of the control group occurred on the 38–42th day, but such period for experimental group animals was shorter – 25–27th day after the osteosynthesis. X-ray investigation (60th day) of experimental group dogs showed new formed bone tissue with osteosclerotic zones without a periosteal reaction, bone tissue, with a normal view of the epiphyseal areas and the bone marrow cavity. This is evidence of localized reparative osteogenesis (within bone trauma only), and completed fracture consolidation. At the same time in cases of the control group we found lower X-ray density of new bone, periosteum was thickened with excessive proliferation of the endosteum, especially below the site of bone injury. Thus, in case the absence of hydroxyapatite matrix in bone defects there were compensatory increasing proliferation of periosteum and endoosteum. Fragmented fractures of tubular bones in dogs have occurred by erythrocytopenia, that quickly disappear due to the reparative osteogenesis in dog of experimental group. These animals have had leukocytosis increasing due to the first three days after osteosynthesis as a reaction to the implantation of a calcium-phosphorus composite material. Dogs of control group have had second wave of leukocytosis increasing on forty-second day associated with elongated remodeling process. Areparative osteogenesis can be accelerated in 1.5 times in case of replacement of bone defects with silicon doped hydroxyapatite ceramics. It is possibility realized thru moderate reduction of active phase of inflammation and acceleration of proliferative phase, mainly from endosteum side with early mineralization of bone regenerate. The dynamics of hematology parameters is a typical for the tubular bone consolidation that indicates about moderate inflammation and demonstrate biological tolerance of silicon-doped hydroxyapatite ceramics.Ні один зі способів остеосинтезу не забезпечує консолідації осколкових фрагментів кістки, які втратили зв’язок з м’якими тканинами, що надзвичайно ускладнює лікування переломів такого типу. Внаслідок кісткового дефекту між уламками відсутність первинної біологічної матриці ускладнює реваскуляризацію, зумовлює тривале функціонування в зоні перелому сполучнотканинного і хрящового фенотипу клітин, що призводить до тривалої в часі консолідації перелому. Композити гідроксиапатиту і фосфатів кальцію, вважаються біоактивними, а тому найбільш перспективними для заміщення кісткових дефектів. Мета дослідження – клініко-рентгенологічна і гематологічна оцінка застосування кераміки, легованої кремнієм, за осколкових переломів кісток у собак. Сформували дослідну (n = 7) і контрольну (n = 7) групу собак із випадковими осколковими переломами довгих трубчастих кісток, у яких виконували екстракортикальний остеосинтез, а в дослідній кісткові дефекти заповнювали керамікою (ГТлКг-3). Анестезіологічне забезпечення включало внутрішньом’язове введення медитомідину, буторфанолу тартрат та епідуральну анестезію 2 % розчином лідокаїну. Тварини контрольної групи починали опиратись на травмовану кінцівку із 12–15-ї доби, а дослідної – вже з 8–9-ї доби. Повне відновлення функції кінцівки в контрольній групі відбувалося на 38–42-у, а в дослідній – на 25–27-у добу після проведення остеосинтезу. На 60-ту добу в собак дослідної групи рентгенологічно досить чітко в ділянці кісткової травми візуалізувалася кісткова тканина з остеосклеротичними зонами без періостальної реакції з нормальною рентгенологічною картиною епіфізарних ділянок і кістковомозкової порожнини. Це було свідченням повної консолідації перелому та перебігом репаративного остеогенезу в межах лише кісткової травми. Натомість у контрольній групі на 60-у добу кістковий регенерат мав меншу рентгенологічну щільність, періост був потовщеним з надмірною проліферацією ендоосту, особливо нижче ділянки кісткової травми. Тобто за відсутності заміщення кісткових дефектів композитними імплантами відбувається компенсаторне посилення проліферації пері-та ендоосту. За осколкових переломів довгих трубчастих кісток у собак має місце помірна еритроцитопенія, яка досить швидко усувається в динаміці репаративного остеогенезу за використання в якості імплантів  у кістковий дефект гідроксиапатитної кераміки, легованої кремнієм. У дослідних тварин в перші три доби після остеосинтезу лейкоцитоз посилюється як реакція на імплантацію кальцій-фосфорного композитного матеріалу, а в контрольних його посилення на 42-у добу пов’язане з процесами ремоделювання. У випадку заміщення кісткових дефектів за осколкових переломів довгих трубчастих кісток у собак керамікою на основі гідроксиапатиту і β-трикальційфосфату, легованої кремнієм, репаративний остеогенез прискорюється в 1,5 разу за рахунок скорочення його запально-резорбтивної стадії та прискорення проліферативної, головним чином з боку ендоосту з ранньою мінералізацією кісткового регенерату. Динаміка гематологічних показників є типовою для консолідації довгих трубчастих кісток у собак, що свідчить про відсутність вираженої реакції організму на імплантацію гідроксиапатитної кераміки, легованої кремнієм

ВЛИЯНИЕ ОПУХОЛЕВОГО ПРОЦЕССА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ У СОБАК НА ПЛАЗМИНОВУЮ АКТИВНОСТЬ КРОВИ

The paper reveals the research aimed at the level of plasmic activity of dogs obsessed with lacteal gland neoplastic process. The problem urgency is caused by hemostasis significance in pathogenesis of neoplasia process and lack of information concerning relation between lacteal gland neoplasia and hemostasis condition. The dogs’ lacteal gland neoplasia is followed by plasmic activity reducing which defines malignant process. The changes were observed in 76.93 % of dogs suffered from malignant diseases and in 80 % of dogs suffered from benign tumors. Reducing of plasmic activity on 20–50 % was observed in 61.52 % of dogs suffered from malignant diseases and in 60 % of dogs suffered from benign tumors. The publication reveals exceeding of plasmic activity in 23. 07 % of people suffered from cancer and 10 % of people suffered from benign tumors when plasmic activity of 10 % of dogs suffered from benign tumors is not interfered. Thus, the changes revealed reflect the peculiarities of neoplastic process in dogs’ lacteal gland and explain their applying in tumors diagnosis, controlling postop course and development of pharmacological adjustment of hemostasis condition.Проведено исследование уровня плазминовой активности у  собак с  опухолевыми поражениями молочной железы. Актуальность данной проблемы обусловлена значимостью системы гемостаза в патогенезе неоплазийного процесса на фоне отсутствия в открытой печати информации, касающейся взаимосвязи новообразования молочной железы и гемостазиологического статуса. Неоплазийное поражение молочной железы у собак в большинстве случаев сопровождается снижением уровня плазминовой активности, являющейся неспецифическим маркером злокачественности процесса. В частности, при злокачественных опухолях данные изменения регистрировали у 76,93, доброкачественных – у 80% животных. При этом снижение плазминовой активности на 20–50% констатировано в первом случае у 61,52, во втором – у 60% собак. Превышение указанного показателя выявлено у пациентов со злокачественным процессом в 23,07, доброкачественным – в 10% случаев на фоне отсутствия нарушения плазминовой активности при доброкачественном течении процесса у 10% животных. Таким образом, выявленные изменения отображают особенности неоплазийного поражения в молочной железе у собак и обосновывают возможность их применения в диагностике опухолей, контроле послеоперационного течения и разработке схем фармакологической коррекции гемостазиологического статуса

Динаміка цитокінів за остеозаміщення осколкових переломів у собак гідроксиапатитною керамікою, легованою кремнієм

Among the entire public of fractures of long bones, more complications of reparative osteogenesis occur fragmental fractures. Their significant defects, which arise as a result of the removal of non-viable fragments, cause disturbances in local hemodynamics and microcirculation and loss of osteoconduction in the area of injury, lead to a loss of the reparative potential of bone tissue in the defect zone, and the methods of osteosynthesis do not provide restoration of osteoconduction and do not have osteointegration properties. For osteosis, a number of composite materials have been proposed, among which ceramics based on calcium phosphates are considered the most promising, which is confirmed by previous clinical, radiological and histomorphological studies. The aim of the study is to determine the dynamics of the blood levels of TGF-β and interleukins IL-1β and IL-10 for osteosis replacement of splinter bone fractures in dogs with calcium phosphate ceramics doped with silicon. Material and research methods: a control (n = 7) and research group (n = 7) dogs with accidental splinter fractures of long bones were formed. In both groups, extracortical osteosynthesis was performed with a support plate from an unalloyed titanium alloy. In the control group, bone defects were left to heal under a blood clot, and in the experimental group they were replaced with ceramics (GTlKg-3). Blood samples were taken after trauma no later than on the 48th day, and on the third, twelfth, twenty-first, forty-second and 60th days after surgical treatment. The enzyme immunoassay was used to determine the serum levels of interleukins IL-1β and IL-10 and transforming growth factor (TGF-β) тhat for a bureta reaction is a bit of a home-made bottle. The study results showed an anti-inflammatory cytokine profile with physiological norms in dogs. In case of bone injury, it becomes pro-inflammatory in nature, triggers the process of osteoresorption in the fracture area. At the same time, during reparative osteogenesis after extracortical osteosynthesis for splinter fractures, proinflammatory cytokinemia acquires a permanent character with a peak on the forty-second day, and this implies inhibition of metaplasia of cartilaginous regenerate into bone, that is, it slows down the consolidation of the fracture. However, in the case of osteosis with ceramics, the level of pro-inflammatory cytokinemia is significantly lower and continues during the first 12 days with a peak on the third day, during the inflammatory-resorptive stage. However, the key in understanding the effectiveness of osteosis was the dynamics of TGF-β, which showed its biphasic hyperreactivity in control animals, while in experimental animals, its balanced production was noted. Conclusion. Osteosis replacement of bone defects in long tubular bones in dogs with hydroxyapatite with β-tricalcium phosphate ceramics doped with silicon is accompanied by moderate cytokinemia in accordance with the course of the inflammatory-resorptive stage and the phase of remodeling with a peak of induction of transforming growth factor during the period of active osteogenesis forty-second course of reparative osteogenesis.Серед переломів довгих трубчастих кісток найбільше ускладнень репаративного остеогенезу відбувається за осколкових переломів. Їх значні дефекти, які виникають внаслідок видалення нежиттєздатних осколків, зумовлюють порушення локальної гемодинаміки і мікроциркуляції та втрату остеокондуктивності у ділянці травми, що призводить до втрати репаративного потенціалу кісткової тканини у зоні дефекту, а методи остеосинтезу не забезпечують відновлення остеокондуктивності та не володіють остеоінтегріційними властивостями. Для остеозаміщення запропонована низка композитних матеріалів, серед яких найбільш перспективною вважається кераміка на основі фосфатів кальцію, що підтверджується попередніми клініко-рентгенологічними і гісто-морфологічними дослідженнями. Мета дослідження – визначити динаміку вмісту в крові TGF-β та інтерлейкінів ІL-1β і ІL-10 за остеозаміщення осколкових переломів кісток у собак кальціє-фосфатною керамікою, легованою кремнієм. Сформували контрольну (n = 7) та дослідну групи (n = 7) собак з випадковими осколковими переломами довгих трубчастих кісток. В обох групах виконували екстракортикальний остеосинтез опорною пластиною із нелегованого титанового сплаву. В контрольній групі кісткові дефекти залишали загоюватись під кров’яним згустком, а в дослідній їх заміщували керамікою (ГТлКг-3). Проби крові відбирали після травми не пізніше 48-ї доби, та на 3-ю, 12-у, 21-у, 42-у та 60-у добу після оперативного лікування. Імуноферментним методом визначали вміст у сироватці крові інтерлейкінів IL-1β та IL-10 і трансформуючого фактору росту (TGF-β), та за біуретовою реакцією кількість загального білка. Результати дослідження засвідчили протизапальний цитокіновий профіль за фізіологічної норми у собак. За умови кісткової травми він набуває прозапального характеру, що запускає процес остеорезорбції у ділянці перелому. Водночас за репаративного остеогенезу після екстракортикального остеосинтезу за осколкових переломів прозапальна цитокінемія набуває перманентного характеру з піком на 42-у добу, а це свідчить про гальмування метаплазії хрящового регенерату в кістковий, тобто уповільнює консолідацію перелому. Однак у випадку остеозаміщення керамікою рівень прозапальної цитокінемії достовірно менший і триває протягом перших 12-и діб з піком на 3-ю добу, у період запально-резорбтивної стадії. Проте ключовою в розумінні ефективності остеозаміщення виявилася динаміка TGF-β, яка засвідчила двофазну його гіперреактивність у контрольних тварин, тимчасом як у дослідних виявляли урівноважену його продукцію. Остеозаміщення кісткових дефектів довгих трубчастих кісток у собак гідроксиапатитною з β-трикальцій фосфатом керамікою, легованою кремнієм, супроводжується помірною цитокінемією відповідно до перебігу запально-резорбтивної стадії та фази ремоделювання з піком індукції трансформуючого фактора росту в період активного остеогенезу (42-а доба), що відображає оптимізований перебіг репаративного остеогенезу

Клініко-рентгенологічне та патохімічне обґрунтування остеозаміщення гідроксиапатитною керамікою з β-трикальційфосфатом та аутофібрином, збагаченим тромбоцитами, за осколкових переломів кісток у собак

Due to the similarity of its composition to bone tissue, bioactive ceramics based on hydroxyapatite are considered the most promising for osteosubstitution of fragmentary fractures, and topical application of pharmacological agents and autologous agents bioactive substances, in particular, platelet-rich fibrin (PRF). The work aims to clinically and radiologically, and pathochemically substantiate osteosubstitution by hydroxyapatite ceramics with β-tricalcium phosphate and platelet-enriched fibrin for fragmentary bone fractures in dogs. A control and two experimental groups of animals were formed, including patients (n = 10) with humerus and forearm fractures. After general and local anesthesia and extracortical osteosynthesis, the first experimental group was injected with platelet-rich autofibrin between bone fragments. The second group was osteosubstituted with a combination of PRF and hydroxyapatite ceramics; in the control group, the defects remained without replacement. For biochemical studies, blood samples were taken after injury no later than 24 hours and on the 3rd, seventh, 14th, 21st, and 42nd day after osteosynthesis. In the postoperative period, clinical and radiological studies were performed. The activity of bone isoenzyme alkaline phosphatase (BAP), tartrate-resistant acid phosphatase (TrAP), the level of total calcium (Ca), inorganic phosphorus (P), and total protein were determined in blood serum. It was found that complete recovery of limb function in the experimental groups was 1.2–1.4 times faster (P < 0.001) compared with the control group and radiologically confirmed earlier consolidation of fractures. In both experimental groups, the maximum activity of BAP was observed on the 14th day, in the absence of a significant difference between these groups, while in control – it peaked on the 21st day. In the case of bone injury, the level of TrAP decreased by 1.2 times (P < 0.05) and then gradually increased, which was significant in the control group on the 42nd day, in the first experimental group on the 21st, and the second on the 14th day. On the third day after osteosynthesis, the concentration of P was still lower in the control (P < 0.05) and the first experimental (P < 0.01) group compared with clinically healthy animals. The concentration of Ca on the third day was reduced in all groups by 1.2 times (P < 0.001) and then gradually returned to normal. The use of PRF with calcium-phosphate ceramics for osteosubstitution helps to optimize regeneration processes in the area of bone injury by activating osteoblastic cells and reducing the intensity of the osteoresorption reaction with an earlier reaction of bone regeneration remodeling.Біоактивна кераміка на основі гідроксиапатиту за рахунок подібності свого складу до кісткової тканини вважається найперспективнішою для остеозаміщення осколкових переломів, а за рахунок локального застосування як фармакологічних засобів, так і аутологічних біоактивних речовин, зокрема фібрину, збагаченого тромбоцитами (PRF), досягається остеоіндуктивність композитних матеріалів. Мета роботи – клініко-рентгенологічно і патохімічно обґрунтувати остеозаміщення гідроксиапатитною керамікою з β-трикальційфосфатом і фібрином, збагаченим тромбоцитами, за осколкових переломів кісток у собак. Сформували контрольну та дві дослідні групи тварин, у кожну з яких входили пацієнти по (n = 10) з переломами плечових кісток і передпліччя. Після проведення загальної та місцевої анестезії та екстракортикального остеосинтезу в першій дослідній групі між кістковими уламками вносили аутофібрин, збагачений тромбоцитами, а у другій проводили остеозаміщення його комбінацією з гідроксиапатитною керамікою, у контрольній групі дефекти залишали незаповненими. Для біохімічних досліджень проби крові відбирали після травми не пізніше 24 годин та на 3-тю, 7-му, 14-ту, 21-шу і 42-ту добу після остеосинтезу. В післяопераційний період проводили клінічні та рентгенологічні дослідження. Визначали в сироватці крові активність кісткового ізоферменту лужної фосфатази (КЛФ), тартрат-резистентної кислої фосфатази (ТрКФ), рівень загального кальцію (Са), неорганічного фосфору (Р) і загального білка. Встановлено, що повне відновлення функції кінцівки в дослідних групах було швидшим в 1,2–1,4 раза (P < 0,001) порівняно з контрольною групою та рентгенологічно підтверджена більш рання консолідація переломів. В обох дослідних групах максимальна активність КЛФ спостерігалась на 14-ту добу за відсутності достовірної різниці між цими групами, водночас у контрольній – вона досягла піку на 21-шу добу. За кісткової травми рівень ТрКФ знижувався в 1,2 раза (P < 0,05), а далі поступово збільшувався, що достовірним виявилося в контрольній групі на 42-гу добу, в першій дослідній на 21-шу, а в другій на 14-ту добу. На 3-тю добу після остеосинтезу концентрація Р була все ще нижчою у контрольній (P < 0,05) та першій дослідній (P < 0,01) групі порівняно з показниками клінічно здорових тварин. Концентрація Са на 3-тю добу була в усіх групах зниженою в 1,2 раза (P < 0,001), а далі поступово поверталася до норми. Застосування PRF з кальцій-фосфатною керамікою для остеозаміщення сприяє оптимізації процесів регенерації в зоні кісткової травми за рахунок активації клітин остеобластичного ряду та зменшення інтенсивності остеорезорбційної реакції з більш ранньою реакцією ремоделювання кісткового регенерату

Експериментальне дослідження морфофункціональних характеристик зварювального анастомозу тонкої кишки.

Background. Modern methods of small bowel anastomosis formation, introduced in clinical practice, include the creation of a manual stitch or stapled suture at the site of the intestine connection. Despite the constant development of the technological base aimed to provide effective surgical interventions, the rate of small bowel anastomosis leak still reaches 3%, and strictures are observed in 8% of cases. The fundamental research of the option of anastomosis formation without the use of sutures (stitches, staplers) and provided by electrosurgical device application is a promising direction in experimental and clinical surgery. Objective: to study the functional and morphological characteristics of small bowel anastomoses created by bioelectrowelding device. Methods. Experimental method, clinical observation, morphological method (microscopy and capturing of the samples stained with hematoxylin-eosin, Van Gieson, Mason, PAS-reaction). Results. In 3 experimental animals, a regular general and eating behavior was observed in the postoperative period, the bowel function was restored almost immediately after surgery. One pig developed an increased body temperature (38.80C) and short-term (3 days) bowel paresis associated with the effect of acepromazine. The regeneration process in the anastomosis areas appeared to be stage-wise, which was confirmed by neoangiomatosis and maturation of the connective tissue fibers; contact areas of the serosa membranes in welding anastomoses were hermetic, and the function of surrounding cellular elements was preserved. At the same time, in the stitched portions of the anastomoses, the muffs of fibrous tissue around the threads were visualized, which grew circularly and partially replaced the hyaline tissue. Conclusion. Histologic, microscopic and functional evaluation have demonstrated the reliability and safety of the welded small-bowel anastomosis in the experiment.Актуальность. Современные способы формирования тонкокишечных анастомозов, внедренные в клиническую практику, включают создание ручного лигатурного или степлерного шва в месте соединения участков кишки. Несмотря на постоянное развитие технологической базы для обеспечения эффективных хирургических вмешательств, уровень несостоятельности тонкокишечных анастомозов до сих пор достигает 3%, а стриктур - 8%. Фундаментальное исследование опции создания анастомоза без применения шовного материала (лигатур, скоб) с помощью электрохирургических устройств является перспективным направлением в области экспериментальной и клинической хирургии. Цель: исследовать функциональные и морфологические характеристики тонкокишечных анастомозов, образованных с помощью способа биоэлектросваривания. Методы. Экспериментальный метод, клиническое наблюдение, морфологический метод (микроскопия и фотографирование образцов, окрашенных гемотоксилин-эозином, по Ван-Гизону, Массону, PAS-реакция). Результаты. У 3 подопытных животных наблюдалось нормальное общее и пищевое поведение в послеоперационном периоде, функция кишки восстанавилась практически сразу после операции. У одной свиньи отмечалось повышение температуры тела до 38,80С и кратковременный (3 суток) парез кишечника, связанный с действием ацепромазина. Процесс регенерации в участках анастомозов протекал стадийно, что подтверждалось наличием неоангиоматоза и созревания волокон соединительной ткани; сопоставленные участки серозных оболочек после сваривания обеспечивали герметичный контакт при сохранении функционирования окружающих клеточных элементов. При этом в лигатурных участках анастомозов вокруг нитей визуализировались муфты фиброзной ткани, которая разрасталась в стороны и частично замещала гиалиновую ткань. Заключение. Гистологическая, макроскопическая и функциональная оценка продемонстрировали надежность и безопасность сварочного тонкокишечного анастомоза в эксперименте.Актуальність. Сучасні способи формування тонкокишкових анастомозів, впроваджені в клінічну практику, включають створення ручного лігатурного або степлерного шва в місці з’єднання ділянок кишки. Незважаючи на постійний розвиток технологічної бази для забезпечення ефективних хірургічних втручань, рівень неспроможності тонкокишкових анастомозів досі сягає 3%, а стриктур – 8%. Фундаментальне дослідження опції створення анастомозу без застосування шовного матеріалу (лігатур, скоб) за допомогою електрохірургічних пристроїв є перспективним напрямком в експериментальній та клінічній хірургії. Мета: дослідити функціональні та морфологічні характеристики тонкокишкових анастомозів, створених із застосуванням способу біоелектрозварювання. Методи. Експериментальний метод, клінічне спостереження, морфологічний метод (мікроскопія та фотографування зразків, забарвлених гемотоксилін-еозином, за Ван-Гізоном, Массоном, PAS-реакція). Результати. У 3 піддослідних тварин спостерігалася нормальна загальна та харчова поведінка у післяопераційному періоді, функція кишки відновлювалася практично одразу після операції. У однієї свині відмічалося підвищення температури тіла до 38,80С та короткочасний (3 доби) парез кишок, пов’язаний із дією ацепромазину. Процес регенерації в ділянках анастомозу перебігав стадійно, що підтверджено неоангіоматозом та дозріванням волокон сполучної тканини; співставленні ділянки серозних оболонок після зварювання забезпечували герметичний контакт із збереженням функціонування оточуючих клітинних елементів. При цьому в лігатурних ділянках анастомозів навколо ниток візуалізувалися муфти фіброзної тканини, яка розросталася в боки й частково заміщуючи гіалінову тканину. Підсумок. Гістологічна, макроскопічна та функціональна оцінка продемонстрували надійність та безпечність зварювального тонкокишкового анастомозу в експерименті