Morphometric analysis of the efficiency of bone defect substitution with fabric equivalents of bone tissue on the basis of multipotent mesenchymal stromal cells in dentistry

Autor: Bambuliak, A. V., Tkachyk, S. V., Gagen, O. Y., Goritsky, Y. V.
Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Буковинський медичний вісник; Том 24, № 1 (93) (2020); 18-27
Буковинский медицинский вестник; Том 24, № 1 (93) (2020); 18-27
Bukovinian Medical Herald; Том 24, № 1 (93) (2020); 18-27
ISSN: 1684-7903
2413-0737
Popis: Кісткова тканина є доволі динамічною тканиною, яка вирізняється здатністю до відновлення після травми без рубцювання. Диференціація мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин (MМСК) в остеобласти при цьому відіграє вирішальну роль у регенерації і ремоделюванні кістки. Отримані з жирової тканини МMСК вважаються адекватним джерелом для тканинної інженерії кісток через їх здатність до остеогенної диференціації. Ефективність остеогенного диференціювання різних МMСК людини продемонстрована при заселенні ними біосумісних полімерних матриксів. При цьому виявлено, що МMСК, отримані з жирової тканини, продемонстрували велику ефективність диференціювання в остеобласти. Ці клітини зазвичай трансплантують у тривимірні пористі скаффолди, котрі забезпечують необхідне позаклітинне середовище, яке містить фізичні та хімічні сигнали для розвитку і регенерації тканини.Мета дослідження — проаналізувати результати морфометричного дослідження задля визначення ефективності застосування тканинних еквівалентів кісткової тканини на основі мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин жирової тканини в стоматологічній практиці.Матеріал і методи. Експеримент проведений на щурах лінії Вістар, масою 200–250 грамів, які були розподілені на VI груп. Модель кісткового дефекту формували в тім’яній ділянці черепа щурів. В утворений дефект імплантували заготовлений матеріал. Морфометричні дослідження були проведені відповідно до принципів системного кількісного аналізу (Автандилов Г. Г., 2002). Для цього використовували автоматичну систему обробки зображень „Видеотест-Морфо 3.0” (Росія), яка містить бінокулярний дослідницький мікроскоп „Биолам”, аналого-цифровий перетворювач, комп’ютер із принтером високороздільної кольорової здатності і програмне забезпечення. У регенераті морфометрично з’ясовували об’ємні частки (Оч, мкм3/мкм3) сполучної тканини, судин і кісткових балок, а також чисельну щільність клітинних елементів (1/мкм3). Отримані результати опрацьовано методами статистичного аналізу.Результати. Через три місяці експерименту спостерігали виразні кількісні позитивні зміни в будові регенератів у ділянці дефекту черепа експериментальних тварин. Так, у тварин IV іVI груп об’ємна частка кісткових балок у регенератах зросла до 43,90±1,68%, р1 — р20,05. На 90-ту добу спостережень спостерігалося суттєве зниження об’ємної частки судин, яка у IVта VI групах зі значеннями 7,44±0,82% та 6,15±0,90%, р20,05. У тварин VI групи, де для відновлення кісткового дефекту використовувалась комбінація ММСК-ЖТ + ЗТП + „Колапан” визначали максимальне збільшення: кількості остеобластів та остеоцитів, кількості остеокластів на тлі зменшення фібробластів і фіброцитів. Досить суттєвою була нормалізація чисельної щільності клітинних елементів у щурів IV групи, де заміщення кісткового дефекту відбувалось за впливу комбінації ММСК-ЖТ + ЗТП. При цьому у тварин даної групи кількість остеокластів (р10,05), при меншій чисельній кількості у 1,2 раза остеобластів та остеоцитів, р
Костная ткань является довольно динамичной тканью, которая отличается способностью к восстановлению после травмы без рубцевания. Дифференциация мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (MМСК) в остеобласты при этом играет решающую роль в регенерации и ремоделировании кости. Полученные из жировой ткани МMСК считаются адекватным источником для тканевой инженерии костей из-за их способности к остеогенной дифференциации. Эффективность остеогенной дифференцировки различных МMСК человека была продемонстрирована при заселении ими биосовместимых полимерных матриксов. При этом было обнаружено, что МMСК, полученные из жировой ткани, продемонстрировали большую эффективность дифференцировки в остеобласты. Эти клетки обычно трансплантируют в трехмерные пористые скаффолды, которые обеспечивают необходимое внеклеточную среду, которое содержит физические и химические сигналы для развития и регенерации ткани.Цель исследования — проанализировать результаты морфометрического исследования для определения эффективности применения тканевых эквивалентов костной ткани на основе мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани в стоматологической практике.Материал и методы. Эксперимент был проведен на крысах линии Вистар, массой 200–250 грамм, которые были разделены на VI групп. Модель костного дефекта формировали в теменной области черепа крыс. В образованный дефект имплантировали заготовленный материал. Морфометрические исследования были проведены в соответствии с принципами системного количественного анализа (Автандилов Г. Г., 2002). Для этого использовали автоматическую систему обработки изображений „Видеотест-Морфо 3.0” (Россия), которая содержит бинокулярный исследовательский микроскоп „Биолам”, аналого-цифровой преобразователь, компьютер с принтером высокораздельной цветной способности и программное обеспечение. В регенерате, с помощью морфометрических методов выясняли объемные доли (Од, мкм 3/мкм 3) соединительной ткани, сосудов и костных балок, а также численное плотность клеточных элементов (1/мкм 3). Полученные результаты обработаны статистически.Результаты. Через три месяца наблюдений наблюдали выразительные количественные положительные изменения в строении регенератов в области дефекта черепа экспериментальных животных. Так, у животных IV и VI групп объемная доля костных балок в регенератах выросла до 43,90 ± 1,68%, р1 — р20,05. На 90-е сутки наблюдений наблюдалось существенное снижение объемной доли сосудов, которая в IV и VI группах со значениями 7,44 ± 0,82% и 6,15 ± 0,90%, р20,05. У животных VI группы, где для восстановления костного дефекта использовалась комбинация ММСК-ЖТ + ОТП + „Колапан” определяли максимальное увеличение: количества остеобластов и остеоцитов, количества остеокластов на фоне уменьшения фибробластов и фиброцитов. Весьма существенной была нормализация численной плотности клеточных элементов у крыс IV группы, где замещения костного дефекта происходило за влияния комбинации ММСК-ЖТ + ОТП. При этом, у животных данной группы количество остеокластов, р10,05, в 1,2 раза меньше в численном количестве остеобластов и остеоцитов, р
Bone tissue is a rather dynamic tissue that has the ability to recover from injury without scarring. The differentiation of multipotent mesenchymal stromal cells (MМSC) into osteoblasts plays a crucial role in bone regeneration and remodeling. MМSC derived from adipose tissue are considered to be an adequate source for bone tissue engineering because of their capacity for osteogenic differentiation. The effectiveness of osteogenic differentiation of different human MMSC has been demonstrated in the settlement of biocompatible polymer matrices. It was found that MMSC derived from adipose tissue showed a high efficiency of differentiation into osteoblasts. These cells are typically transplanted into three-dimensional porous scaffolds that provide the necessary extracellular environment that contains physical and chemical signals for tissue development and regeneration.The aim of the study: to analyze the results of morphometric studies to determine the effectiveness of the use of tissue equivalents of bone tissue based on multipotent mesenchymal stromal fat cells in dental practice.Material and methods. The experiment was conducted on the Wistar line rats, weighing 200–250 grams, which were divided into VI groups. A bone defect model was formed in the parietal section of the skull of rats. The formed defect implanted the harvested material. Morphometric studies were performed in accordance with the principles of systematic quantitative analysis (Avtandilov GG, 2002). To do this, we used the automatic image processing system „Videotest-Morpho 3.0” (Russia), which contains a binocular research microscope „Biolam”, an analog-to-digital converter, a computer with a high-resolution color printer and software. In the regenerate, the volume particles (Vp, μm3/μm3) of connective tissue, vessels and bone beams, as well as the numerical density of cellular elements (1/μm3) were determined using morphometric methods. The obtained results are processed statistically.Results. After 3 months of observations, clear quantitative positive changes in the structure of the regenerates were observed in the skull defect area of the experimental animals. Thus, in animals of groups IV and VI the volume fraction of bone beams in regenerates increased to 43,90 ± 1,68%, p1 — p2 0.05. On the 90th day of observation there was a significant decrease in the volume fraction of vessels, which in the IV and VI groups with values 7,44 ± 0.82% and 6,15 ± 0,90%, p20,05. In animals of group VI, where the combination of MMSC-AT +PRP + Kolapan was used to repair the bone defect, the maximum increase was determined: the number of osteoblasts and osteocytes, the number of osteoclasts against the background of reduction of fibroblasts and fibrocytes. The normalization of cellular element cell density in group IV rats, where bone defect replacement occurred due to the combination of MMSC-AT +PRP, was quite significant. At the same time, in the animals of this group the number of osteoclasts, р10.05, with 1,2 times smaller number of osteoblasts and osteocytes, р>0,05 р1 — р2>0,01.Conclusions. Therefore, by the results of morphometric studies on the model defects of the skull bone of rats proved the suitability of the investigated implants for use, especially with the combination of MMSC-AT +PRP and MMSC-AT +PRP + Kolapan, which provided complete closure of the defect in 90 days.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: