Қояндардағы феморальды ақау үлгісінде rhBMP-2 және сүйек аллографын пайдаланған кезде остеорегенерацияның тиімділігін бағалау
https://doi.org/10.59598/ME-2305-6053-2025-114-1-126-136
Аннотация
Зерттеудің мақсаты. Марбург жүйесі бойынша дайындалған сүйек Банкінің сүйек аллографын rhBMP2-мен бірге қояндағы феморальды ақау моделінде қолданған кезде сүйек тінінің регенерация процестеріне гистологиялық және гистоморфометриялық бағалау жүргізу.
Материалдар мен әдістер. Бұл зерттеуде 2 топ құрылды, олардың әрқайсысында диаметрі 5 мм ақау пайда болған 24 субъект (қоян), фемордың дистальды метафизінде. Бірінші топта ақау rhBMP-2-мен бірге сүйек аллографымен толтырылды, екінші топта ақау қосымша препараттарсыз сүйек аллографымен толтырылды. Әрі қарай алынған деректерді гистологиялық және статистикалық өңдеу жүргізілді.
Нәтижелер. 14 тәулікте AG+rhBMP-2 тобында жаңадан пайда болған сүйек тіндері кортикальды пластинаның жалпы ақау аймағының 34.75±5.67% құрады. 30 тәулікте AG+rhbmp-2 тобында кортикальды пластинка ақауының жабылуы 79.12±14.32% құрады, жаңадан пайда болған сүйек ұлпасы кортикальды пластинаның ұзындығының 80.75% және қалыңдығының 71.37% жабылды. 60-шы күні AG+rhBMP-2 тобында жаңадан пайда болған сүйек тіндері кортикальды пластинаның жалпы ақау аймағын 64.50±27.73%, ұзындығы 62% және қалыңдығы 65.25%-ға жауып тастады.
Қорытынды. Осы зерттеудің нәтижелері бойынша сүйек аллографын rhBMP-2-мен бірге сүйек тінінің регенерациясының кеш кезеңдерінде қолдану қанағаттанарлықсыз нәтижелерге әкелетінін көруге болады, бұл алынған мәліметтердің жоғары гетерогенділігі түрінде көрінеді, олардың арасында, көп жағдайда, ақаудың жаңадан пайда болған сүйек тінімен жабылуы жеткіліксіз.
Авторлар туралы
Б. Е. ТулеубаевҚазақстан
100008, Қарағанды қ., Гоголь к-сі, 40
Д. М. Дарыбаев
Қазақстан
Дарын Маратұлы Дарыбаев – Медицина – 8D10100 мамандығының 3 курс докторанты
100008, Қарағанды қ., Гоголь к-сі, 40
А. А. Кошанова
Қазақстан
100008, Қарағанды қ., Гоголь к-сі, 40
И. К. Авромиди
Қазақстан
100008, Қарағанды қ., Гоголь к-сі, 40
Әдебиет тізімі
1. Molina C.S., Stinner D.J., Obremskey W.T. Treatment of traumatic segmental long-bone defects: A critical analysis review. JBJS Rev. 2014; 2: e1.
2. Cha H.S., Kim J.W., Hwang J.H. и др. Frequency of bone graft in implant surgery. Maxillofac. Plast. Reconstr. Surg. 2016; 38: 19. https://doi.org/10.1186/s40902-016-0064-2
3. Dimitriou R., Jones E., McGonagle D., Giannoudis P.V. Bone regeneration: current concepts and future directions. BMC Med. 2011; 9: 66. doi: 10.1186/1741-7015-9-66.
4. Engh G.A., Ammeen D.J. Bone loss with revision total knee arthroplasty: defect classification and alternatives for reconstruction. Instr. Course Lect. 1999; 48: 167-75.
5. Myeroff C, Archdeacon M. Autogenous bone graft: donor sites and techniques. J. Bone Joint Surg. Am. 2011; 93 (23): 2227-2236. doi: 10.2106/JBJS.J.01513
6. Jensen A.T., Jensen S.S, Worsaae N. Complications related to bone augmentation procedures of localized defects in the alveolar ridge. A retrospective clinical study. Oral Maxillofac. Surg. 2016; 20: 115-122. https://doi.org/10.1007/s10006-016-0551-8
7. Ahlmann E., Patzakis M., Roidis N., Shepherd L., Holtom P. Comparison of anterior and posterior iliac crest bone graft in terms of harvest-site morbidity and functional outcomes. J. Bone. Joint Surg. Am. 2002; 84 (5): 716-720. https://doi.org/10.1302/0301-620X.84B5.12571
8. St. John T.A., Vaccaro A.R., Sah A.P., Schaefer M., Berta S.C., Albert T., Hilibrand A. Physical and monetary costs associated with autogenous bone graft harvesting. Am. J. Orthop. 2003; 32 (1): 18-23.
9. Lee O.S., Lee K.J., Lee Y.S. Comparison of bone healing and outcomes between allogenous bone chip and hydroxyapatite chip grafts in open wedge high tibial osteotomy. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2017; 28 (12): 189. https://doi.org/10.1007/s10856-017-5998-0
10. Lee S.S., So S.Y., Jung E.Y., Seo M., Lee B.H., Shin H., Wang J.H. The efficacy of porous hydroxyapatite chips as gap filling in open-wedge high tibial osteotomy in terms of clinical, radiological, and histological criteria. Knee. 2020; 27 (2): 436-443. https://doi.org/10.1016/j.knee.2019.12.008
11. Giannoudis P.V., Dinopoulos H., Tsiridis E.Bone substitutes: an update. Injury. 2005; 36 (Suppl. 3): 20-27.
12. Saginova D., Tashmetov E., Tuleubaev B., Kamyshanskiy Y., Davanov Sh. Effect of Platelet-rich Plasma Combined with Marburg Bone Bank-prepared Bone Graft in Rabbit Bone Defect Model. Shiraz E-Medical Journal. 2023; 24 (9): e136960. https://doi.org/10.5812/semj-136960
13. Gianulis E., Wetzell B., Scheunemann D., Gazzolo P., Sohoni P., Moore M.A., Chen J. Characterization of an advanced viable bone allograft with preserved native bone-forming cells. Cell Tissue Bank. 2023; 24 (2): 417-434. https://doi.org/10.1007/s10561-022-10044-2
14. Brydone A.S., Meek D., Maclaine S. Bone grafting, orthopaedic biomaterials, and the clinical need for bone engineering. Proc. Inst. Mech. Eng. H. 2010; 224 (12): 1329-1343. https://doi.org/10.1243/09544119JEIM770
15. Finkemeier C.G. Bone-grafting and bone-graft substitutes. J. Bone Joint Surg. Am. 2002; 84 (3): 454- 464.
16. García-Gareta E., Coathup M.J., Blunn G.W. Osteoinduction of bone grafting materials for bone repair and regeneration. Bone. 2015; 81: 112-121. https://doi.org/10.1016/j.bone.2015.07.007
17. Giannoudis P.V., Einhorn T.A. Bone morphogenetic proteins in musculoskeletal medicine. Injury. 2009; 40 (Suppl. 3): 1-3.
18. Dimitriou R., Tsiridis E., Giannoudis P.V.Current concepts of molecular aspects of bone healing. Injury. 2005; 36 (12): 1392-1404. https://doi.org/10.1016/j.injury.2005.07.019
19. Saab M., Hildebrand F., Martel B., Blanchemain N. Osteoinductive Bone Morphogenic Protein, Collagen Scaffold, Calcium Phosphate Cement, and MagnesiumBased Fixation Enhance Anterior Cruciate Ligament Tendon Graft to Bone Healing In Animal Models: A Systematic Review. Arthroscopy. 2023; 39 (2): 529-548. https://doi.org/10.1016/j.arthro.2022.05.011
20. Afewerki S., Bassous N., Harb S., Palo-Nieto C., Ruiz-Esparza G.U., Marciano F.R., Webster T.J., Furtado A.S.A., Lobo A.O. Advances in dual functional antimicrobial and osteoinductive biomaterials for orthopaedic applications. Nanomedicine. 2020; 24: 102143. https://doi.org/10.1016/j.nano.2019.102143
21. Jara Uribe F., Cantín M., Alister J.P., Vilos C., Fariña R., Olate S. Bone morphogenetic protein and its option as an alveolar cleft treatment. International Journal of Morphology. 2017; 35 (1): 310-318. https://doi.org/10.4067/S0717-95022017000100049
22. Dimitriou R., Jones E., McGonagle D., Giannoudis P.V. Bone regeneration: current concepts and future directions. BMC Med. 2011; (9): 66. https://doi.org/10.1186/1741-7015-9-66
23. Katagiri T., Watabe T. Bone Morphogenetic Proteins. Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 2016; 8 (6): a021899. https://doi.org/10.1101/cshperspect.a021899
24. Chen G., Deng C., Li Y.P. TGF-β and BMP signaling in osteoblast differentiation and bone formation. Int. J. Biol. Sci. 2012; 8 (2): 272-88. https://doi.org/10.7150/ijbs.2929
25. Kim S.H., Choi H.J., Yoon D.S., Son C.N. Serial administration of rhBMP-2 and alendronate enhances the differentiation of osteoblasts. Int. J. Rheum. Dis. 2021; 24 (10): 1266-1272. https://doi.org/10.1111/1756-185X.14189
26. Zhou L., Wang J., Mu W. BMP-2 promotes fracture healing by facilitating osteoblast differentiation and bone defect osteogenesis. Am. J. Transl. Res. 2023; 15 (12): 6751-6759
27. Sales P.H.D.H., Oliveira-Neto O.B., de Lima F.J.C., Carvalho A.A.T., Leão J.C. Effectiveness of rhBMP-2 versus iliac autogenous bone graft in reconstructive surgery of cleft patients: an umbrella review. Br. J. Oral. Maxillofac. Surg. 2022; 60 (6): 723-730. https://doi.org/10.1016/j.bjoms.2021.12.001
28. Gonzaga M.G., Dos Santos Kotake B.G., de Figueiredo F.A.T., Feldman S., Ervolino E., Dos Santos M.C.G., Issa J.P.M. Effectiveness of rhBMP-2 association to autogenous, allogeneic, and heterologous bone grafts. Microsc. Res. Tech. 2019; 82 (6): 689-695. https://doi.org/10.1002/jemt.23215
29. Fuchs T., Stolberg-Stolberg J., Michel P.A., Garcia P., Amler S., Wähnert D., Raschke M.J. Effect of Bone Morphogenetic Protein-2 in the Treatment of Long Bone Non-Unions. J. Clin. Med. 2021; 10 (19): 4597. https://doi.org/10.3390/jcm10194597
30. Saginova D., Tashmetov E., Kamyshanskiy Y., Tuleubayev B., Rimashevskiy D. Evaluation of Bone Regenerative Capacity in Rabbit Femoral Defect Using Thermally Disinfected Bone Human Femoral Head Combined with Platelet-Rich Plasma, Recombinant Human Bone Morphogenetic Protein 2, and Zoledronic Acid. Biomedicines. 2023. 16; 11 (6): 1729. https://doi.org/10.3390/biomedicines11061729
31. The Code of the Republic of Kazakhstan on the health of the people and the healthcare system. Chapter 24. Donation and Transplantation. https://adilet.zan.kz/eng/docs/K2000000360
32. Order of the Minister of Health and Social Development of the Republic of Kazakhstan «On the approval of the rules for the formation and maintenance of registers of tissue recipients (part of the tissue) and (or) organs (part of the organs), as well as tissue donors (part of the tissue) and (or) organs (part of organs), hematopoietic stem cells». https://adilet.zan.kz/rus/docs/V1500011477
33. Pruss A., Seibold M., Benedix F., Frommelt L. Validation of the Marburg bone bank system for thermodisinfection of allogenic femoral head transplants using selected bacteria, fungi, and spores. Biologicals. 2003; 31 (4): 287-294. https://doi.org/10.1016/j.biologicals.2003.08.002.
34. Başdelioğlu K., Meriç G., Sargın S., Atik A., Ulusal A.E., Akseki D. The effect of platelet-rich plasma on fracture healing in long-bone pseudoarthrosis. Eur. J. Orthop. Surg. Traumatol. 2020; 30 (8): 1481-1486. https://doi.org/10.1007/s00590-020-02730-2
35. Cruz-Orive L.M., Weibel E.R. Recent stereological methods for cell biology: a brief survey. Am. J. Physiol. 1990; 258 (4): 148-156.
36. Chiu Y.L., Luo Y.L., Chen Y.W., Wu C.T., Periasamy S., Yen K.C. Regenerative Efficacy of supercritical carbon dioxide-derived bone graft putty in rabbit bone defect model. Biomedicines. 2022; 10 (11): 2802.
37. Burkitt H.G., Young B., Wheater J.W. Wheater’s Functional Histology: A Text and Colour Atlas. New York: Churchill Livingstone; 2015: 407.
38. Dempster D.W., Compston J.E., Drezner M.K., Glorieux F.H., Kanis J.A., Malluche H. Standardized nomenclature, symbols, and units for bone histomorphometry: a 2012 update of the report of the ASBMR Histomorphometry Nomenclature Committee. J. Bone Miner. Res. 2013; 28 (1): 2-17.
39. Parfitt A.M. Bone histomorphometry: proposed system for standardization of nomenclature, symbols, and units. Calcif. Tissue Int. 1988; 42 (5): 284-286. https://doi.org/10.1007/BF02556360
40. Compston J. Bone histomorphometry. In: Arnett T.R., Henderson B. Methods in bone biology. London, England: Chapman & Hall; 1998: 177-199. https://doi.org/10.1007/978-0-585-38227-2
41. Zhu L., Liu Y., Wang A., Zhu Z., Li Y., Zhu C., Che Z., Liu T., Liu H., Huang L. Application of BMP in Bone Tissue Engineering. Front Bioeng Biotechnol. 2022; 10: 810880. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.810880
42. Wu M., Chen G., Li Y.P. TGF-β and BMP signaling in osteoblast, skeletal development, and bone formation, homeostasis and disease. Bone Res. 2016; 4: 16009. https://doi.org/10.1038/boneres.2016.9
43. Koseki T., Gao Y., Okahashi N., Murase Y., Tsujisawa T., Sato T., Nishihara T. Role of TGF-β family in osteoclastogenesis induced by RANKL. Cellular Signalling. 2002; 14 (1): 31-36. https://doi.org/10.1016/s0898-6568(01)00221-2
44. Kaneko H., Arakawa T., Mano H., Kaneda T., Ogasawara A., Nakagawa M., Toyama Y., Yabe Y., Kumegawa M., Hakeda Y. Direct stimulation of osteoclastic bone resorption by bone morphogenetic protein (BMP)-2 and expression of BMP receptors inmature osteoclasts. Bone. 2000; 27: 479-486.
45. Miao X., Yuan J., Wu J., Zheng J., Zheng W., Wang F., Wang C., Li X., Liu S., Shi Z., Li J. Bone Morphogenetic Protein-2 Promotes Osteoclasts-mediated Osteolysis via Smad1 and p65 Signaling Pathways. Spine. 2021; 46 (4): E234-E242. https://doi.org/10.1097/BRS.0000000000003770
46. Toth J.M., Boden S.D., Burkus J.K., Badura J.M., Peckham S.M., McKay W.F. Short-term osteoclastic activity induced by locally high concentrations of recombinant human bone morphogenetic protein-2 in a cancellous bone environment. Spine. 2009; 34 (6): 539- 550. https://doi.org/10.1097/BRS.0b013e3181952695
Рецензия
Дәйектеу үшін:
Тулеубаев Б.Е., Дарыбаев Д.М., Кошанова А.А., Авромиди И.К. Қояндардағы феморальды ақау үлгісінде rhBMP-2 және сүйек аллографын пайдаланған кезде остеорегенерацияның тиімділігін бағалау. Медицина және экология. 2025;(1):126-136. https://doi.org/10.59598/ME-2305-6053-2025-114-1-126-136
For citation:
Tuleubaev B.E., Darybaev D.M., Koshanova A.A., Avromidi I.K. Evaluation of the effectiveness of osteoregeneration using rhBMP-2 and bone allograft on a model of femoral defect in rabbits. Medicine and ecology. 2025;(1):126-136. (In Russ.) https://doi.org/10.59598/ME-2305-6053-2025-114-1-126-136