Новости
хирургии

 Журнал включен
в систему цитирования Scopus
journal cover
android icon Приложение Android

2020 г. №1 Том 28

ОБЗОРЫ

И.В. МАЙБОРОДИH 1, Т.В. МИХЕЕВА 1, Г.Ю. ЯРИH 2, С.В. ХОМЕHЮК 1, М.К. АГЗАЕВ 1, В.И. МАЙБОРОДИHА 3, А.А. ШЕВЕЛА 1, И.А. ВИЛЬГЕЛЬМИ 2, А.И. ШЕВЕЛА 1

НЕКОТОРЫЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕHHОСТИ ТКАHЕВЫХ РЕАКЦИЙ HА ИМПЛАHТАЦИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Институт химической биологии и фундаментальной медицины
Сибирского отделения Российской академии наук 1,
Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна 2,
Институт молекулярной патологии и патоморфологии,
Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины Министерства науки и высшего образования Российской Федерации 3, г. Новосибирск,
Российская Федерация

Применение металлических конструкций для внедрения в организм по-прежнему остается актуальным, а в некоторых случаях и единственно возможным способом коррекции некоторых патологических процессов. Однако все металлические изделия при имплантации в организм вызывают ответную реакцию иммунной системы. Также все металлические имплантаты, независимо от состава и свойств, даже изготовленные из инертных и очень твердых материалов, подвергаются коррозии и разрушению. Обычно мелкие частицы не вызывают ответных реакций организма, но при большом количестве или появлении крупных фрагментов возможно как развитие типичной реакции инородного тела с инкапсуляцией и формированием гранулем, так и потенцирование ослабления фиксации и дальнейшего разрушения внедренной металлической конструкции. По-видимому, наибольшие перспективы для улучшения результатов применения металлических имплантатов имеют клеточные технологии, позволяющие уменьшить выраженность острого (при операции имплантации) и хронического (сопровождающего присутствие инородного тела в тканях) воспалительного процесса, тем более, что мультипотентные стромальные клетки хорошо адгезируются к поверхности большинства искусственных материалов. Вместе с этим, в литературе практически отсутствуют данные о влиянии иммунокомпетентных клеток на саму металлическую конструкцию, как быстро она будет вызывать реакции инородного тела и подвергаться коррозии при избирательной активации или ингибиции тех или иных клеточных элементов. Решение этой проблемы позволит не только улучшить результаты самой процедуры имплантации, но и управлять процессами интеграции, деградации и отторжения различных инородных тел.

Ключевые слова: имплантаты, металлы, осложнения имплантации, частицы коррозии, иммунокомпетентные клетки, мультипотентные стромальные клетки
с. 74-83 оригинального издания
Список литературы
  1. Trindade R, Albrektsson T, Tengvall P, Wennerberg A. Foreign Body Reaction to Biomaterials: On Mechanisms for Buildup and Breakdown of Osseointegration. Clin Implant Dent Relat Res. 2016 Feb;18(1):192-203. doi: 10.1111/cid.12274
  2. Anderson JM, Rodriguez A, Chang DT. Foreign body reaction to biomaterials. Semin Immunol. 2008 Apr;20(2):86-100. doi: 10.1016/j.smim.2007.11.004
  3. Yost MJ, Morales MO, Rodriguez-Rivera V, Yost EM, Terracio L, Fann SA. A model system for primary abdominal closures. Methods Mol Biol. 2013;1037:165-73. doi: 10.1007/978-1-62703-505-7_9
  4. Richter A, Kruse C, Moser A, Hofmann UG, Danner S. Cellular modulation of polymeric device surfaces: promise of adult stem cells for neuro-prosthetics. Front Neurosci. 2011 Oct 10;5:114. doi: 10.3389/fnins.2011.00114
  5. Шевела АА, Тодер МС, Матвеева ВА, Артемьева ЛВ, Матвеев АЛ, Мейснер СН, Мейснер ЛЛ, Шевела АИ, Аникеев АА, Фигуренко НФ, Маслов РВ, Байбородин СИ, Майбородин ИВ. Химически чистое кремниевое и танталовое покрытие не токсично для мезенхимальных стромальных клеток и усиливает цитосовместимость электрополированного сплава никелида титана. Вопр Реконструкт и Пласт Хирургии. 2017;(3):45-50. doi: 10.17223/1814147/62/06
  6. Майбородин ИВ, Якушенко ВК, Майбородина ВИ. Взаимодействие никелид-титанового имплантата с тканями человека. Арх Патологии. 2002;64(2):50-2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12107907
  7. Herranz-Diez C, Gil FJ, Guillem-Marti J, Manero JM. Mechanical and physicochemical characterization along with biological interactions of a new Ti25Nb21Hf alloy for bone tissue engineering. J Biomater Appl. 2015;30(2):171-81. doi: 10.1177/0885328215577524
  8. Rahal MD, Brånemark PI, Osmond DG. Response of bone marrow to titanium implants: osseointegration and the establishment of a bone marrow-titanium interface in mice. Int J Oral Maxillofac Implants. 1993;8(5):573-79. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8112799
  9. Urban RM, Jacobs JJ, Gilbert JL, Galante JO. Migration of corrosion products from modular hip prostheses. Particle microanalysis and histopathological findings. J Bone Joint Surg Am. 1994 Sep;76(9):1345-59. doi: 10.2106/00004623-199409000-00009
  10. Agins HJ, Alcock NW, Bansal M, Salvati EA, Wilson PD Jr, Pellicci PM, Bullough PG. Metallic wear in failed titanium-alloy total hip replacements. A histological and quantitative analysis. J Bone Joint Surg Am. 1988;70(3):347-56. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3279037
  11. Willert HG, Bertram H, Buchhorn GH. Osteolysis in alloarthroplasty of the hip. The role of bone cement fragmentation. Clin Orthop Relat Res. 1990 Sep;(258):108-21. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2203567
  12. Goodman SB, Ma T, Chiu R, Ramachandran R, Smith RL. Effects of orthopaedic wear particles on osteoprogenitor cells. Biomaterials. 2006 Dec;27(36):6096-101. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.08.023
  13. Konttinen YT, Zhao D, Beklen A, Ma G, Takagi M, Kivelä-Rajamäki M, Ashammakhi N, Santavirta S. The microenvironment around total hip replacement prostheses. Clin Orthop Relat Res. 2005 Jan;(430):28-38. doi: 10.1097/01.blo.0000150451.50452.da
  14. Moholkar K, Tamblyn P. Aggressive granulomatous lesion presenting as tumor in cementless long stem total hip arthroplasty. J Arthroplasty. 2001 Apr;16(3):404-7. doi: 10.1054/arth.2001.23365
  15. Sakamoto M, Watanabe H, Higashi H, Kubosawa H. Pseudotumor caused by titanium particles from a total hip prosthesis. Orthopedics. 2016 Jan-Feb;39(1):e162-5. doi: 10.3928/01477447-20151218-12
  16. Santavirta S, Konttinen YT, Bergroth V, Eskola A, Tallroth K, Lindholm TS. Aggressive granulomatous lesions associated with hip arthroplasty. Immunopathological studies. J Bone Joint Surg Am. 1990 Feb;72(2):252-58. doi: 10.2106/00004623-199072020-00014
  17. Santavirta S, Sorsa T, Konttinen YT, Saari H, Eskola A, Eisen AZ. Role of mesenchymal collagenase in the loosening of total hip prosthesis. Clin Orthop Relat Res. 1993 May;(290):206-15. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8472451
  18. Lohmann CH, Meyer H, Nuechtern JV, Singh G, Junk-Jantsch S, Schmotzer H, Morlock MM, Pflüger G. Periprosthetic tissue metal content but not serum metal content predicts the type of tissue response in failed small-diameter metal-on-metal total hip arthroplasties. J Bone Joint Surg Am. 2013 Sep 4;95(17):1561-8. doi: 10.2106/JBJS.L.01273
  19. Tuan RS, Lee FY, T Konttinen Y, Wilkinson JM, Smith RL. What are the local and systemic biologic reactions and mediators to wear debris, and what host factors determine or modulate the biologic response to wear particles? J Am Acad Orthop Surg. 2008;16(Suppl 1):S42-48. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2714366/
  20. Thornhill TS, Ozuna RM, Shortkroff S, Keller K, Sledge CB, Spector M. Biochemical and histological evaluation of the synovial-like tissue around failed (loose) total joint replacement prostheses in human subjects and a canine model. Biomaterials. 1990;11:69-72.
  21. Xu JW, Konttinen YT, Lassus J, Natah S, Ceponis A, Solovieva S, Aspenberg P, Santavirta S. Tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) in loosening of total hip replacement (THR). Clin Exp Rheumatol. 1996 Nov-Dec;14(6):643-48. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8978959
  22. Konttinen YT, Pajarinen J, Takakubo Y, Gallo J, Nich C, Takagi M, Goodman SB. Macrophage polarization and activation in response to implant debris: influence by “particle disease” and “ion disease”. J Long Term Eff Med Implants. 2014;24(4):267-81. doi: 10.1615/jlongtermeffmedimplants.2014011355
  23. Murray PJ, Allen JE, Biswas SK, Fisher EA, Gilroy DW, Goerdt S, Gordon S, Hamilton JA, Ivashkiv LB, Lawrence T, Locati M, Mantovani A, Martinez FO, Mege JL, Mosser DM, Natoli G, Saeij JP, Schultze JL, Shirey KA, Sica A, Suttles J, Udalova I, van Ginderachter JA, Vogel SN, Wynn TA. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines. Immunity. 2014 Jul 17;41(1):14-20. doi: 10.1016/j.immuni.2014.06.008
  24. Zhu D, Cockerill I, Su Y, Zhang Z, Fu J, Lee KW, Ma J, Okpokwasili C, Tang L, Zheng Y, Qin YX, Wang Y. Mechanical Strength, Biodegradation, and in Vitro and in Vivo Biocompatibility of Zn Biomaterials. ACS Appl Mater Interfaces. 2019 Feb 20;11(7):6809-19. doi: 10.1021/acsami.8b20634
  25. Carty F, Mahon BP, English K. The influence of macrophages on mesenchymal stromal cell therapy: passive or aggressive agents? Clin Exp Immunol. 2017 Apr;188(1):1-11. doi: 10.1111/cei.12929
  26. Shree N, Venkategowda S, Venkatranganna MV, Bhonde RR. Treatment with adipose derived mesenchymal stem cells and their conditioned media reverse carrageenan induced paw oedema in db/db mice. Biomed Pharmacother. 2017 Jun;90:350-353. doi: 10.1016/j.biopha.2017.03.090
  27. de Witte SFH, Merino AM, Franquesa M, Strini T, van Zoggel JAA, Korevaar SS, Luk F, Gargesha M, O’Flynn L, Roy D, Elliman SJ, Newsome PN, Baan CC, Hoogduijn MJ. Cytokine treatment optimises the immunotherapeutic effects of umbilical cord-derived MSC for treatment of inflammatory liver disease. Stem Cell Res Ther. 2017 Jun 8;8(1):140. doi: 10.1186/s13287-017-0590-6
Адрес для корреспонденции:
630090, Российская Федерация,
г. Новосибирск, пр. акад. Лаврентьева, д. 8,
Институт химической биологии
и фундаментальной медицины СО РАН,
Центр новых медицинских технологий,
тел. раб.: 8-913-753-0767,
e-mail: imai@mail.ru,
Майбородин Игорь Валентинович
Cведения об авторах:
Майбородин Игорь Валентинович, д.м.н., профессор, главный научный сотрудник лаборатории технологий управления здоровьем, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, г. Новосибирск, Российская Федерация.
http://orcid.org/0000-0002-8182-5084
Михеева Татьяна Владимировна, к.м.н., докторант лаборатории технологий управления здоровьем, Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, г. Новосибирск, Российская Федерация.
http://orcid.org/0000-0003-2249-5174
Ярин Геннадий Юрьевич, к.м.н., ведущий научный сотрудник отдела нейровертебрологии, Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна, г. Новосибирск, Российская Федерация.
https://orcid.org/0000-0003-2011-1253
Хоменюк Сергей Владимирович, младший научный сотрудник лаборатории технологий управления здоровьем, Институт химической биологии и фундаментальной медицины, г. Новосибирск, Российская Федерация.
https://orcid.org/0000-0002-7346-926X
Агзаев Магомед Кюраевич, аспирант лаборатории технологий управления здоровьем, Институт химической биологии и фундаментальной медицины, г. Новосибирск, Российская Федерация.
https://orcid.org/0000-0002-7474-4999
Майбородина Виталина Игоревна, д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории ультраструктурных основ патологии, Институт молекулярной патологии и патоморфологии, г. Новосибирск, Российская Федерация.
http://orcid.org/0000-0002-5169-6373
Шевела Александр Андреевич, к.м.н., докторант лаборатории технологий управления здоровьем, Институт химической биологии и фундаментальной медицины, г. Новосибирск, Российская Федерация.
http://orcid.org/0000-0001-9235-9384
Вильгельми Инна Александровна, врач-гинеколог Центра урологии и гинекологии, Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна, г. Новосибирск, Российская Федерация.
https://orcid.org/0000-0001-7769-6147
Шевела Андрей Иванович, д.м.н., профессор, заведующий отделом «Центр новых медицинских технологий», Институт химической биологии и фундаментальной медицины, г. Новосибирск, Российская Федерация.
http://orcid.org/0000-0002-3164-9377
Контакты | ©Витебский государственный медицинский университет, 2007-2023