Остеопластические материалы биологического происхождения

Согласно статистической информации костная ткань считается особенно часто трансплантируемым материалом в медицине, отставая по числу операций только от препаратов крови (K Lewandrowski, J.D. Gresser, D.L. Wise, D.J. Trantolo, 2000).

Вещества для костной пластики обычно систематизируют на аутогенные, аллогенные, ксеногенные и аллопластические.

Имеются несколько главных механизмов образования костной ткани при употреблении остеопластических материалов.

Остеокондукция - тип остеогенеза, при котором костнопластический материал выступает в роли пассивной матрицы (кондуктора, каркаса) для аппозиционного роста костной ткани. Данная основа способна в трех плоскостях направлять отложение полноценной костной субстанции на своей поверхности.

Остеоиндукция - состоит в активизации остеогенеза через активацию местных (собственных) условий роста в зоне дефекта. Впервые данный феномен был изображен в традиционных работах Urist, где автор изобразил эктопическое костеобразование при внутримышечном введении деминерализованного костного матрикса крысам и кроликам.

С тех пор принято, что остеоиндуктивные материалы могут стимулировать формирование кости в тех местах, где в норме она не должна присутствовать. В будущем было определено, что низкомолекулярные белки, входящие в состав деминерализованного костного матрикса, имеют выраженные остеоиндуктивные свойства. Это стало отправной точкой для начала применения костных морфогенетических белков в костной трансплантологии.

Остеогенное костеобразование – совершается в случае наличия в трансплантате жизнеспособных остеогенных клеток, способных к дифференциации и синтезу главных составляющих внеклеточного костного матрикса.

Аутогенная (аутологичная) костная ткань

Полезное действие этого материала (от греч. аутос - сам и генезис - происхождение) было подтверждено многими годами его применения в клинической практике. На сегодняшний день это единственный трансплантационный материал для костной реконструкции, включающий нативные остеогенные клетки.

Благодаря данному свойству, а также своей механической устойчивости, аутогенные трансплантаты приводят в действие все три механизма образования кости: остеокондуктивный, остоиндуктивный остеогенез и остеогенное формирование кости (Burchart, 1996). К плюсам данного материала можно причислить абсолютную биосовместимость, отсутствие иммуногенности, способность к скорой реваскуляризации с развитием органотипичной костной ткани.

Отсутствие риска ятрогенной передачи инфекции и небольшие материальные затраты, связанные с забором трансплантата делает данный материал практически безупречным субстратом для костной реконструкции. Конкретно поэтому аутогенную кость называют «золотым стандартом» в костной реконструктивной хирургии.

Однако, есть данные, подтверждающие гибель большого количества остеогенных клеток во время операции взятия и пересадки свободного костного аутотрансплантата (H.S. Sandhu et.al., 1999). Главным несовершенством аутогенных трансплантатов считается потребность создания дополнительной операционной зоны, и небольшой объем донорского материала.

По структуре неваскуляризированные костные трансплантаты могут быть кортикальными, губчатыми (спонгиозными) и кортикально-губчатыми. Кортикально-губчатые трансплантаты особенно полно отвечают потребностям костной реконструктивной хирургии: кортикальный слой беден клеточными элементами, но придает трансплантату необходимую крепкость, в то время как губчатое вещество резко увеличивает остеогенный потенциал трансплантата и активизирует быструю и полную реваскуляризацию трансплантата.

Механическая устойчивость кортикальной аутокости формирует предпосылки для ее применения в случаях, когда нужна ранняя нагрузка на зону трансплантации. В случае если прочность на сжатие губчатой кости находится в пределах от 5 до 60 МПа, то кортикальная кость выдерживает компрессионные нагрузки до 140 МПа. Модуль упругости кортикальной кости также существенно превосходит тот же показатель губчатой: 14 ГПа против 1,4 соответственно.

Для применения в стоматологической практике основой аутогенной кости могут служить внутриротовые и внеротовые донорские участки. Подбор того или иного места для забора костной ткани находится в зависимости, прежде всего, от объема дефекта, подлежащего замене. Наиболее лучшим донорским участком считается гребень подвздошной кости, из него можно извлечь костный блок размером до 140 мл.

К остальным внеротовым участкам относят большую берцовую и теменную кость. Несмотря на серьезный массив костной ткани, который имеется в распоряжении хирурга во внеротовых участках, недостатком считается быстрое рассасывание таких трансплантатов после пересадки. Summers и Eisenstein, подводя итоги операции аутокости из области гребня подвздошной кости, высказали мнение, что около 25% пациентов ощущали значительные болевые и другие неприятные ощущения в области подвздошной кости в течении более чем пяти лет после операции.

В качестве альтернативного источника аутогенной кости были рекомендованы аллогенные материалы, дающие возможность исключить потребность нанесения дополнительной операционной травмы, уменьшения продолжительности проведения реконструктивной процедуры и снижения объема кровопотери. Первые шаги по использованию аллогенной кости были совершены в начале 19-го века. Так как в качестве трансплантационного материала выступала свежая, необработанная костная ткань, итоги по ее применению редко имели удачный результат.

Невысокая эффективность применения «свежей» аллогенной кости, а также запрет церкви пересаживать трупную кость по религиозным соображениям вынудили ученых отклонить данную идею трансплантации аллогенной кости.

Тем не менее, трупная кость в качестве трансплантационного материала после надлежащей обработки до настоящего времени обширно применяется в практической медицине.