RU2364360C1 - Hyaline cartilage repair method in treatment of intraarticular fractures - Google Patents
Hyaline cartilage repair method in treatment of intraarticular fractures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2364360C1 RU2364360C1 RU2008109864/14A RU2008109864A RU2364360C1 RU 2364360 C1 RU2364360 C1 RU 2364360C1 RU 2008109864/14 A RU2008109864/14 A RU 2008109864/14A RU 2008109864 A RU2008109864 A RU 2008109864A RU 2364360 C1 RU2364360 C1 RU 2364360C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cartilage
- bone
- collagen
- defect
- hyaline cartilage
- Prior art date
Links
- 210000003035 hyaline cartilage Anatomy 0.000 title claims abstract description 14
- 208000002658 Intra-Articular Fractures Diseases 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- 230000008439 repair process Effects 0.000 title abstract description 5
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims abstract description 26
- 102000012422 Collagen Type I Human genes 0.000 claims abstract description 10
- 108010022452 Collagen Type I Proteins 0.000 claims abstract description 10
- 239000000515 collagen sponge Substances 0.000 claims abstract description 7
- 201000009859 Osteochondrosis Diseases 0.000 claims abstract description 6
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 abstract description 14
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 229940096422 collagen type i Drugs 0.000 abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 26
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 19
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 11
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 11
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 10
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 8
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 7
- 210000001612 chondrocyte Anatomy 0.000 description 7
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 7
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 7
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 5
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 5
- 210000004417 patella Anatomy 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 108010073385 Fibrin Proteins 0.000 description 3
- 102000009123 Fibrin Human genes 0.000 description 3
- BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N Fibrin monomer Chemical compound CNC(=O)CNC(=O)CN BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 229950003499 fibrin Drugs 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 3
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 102000008131 Bone Morphogenetic Protein 7 Human genes 0.000 description 2
- 108010049870 Bone Morphogenetic Protein 7 Proteins 0.000 description 2
- 206010063560 Excessive granulation tissue Diseases 0.000 description 2
- 108010080379 Fibrin Tissue Adhesive Proteins 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N Haematoxylin Chemical compound C12=CC(O)=C(O)C=C2CC2(O)C1C1=CC=C(O)C(O)=C1OC2 WZUVPPKBWHMQCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001188 articular cartilage Anatomy 0.000 description 2
- 230000022159 cartilage development Effects 0.000 description 2
- 230000003848 cartilage regeneration Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 210000001126 granulation tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 2
- 230000002757 inflammatory effect Effects 0.000 description 2
- 102000006495 integrins Human genes 0.000 description 2
- 108010044426 integrins Proteins 0.000 description 2
- 210000000629 knee joint Anatomy 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 2
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- MBDOYVRWFFCFHM-SNAWJCMRSA-N (2E)-hexenal Chemical compound CCC\C=C\C=O MBDOYVRWFFCFHM-SNAWJCMRSA-N 0.000 description 1
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000008822 Ankylosis Diseases 0.000 description 1
- 102000007350 Bone Morphogenetic Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010007726 Bone Morphogenetic Proteins Proteins 0.000 description 1
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 206010007710 Cartilage injury Diseases 0.000 description 1
- 102000019034 Chemokines Human genes 0.000 description 1
- 108010012236 Chemokines Proteins 0.000 description 1
- 206010061762 Chondropathy Diseases 0.000 description 1
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 1
- 206010023198 Joint ankylosis Diseases 0.000 description 1
- YQEZLKZALYSWHR-UHFFFAOYSA-N Ketamine Chemical compound C=1C=CC=C(Cl)C=1C1(NC)CCCCC1=O YQEZLKZALYSWHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000055008 Matrilin Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010072582 Matrilin Proteins Proteins 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000735 allogeneic effect Effects 0.000 description 1
- 239000005557 antagonist Substances 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 description 1
- 229940112869 bone morphogenetic protein Drugs 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 230000009087 cell motility Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000002759 chromosomal effect Effects 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 1
- 210000001723 extracellular space Anatomy 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000009760 functional impairment Effects 0.000 description 1
- 238000002695 general anesthesia Methods 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 210000004276 hyalin Anatomy 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 239000002198 insoluble material Substances 0.000 description 1
- 238000007912 intraperitoneal administration Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 229960003299 ketamine Drugs 0.000 description 1
- 231100000636 lethal dose Toxicity 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000000921 morphogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 210000002536 stromal cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- -1 therefore Proteins 0.000 description 1
- 230000025366 tissue development Effects 0.000 description 1
- 229950003937 tolonium Drugs 0.000 description 1
- HNONEKILPDHFOL-UHFFFAOYSA-M tolonium chloride Chemical compound [Cl-].C1=C(C)C(N)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 HNONEKILPDHFOL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, в частности к трансплантологии, травматологии и ортопедии, и предназначено для восстановления костно-хрящевых внутрисуставных дефектов.The invention relates to medicine, in particular to transplantology, traumatology and orthopedics, and is intended for the restoration of bone-cartilage intraarticular defects.
В травматологической практике внутрисуставные переломы составляют приблизительно 1/3 от всех повреждений скелета. Восстановление анатомической целостности и конгруэнтности суставных поверхностей при внутрисуставных переломах является важным звеном в лечении этих повреждений и профилактике посттравматических осложнений, которые сопровождаются развитием артритов, формированием анкилозов и инвалидизацией больных. В этой связи постоянно совершенствуются способы лечения остеохондральных внутрисуставных дефектов.In traumatological practice, intraarticular fractures account for approximately 1/3 of all skeleton injuries. Restoring the anatomical integrity and congruence of articular surfaces during intraarticular fractures is an important link in the treatment of these injuries and the prevention of post-traumatic complications, which are accompanied by the development of arthritis, the formation of ankylosis and disability of patients. In this regard, methods for treating osteochondral intraarticular defects are constantly being improved.
Известно, что большие остехондральные дефекты самостоятельно не восстанавливаются [Jackson DW, Labor PA., Aberman HM. et al. Spontaneous Repair of Full-Thickness Defects of Articular Cartilage in a Goat Model. J Bone Joint Surg. 2001; 83: 53]. Суставная поверхность покрыта гиалиновым хрящом, обеспечивающим скольжение суставных поверхностей относительно друг друга. Гиалиновый хрящ образован хондроцитами, растущими из субхондральной зоны, расположенной на границе между костью и хрящом, и массивным коллагеновым слоем, соответствующим степени нагрузки, которая выпадает на данный участок хряща [Muir H. The chondrocyte, architect of cartilage. Biomechanics, structure, function and molecular biology of cartilage matrix macromolecules. Bioessays 1995; 17(12):1039-48]. При травме суставного хряща интенсивность восстановительных процессов зависит от глубины поражения, площади поврежденного участка, степени дезорганизации межклеточного матрикса и условий существования хряща после травмы [В.Н.Павлова, Т.Н.Копьева, Л.И.Слуцкий, Г.Г.Павлов. Хрящ. - М.: Медицина. - 1988. - с.479].It is known that large osteochondral defects are not independently restored [Jackson DW, Labor PA., Aberman HM. et al. Spontaneous Repair of Full-Thickness Defects of Articular Cartilage in a Goat Model. J Bone Joint Surg. 2001; 83: 53]. The articular surface is covered with hyaline cartilage, ensuring the sliding of the articular surfaces relative to each other. Hyaline cartilage is formed by chondrocytes growing from a subchondral zone located at the border between the bone and cartilage and a massive collagen layer corresponding to the degree of load that falls on this portion of the cartilage [Muir H. The chondrocyte, architect of cartilage. Biomechanics, structure, function and molecular biology of cartilage matrix macromolecules. Bioessays 1995; 17 (12): 1039-48]. In case of articular cartilage injury, the intensity of the restoration processes depends on the depth of the lesion, the area of the damaged area, the degree of disorder of the intercellular matrix and the conditions for the existence of cartilage after the injury [V.N. Pavlova, T.N. Kopieva, L.I. Slutsky, G.G. Pavlov . Cartilage. - M.: Medicine. - 1988. - p. 479].
Несмотря на разнообразие стимулирующих восстановление хрящевой пластинки приемов значительные дефекты хрящевой поверхности замещаются грубой соединительной тканью или фиброзным хрящом, механические свойства которого не соответствуют суставным нагрузкам, условия скольжения нарушаются, что проявляется серьезными функциональными нарушениями.Despite the variety of techniques that stimulate restoration of the cartilage plate, significant defects of the cartilage surface are replaced by coarse connective tissue or fibrous cartilage, the mechanical properties of which do not correspond to articular loads, sliding conditions are violated, which is manifested by serious functional impairments.
В настоящее время устранение обширных травматических дефектов хрящевой ткани суставов осуществляется, в основном, методом оперативной коррекции. Альтернативой хирургическим приемам могут служить методы клеточной и тканевой инженерии, с которыми связывают повышение эффективности лечения [Репин B.C., Суша Г.Т. Медицинская клеточная биология. БЭБиМ, 1998. - т.126. - №10. - С.459].Currently, the elimination of extensive traumatic defects of the cartilage of the joints is carried out mainly by the method of surgical correction. An alternative to surgical techniques can be the methods of cell and tissue engineering, which are associated with increasing the effectiveness of treatment [Repin B.C., Susha G.T. Medical cell biology. BEBiM, 1998 .-- v. 126. - No. 10. - S.459].
Известен способ стимуляции репаративной регенерации гиалинового хряща суставов путем имплантации эмбриональных хондроцитов или стволовых клеток зародышевой соединительной ткани (патент ФРГ №341063). Недостатком известного способа является применение аллогенных тканей, что весьма часто приводит к их отторжению.A known method of stimulating the reparative regeneration of hyaline cartilage of joints by implantation of embryonic chondrocytes or stem cells of germinal connective tissue (German patent No. 341063). The disadvantage of this method is the use of allogeneic tissues, which very often leads to their rejection.
Известен способ восстановления дефекта гиалинового хряща путем введения в сустав взвеси аутологичных костномозговых стромальных клеток-предшественников, выращенных предварительно in vitro (патент RU №2142285). Однако такой способ восстановления дефекта гиалинового несет опасность, связанную с тиражированием клеток в искусственных условиях. Большое число исследователей указывает на высокую вероятность повреждения генома мезенхимальных клеток в процессе культивирования [Бочков Н.П., Воронина Е.С., Косякова Н.В. и др. Хромосомная изменчивость мультипотентных мезенхимальных клеток стромальных клеток человека. Клеточные технологии в биологии и медицине, 2007, №1. - C.11-15].A known method of repairing a defect in hyaline cartilage by introducing into the joint suspension autologous bone marrow stromal progenitor cells grown previously in vitro (patent RU No. 2142285). However, this method of repairing a hyaline defect carries a danger associated with the replication of cells in artificial conditions. A large number of researchers indicate a high probability of damage to the genome of mesenchymal cells during cultivation [Bochkov NP, Voronina ES, Kosyakova NV and others. Chromosomal variability of multipotent mesenchymal cells of human stromal cells. Cellular Technologies in Biology and Medicine, 2007, No. 1. - C.11-15].
Известен способ восстановления гиалинового хряща путем введения высокой концентрации мезенхимальных клеток аутологичного костного мозга в остеохондральный дефект и их фиксацией с помощью фибринового клея [Oshima Y., Watanabe N., Matsuda K-i. et al. Behavior of Transplanted Bone Marrow-derived GFP Mesenchymal Cell in Osteochondral Defect as a Stimulation of Autologous Transplantation. J.Histochem. Cytochem. 2005; 53(2):207-216]. Однако и этому способу присущи недостатки предыдущего способа. Кроме того, мезенхимальные клетки не экспрессируют αvp3 интегрин, обеспечивающий закрепление на фибрине, поэтому фибриновый клей препятствует пролиферации и движению мезенхимальных клеток и, вероятно, гистогенезу гиалинового хряща, т.к. дефект заполняется, в основном, волокнистым хрящом [Сlark RAF. Fibrin and Wound Healing. Ann.N.Y.Acad. Sci. 2001; 936:355].A known method of restoring hyaline cartilage by introducing a high concentration of autologous bone marrow mesenchymal cells into the osteochondral defect and fixing them with fibrin glue [Oshima Y., Watanabe N., Matsuda K-i. et al. Behavior of Transplanted Bone Marrow-derived GFP Mesenchymal Cell in Osteochondral Defect as a Stimulation of Autologous Transplantation. J. Histochem. Cytochem. 2005; 53 (2): 207-216]. However, this method also has the disadvantages of the previous method. In addition, mesenchymal cells do not express integrin αvp3, which secures attachment to fibrin, therefore, fibrin glue prevents the proliferation and movement of mesenchymal cells and, probably, the histogenesis of hyaline cartilage, as the defect is filled mainly with fibrous cartilage [Clark RAF. Fibrin and Wound Healing. Ann.N.Y. Acad. Sci. 2001; 936: 355].
Кроме того, методы выделения и культивирования клеток дороги, исключительно трудоемки, а лаборатории, способные тиражировать клетки для каждого нуждающегося пациента, имеют только очень крупные специализированные медицинские центры.In addition, the methods of isolation and cultivation of road cells are extremely laborious, and only very large specialized medical centers have laboratories that can replicate cells for each patient in need.
Сегодня ни у кого не вызывает сомнения широкий потенциал мезенхимальных клеток костного мозга, способных к трансформации в клетки разных тканей, в том числе хондроциты, как in vitro, так и in vivo. Направление дифференцировки мезенхимальных клеток определяется их микроокружением. Известно, что при острой травме в месте ранения создается уникальное микроокружение (ростовые факторы, цито- и хемокины), активирующее стволовые клетки костного мозга, расположенные в близлежащих неповрежденных тканях [Howes R., Bowness JM., Grotendorst GR. et al. PDGF enhances demineralized bone matrix-induced cartilage and bone formation. Calcif. Tissue Int.; 1988; 42(1):34-38]. В связи с тем, что и хондроциты, и мезенхимальные клетки активно секретируют коллагеновые белки, можно предположить, что при наличии остехондрального суставного дефекта, когда имеется прямой контакт с мезенхимальными клетками стромы костного мозга, последние должны репопулировать хрящевую ткань прогениторами хондроцитов. Однако для осуществления своих профессиональных функций при регенерации разрушенной ткани клетки-предшественники должны продвинуться в зону повреждения, используя для этого матриксные белки межклеточного пространства (в основном коллагены), отсутствующие на ранних сроках в зоне повреждения.Today, no one doubts the wide potential of bone marrow mesenchymal cells capable of transformation into cells of various tissues, including chondrocytes, both in vitro and in vivo. The direction of differentiation of mesenchymal cells is determined by their microenvironment. It is known that with acute trauma, a unique microenvironment (growth factors, cyto- and chemokines) is created at the site of injury, activating bone marrow stem cells located in nearby intact tissues [Howes R., Bowness JM., Grotendorst GR. et al. PDGF enhances demineralized bone matrix-induced cartilage and bone formation. Calcif. Tissue Int .; 1988; 42 (1): 34-38]. Due to the fact that both chondrocytes and mesenchymal cells actively secrete collagen proteins, it can be assumed that in the presence of an ostechondral articular defect, when there is direct contact with mesenchymal cells of the bone marrow stroma, the latter should repopulate cartilage tissue with chondrocyte progenitors. However, in order to perform their professional functions in the regeneration of destroyed tissue, progenitor cells must advance into the damage zone using matrix intercellular space proteins (mainly collagen) that are absent in the early stages of the damage zone.
Задачей изобретения является разработка способа, позволяющего улучшить восстановление костной ткани и гиалинового хряща при лечении внутрисуставных переломов.The objective of the invention is to develop a method to improve the restoration of bone tissue and hyaline cartilage in the treatment of intraarticular fractures.
Поставленная задача решается тем, что в остеохондральный дефект помещают коллагеновую губку, состоящую из коллагена типа I с костной крошкой в соотношении 1:1(w/w).The problem is solved in that a collagen sponge consisting of type I collagen with bone chips in a ratio of 1: 1 (w / w) is placed in an osteochondral defect.
За основу получения коллагена типа I взят метод Abedin с соавт. [Abedin MZ., Riemschneider R. Heterogeneity collagens and them biological mean. Die Angewandte Makromolekulare Chemie 1983, 11(N1701):p.107-122]. Коллаген типа I выделяли из сухожилий хвоста крыс при температуре 4°С. Измельченные ножницами до кашеобразного состояния сухожилия помещали в раствор 1М NaCl, забуференный Tris-HCl, рН 7,2-7,5. При постоянном перемешивании в растворе 1М NaCl происходило вымывание неколлагеновых тканевых белков и нуклеиновых кислот, а нерастворимый в этих условиях коллаген сохранялся в виде белых агрегирующих волокон. Смену экстрагирующего раствора производили ежедневно в течение 2-3 дней. Затем волокна коллагена собирали, тщательно промывали дистиллированной водой для удаления NaCl и растворяли в 0,5М уксусной кислоте при постоянном помешивании в течение 2-3 суток. Образовавшийся раствор коллагена фильтровали через нейлоновую ткань для удаления нерастворившегося материала.The method of Abedin et al. Was taken as the basis for the production of type I collagen. [Abedin MZ., Riemschneider R. Heterogeneity collagens and them biological mean. Die Angewandte Makromolekulare Chemie 1983, 11 (N1701): p.107-122]. Type I collagen was isolated from rat tail tendons at 4 ° C. Grinded with scissors to a porridge-like state of the tendon was placed in a solution of 1M NaCl, buffered Tris-HCl, pH 7.2-7.5. With constant stirring in a solution of 1 M NaCl, non-collagenic tissue proteins and nucleic acids were washed out, and the insoluble collagen under these conditions was retained in the form of white aggregating fibers. The extraction solution was changed daily for 2-3 days. Then the collagen fibers were collected, washed thoroughly with distilled water to remove NaCl and dissolved in 0.5 M acetic acid with constant stirring for 2-3 days. The resulting collagen solution was filtered through nylon fabric to remove insoluble material.
Для имплантата изготавливали коллагеновую губку с костной крошкой, полученной из костей скелета крысы. Для этого смешивали 50 мл 2% раствора коллагена типа I крысы с 1 г костной крошки и лиофилизировали (соотношение коллаген: костная крошка = 1:1(w/w).For the implant, a collagen sponge with bone chips obtained from rat skeleton bones was prepared. For this, 50 ml of a 2% solution of rat collagen type I was mixed with 1 g of bone crumb and lyophilized (collagen: bone crumb ratio = 1: 1 (w / w).
В эксперименте использовали 2 группы крыс: контрольную (№1) и экспериментальную (№2). У крыс создавали костно-хрящевой дефект на надколенниковой поверхности мыщелков бедра. Под общим обезболиванием с помощью кетамина продольным, передневнутренним парапателлярным разрезом вскрывали коленный сустав (фиг.1а), надколенник вывихивали кнаружи (фиг.1б), фрезой диметром в 2,3 мм создавали дефект на надколенниковой поверхности мыщелков глубиной 2,5-3 мм (фиг.1в).In the experiment, 2 groups of rats were used: control (No. 1) and experimental (No. 2). In rats, a bone-cartilage defect was created on the patella surface of the femoral condyles. Under general anesthesia with ketamine, the knee joint was opened with a longitudinal, anteroposterior parapatellar incision (Fig. 1a), the patella was dislocated outward (Fig. 1b), a cutter with a diameter of 2.3 mm created a defect on the patella surface of the condyles with a depth of 2.5-3 mm ( figv).
В контрольной группе №1 дефект суставной поверхности не заполняли. В экспериментальной группе №2 дефект заполняли имплантатом из коллагеновой губки с костной крошкой. Вправляли надколенник, рану послойно зашивали. Животных содержали по одному.In control group No. 1, the articular surface defect was not filled. In experimental group No. 2, the defect was filled with an implant from a collagen sponge with bone chips. The patella was straightened, the wound was sutured in layers. Animals were kept one at a time.
Процесс восстановления костно-хрящевых дефектов оценивали морфологически. Сроки морфологического исследования составляли: 1 и 2 недели, 1 и 3 месяца после операции. Изучали по 4 животных на каждой временной точке (всего 32 животных). После операции в указанные сроки животных выводили из эксперимента введением внутрибрюшинно летальной дозы гексенала, извлекали коленные суставы и фиксировали их в растворе 10% нейтрального формалина. Морфологическому изучению подвергали оперированный участок мыщелков бедра. Образцы декальцинировали препаратом «Биодек», заливали в парафин. С помощью микротома получали срезы толщиной в 4-5 мк, которые окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по Ван-Гизону и толуидиновым синим.The process of restoration of bone-cartilage defects was evaluated morphologically. The terms of the morphological study were: 1 and 2 weeks, 1 and 3 months after surgery. We studied 4 animals at each time point (32 animals in total). After the operation, the animals were withdrawn from the experiment at the indicated time by introducing an intraperitoneal lethal dose of hexenal, the knee joints were removed and fixed in a solution of 10% neutral formalin. The operated site of the femoral condyles was subjected to morphological study. Samples were decalcified with the Biodek preparation and embedded in paraffin. Using a microtome, sections 4–5 μm thick were obtained, which were stained with hematoxylin and eosin, van Gieson picrofuxin and toluidine blue.
При морфологическом изучении области дефекта надколенниковой поверхности мыщелков бедренной кости крыс в контрольной группе (№1) через 1 неделю после операции у большинства животных выявлено, что костный дефект заполнен организующимся фибрином, эритроцитами, а в более глубоких участках имеются признаки формирования островков незрелой рыхлой соединительной тканью (фиг.2, ув.х400) Через 2 недели выраженность воспалительных изменений снижается, грануляционная ткань увеличивается в объеме и созревает. В глубине дефекта регенерация костной ткани только начинается, образуются незрелые остеоидные балки. Через 1 месяц после операции исчезает воспалительная инфильтрация, грануляционная ткань превращается в зрелую соединительную ткань, в глубине дефекта усиливается остеогенез. Через 3 месяца после операции дефект уменьшается в объеме и заполняется ближе к поверхности плотной фиброзной соединительной тканью без признаков регенерации хрящевой ткани, а внутри дефекта - костным регенератом, который к этому сроку созревает и занимает около 4/5 объема бывшего дефекта (фиг.3, ув.х400).In a morphological study of the region of the patella condyle of the femur of the rat femur in the control group (No. 1) 1 week after the operation, most animals revealed that the bone defect was filled with organized fibrin, red blood cells, and in deeper areas there are signs of the formation of islets of immature loose connective tissue (figure 2, uv.kh400) After 2 weeks, the severity of inflammatory changes decreases, granulation tissue increases in volume and matures. In the depth of the defect, bone tissue regeneration is just beginning, immature osteoid beams are formed. 1 month after surgery, inflammatory infiltration disappears, granulation tissue turns into mature connective tissue, and osteogenesis intensifies in the depth of the defect. 3 months after surgery, the defect decreases in volume and fills closer to the surface with dense fibrous connective tissue without signs of cartilage tissue regeneration, and inside the defect - bone regenerate, which matures by this time and occupies about 4/5 of the volume of the former defect (Fig. 3, UV.x400).
В экспериментальной группе №2 для пломбировки дефекта использовали матрикс, который состоял из коллагена типа I и костной крошки. Уже через 1 неделю новообразованная созревающая костная ткань, состоящая из остеоидных балок, занимает 4/5 объема дефекта, а наружный слой сформирован зрелой соединительной тканью, но еще без признаков хрящевой регенерации. Видны участки резорбции макрофагами фрагментов костной крошки (фиг.4, ув.х400). Через 2 недели коллагеновая пломба отсутствует вследствие резорбции имплантированного коллагена. Костная ткань созревает. В этот период образуются многочисленные очаги хрящевой регенерации. Вокруг оставшихся фрагментов имплантированного коллагена и костной крошки наблюдается окружение из столбиков дифференцированных хондроцитов, типичных для гиалинового хряща (фиг.5). Через месяц после операции отмечается образование крупных очагов волокнистого и гиалинового хряща. Через 3 месяца зона дефекта заполнена костной тканью, а снаружи участками соединительной ткани и регенерировавшего гиалинового хряща (фиг.6, ув.х200) При визуальном осмотре скользящей поверхности мыщелка бедренной кости место дефекта не выявляется (фиг.7).In experimental group No. 2, a matrix was used to seal the defect, which consisted of type I collagen and bone chips. After 1 week, the newly formed maturing bone tissue, consisting of osteoid beams, occupies 4/5 of the defect volume, and the outer layer is formed by mature connective tissue, but still without signs of cartilage regeneration. Visible areas of resorption by macrophages of fragments of bone crumbs (figure 4, uv.kh400). After 2 weeks, there is no collagen filling due to resorption of the implanted collagen. Bone tissue matures. During this period, numerous foci of cartilage regeneration are formed. Around the remaining fragments of the implanted collagen and bone chips, an environment of differentiated chondrocytes typical of hyaline cartilage is observed from the columns (Fig. 5). One month after the operation, the formation of large foci of fibrous and hyaline cartilage is noted. After 3 months, the defect zone is filled with bone tissue, and outside the areas of connective tissue and regenerated hyaline cartilage (Fig. 6, u.v200) When a visual inspection of the sliding surface of the femoral condyle is made, the place of the defect is not detected (Fig. 7).
Введение в остеохондральный раневой дефект коллагена типа I, универсального межклеточного матрикса, к которому все клетки-участники раневого процесса имеют специализированные интегриновые рецепторы, определяющие клеточное движение, является необходимым условием для направленного движения клеток в зону повреждения [Lynch MP., Stein JL., Stein GS., Lian JB. The influence of type I collagen on the development and maintenance of the osteopath phenotype in hoary and passage rat calvarias osteoblasts: modification of expression of genes supporting cell growth, adgesion, and extracellular matrix mineralization. Exp Cell Res; 1995; 216(1):35-45]. Кроме того, коллагеновая губка плотно пломбирует костно-хрящевую рану, предотвращая излитие крови в суставную сумку, что также благоприятно влияет на течение раннего послеоперационного периода. Роль костной крошки, вероятно, заключается в том, что она является источником костного морфогенного белка (КМБ). Известно, что семейство КМБ причастно в различным программам развития, а ее члены являются мощными индукторами остео- и хондрогенеза [Canalis E., Economides AN., Gazzerro E. Bone Morphogenetic Proteins, Their Antagonists, and the Skeleton. Endocr. Reviews, 2003; 24(2):218-235; Cook SD., Patron LP., Salkeld SL. et al. Repair Articular Cartilage Defects with Osteogenic Protein-1 (BMP-7) in Dog. J Bone Joint Surg. 2003; 85:116-123]. Таким образом, сочетание биологических свойств коллагена типа I и костной крошки в имплантате активно способствует восстановлению костной и гиалиновой хрящевой ткани во внутрисуставном дефекте.The introduction of collagen type I, a universal intercellular matrix into osteochondral wound defect, to which all cells participating in the wound process have specialized integrin receptors that determine cellular movement, is a prerequisite for the directed movement of cells into the lesion zone [Lynch MP., Stein JL., Stein GS., Lian JB. The influence of type I collagen on the development and maintenance of the osteopath phenotype in hoary and passage rat calvarias osteoblasts: modification of expression of genes supporting cell growth, adgesion, and extracellular matrix mineralization. Exp Cell Res; 1995; 216 (1): 35-45]. In addition, the collagen sponge densely seals the bone-cartilage wound, preventing the outflow of blood into the joint bag, which also favorably affects the course of the early postoperative period. The role of bone crumbs is probably that it is a source of bone morphogenic protein (MBP). The KMB family is known to be involved in various development programs, and its members are powerful inducers of osteo- and chondrogenesis [Canalis E., Economides AN., Gazzerro E. Bone Morphogenetic Proteins, Their Antagonists, and the Skeleton. Endocr. Reviews, 2003; 24 (2): 218-235; Cook SD., Patron LP., Salkeld SL. et al. Repair Articular Cartilage Defects with Osteogenic Protein-1 (BMP-7) in Dog. J Bone Joint Surg. 2003; 85: 116-123]. Thus, the combination of the biological properties of type I collagen and bone chips in the implant actively contributes to the restoration of bone and hyaline cartilage in an intraarticular defect.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008109864/14A RU2364360C1 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Hyaline cartilage repair method in treatment of intraarticular fractures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008109864/14A RU2364360C1 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Hyaline cartilage repair method in treatment of intraarticular fractures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2364360C1 true RU2364360C1 (en) | 2009-08-20 |
Family
ID=41151066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008109864/14A RU2364360C1 (en) | 2008-03-17 | 2008-03-17 | Hyaline cartilage repair method in treatment of intraarticular fractures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2364360C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1477390A1 (en) * | 1983-07-21 | 1989-05-07 | Архангельский государственный медицинский институт | Method of treating osteochondrosis |
| RU2292858C2 (en) * | 2000-07-19 | 2007-02-10 | Эд. Гайстлих Зёне Аг Фюр Хемише Индустри | Bone material and collagen composition for restoring injured articulations |
-
2008
- 2008-03-17 RU RU2008109864/14A patent/RU2364360C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1477390A1 (en) * | 1983-07-21 | 1989-05-07 | Архангельский государственный медицинский институт | Method of treating osteochondrosis |
| RU2292858C2 (en) * | 2000-07-19 | 2007-02-10 | Эд. Гайстлих Зёне Аг Фюр Хемише Индустри | Bone material and collagen composition for restoring injured articulations |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КЕСЯН Г.А. Профилактика гонартроза в комплексном лечении внутрисуставных переломов проксимального эпиметафиза большеберцовой кости. Коллапан в травматологии и ортопедии. [ON-LINE], 19.04.2007, [найдено 19.04.2007], http://www.collapan.ru/files/pages/page_10013/9D%20V%20TRAVMATOLOGII-ORTOPEDII.doc. JIANG C.C. et al. Repair of porcine articular cartilage defect with a biphasic osteochondral composite. J Orthop Res. 2007 Oct; 25(10):1277-90 (Abstract). * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60018576T2 (en) | IN VITRO HEALING OF BONE AND / OR TROUBLE DAMAGE | |
| Kreklau et al. | Tissue engineering of biphasic joint cartilage transplants | |
| US11357889B2 (en) | Native soft tissue matrix for therapeutic applications | |
| Wang et al. | Characterization of matrix-induced osteogenesis in rat calvarial bone defects: II. Origins of bone-forming cells | |
| AU731827B2 (en) | Production of cartilage tissue using cells isolated from Wharton's jelly | |
| EP0339607B1 (en) | Composition for repair of cartilage and bone and method for their preparation as skeletal tissue implant | |
| US9889233B2 (en) | Method of producing native components, such as growth factors or extracellular matrix proteins, through cell culturing of tissue samples for tissue repair | |
| Hui et al. | Mesenchymal stem cells in musculoskeletal tissue engineering: a review of recent advances in National University of Singapore | |
| US20080039939A1 (en) | Method of Constructing Artificial Joint | |
| Cui et al. | Repair of articular cartilage defects with tissue-engineered osteochondral composites in pigs | |
| JP7273418B2 (en) | Biomaterial for scaffold-free structure containing adipose-derived stem cells and method for producing the same | |
| Hrabchak et al. | Assessment of biocompatibility and initial evaluation of genipin cross-linked elastin-like polypeptides in the treatment of an osteochondral knee defect in rabbits | |
| US20140341874A1 (en) | Dextran-based tissuelette containing platelet-rich plasma lysate for cartilage repair | |
| DE102006012162A1 (en) | Bone repair material using a cartilage cell with the potential for hypertrophy and a scaffold | |
| RU2364360C1 (en) | Hyaline cartilage repair method in treatment of intraarticular fractures | |
| KR100774089B1 (en) | Implantation method of injectable chondrocyte therapy | |
| Strother et al. | Biological augmentation to promote meniscus repair: from basic science to clinic application—state of the art | |
| US20070160976A1 (en) | Novel cellular function regulating agent produced by a chondrocyte capable of hypertrophication | |
| WO2009020651A4 (en) | Materials and methods for treating skeletal system damage and promoting skeletal system repair and regeneration | |
| US20200224167A1 (en) | Direct effect of extracted BMP on Mesenchymal Stem Cell Differentiation for use in a Culture Medium, Diagnostic Assay, and Adjunct or Stand-Alone Pharmaceutical Treatment | |
| Jiang et al. | Construction of cartilaginous organoids based on cartilage extracellular matrix microcarriers to promote articular cartilage regeneration through immune regulation | |
| KR20170068428A (en) | Transdifferentiated tissue graft | |
| TWI403326B (en) | Method of accelerating osteogenic differentiation and composition thereof, and bone implant and manufacturing method thereof | |
| KR20090102552A (en) | Composition for applying to microfractured site for treating cartilage injuries | |
| Bai et al. | Cryogenic 3D printing of Heterogeneous Scaffolds with Capability to Spatially Tune Cellular Morphology of Mesenchymal Stem Cells for Integrated Osteochondral Regeneration |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100318 |