Отслоение надкостницы: Периостит — причины, диагностика, симптомы

Содержание

Костная пластика (остеопластика) наращивание кости недорого. Цена. — Стоматология «Мир здоровья»

Имплантация в стоматологии является одним из самых инновационных, наиболее эффективных и надежных методов лечения при потере зубов. Однако выполнение имплантации оказывается не всегда возможным, поскольку в некоторых случаях толщина кости оказывается просто недостаточной для установки имплантата, который служит основой для постоянных или съемных протезов.

25 000 руб Костная пластика зубов

Современные методики дают возможность увеличить толщину и высоту костной ткани, благодаря чему появляется возможность установить имплантат и обеспечить длительный срок его службы. Костная пластика может осуществляться разными путями, среди которых наибольшее предпочтение отдает синус-лифтингу. Такая операция может выполняться на верхней челюсти, поскольку предполагает проведение вмешательства на гайморовой пазухе (в нижней челюсти пазух нет).

Различают два подхода к операции – открытый и закрытый синус-лифтинг. Показания к проведению и выбор метода осуществляется врачом после полноценного осмотра и дополнительного обследования. Данный метод еще называют остеопластика в стоматологии.

Открытый синус-лифтинг

Открытая операция выполняется в случае, если толщина кости меньше 6 мм. Для этого производится истончение кости с помощью специального инструмента, после чего входят в полость гайморовой пазухи, осуществляют отслаивание надкостницы, а затем вводят под нее специальное вещество. Последнее по плотности схоже с естественной костью. За счет этого удается значительно увеличить толщину и высоту кости и провести последующую имплантацию.

Закрытый синус-лифтинг

Закрытая операция выполняется в тех случаях, когда толщина кости составляет порядка 8-9 мм. Вмешательство оказывается малоинвазивным и не травматичным, а потому предпочтительным в тех случаях, когда имеются возможности для его выполнения.

Закрытый синус-лифтинг предполагает выполнение следующих этапов:

  • создание так называемого латерального окна в кости;
  • отслоение надкостницы внутри гайморовой пазухи с созданием небольшой полости;
  • заполнение полости специальным веществом, которое по плотности сходно с костной тканью.

Для выполнения операции используют остеотом. Преимуществом закрытого синус-лифтинга является возможность постановки имплантата сразу после наращивания костной ткани.

Противопоказания к операции

Синус-лифтинг является прекрасной возможностью создать должную толщину и высоту костной ткани с целью выполнения имплантации в верхнюю челюсть, однако в некоторых случаях синус-лифтинг невозможно выполнить, а именно:

  • при наличии тяжелой сердечно-сосудистой патологии;
  • онкологии любой локализации;
  • болезнях крови, в том числе нарушении свертывающей системы;
  • при острых или хронических гайморитах в стадии обострения.

В любом случае показания и противопоказания к выполнению операции определяет врач, поэтому вам следует записаться на прием к специалисту перед тем, как выполнять имплантацию отдельных зубов или наращивание кости зуба.

Выполнение синус-лифтинга в нашей клинике

Наш Стоматология на Серпуховской предлагает вашему вниманию услуги по имплантации, а наши специалисты, в случае необходимости, смогут выполнить любой вид синуслифтинга. Для начала врач проведет осмотр и назначит дополнительное обследование. Уже после этого будет определена необходимость в выполнении синус-лифтинга или другого вида костной пластики, а также выбран оптимальный подход к лечению в тех или иных условиях.

Обратившись в наш медицинский центр, вы сможете воспользоваться качественными услугами по доступным ценам. А узнать конкретную стоимость лечения вы сможете уже после осмотра врача и определения всего объема необходимых манипуляций!

Примеры работ

Записаться на прием: 8 (495) 795-27-25 Онлайн запись

Консультация, снимок и план лечения бесплатно

Укажите свой номер телефона, мы перезвоним и подберём для вас удобное время приёма.

Записаться на консультацию Записываясь на диагностику вы даёте согласие на обработку своих персональных данных

Добавить отзыв

Лечение пародонтомы в Москве — Семейный стоматологический центр

Под пародонтомами понимается ряд заболеваний, характеризующихся появлением новообразований в тканях пародонта.

Лечение посредством хирургического вмешательства проводится при следующих патологиях: фиброматоз десен, эпулис, пародонтальная киста и других.

Фиброматоз десен

О причинах появления фиброматоза десен современной медицине пока ничего неизвестно. Патология в основном встречается у взрослых и обусловлена генетическими заболеваниями.

Одним из наиболее ярких симптомов фиброматоза десен является появление бугристых разрастаний, которые располагаются вдоль всего альвеолярного отростка. Также они могут появиться в области отдельных зубов (обычно у фронтальных). Подобные разрастания являются плотными на ощупь и при прикосновении не вызывают болевых ощущений.

Появление новообразований не провоцирует изменение цвета десен. При обследовании пациента, страдающего от фиброматоза десен, врач обнаруживает наличие уплотненной соединительной ткани в области поражения. Для таких новообразований характерно практически полное отсутствие сосудов и развитие мелкоклеточной инфильтрации.

На рентгене чаще всего отчетливо заметны признаки, свойственные наступлению остеопороза. В более редких случаях отмечается разрушение перегородок, расположенных между зубами.

Эпулис

Эпулис характеризуется появлением новообразования, по своей форме напоминающего гриб. Проявления данного заболевания сходны с клинической картиной гипертрофии межзубного десневого сосочка.

Новообразование располагается на отдельной ножке, из-за чего оно не находится постоянно в статичном состоянии и может изменять свое положение. Эпулис в равной степени встречается как у взрослых, так и у детей.

Патология подразделяется на несколько видов: фиброзный, сосудистый, гигантоклеточный.

Определить наличие эпулиса можно только после проведения гистологического анализа новообразования. Довольно часто патология пародонта встречается у беременных. Причем после родов размер новообразования и яркость клинической картины несколько снижается.

В ходе рентгеновского обследования пациента обнаруживаются признаки, характерные для ограниченного остеопороза. Лечение эпулиса проводится при помощи хирургического вмешательства с обязательным включением электрокоагуляции. В случае возникновения рецидива производится удаление опухоли с одним или двумя близкорасположенными зубами.

Пародонтальная киста

Пародонтальная киста формируется на фоне длительного течение основного заболевания хронического характера. Для данной патологии свойственна следующая картина: эпителий полностью занимает внутреннюю поверхность кармана, из-за чего происходит отслоение надкостницы. Начальный период заболевания характеризуется бессимптомным протеканием. Только по истечении определенного промежутка времени появляется уплотнение в области поражения.

На рентгене отчетливо заметны контуры участка разрежения костной ткани. При этом окончания самой кисты могут сливаться с остальной челюстью. В целях постановки правильного диагноза при подозрении на данное заболевание помимо рентгена применяется ортопантомография. Лечение предполагает хирургическое вмешательство с фиксацией лоскута при помощи специальной пластины.

Своевременное обращение в клинику «Центр Семейной Стоматологии» в Москве для лечения пародонтомы позволит оказать профессиональную стоматологическую помощь без боли. И пусть ваши зубы будут здоровы!

Лечение локтевого сустава: Болезнь Кёнига (Osteochondrosis dissecans)

Наиболее частой причиной болей локтевого сустава является ограничение его подвижности, связанное с образованием свободных суставных тел. Свободное суставное тело — это небольшой элемент хряща либо кости, ограничивающий естественные движения в суставе путем защемления в суставной щели. Данное заболевание поражает локтевой сустав не так часто, как другие суставы..

Болезнь Кёнига (рассекающий остеохондрит) может затронуть как задний, так и передний отдел локтевого сустава. Отделившиеся фрагменты суставного хряща могут попасть в область между лучевой и плечевой костью, а так же между локтевой и плечевой костью. В зависимости от локализации данные фрагменты приводят к ограничениям подвижности при сгибании и разгибании локтя. В данном случае специалисты клиники Gelenk-Klinik в г. Фрайбург в Германии предоставят пациенту наиболее подробную информацию по данному заболеванию и подберут эффективный метод терапии..

Для того, чтобы начать правильное лечение, необходимо разобраться с симптомами заболевания. Первым признаком Болезни Кёнига является внезапная и болезненная блокада в суставе, которая отчасти исчезает после его встряхивания, или же продолжается и приводит к продолжительным болям и отёкам.

Причиной образования свободных суставных тел зачастую являются травмы локтя после падения либо избыточные нагрузки на локоть. При этом происходит отслоение мельчайших фрагментов хряща или кости, которые со временем разрастаются в синовиальной жидкости и при достижении определенных размеров приводят к выше описанным проблемам.

Опытные немецкие врачи предлагают лечение особых форм заболеваний локтевого сустава. Так, специалисты клиники Gelenk-Klinik во Фрайбурге предлагают лечение Болезни Кёнига (рассекающий остеохондрит), которое так же называют и суставной мышью. При данной патологии наблюдаются более объемные отслоения костно-хрящевых фрагментов локтевого сустава между лучевой и плечевой костью.

Клиника Gelenk-Klinik во Фрайбурге проводит лечение различных стадий данной болезни. Особое внимание наши специалисты обращают на лечение свободных суставных тел, образовавшихся на основе так называемого деструктивного остеохондроза. Заболевание Morbus Panner — это асептический костный некроз в области плечевой кости, а именно некроз головки мыщелка плечевой кости (Capitulum humeri), который является гибкой противоположностью лучевой кости локтевого сустава. Данным недугом страдают, как правило, дети в возрасте от 6 до 10-ти лет. Лечение такой патологии локтевого сустава не подразумевает оперативного вмешательства, так как в этом возрасте скелет ребенка способен самовосстанавливаться

Однако стоит заметить, что Болезнь Кёнига (рассеивающий остеохондрит) зачастую встречается у пациентов в возрасте от 20-ти лет, в основном у спортсменов, и подразумевает совершенно другое лечение.

Лечение Болезни Кёнига зависит от размера отделившегося костно-хрящевого фрагмента. Как правило, в клиниках Германии проводят операции по полному их удалению, а так же репозицию отломков путем артроскопической либо открытой операционной техники. Для постановки диагноза необходимо сделать рентген локтевого сустава в двух проекциях, а в некоторых случаях рекомендуется сделать снимки в боковой проекции. Кроме того лечение локтевого сустава подразумевает прохождение компьютерной томографии (КТ) и, дополнительного обследования для точного определения локализации свободного суставного тела. Таким образом, врач сможет более точно оценить серьёзность ситуации и назначить целенаправленное лечение локтевого сустава.

Если Вам необходимо лечение локтевого сустава, обращайтесь в клинику Gelenk-Klinik в Германии. Наши специалисты предоставят Вам всю необходимую информацию и обеспечат Вам высококачественное лечение.

Остеофиты

Остеофиты — эта патологические костные разрастания неправильной формы, которые развиваются при окостенении надкостницы, связок и других прилежащих к суставу тканей, и при нормальном развитии скелета отсутствуют.

Встречаются остеофиты в крупных суставах, таких как плечевые, локтевые, тазобедренные, коленные и голеностопные. Встречаются они так же на позвонках, ребрах, ключицах и др.

Причины возникновения

По механизму своего развития остеофиты делятся на 8 основных видов:

Посттравматические: возникают после травмы надкостницы с ее отслоением, переломы кости. Особенно стимулирует образование остеофитов попавшая в рану инфекция при открытом переломе.

Остеофиты денегеративно-дистрофического происхождения формируются в тех суставах, где по различным причинам идет активное разрушение суставного хряща и повреждение кости под хрящом. Примером такого процесса может быть деформирующий артроз коленного сустава, при котором остеофиты коленного сустава развиваются как ответ на повреждение подхрящевого слоя кости и ограничивают движения в суставе, замедляя, таким образом дальнейшее разрушения хряща и деформацию сустава.

Остеофиты, образующиеся при воспалительных процессах. Например, при остеомиелите,туберкулезе, бруцеллезе, ревматоидном артрите.

Остеофиты, возникающие при некоторых системных изменениях в скелете, в результате эндокринных нарушений. Например, при акромегалии.

Остеофиты при поражении ЦНС: остеофиты могут развиваться при различных заболеваниях нервной системы, когда нарушается иннервация (поступление в ткани нервных импульсов) тканей.

Остеофиты, образующиеся в результате чрезмерных физических нагрузок, в местах раздражения надкостницы сильными и частыми сокращениями прикрепляющихся к ней мышц.

Остеофиты, образующиеся в результате образования микронадрывов капсулы сустава или ее ущемления между суставными поверхностями суставов при резких в них движениях. Примером таких повреждений является «нога футболиста», при котором в ответ на повреждение капсулы сустава появляются остеофиты голеностопного сустава по переднему краю суставной поверхности большеберцовой кости.

Симптомы

Остеофиты вырастают до определенной величины, прекращают свой рост и, как правило, в течение долгого времени остаются без изменений.

Вначале остеофиты имеют хрящевое строение с очагами окостенения. Затем приобретают структуру мягкой губчатой кости. Заканчивают свое развитие остеофиты образованием плотной компактной костной ткани.

Описаны случаи развития остеопороза и процессов разрушения костной ткани остеофита, которые могут приводит к частичному или полному рассасыванию костного выроста.

Исключением являются остеофиты, приводящие к сдавлению нервных стволов, или глубоко внедряющиеся в мышцы. Такие остеофиты могут провоцировать появление болей различной степени интенсивности.

В одних случаях остеофиты являются защитным механизмом при развитии патологического процесса в суставе, ограничивая движение и, таким образом, предохраняя сустав от дальнейшего разрушения суставных поверхностей костей и суставного хряща при нагрузке.

В некоторых случаях остеофиты сами становятся источником травмирования тканей и только усугубляют процессы разрушения сустава. Так, например, остеофиты голеностопного сустава способствуют ущемлению капсулы голеностопного сустава между костным выростом и суставной поверхностью таранной кости, что приводит к усилению болей, появлению отека и воспаления в суставе.

Диагностика

Остеофиты часто являются случайными находками на рентгенограмме при проведении обследования по другим поводам. Реже остеофиты можно прощупать пальцами, если они больших размеров и расположены близко к поверхности кожи.

Лечение

Само по себе обнаружение остеофита не имеет клинической ценности. Необходимо установить заболевание, которое привело к появлению остеофитов, иначе лечение будет неэффективным и может только усугубить ситуацию.

Если остеофиты не провоцируют болей и значительно не ограничивают движения в суставах, то лечение не требуется.

Современным и эффективным методом лечения остеофитов является Ударно- волновая терапия. Благодаря своим уникальным свойствам, ударная волна разрушает структуру остеофита и происходит постепенное рассасывание остеофита. Типичным примером является лечение пяточной шпоры. Курс лечения составляет  5 процедур, обычно 1 раз в неделю.


Чем опасен белый кариес? | клиника «Эстетика»

Записаться на приём

Белый кариес – это начальная стадия развития кариозного процесса. Он сопровождается образованием на поверхности зубов меловых пятен, которые свидетельствуют о деминерализации эмали. Со временем пораженные ткани меняют цвет, приобретают шероховатость. При кариесе в стадии белого пятна лечение не всегда назначается вовремя, так как из-за отсутствия явно выраженных симптомов пациенты поздно обращаются к стоматологу.

Какие патологии развиваются на фоне кариеса?

На начальной стадии кариозный процесс достаточно безобидный. Однако при отсутствии должной терапии он быстро распространяется на дентин, что приводит к повышению чувствительности зубов. Чтобы избежать негативных последствий, когда у пациента диагностирован белый кариес, лечение должно быть направлено на повышение сопротивляемости эмали кариесогенным факторам.

Если своевременная помощь не будет оказана, инфекционно-воспалительный процесс быстро распространяется за пределы твердых тканей. Это приводит к развитию таких последствий, как:

  • Гингивит (локализованный). При расположении очагов деминерализации в межзубном пространстве патогенные бактерии проникают в мягкие ткани, что приводит к сильному воспалению десен.
  • Флюс. Поражение надкостницы сопровождается развитием периостита, при этом происходит отслоение тканей и образуются гнойные полости.
  • Пульпит. Воспаление внутреннего-сосудисто-нервного пучка, которое сопровождается острой болью. Если пациенту своевременно не назначат лечение, пульпит принимает гнойный характер, что грозит отмиранием тканей и нарушением их питания.
  • Периодонтит. Воспаление тканей, которые располагаются рядом с пораженным зубом, возникает из-за распространения инфекции по внутренним зубным каналам. Периодонтит при отсутствии лечения может трансформироваться в периодонтальный абсцесс.
  • Кисты, гранулемы. На фоне периодонтита у многих пациентов происходит разрушение костной ткани, которое сопровождается образованием грануляций и кист с гнойными полостями.

Чем еще опасен кариес?

Кариозный процесс отрицательно воздействует на общее состояние организма. На фоне постоянного присутствия инфекции в организме у многих пациентов возникают аллергические реакции. Именно поэтому важно своевременно провести терапию, чтобы предотвратить развитие опасных последствий.

При отсутствии должной терапии кариозный процесс быстро прогрессирует, что приводит к снижению функциональности пораженных зубов и нарушению работы ЖКТ. Процесс переработки пищи сопровождается острой болью, что в разы снижает его качество. Частички пищи, которые остаются в кариозных полостях, становятся благотворной почвой для развития бактерий, что значительно ускоряет деструкцию тканей. Самым неприятным последствием кариеса является потеря зубов.

Где лечат кариес в Новосибирске?

Качественную помощь в лечении кариеса можно получить в клинике «Эстетика». Мы используем современное диагностическое оборудование, которое позволяет выявить кариес на ранних стадиях и предотвратить серьезные последствия.

Для лечения ранних форм кариеса наши врачи используют малоинвазивные методики (инфильтрация и т.д.), которые подходят даже детям. В более сложных ситуациях мы подбираем протоколы лечения, которые позволяют максимально сохранить здоровые ткани зуба. В случае если сохранить пораженные единицы не представляется возможным, мы предлагаем пациентам провести имплантацию, чтобы сохранить физиологию зубного ряда.

Публикуемые на сайте статьи носят информационный характер, и описанные услуги могут не соответствовать перечню услуг, оказываемых в стоматологической клинике. Наличие и стоимость процедур уточняйте у администратора.

Остеомиелит — Заболевания — Медкомпас

Остеомиелит – это гнойное воспаление, поражающее кость со всеми ее элементами: самой костной тканью, надкостницей и костным мозгом.

Симптомы болезни

Как правило, заболевание начинается остро: резко поднимается температура тела, появляется озноб и другие признаки гнойной интоксикации.

В этот же период больных беспокоит боль в пораженной кости распирающего характера, которая значительно усиливается при любых движениях. При этом внешних проявлений нет, – они появляются только на 1-2 неделе заболевания. Кожа над пораженной костью становится отечной, гиперемированой, прикосновение к этой области крайне болезненно.

При дальнейшем развитии заболевания гной прорывается в окружающие ткани, поражая мышцы и связки. В связи с тем, что давление в кости после прорыва гноя уменьшается, боль тоже стихает, но это «улучшение» обманчиво, поскольку является свидетельством развития флегмоны. 

Причины болезни

Остеомиелит бывает гематогенным (если инфекция заносится в кость с током крови) и посттравматическим. Однако причиной остеомиелита, вне зависимости от его вида, является проникновение в кость инфекционных агентов.

Чаще всего причиной этого заболевания становятся золотистый стафилококк, кишечная палочка, стрептококки и т.д.

Чаще всего гематогенным остеомиелитом болеют дети 7-14 лет: по причине несостоятельности иммунитета и благодаря тому, что кости в этот период растут особенно активно, и кровообращение в них мощное.

Посттравматический остеомиелит возникает на фоне открытых переломов костей, огнестрельных ранений или перенесенных операций в области поражения.  

Диагностика

В клиническом анализе крови определяются неспецифические признаки воспаления: увеличение числа лейкоцитов, сдвиг лейкоцитарной формулы влево, повышение СОЭ.

На рентгене какие-либо изменения в кости можно увидеть только к концу второй недели заболевания: на снимках определяется разрушение кости и отслоение надкостницы. Позже образуются секвестры – участки отмерших тканей кости.

Кроме того, в диагностике остеомиелита используют томографию, УЗИ, исследования с мечеными изотопами.

Если гной выходит наружу через свищ, проводится фистулография – исследование свищевого хода.

Осложнения

Чаще всего остеомиелит (как острый, так и хронический) осложняется такими состояниями, как:

  • Анкилозы (сращения) суставов
  • Патологические переломы, «ложные суставы», дефекты костной ткани, плохая регенерация
  • Деформации костей
  • Образование опухолей на месте хронического воспаления (нередко – злокачественных).

Лечение болезни

Лечение остеомиелита включает как местные, так и общие мероприятия. Используются антибиотики, введение растворов для борьбы с интоксикацией, поддержка иммунной системы. Почти всегда это заболевание требует назначения обезболивающих и противовоспалительных средств.

Местное лечение включает перевязки (часто – фиксирующие). Хирургическое лечение показано только при самых тяжелых формах: в случае развития флегмоны мягких тканей вокруг кости.

Оссифицирующий периостит

Оссифицирующий периостит

 

Оссифицирующий периостит — частая форма хронического воспаления надкостницы, которая развивается при длительных раздражениях периоста и характеризуется образованием новой кости из гиперемированного и интенсивно пролиферирующего внутреннего слоя периоста. Этот процесс может быть самостоятельным или, чаще, сопровождает воспаление в окружающих тканях. Оссифицирующий периостит развивается в окружности воспалительных или некротических очагов в кости (например, остеомиелита), под хроническими варикозными язвами голени, в окружности воспалительно-измененных суставов, туберкулезных очагов в кортикальном слое кости. По прекращении раздражений, вызывающих явления оссифицирующего периостита, дальнейшее костеобразование останавливается; в плотных компактных остеофитах может произойти внутренняя перестройка кости (медуллизация), и ткань принимает характер спонгиозной кости. Иногда оссифицирующий периостит ведет к образованию синостозов, чаще всего между телами соседних позвонков, между берцовыми костями, реже между костями запястья и предплюсны. Быстро протекающие процессы ведут к отслоению надкостницы гноем, распространяющимся между ней и кортикальным слоем, воспалительным или опухолевым инфильтратом. Это можно наблюдать при остром остеомиелите, опухоли Юинга. Гладкие, ровные периостальные наслоения сопровождают поперечную патологическую функциональную перестройку. При остром воспалительном процессе, когда под периостом скапливается гной под большим давлением, надкостница может разорваться, и на участках разрывов продолжает продуцироваться кость. Рекомендуется санаторно-курортное лечение в санаториях с медицинским профилем: лечение заболеванием костно-мышечной системы: «Дон» (Воронежская область), «Дубравушка» (Белгородская область), имени А.С. Абельмана (Владимирская область), имени М.И. Калинина (Тамбовская область), имени В.В. Воровского (Ярославская область), имени А.П. Бородина (Костромская область), «Беломорье» (Архангельская область), «Дюны» (Санкт-Петербург), «Озеро Медвежье» (Курганская область), «Обуховский», «Юбилейный «(Свердловская область) и многие другие санатории России.

 

ПИСЬМО ДИРЕКТОРУ

Прямо с этой страницы Вы можете написать письмо директору
«Курортного магазина».

Сохранение надкостницы при костной регенерации

В онкологический диспансер поступил мальчик 12 лет с саркомой Юинга локтевой кости. У пациента была проведена широкая резекция диафиза локтевой кости, и мы забрали его ипсилатеральную малоберцовую кость в качестве аутологичного неваскуляризированного трансплантата. Во время резекции мы тщательно сохранили периостальный слой через продольный разрез с циркулярной отслойкой от кости, стараясь не мешать местной васкуляризации. Мы не сшивали надкостницу после сбора, а сближали ее лоскуты аккуратным фасциальным закрытием.Длина малоберцового трансплантата составляла 11 см.

Мы смогли реконструировать локтевую кость в ходе той же хирургической сессии, потому что одновременное гистологическое исследование остаточного костномозгового канала локтевой кости не выявило опухоли.

Через несколько дней после операции пациент смог ходить с одним костылем и частичной опорой. Полная нагрузка разрешается через 3 недели. Рентгенограммы, сделанные через 1, 2, 4 и 6 месяцев после операции, показали быстрый рост малоберцовой кости с полной регенерацией через 6 месяцев (рис. 1).

Сохранение надкостницы играет важную роль в процессе заживления костей. Agarwal et al.1 сообщают об аналогичных результатах, описывая регенерацию в 21 случае извлечения малоберцовой кости у педиатрических пациентов, у которых была сохранена надкостница. Химиотерапия может повредить заживлению кости,2 но в этом случае мы показываем полную регенерацию кости, которая произошла во время послеоперационной химиотерапии и ближе к подростковому возрасту.

Хорошо известно, что надкостница является источником клеток-предшественников остеогенеза, и при тщательном сохранении большие костные дефекты могут быть устранены, особенно у детей, у которых она толще и более функциональна, чем у взрослых.3

Клинические изображения выбраны потому, что они особенно интригующие, классические или драматичные. Представление четких, соответствующим образом помеченных изображений с высоким разрешением должно сопровождаться подписью к рисунку. Требуется краткое объяснение (максимум 300 слов) образовательной важности изображений с минимальным количеством ссылок. Перед отправкой должно быть получено письменное согласие пациента на публикацию.

Сравнение двух методов магнитной сепарации

Abstract

Ткань надкостницы челюсти человека содержит остеопредшественники, которые потенциально могут применяться в тканевой инженерии в челюстно-лицевой хирургии.Чтобы изолировать остеопрогениторные клетки из гетерогенных клеточных популяций, мы использовали специфическое антитело к антигену мезенхимальных стволовых клеток-1 (MSCA-1) и сравнили два метода магнитной сепарации. Мы проанализировали полученные фракции MSCA-1 + и MSCA-1 с точки зрения чистоты, выхода положительных/отрицательных клеток, пролиферативного и минерализационного потенциалов. Анализ жизнеспособности клеток после разделения показал, что метод EasySep дает более высокие показатели жизнеспособности, тогда как результаты проточной цитометрии показали более высокую чистоту клеточных фракций, разделенных с помощью MACS.Способность к минерализации остеогенно-индуцированных клеток MSCA-1 + по сравнению с контрольными клетками MSCA-1 с использованием MACS была в 5 раз выше, тогда как такое же сравнение после EasySep не показало существенных различий между обеими фракциями. Анализируя клеточную пролиферацию, мы обнаружили значительную разницу между пролиферативным потенциалом остеогенных клеток по сравнению с необработанными клетками после разделения MACS и EasySep. Дифференцированные клетки после разделения MACS регулировали свою пролиферативную способность, тогда как клетки, разделенные EasySep, этого не сделали.Анализ экспрессии белка показал небольшие различия между двумя методами разделения. Наши результаты показывают, что MACS является более подходящим методом разделения для выделения остеопредшественников из всей популяции клеток периоста челюсти.

Образец цитирования: Ольбрих М., Ригер М., Рейнерт С., Александр Д. (2012) Выделение остеопрогениторов из клеток периоста челюсти человека: сравнение двух методов магнитной сепарации. ПЛОС ОДИН 7(10): е47176. https://дои.org/10.1371/journal.pone.0047176

Редактор: Xing-Ming Shi, Университет медицинских наук Джорджии, Соединенные Штаты Америки

Поступила в редакцию: 19 июля 2012 г.; Принято: 10 сентября 2012 г.; Опубликовано: 19 октября 2012 г.

Авторское право: © Olbrich et al. Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Это исследование было частично спонсировано Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (веб-сайт спонсора: www.bmbf.de) в рамках REGiNA (номер гранта: FKZO1KQ0902A). MR финансировался BMBF. Нет дополнительного внешнего финансирования для этого исследования. Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Костные трансплантаты, используемые при реконструкции альвеолярного отростка и челюстной кости, могут быть созданы с помощью методов тканевой инженерии [1]. Остеопрогениторные клетки могут служить подходящим источником клеток для этой цели. Надкостница содержит мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки (МСК), которые обладают способностью дифференцироваться в различные клоны, такие как адипогенные, хондрогенные, миогенные и остеогенные ткани [2].

Надкостница состоит из трех зон. Остеогенные предшественники ограничены внутренним слоем, известным как слой камбия, тогда как следующая зона в основном содержит тканевые фибробласты.Третья зона состоит в основном из коллагеновых волокон [3], [4]. Хотя надежное разделение различных слоев затруднено из-за небольшой толщины ткани надкостницы челюсти человека, идентификация характерных маркеров остеогенных клеток-предшественников важна для обеспечения успеха будущих клинических применений с использованием этого типа стволовых клеток.

Недавно мы показали, что обогащенные MSCA-1 + (мезенхимальные стволовые клетки антиген-1) клетки, происходящие из надкостницы челюсти человека (JPC), обладают более высоким остеогенным потенциалом по сравнению с клетками MSCA-1 [5].MSCA-1 экспрессируется мезенхимальными стволовыми клетками подмножества CD271 Bright в костном мозге [6], [7]. MSCA-1 был идентифицирован как тканевая неспецифическая щелочная фосфатаза (TNAP) [8].

Предыдущая работа Mucci et al. [9] сравнивали методы магнитной сепарации. В их отчете изолированные моноциты CD14 + из крови были использованы для создания in vitro дендритных клеток (ДК), и сравнивались системы выделения MACS и EasySep. Несмотря на высокую чистоту и одинаковую жизнеспособность обоих методов, авторы рекомендовали MACS как более подходящий для получения неактивированных ДК для функциональных исследований.

В настоящем исследовании мы сравнили два метода магнитной сепарации для получения чистой субпопуляции остеопредшественников с использованием специфического антитела к MSCA-1. Из-за относительно низких показателей выживаемости, полученных с помощью MACS (Miltenyi Biotec, Бергиш-Гладбах, Германия), мы сравнили его с подходом EasySep, предоставленным Stem Cell Technologies (Ванкувер, Канада), и проанализировали показатели выживаемости, чистоты клеток, выходы, in vitro. Минерализационный потенциал и пролиферативная способность выделенных фракций.

Материалы и методы

Культура клеток

Надкостница челюсти человека была получена во время плановой челюстно-лицевой биопсии после письменного информированного согласия. Образцы от 16 доноров были включены в это исследование в соответствии с местным этическим комитетом (Ethik-Kommission der Medizinischen Fakultät Tübingen, номер разрешения 194/2008BO2). После основной стадии расщепления с использованием коллагеназы типа XI (1500 ЕД/мл, Sigma, Steinheim, Germany) в течение 90 минут JPC помещали в культуральные колбы объемом 75 см 2 .До достижения слияния JPC культивировали в среде DMEM/F-12 (Invitrogen-BioSource Europe, Нивель, Бельгия), содержащей 10 % FCS (Sigma-Aldrich, Штайнхайм, Германия), 1 % фунгицида и пенициллина/стрептомицина (Biochrom, Берлин, Германия). Германия). Клетки пассировали с использованием трипсин-версена ЭДТА (1×, Lonza, Basel, Schweiz). В последующих экспериментах использовали ПКД с пятого по седьмой пассажи. В это исследование были включены только JPC, способные минерализовать in vitro .

Эксперименты по дифференциации

Для экспериментов по остеогенной дифференциации JPC (3.5×10 4 клеток на лунку в 6-луночных планшетах) культивировали в среде OB (DMEM/F12, содержащей 10% FCS, 10 мМ β-глицерофосфата, 100 мкМ 2-фосфата L-аскорбиновой кислоты и 4 мкМ дексаметазона (Sigma -Олдрич, Штайнхайм, Германия)). Клетки обрабатывали этими добавками в течение 30 дней. Среду заменяли три раза в неделю. В качестве недифференцированного контроля служили необработанные клетки, культивированные без каких-либо остеогенных соединений в течение того же периода.

Магнитное мечение клеток и разделение клеточной фракции MSCA-1

+ с помощью MACS и EasySep

Для отделения фракции клеток MSCA-1 + от всей популяции JPC сравнивали два подхода к магнитной сепарации.JPC были помечены с использованием либо набора MicroBead Anti-MSCA-1 (Miltenyi Biotec, Бергиш-Гладбах, Германия), либо набора для селекции человека «сделай сам» (StemCell Technologies, Кельн, Германия) в сочетании с анти-MSCA-1. -1 антитела (Miltenyi Biotec, Бергиш-Гладбах, Германия).

Для разделения MACS до 2×10 8 клеток центрифугировали при 300× g в течение 10 мин. Осадок клеток ресуспендировали в 1200 мкл фосфатно-солевого буфера (PBS, pH 7.2), 0,5% бычьего сывороточного альбумина (БСА) и 2 мМ ЭДТА. Добавляли реагент, блокирующий FcR (400 мкл), и анти-MSCA-1 MicroBeads (400 мкл), и смесь инкубировали в течение 20 мин при 4°C. После промывки 1 мл буфера PBS клеточные суспензии центрифугировали при 300× g в течение 10 мин. Меченые клетки ресуспендировали в 1 мл буфера PBS. Образцы сначала наносили на фильтры предварительного разделения для удаления скоплений клеток, а затем на колонки МС. Немеченые клетки MSCA-1 прошли через колонку, тогда как клетки MSCA-1 + остались в колонке благодаря магнитному полю.После трехкратной промывки 500 мкл буфера PBS колонку вынимали из магнитного поля и элюировали фракцию MSCA-1 + .

Для разделения EasySep до 1×10 8 клеток инкубировали в течение 15 минут со 100 мкл коктейля положительной селекции, содержащего антитела против MSCA-1. Магнитные наночастицы EasySep (55 мкл) добавляли к смеси клеток и антител и инкубировали в течение 10 мин при комнатной температуре. К клеточной суспензии добавляли буфер (PBS, 2% FCS, 1 мМ ЭДТА) до достижения объема 2.5 мл. Образцы помещали в намагниченную камеру и образцы инкубировали в течение 10 мин. Магнит переворачивали для сбора фракции клеток MSCA-1 , а фракция клеток MSCA-1 + оставалась внутри пробирки. Эту процедуру EasySep (добавление 2,5 мл буфера, инкубацию с магнитом и переворачивание магнита) повторяли три раза. Затем пробирку снимали с магнита, а оставшиеся клетки ресуспендировали в культуральной среде. Следуя обоим методам разделения, 3.5×10 4 клеток каждой фракции высевали на лунку в 6-луночный планшет для дальнейших экспериментов.

Анализ экспрессии MSCA-1 методом проточной цитометрии в клеточных фракциях, разделенных MACS и EasySep

Отделенные клеточные фракции (MSCA-1 +/- ) центрифугировали (350× g , 7 мин), ресуспендировали в 20 мкл 10% Gamunex (раствор человеческого иммуноглобулина, Talerics Biotherapy, Франкфурт, Германия) и инкубируют 15 мин при 4°С. После добавления 100 мкл буфера FACS (PBS, 0.1% БСА, 0,1% азида натрия) клетки смешивали с анти-MSCA-1 супернатантами [10] и инкубировали 15 мин при 4°С. Клетки центрифугировали (350× g , 7 мин) и дважды промывали FACS-буфером. Затем осадки клеток инкубировали с 10 мкл вторичных меченных фикоэритрином (ФЭ) поликлональных козьих антимышиных антител (Dako, Glostrup, Дания) в течение 15 мин при 4°C. Клетки дважды промывали, центрифугировали и ресуспендировали в 200 мкл буфера FACS для анализа методом проточной цитометрии.Измерения проводились с помощью FACScan (Becton Dickinson, Franklin Lakes, США). Клетки отрицательного контроля инкубировали только со вторичными антителами. Для оценки данных использовали программу CellQuestPro.

Определение способности к минерализации клеточных фракций, разделенных MACS и EasySep

Окрашивание

ализариновым красным использовали для обнаружения преципитатов фосфата кальция во фракциях клеток, разделенных с помощью MACS и EasySep. Клетки фиксировали в метаноле (-20°С) в течение 2 мин и сушили на воздухе.Затем их инкубировали с красителем ализариновым красным (40 мМ, рН 4,0) в течение 20 мин. После промывки деионизированной водой (четыре раза по 5 мин на шейкере) клетки промывали в PBS, обезвоживали этанолом (-20°С) и сушили на воздухе. Осадки фосфата кальция окрашивались в ярко-красный цвет.

Для количественной оценки окрашивания ализариновым красным использовали коммерческий набор для количественной оценки остеогенеза (Millipore, Billerica, США) в соответствии с инструкциями производителя. Вкратце, краситель ализариновый красный растворяли из монослоя путем добавления 10% уксусной кислоты в каждую лунку и встряхивания в течение 30 мин.Монослои клеток отделяли с помощью клеточных скребков, а клеточные растворы переносили в микроцентрифужные пробирки. Образцы нагревали в течение 10 мин при 85°С, а затем охлаждали на льду в течение 5 мин. После центрифугирования (20000× g , 15 мин) супернатанты переносили в свежие пробирки и нейтрализовали 10% раствором гидроксида аммония. Для количественного определения отложений фосфата кальция были проведены измерения оптической плотности при длине волны 405 нм для серии разведений известных концентраций (30 мкМ, 15 мкМ, 7.5 мкМ, 3,75 мкМ, 1,88 мкМ, 0,94 мкМ, 0,47 мкМ) ализаринового красителя с использованием ELx800 ELISA Reader (Bio-Tek, Winooski, США). Программное обеспечение KC4 использовалось для оценки данных.

Анализ клеточной пролиферации в MACS- и EasySep-разделенных клеточных фракциях

Коммерчески доступный набор (EZ4U, Biomedica, Вена, Австрия) использовали для определения скорости пролиферации клеток для MACS и разделенных клеточных фракций EasySep (MSCA-1 +/- ) во время остеогенеза с недифференцированными контролями.После разделения клеток 1,5×10 3 клеток высевали на лунку 96-луночного планшета в трех повторностях для каждой полученной фракции. После инкубации в течение ночи для адгезии клеток культуральную среду удаляли и добавляли среду с остеогенными стимулами (ОВ) или без них. Через разное время инкубации (5, 10 и 20 сутки) в каждую лунку добавляли по 20 мкл субстрата и смесь инкубировали в течение 4 ч при 37°С. Для количественной оценки клеточной пролиферации измерения оптической плотности при длине волны 450 нм и при длине волны 620 нм в качестве эталона проводили с использованием ELx800 Elisa Reader (Bio-Tek, Winooski, U.С.А.). Программное обеспечение KC4 использовалось для оценки данных.

Анализ экспрессии белка в клеточных фракциях, разделенных MACS и EasySep

Для параллельного обнаружения различных растворимых рецепторов и родственных белков использовали коммерческий массив профилировщиков протеома (R&D Systems, Абингдон, Великобритания). Нитроцеллюлозные мембраны инкубировали в течение ночи при 4°C на шейкере с качающейся платформой с супернатантами из клеточных фракций, разделенных с помощью MACS и EasySep. Мембраны промывали три раза по 10 минут с использованием предоставленного промывочного буфера и инкубировали со смесью антител для детекции в течение 2 часов.После повторной промывки мембраны инкубировали со стрептавидин-пероксидазой хрена (HRP) в течение 30 мин, а затем подвергали воздействию хемилюминесцентных реагентов (ECL Plus Western Blotting Detection System, GE Healthcare; Мюнхен, Германия) в течение 5 мин и X- лучевые фильмы на 60, 90 и 120 секунд. Интенсивность пикселей положительных сигналов анализировали с использованием программного обеспечения ImageJ 1.4 и плагина DotBlotAnalyzer.

Статистический анализ

Данные представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего.Для статистического анализа использовали критерий Стьюдента и приблизительный t Уэлча. Значение p<0,05 считалось значимым.

Результаты

Дифференцировочный потенциал анализируемых образцов клеточных культур

Для прямого сравнения методов разделения клеток MACS и EasySep в это исследование были включены только JPC, которые были способны минерализовать in vitro . Потенциал остеогенной дифференцировки JPC определяли окрашиванием Ализарином и фон Косса (после 20 дней остеогенной индукции) и экспрессией щелочной фосфатазы, как было опубликовано ранее [5], [10].

Определение выживаемости после разделения клеток MACS и EasySep

Количество клеток JPC, выделенных от доноров (n = 16), определяли перед каждой магнитной сепарацией MACS и EasySep и непосредственно после нее. Показатели выживаемости и смертности рассчитывали для каждого метода разделения. При разделении MACS выжило 58,02% ± 1,75 клеток, что дает уровень смертности примерно 40%, как показано на рис. 1. При разделении EasySep выжило 79,68% ± 4,06 клеток. , что указывает на то, что около 20% первоначально нанесенных клеток было потеряно.Разница между показателями выживаемости/смертности, полученными обоими методами разделения, была значимой (p<0,0001).

Рис. 1. Показатели выживаемости после разделения MACS (зеленый столбец) и EasySep (синий столбец).

При разделении MACS было потеряно около 40%, а при разделении EasySep около 20% первоначально нанесенных клеток. Разница между показателями выживаемости/смертности, полученными обоими методами разделения (n = 16 для каждого метода разделения), была значимой (p<0.0001).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0047176.g001

Анализ клеточной чистоты клеточных фракций, разделенных MACS и EasySep

Чистоту выделенных клеточных фракций MSCA-1 и MSCA-1 + анализировали с помощью проточной цитометрии. После магнитного разделения клетки снова метили супернатантами анти-MSCA-1 и вторичными антителами, мечеными ФЭ. Экспрессию MSCA-1 анализировали с помощью проточной цитометрии.Рис. 2A–B показаны репрезентативные гистограммы MACS (рис. 2A) и EasySep (рис. 2B), разделенных клеточных фракций (черный — контроль PE, красный — образец, окрашенный MSCA-1). Клетки MSCA-1 , разделенные с помощью MACS, демонстрируют очень слабую экспрессию MSCA-1, тогда как в положительной фракции был обнаружен явный сдвиг в экспрессии MSCA-1 (рис. 2А). Напротив, было показано, что клетки MSCA-1 , отделенные EasySep, частично экспрессируют MSCA-1, в то время как положительная фракция не экспрессирует поверхностный маркер (рис.2Б). На рис. 2C и 2D показаны результаты количественного определения клеток MSCA-1 + в фракциях, разделенных MACS/EasySep (n = 4). Ось Y обозначает процент положительных клеток MSCA-1 (%). Экспрессия MSCA-1 значительно отличалась (p<0,021) между клеточными фракциями MSCA-1 (11,15±3,17) и MSCA-1 + (44,26±5,24) после разделения MACS (p<0,0016). Нам не удалось обнаружить отчетливо более высокую экспрессию MSCA-1 в MSCA-1 + (18,95±9,73 по сравнению с MSCA-1 : 27,69±10,10; n.s.) клеточная фракция после разделения EasySep.

Рис. 2. Чистота клеток MACS (A, C) и EasySep (B, D) разделенных клеточных фракций, определенная проточным цитометрическим анализом.

После магнитного разделения клетки метили супернатантами против MSCA-1 и вторичными антителами, меченными PE, и анализировали экспрессию MSCA-1 с помощью FACS. На верхней панели рисунка показаны репрезентативные гистограммы проточной цитометрии MSCA-1 -/+ . На рис. 2C и 2D показаны результаты количественного определения клеток MSCA-1 + в фракциях, разделенных MACS/EasySep (n = 4).Экспрессия MSCA-1 значительно отличалась (p<0,021) между фракциями клеток MSCA-1 (11,15 ± 3,17) и MSCA-1 + (44,26 ± 5,24), разделенными MACS, но не EasySep.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0047176.g002

Количественное определение способности к минерализации клеточных фракций, разделенных с помощью MACS и EasySep

После разделения клеточных фракций MSCA-1 +/- с использованием обоих методов разделения клетки высевали на 6-луночные планшеты и подвергали остеогенной дифференцировке в течение 30 дней.После окрашивания монослоев ализариновым красным преципитаты фосфата кальция количественно определяли фотометрически (n = 13 для каждого метода разделения). В общем, фракции MSCA-1 + , полученные обоими способами разделения, показали повышенное количество осадков фосфата кальция по сравнению с соответствующими необработанными контролями, как и ожидалось. Как показано на рис. 3, MACS-разделенные фракции клеток MSCA-1 показали увеличение преципитатов фосфата кальция по сравнению с необработанным контролем (индекс индукции в 14,05±4,29 раза), тогда как MACS-разделенные Клетки MSCA-1 + выявили 73,37±39,98-кратное увеличение количества узелков по сравнению с недифференцированным контролем.Удивительно, но после разделения с помощью EasySep клетки MSCA-1 имели 58,86±23,41-кратное увеличение количества преципитатов по сравнению с необработанным контролем, тогда как 58,24±25,52-кратное увеличение в клубеньках был получен в клетках MSCA-1 + . Эти результаты показывают, что фракции клеток MSCA-1 +/- , разделенные с помощью EasySep, показали почти одинаковую способность к минерализации (рис. 3B). По сравнению с результатами, полученными EasySep, была обнаружена отчетливая разница между минерализующей способностью клеточных фракций MSCA-1 + и MSCA-1 после разделения MACS: мы обнаружили в 5 раз большее количество осадков в MSCA-1 + , разделенные MACS, по сравнению с клетками MSCA-1 (рис.3А, р<0,05). Однако прямое сравнение клеток MSCA-1 + , разделенных MACS и EasySep, в отношении остеогенной способности не выявило существенных различий, как показано на рис. 3C.

Рисунок 3. Количественное определение минерализационной способности разделенных клеточных фракций MACS (ярко- и темно-зеленые столбцы) и EasySep- (ярко- и темно-синие столбцы).

После окрашивания ализариновым красным и последующего растворения красителя из монослоев осадки фосфата кальция количественно определяли фотометрически (n = 13 для каждого метода разделения).Проиллюстрировано увеличение количества осадков фосфата кальция по сравнению с необработанными контролями (индекс индукции, х-кратное). В клетках MSCA-1 + , разделенных MACS, было обнаружено в 5 раз большее количество преципитатов по сравнению с клетками MSCA-1 (p<0,05) (A). Напротив, фракции клеток, отделенные EasySep, существенно не отличались по своей минерализационной способности (B). Прямое сравнение положительных фракций, разделенных обоими методами, не показало существенных различий, как показано в части С рисунка.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0047176.g003

Анализ клеточной пролиферации в MACS- и EasySep-разделенных клеточных фракциях

Скорость пролиферации клеток MSCA-1 +/- , разделенных MACS и EasySep, анализировали на 5, 10 и 20 дни остеогенной дифференцировки (n = 4 для каждого метода разделения) по сравнению с необработанными контролями. Клетки, разделенные MACS, показали сходное поведение пролиферации на 5-й день (MSCA-1 ко по сравнению с ОБ: 0,26±0,11 по сравнению с 0,20±0,07; MSCA-1 + ко по сравнению с ОБ: 0 ,24±0,08 против 0,18±0,06, рис.4А и 4С). Четкие различия между необработанными и остеогенно-индуцированными клетками были обнаружены на 10-е сутки (MSCA-1 ко по сравнению с ОВ: 0,60±0,20 по сравнению с 0,32±0,11; MSCA-1 + ко по сравнению с ОБ: 0,56±0,15 против 0,36±0,126) и 20 (MSCA-1 ко против ОБ: 1,65±0,33 против 0,56±0,25; MSCA-1 + ко против ОБ: 1,53±0,22 против 0,60±0,31). В целом, недифференцированные клетки пролиферировали быстрее, чем остеогенно-индуцированные. За исключением 20-го дня остеогенеза, не было обнаружено существенных различий между скоростью пролиферации клеточных фракций MSCA-1 + и MSCA-1 на 5-й и 10-й день.Клетки, разделенные MACS, на 20-й день показали значительные различия (MSCA-1 : p<0,044; MSCA-1 + : p<0,044) между недифференцированными клетками и остеогенно-индуцированными клетками для MSCA-1 и MSCA-1 + клеток.

Рисунок 4. Характер пролиферации клеток во время остеогенеза JPC.

Скорость пролиферации (оптическую плотность) клеток MSCA-1 +/− , разделенных MACS- (A, C) и EasySep (B, D) анализировали на 5, 10 и 20 дни остеогенной дифференцировки ( n = 4 для каждого метода разделения) по сравнению с необработанным контролем.MACS-разделенные клетки MSCA-1 -/+ на 20-й день показали значительные различия (p<0,044) между недифференцированными клетками и остеогенно-индуцированными клетками MSCA-1 и MSCA-1 + клеток. Напротив, клетки MSCA-1 -/+ , разделенные EasySep, пролиферировали почти одинаково в контроле, стимулированном остеогенной стимуляцией, и в необработанном контроле. Значительное снижение пролиферации положительной фракции, разделенной MACS, по сравнению с положительной фракцией, разделенной EasySep, на 20-й день показано в части E фигуры (p<0.05).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0047176.g004

Фракции клеток, разделенных EasySep, имеют сходную пролиферацию (почти параллельную), как показано на кривых на рис. 4B и 4D на 5 и 10 день ( MSCA-1 ко против ОБ: 0,90±0,18 против 0,70±0,10 MSCA-1 + ко против ОБ: 0,75±0,13 против 0,60±0, 06). Незначительные различия были выявлены на 20-е сутки (MSCA-1 ко против ОБ: 1,72±0,34 против 1,34±0,38; MSCA-1 + ко против ОБ: 1,58±0, 25 против 1,17±0,28).Однако не было обнаружено существенных различий в скорости пролиферации между недифференцированными и остеогенно-индуцированными клетками или между MSCA-1 + и соответствующей клеточной фракцией MSCA-1 . Сравнение положительных фракций, разделенных обоими методами, выявило четкую разницу в снижении пролиферации для фракции, разделенной MACS, на 20-й день, однако разница была незначительной, как показано на фиг. 4E.

Анализ экспрессии белка

Супернатанты дифференцирующихся и разделенных магнитным полем JPC после 10-го и 25-го дня остеогенеза использовали для анализа различных растворимых рецепторов и родственных белков.Остеогенно-индуцированные клетки сравнивали с соответствующими необработанными контролями для анализа экспрессии рецептора или белка (фиг. 5).

Рис. 5. Анализ экспрессии белка в супернатантах MACS- (A, C, яркие и темно-зеленые пятна) и EasySep-разделенных (B, D, яркие и темно-синие пятна) клеток MSCA-1 +/− анализировали при 10-й и 25-й дни остеогенной дифференцировки (n = 3 для каждого метода разделения) по сравнению с необработанным контролем.

Экспрессия белков LRP-6, STC-1, TIMP-4, CD166, IL-8, OPN и RECK показана над исходным уровнем в случае индукции (красный) и под чертой в случае репрессии (зеленый) ).

+ Клетки не показали никакой разницы (обработанные OB по сравнению с необработанными), тогда как во фракции MSCA-1 она была снижена. Станниокальцин 1 (STC-1) и тканевой ингибитор металлопротеиназы-4 (TIMP-4) индуцировались в клетках MSCA-1 , и было показано, что он активируется во фракции клеток MSCA-1 + .Молекула адгезии клеток активированных лейкоцитов (ALCAM/CD166) и интерлейкин-8 (CXCL8/IL-8) показали относительно высокое высвобождение белка во фракциях MSCA-1 -/+ . Остеопонтин (OPN) был репрессирован в положительной и отрицательной фракциях, тогда как экспрессия индуцирующего реверсию богатого цистеином белка с мотивами Kazal (RECK) не показала различий по сравнению с необработанными контролями.

Экспрессия LRP-6 не изменилась в MSCA-1, разделенном MACS -/+ , но экспрессия STC-1 показала все еще повышенные уровни белка в обеих фракциях после 25-го дня остеогенеза.Однако экспрессия TIMP4 оставалась повышенной в обеих фракциях. Более высокие уровни были обнаружены во фракции MSCA-1 . Мы не обнаружили изменений экспрессии CD166 и IL-8 по сравнению с таковыми после 10-го дня остеогенеза. Уровни OPN были подавлены в клетках MSCA-1 , и положительная фракция не показала различий по сравнению с необработанными контролями. Экспрессия RECK подавлялась в клетках MSCA-1 и индуцировалась в клетках MSCA-1 +.

После отделения EasySep, LRP-6 показал на 10-й день остеогенеза подавленный паттерн экспрессии во фракции MSCA-1 , но было показано, что она активировалась в клетках MSCA-1 + . Профиль экспрессии STC-1 не изменился после разделения MACS. Обе фракции были индуцированы, но MSCA-1 + показал более высокую экспрессию. Для TIMP-4 не было обнаружено различий в клетках MSCA-1 , тогда как экспрессия TIMP-4 была снижена в клетках MSCA-1 + .CD166 и IL-8 показали сходную картину экспрессии после разделения MACS (10 дней), мы обнаружили повышенные уровни в обеих фракциях. OPN индуцировался в клетках MSCA-1 , но подавлялся в клетках MSCA-1 + . RECK не показал различий в клетках MSCA1 + , но показал повышенную регуляцию во фракции клеток MSCA-1 .

LRP-6 показал такую ​​же регуляцию экспрессии на 25-й день по сравнению с 10-м днем ​​остеогенеза. STC-1 активировался до одинакового уровня в обеих фракциях.TIMP-4 не показал различий в клетках MSCA-1 , но индуцировался в клетках MSCA-1 + . Точно так же были обнаружены повышенные уровни CD166 и IL-8 в обеих фракциях с более высокими уровнями во фракции MSCA-1 + . Фракция клеток MSCA-1 + показала повышенные уровни экспрессии OPN и RECK.

Обсуждение

Для обеспечения качества предполагаемых клинических применений тканевой инженерии необходима детальная характеристика трансплантируемых стволовых клеток.Ранее мы показали [5], что клеточная фракция MSCA-1 + проявляет более высокую остеогенную способность по сравнению с субпопуляцией MSCA-1 в гетерогенной популяции JPC. Клеточная фракция MSCA-1 + представляет собой редкую субпопуляцию, и полученные выходы клеток после разделения MACS являются низкими с высокой смертностью. В настоящем исследовании мы сравнили два метода магнитной сепарации, MACS и EasySep, на предмет их способности получать чистую популяцию клеток-предшественников остеобластов из JPC.Используя разделение EasySep, мы получили более высокие показатели выживаемости клеток, тогда как MACS обеспечил более высокую чистоту для изолированных субпопуляций. Количественное определение преципитатов фосфата кальция показало значительно более высокие количества преципитатов кальция во фракции MSCA-1 + , разделенной MACS, по сравнению с фракцией MSCA-1 . Напротив, мы не обнаружили существенной разницы в отношении остеогенного потенциала клеточных фракций, разделенных EasySep. Анализ пролиферативной способности MACS-изолированных субпопуляций показал явное снижение пролиферации после индукции остеогенеза, тогда как субпопуляции EasySep пролиферировали почти одинаково, независимо от культуральной обработки.Фракции, разделенные EasySep, не изменили свой пролиферативный потенциал во время остеогенеза; следовательно, мы заключаем, что они проходят через процесс неполной дифференциации. Данные по экспрессии белка не показывают убедительной закономерности и их трудно интерпретировать из-за плохой чистоты фракций EasySep. Наши результаты показывают, что магнитная сепарация по стандарту MACS для разделения клеток обеспечивает более чистую клеточную фракцию MSCA-1 + , которая может дифференцироваться в остеогенную линию.

Обнаруженные различия в выживших клетках не зависели от донора, поскольку клетки одного донора были разделены непосредственно перед применением двух методов разделения. Мы сравнили оба метода на основе одинакового количества клеток, культивированных и обработанных одинаково. Ранние эксперименты выявили зависимость между методами разделения и выживаемостью, а не корреляцию между донором и методом разделения.

Alipoor и коллеги [11] использовали технологию MACS для выделения сперматогониальных стволовых клеток из семенников препубертатных мышей.Они получили показатели выживаемости 92,52%. Муччи и др. [9] измерили высокие показатели жизнеспособности положительных отобранных CD14 + моноцитов человека с использованием EasySep и MACS. Однако покрытые декстраном гранулы, связанные с продуктом EasySep, вероятно, индуцировали раннюю стадию созревания дендритных клеток в отсутствие стимула созревания. Оба метода разделения давали чистые и жизнеспособные дендритные клетки, но авторы рекомендовали систему MACS для функциональных анализов. Ким и др. [12] выделили мышиные клетки CD45 + из костного мозга с помощью сепаратора магнитно-активированных клеток на основе капель (DMACS) и MACS.После магнитной сепарации они подсчитали количество мертвых клеток. При использовании DMACS выжило 94,59% клеток, тогда как при MACS выжило только 62,69% клеток. Мы обнаружили 80% выживших клеток после EasySep, тогда как наши результаты MACS аналогичны результатам, опубликованным Kim et al. (60% выживших клеток). Наши JPC могут с большей вероятностью быть повреждены во время разделения MACS. Более низкая выживаемость JPC, разделенных с помощью MACS, вероятно, связана с действием сил сдвига, возникающих, когда клетки вымываются через небольшое отверстие в колонке, тогда как клеточная суспензия во время разделения с помощью EasySep остается в заполненной буфером пробирке с большим отверстием.Эти клетки испытывают меньшую силу сдвига.

Пафуми и др. [13] опубликовали свои данные по обогащению CD34 + стволовыми клетками пуповинной крови. Использовались два метода разделения на основе колонок: Stem Sep (StemCell Technologies, Кельн, Германия) для отрицательного отбора и Mini MACS для положительного отбора клеток. Последний достиг эффективности очистки 99%, а выделение Stem Sep имело очистку только 80%. Хандгретингер и др. [14] использовали MACS для выделения клеток CD133 + из периферической крови и получили чистоту 94%.Муччи и др. [9] сообщили о чистоте клеток выше 90% для клеток CD14 + в обогащенной фракции с помощью MACS и EasySep. Мы определили количество положительных клеток во фракции клеток MSCA-1 + после разделения MACS и EasySep с помощью анализа FACS и получили средние значения 44% и 11% соответственно. Низкие показатели чистоты, вероятно, связаны с адгезией JPC, которая препятствует четкому разделению положительных и отрицательных клеток. Антитело MSCA-1 может распознавать антиген, который экспрессируется на всех JPC на разных уровнях, что может препятствовать четкому разделению.Что касается различий в чистоте между методами MACS и EasySep, конфигурация колонки, вероятно, обеспечивает более высокую чистоту клеток, поскольку буфер проходит через колонку, чтобы смыть и извлечь все клетки, не имеющие магнитной метки. EasySep предлагает возможность легкого удаления немеченых клеток из клеток с магнитной меткой. Однако трех переворотов магнита в течение 30 минут, рекомендованных производителем, может быть недостаточно для сбора всех немеченых клеток. Как показано на рис.2, клетки с магнитной меткой, по-видимому, сливаются с фракцией отрицательных клеток (28% клеток из фракции MSCA являются положительными). С другой стороны, мы обнаружили, что 19% фракции MSCA + являются положительными. Явно более низкая эффективность очистки с использованием EasySep может быть связана с более низким магнитным полем внутри полости или более слабыми магнитными шариками для маркировки образцов.

После количественной оценки способности к минерализации мы обнаружили в 5 раз более высокую остеогенную способность клеток MSCA-1 + по сравнению с клетками MSCA-1 после разделения MACS, тогда как клетки, отделенные EasySep, не показали существенной разницы между обеими фракциями. .Однако мы обнаружили замедленный процесс минерализации по сравнению с несортированными клетками после разделения MACS. Одной из причин этого наблюдения может быть продолжающееся восстановление после более высокого напряжения сдвига и последующее большее количество нежизнеспособных клеток после разделения MACS. Хотя клетки MSCA-1 +/- были высеяны с той же плотностью до индукции остеогенеза, мы наблюдали более низкую адгезию клеток MSCA-1 + по сравнению с клеточной фракцией MSCA-1 в начале. дифференцировки, что указывает на снижение жизнеспособности клеток этой фракции по сравнению с отрицательной фракцией (неопубликованные данные).Благодаря этому наблюдению весь процесс дифференциации может быть задержан, что объясняет задержку процесса минерализации.

С точки зрения пролиферации, только фракция MACS показала значительную разницу в отношении поведения пролиферации остеогенно-индуцированных клеток по сравнению с необработанными контролями (для клеточных фракций MSCA-1 и MSCA-1 + ). Напротив, разделенные EasySep остеогенно-индуцированные клетки пролиферировали почти так же, как необработанные контрольные клетки.Потенциал клеточной пролиферации уменьшается с усилением дифференцировки. Метод MACS, по-видимому, поддерживает способность клеток к дифференцировке, тогда как метод EasySep не может поддерживать это свойство. На другом сайте мы ожидали различий в отношении потенциала пролиферации клеточной фракции MSCA-1 + и MSCA-1 , но, поскольку мы не обнаружили никаких различий, мы пришли к выводу, что положительная и отрицательная фракции содержат остеогенные предшественники. которые отображают способность к дифференциации.Эти результаты были подтверждены окрашиванием ализариновым красным, которое показало более слабое, но не полностью отрицательное окрашивание фракции клеток MSCA-1 .

Интерпретация наших результатов экспрессии белка является спекулятивной, поскольку мы не можем точно определить субпопуляции, полученные с помощью магнитного поля, с помощью метода EasySep. Поэтому мы сосредоточим эту часть обсуждения только на ячейках, разделенных MACS. Белок 6, родственный рецептору липопротеинов низкой плотности (LRP-6), функционирует как корецептор для передачи сигнала Wnt и считается компонентом рецепторного комплекса Wnt [15], [16].Канонический сигнальный путь Wnt также регулирует дифференцировку мезенхимальных предшественников через остеохондро-предшественников в остеопредшественники [17], [18]. У мышей с гетерозиготной мутацией LRP-6 наблюдалось снижение прироста кости и костной массы по сравнению с мышами дикого типа [19]. Фракция MSCA-1 + , разделенная MACS, показала более высокие уровни экспрессии LRP-6 по сравнению с клетками MSCA-1 на 10-й день, на 25-й день экспрессия была такой же. Анализ экспрессии LRP-6 во фракциях, разделенных MACS, указывает на то, что этот родственный рецептору белок инициирует остеогенный процесс, а затем его экспрессия снижается на 25-й день.

В 1996 г. Olsen et al. [20] обнаружили эволюционно законсервированный признак между станниокальцином рыб и млекопитающих, предполагая, что станниокальцин млекопитающих является регулятором минерального гомеостаза. Йошико и др. показали, что станниокальцин 1 (STC-1) экспрессируется на более высоких уровнях в клетках, участвующих в остеогенезе эмбрионов мышей, и, следовательно, предположили, что STC-1 участвует в формировании эндохондральной и внутримембранозной кости [21]. Эти данные подтверждают наши результаты, показывающие повышенную регуляцию во всех остеогенно-индуцированных клеточных фракциях, независимо от метода разделения.Клетки MSCA-1 + имели более высокие уровни STC-1 по сравнению с группой отрицательного контроля на 10-й день остеогенеза, тогда как экспрессия STC-1 оставалась повышенной по сравнению с необработанным контролем, но не различалась в обеих фракциях на 25-й день.

Тканевые ингибиторы металлопротеиназ (ТИМП) являются ключевыми ингибиторами матриксных металлопротеиназ (ММП) в тканях и играют роль в ремоделировании внеклеточного матрикса [22]. TIMP4 действует тканеспецифическим образом как часть ответа на ремоделирование ткани и ингибирует MMP-2 и MMP-7 и менее интенсивно для MMP-1, MMP-3 и MMP-9 [23].Наши недавние результаты предполагают участие TIMP4 в ремоделировании ECM во время остеогенеза JPC [24]. Сравнивая эти результаты с результатами, представленными здесь, было обнаружено сильное усиление TIMP4 после разделения MACS на 10-й день, как показали наши более ранние результаты. На 25-й день остеогенеза JPC уровень TIMP4 все еще повышался; однако картина выражения была обратной. Фракция MSCA-1 показала более высокие уровни TIMP4 по сравнению с положительной фракцией.

В 1995 году Боуэн и его коллеги сообщили о характеристике активированной молекулы лейкоцитарной клеточной адгезии (ALCAM/CD166) и обнаружили, что она экспрессируется активированными лейкоцитами.Баттула и др. [7] описали экспрессию CD166 на MSCA-1 + CD56 +/- мезенхимальных стволовых клеток человека, выделенных из костного мозга. Чой и др. изолированные предшественники, происходящие из надкостницы, которые были трижды положительными по CD9, CD90 и CD166 [25]. Их результаты предполагают, что CD9, CD105 и CD166 могут быть использованы для выделения клеток-предшественников из клеток надкостницы в качестве альтернативного источника стволовых клеток для клеточной терапии аллотрансплантата. Деннис и др. коррелировали экспрессию молекул клеточной поверхности, таких как CD166, CD105 и CD90, на стволовых клетках костного мозга человека и клетках-предшественниках с увеличением in vivo (мыши SCID) показателей костеобразования после имплантации на керамический матричный материал [26].Мы обнаружили более высокую экспрессию CD166 во всех фракциях клеток, индуцированных остеогенезом, по сравнению с контрольными клетками, независимо от метода разделения.

Помимо того, что интерлейкин-8 (CXCL8/IL8) является медиатором воспалительной реакции, он действует как мощный стимулятор ангиогенеза [27], [28]. Работая с культивированными надкостничными пластинами человека, Kawase et al. обнаружили повышенную регуляцию IL8 во время остеогенной дифференцировки [29]. Увеличение количества кровеносных сосудов приводит к более зрелым остеобластам и, следовательно, к усилению формирования кости [30].В результате остеогенной стимуляции клеточные фракции MSCA-1 -/+ после разделения MACS показали повышение уровня IL8 по сравнению с необработанными контролями.

Чен и др. сравнили клетки, полученные из надкостницы метафиза человека, со стволовыми клетками, полученными из костного мозга того же донора [31]. После остеогенной индукции in vitro они обнаружили более сильную минерализацию и более высокие уровни мРНК BMP2, остеопонтина (OPN) и остеокальцина в клетках, происходящих из надкостницы, по сравнению с клетками, происходящими из костного мозга.OPN связывается с интегриновыми рецепторами клеточной поверхности и участвует в регуляции минерализации [32]. Остеопонтин увеличивается по мере развития остеобластов. Лю и др. также обнаружили уровни экспрессии OPN от умеренных до высоких в ранних остеопредшественниках и преостеобластах [33]. Мы обнаружили более высокую экспрессию OPN на 25-й день во фракции MSCA-1 + после разделения MACS по сравнению с 10-м днем ​​и фракцией MSCA-1 .

Богатые цистеином белки с мотивами Kazal, вызывающие реверсию (RECK), представляют собой заякоренные в мембране гликопротеины, которые функционируют как негативный регулятор MMP-9.RECK также ингибирует MT1-MMP и MMP-2 [34]. Подобно TIMP4, он участвует в ремоделировании ВКМ во время остеогенеза [29]. О и др. показали, что в клеточной линии, полученной из фибросаркомы человека (HT1080), высокая активность RECK и низкая активность MMP возникают в областях, где подавлен ангиогенез, и что более низкая активность RECK и более высокая активность MMP преобладают в областях, где обычно происходит ангиогенез [34]. Мы обнаружили самые высокие уровни экспрессии RECK во фракциях MSCA-1 + на 25-й день после разделения MACS. Мы не можем утверждать, что ангиогенез в этот момент подавлен, но происходит ремоделирование ВКМ.В совокупности мы обнаружили более высокие уровни LRP-6 и более сильную индукцию уровней белков STC-1 и TIMP-4 в положительной фракции, разделенной MACS, по сравнению с отрицательной в начале остеогенеза (день 10), тогда как более высокий уровень OPN и уровни RECK были обнаружены до более поздней точки дифференцировки (25-й день) в клетках MSCA-1 + по сравнению с клетками MSCA-1 .

Таким образом, по сравнению с клетками, разделенными с помощью EasySep, выделенные MACS фракции демонстрируют более высокую чистоту и восстановление клеток MSCA-1 + , однако они менее жизнеспособны, но сохраняют свою биологическую функцию после магнитной сепарации.Вероятно, из-за сниженной жизнеспособности наблюдалось замедление процесса минерализации JPC при использовании технологии MACS. Тем не менее, мы рекомендуем технологию MACS для повышения чистоты и извлечения редких клеток MSCA-1 + из всей ткани надкостницы челюсти.

Авторские вклады

Идея и дизайн экспериментов: Д.А. М.О. Выполняли опыты: М.О., МР. Проанализированы данные: МО Д.А. Предоставленные реагенты/материалы/инструменты для анализа: SR.Написал статью: МО ДА СР.

Каталожные номера

  1. 1. Torroni A (2009)Сконструированные костные трансплантаты и костные лоскуты для дефектов челюстно-лицевой области: современное состояние. J Oral Maxillofac Surg 67: 1121–1127.
  2. 2. De BC, Dell’Accio F, Vanlauwe J, Eyckmans J, Khan IM, et al. (2006)Мезенхимальная мультипотентность периостальных клеток взрослого человека продемонстрирована анализом одноклеточного происхождения. Артрит Реум 54: 1209–1221.
  3. 3. Squier CA, Ghoneim S, Kremenak CR (1990)Ультраструктура надкостницы мембранной кости.Дж Анат 171: 233–239.
  4. 4. Hutmacher DW, Sittinger M (2003)Периостальные клетки в инженерии костной ткани. Tissue Eng 9 Suppl 1: S45–S64.
  5. 5. Александр Д., Шафер Ф., Ольбрих М., Фридрих Б., Беринг Х.Дж. и др. (2010) Селекция MSCA-1/TNAP клеток надкостницы челюсти человека улучшает их способность к минерализации. Cell Physiol Biochem 26: 1073–1080.
  6. 6. Беринг Х.Дж., Баттула В.Л., Тремл С., Шеве Б., Канц Л. и др. (2007)Новые маркеры для предполагаемой изоляции MSC человека.Ann NY Acad Sci 1106: 262–271.
  7. 7. Баттула В.Л., Тремл С., Барейсс П.М., Гизеке Ф., Рулофс Х. и др. (2009)Выделение функционально различных субпопуляций мезенхимальных стволовых клеток с использованием антител против CD56, CD271 и антигена-1 мезенхимальных стволовых клеток. Гематология 94: 173–184.
  8. 8. Собесяк М., Сивасубраманьян К., Герман С., Тан С., Оргель М. и др. (2010) Антиген мезенхимальных стволовых клеток MSCA-1 идентичен тканевой неспецифической щелочной фосфатазе. Стволовые клетки Dev 19: 669–677.
  9. 9. Муччи И., Легитимо А., Компаньино М., Консолини Р., Мильяччо П. и др. (2009) Методологический подход к получению дендритных клеток человека из моноцитов влияет на состояние созревания полученных дендритных клеток. Биологические препараты 37: 288–296.
  10. 10. Александр Д., Шафер Ф., Мунц А., Фридрих Б., Кляйн С. и др. (2009)Индукция LNGFR во время остеогенеза клеток, происходящих из надкостницы челюсти человека. Cell Physiol Biochem 24: 283–290.
  11. 11.Алипур Ф.Дж., Гилани М.А., Эфтехари-Язди П., Хампа А.Д., Хоссейнифар Х. и соавт. (2009)Достижение высокой выживаемости после криоконсервации после выделения сперматогониальных клеток препубертатных мышей. J Assist Reprod Genet 26: 143–149.
  12. 12. Ким И, Хонг С, Ли С.Х., Ли К., Юн С. и др. (2007) Новая платформа для минимизации потерь клеток в процессе разделения: сепаратор клеток с магнитной активацией на основе капель. Rev Sci Instrum 78: 074301.
  13. 13. Пафуми С., Боско П., Кавалларо А., Фарина М., Леонарди И. и др.(2002) Две стволовые клетки CD34 + из методов обогащения пуповинной крови. Pediatr Hematol Oncol 19: 239–245.
  14. 14. Handgretinger R, Gordon PR, Leimig T, Chen X, Buhring HJ, et al. (2003) Биология и пластичность CD133+ гемопоэтических стволовых клеток. Ann NY Acad Sci 996: 141–151.
  15. 15. Williams BO, Insogna KL (2009)Куда пошли Wnts: взрывное поле передачи сигналов Lrp5 и Lrp6 в костях. J Bone Miner Res 24: 171–178.
  16. 16. Тамай К., Семенов М., Като Ю., Спокони Р., Лю С. и др.(2000) Белки, связанные с рецептором ЛПНП, в передаче сигнала Wnt. Природа 407: 530–535.
  17. 17. Day TF, Guo X, Garrett-Beal L, Yang Y (2005)Передача сигналов Wnt/beta-catenin в мезенхимальных предшественниках контролирует дифференцировку остеобластов и хондроцитов во время скелетогенеза позвоночных. Ячейка разработчиков 8: 739–750.
  18. 18. Гласс Д.А., Карсенти Г. (2007) Анализ передачи сигналов Wnt в костях in vivo. Эндокринология 148: 2630–2634.
  19. 19. Холмен С.Л., Джамбернарди Т.А., Зилстра С.Р., Бакнер-Бергюис Б.Д., Ресау Д.Х. и соавт.(2004) Снижение BMD и деформации конечностей у мышей, несущих мутации как в Lrp5, так и в Lrp6. J Bone Miner Res 19: 2033–2040.
  20. 20. Olsen HS, Cepeda MA, Zhang QQ, Rosen CA, Vozzolo BL (1996) Станниокальцин человека: возможный гормональный регулятор минерального обмена. Proc Natl Acad Sci U S A 93: 1792–1796.
  21. 21. Yoshiko Y, Aubin JE, Maeda N (2002)Белок и мРНК Stanniocalcin 1 (STC1) регулируются развитием во время эмбрионального остеогенеза мыши: потенциал stc1 как аутокринного/паракринного фактора для развития остеобластов и формирования костей.J Histochem Cytochem 50: 483–492.
  22. 22. Page-McCaw A, Ewald AJ, Werb Z (2007)Матричные металлопротеиназы и регуляция ремоделирования тканей. Nat Rev Mol Cell Biol 8: 221–233.
  23. 23. Melendez-Zajgla J, Del PL, Ceballos G, Maldonado V (2008)Тканевой ингибитор металлопротеиназ-4. Дорога менее проторенная. Мол Рак 7:85.
  24. 24. Александр Д., Арджоманди Н., Мунц А., Фридрих Б., Рейнерт С. (2011) Компоненты ремоделирования ВКМ, регулируемые во время остеогенеза клеток периоста челюсти.Cell Biol Int 35: 973–980.
  25. 25. Choi YS, Noh SE, Lim SM, Lee CW, Kim CS и др. (2008) Мультипотентность и рост, характерные для клеток-предшественников, происходящих из надкостницы, для хондрогенной, остеогенной и адипогенной дифференцировки. Biotechnol Lett 30: 593–601.
  26. 26. Dennis JE, Esterly K, Awadallah A, Parrish CR, Poynter GM, et al. (2007) Расширение клинического масштаба смешанной популяции стволовых клеток костного мозга и клеток-предшественников для потенциального использования в регенерации костной ткани.Стволовые клетки 25: 2575–2582.
  27. 27. Белперио Дж.А., Кин М.П., ​​Аренберг Д.А., Аддисон С.Л., Элерт Дж.Е. и др. (2000)Хемокины CXC в ангиогенезе. J Leukoc Biol 68: 1–8.
  28. 28. Розенкильде М.М., Шварц Т.В. (2004)Система хемокинов – основной регулятор ангиогенеза в норме и при патологии. АПМИС 112: 481–495.
  29. 29. Кавасе Т., Окуда К., Когами Х., Накаяма Х., Нагата М. и др. (2009) Характеристика культивируемых надкостничных листов человека, выражающих костеобразующий потенциал: исследования на животных in vitro и in vivo.J Tissue Eng Regen Med 3: 218–229.
  30. 30. Schipani E, Maes C, Carmeliet G, Semenza GL (2009)Регулирование сопряжения остеогенеза и ангиогенеза с помощью HIF и VEGF. J Bone Miner Res 24: 1347–1353.
  31. 31. Chen D, Shen H, Shao J, Jiang Y, Lu J и др. (2011) Превосходная способность к минерализации и неоваскуляризации клеток, полученных из метафизарной надкостницы взрослого человека, для применения в инженерии скелетных тканей. Int J Mol Med 27: 707–713.
  32. 32. Маром Р., Шур И., Соломон Р., Бенаяху Д. (2005) Характеристика маркеров адгезии и дифференцировки остеогенных стромальных клеток костного мозга.J Cell Physiol 202: 41–48.
  33. 33. Liu F, Malaval L, Aubin JE (2003) Полимеразная цепная реакция глобальной амплификации выявляет новые переходные стадии во время дифференцировки остеопредшественников. J Cell Sci 116: 1787–1796.
  34. 34. О Дж., Такахаши Р., Кондо С., Мидзогути А., Адачи Э. и др. (2001)Закрепленный на мембране ингибитор MMP RECK является ключевым регулятором целостности внеклеточного матрикса и ангиогенеза. Ячейка 107: 789–800.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

Стволовые клетки, полученные из надкостницы, для предложений по регенеративной медицине: повышение уровня современных знаний

ВВЕДЕНИЕ

Область тканевой инженерии и регенеративной медицины (ТЕРМ) получила бурное развитие в последнее десятилетие. Термин «регенеративная медицина» был впервые использован в статье Kaiser et al [1] 1992 года как «новая отрасль медицины, которая пытается изменить течение хронического заболевания и во многих случаях регенерирует уставшие и отказывающие системы органов».

Продукты для регенеративной медицины могут состоять из белков, способных стимулировать эндогенное восстановление живых клеток или даже органов. Достижения в области применения регенеративной медицины оказались полезными для разработки новых стандартов лечения ряда заболеваний, таких как неврологические, сердечно-сосудистые, метаболические (, например, , диабет), онкологические и ортопедические расстройства.

Идея использования клеток для восстановления поврежденных тканей интуитивно основана на их естественной роли в развитии тканей и гомеостазе.Клетки могут быть доставлены пациенту отдельно или в сочетании с природным или синтетическим биоматериалом. Интерактивная «алмазная» концепция TERM предполагает, что в дополнение к типу клеток трехмерная структура/архитектура, механические/физические сигналы и биологически активные факторы в окружающей среде имеют решающее значение и действуют согласованно, направляя восстановление и регенерацию тканей[2]. . Каждая из этих областей в настоящее время находится в стадии динамического изучения. В этом обзоре мы сосредоточимся на клеточных терапевтических применениях при восстановлении скелетной ткани.

Мезенхимальные стволовые клетки (МСК) представляют собой ведущий тип клеток для целей регенеративной медицины. Это мультипотентные стромальные клетки, способные как к самообновлению, так и к дифференцировке в клоны мезенхимальной ткани, включая хрящи, кости, жировую ткань и скелетные мышцы [3]. Первоначально МСК были идентифицированы в строме костного мозга, где они регулируют ключевые этапы кроветворения. С тех пор они были выделены из других анатомических участков, таких как амниотическая жидкость [4], желе Вартона [5], пуповинная кровь [6], жировая ткань [7], кожа [8], синовиальная оболочка [9], суставной хрящ [10] и компактная кость [11].

Главной проблемой при восстановлении костно-хрящевой ткани является заживление дефектов критического размера, которые не заживают сами по себе. Они возникают в результате патологических событий (, например, , опухоль, травма, воспаление или врожденная аномалия) и могут приводить к замедленному сращению или перелому без сращения [12]. Хирургические процедуры, используемые для лечения костных разрывов, могут занимать много времени, быть дорогими и подвергать пациентов высокому риску осложнений и дискомфорта [13]. Чтобы преодолеть эти проблемы, регенеративная медицина работает над восстановлением структуры и функции поврежденных тканей с помощью подходов TERM.

Поскольку костный мозг содержит остеогенные предшественники, было предложено его использование для обеспечения эффективной регенерации кости, и доклинические и клинические исследования подтвердили это предположение [14]. Надкостница также была идентифицирована как интригующая ниша для клеток остеобластного происхождения.

Надкостница представляет собой специализированную соединительную ткань с высокой васкуляризацией, которая покрывает поверхности кости (рис. 1). Он состоит из внешнего фиброзного слоя, содержащего эластические волокна и микрососуды, и внутреннего слоя камбия, в котором находятся клетки-предшественники, происходящие из надкостницы (PDPC), которые играют важную роль в развитии костей и заживлении переломов [13,15].

Рисунок 1 Схематическое изображение надкостницы, а также распределение клеточных популяций и внеклеточного матрикса, которые влияют на ее биологические и механические свойства. PDPC: клетки-предшественники, происходящие из надкостницы.

РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ ПЕРИОСТА

Первостепенное значение надкостницы в процессе заживления кости было предложено с 1800-х годов, когда де Мург [16] обнаружил, что пересаженная периостальная ткань вызывает рост новой кости.В 1932 г. Fell [17] первым успешно культивировал надкостницу, а в 1990-х годах Nakahara и соавт. [18] исследовали остеогенный потенциал PDPC в инженерии костной ткани. В то же время O’Driscoll и соавт. [19] подчеркивали возможность регенерации хряща в поврежденных суставах путем трансплантации надкостницы.

Применение аутологичного трансплантата надкостницы давно известно в ортопедической хирургии. Однако только после недавних достижений вклад различных источников МСК в восстановление костей, а также их ответ на факторы роста, способствующие специфическим процессам дифференцировки, был подробно изучен.

Надкостница в целом использовалась в тысячах ортопедических операций в качестве покровного слоя при трансплантации аутологичных хондроцитов [20], при лечении несросшихся переломов [21], в качестве трансплантата для реконструкции сочленения надколенника [22], или в качестве тканевой инженерии костного трансплантата для увеличения дна верхнечелюстной пазухи [23].

Однако только в 2009 г. Colnot [24] предоставил прямые доказательства того, что надкостница, эндост и костный мозг являются основными источниками скелетных стволовых клеток/клеток-предшественников и что они по-разному способствуют остеогенезу и хондрогенезу.При заживлении кости и надкостница, и эндост дают начало остеобластам, тогда как надкостница является единственным источником хондроцитов. Различный клеточный вклад надкостницы, эндоста и костного мозга предполагает наличие как внутренних различий в этих популяциях постоянных стволовых клеток, так и различий в тканевой среде. Таким образом, правильная идентификация in vivo источников взрослых скелетных предшественников, а также их реакция на питательные вещества, метаболиты и факторы роста будут иметь большое значение в клеточной терапии для лечения резистентных переломов или заболеваний костей и хрящей.Изучение и оптимизация управляющих факторов, контролирующих остеогенез и хондрогенез PDPC, будет значительным преимуществом. Стоит отметить, что надкостница отвечает трем основным требованиям тканевой инженерии: клеточный фон, каркас для удержания и доставки клеток, а также источник местных факторов роста. Эти особенности подтверждают его использование в целом в аутологичных трансплантатах. Инъекция клеточных суспензий и трансплантация клеток внутри каркасов также широко используются [20, 23, 25].

НАДЕЖНИЦА КАК ИСТОЧНИК КЛЕТОК

PDPC перспективны для восстановления костно-хрящевой ткани благодаря легкости изоляции и возможности расширения. Несколько исследований показывают, что надкостница является лучшим источником клеток для регенерации кости, чем костный мозг или другие мезенхимальные клетки. Это связано с тем, что PDPC проявляют мультипотентность на уровне отдельных клеток [3] и более высокую скорость пролиферации, сохраняя при этом свою способность дифференцировать in vitro [26]. Кроме того, PDPC пожилых людей демонстрируют эффективность, сравнимую с таковой клеток молодых людей [3, 27, 28].Это может быть связано со стабильностью теломер, поскольку анализ in vitro показал, что после 24 удвоений популяции длина теломер и активность теломеразы аналогичны родительской популяции [3].

Место забора, условия донора и технические факторы могут повлиять на регенеративный потенциал надкостницы: несущие кости имеют более остеогенную надкостницу, чем плоские кости, а также индивидуальные различия влияют на биологию надкостницы [29,30]. Кроме того, методы резекции и процедура выделения клеток также могут влиять на регенеративные свойства надкостницы.С этой целью следует избегать использования инструментов (таких как щипцы), которые могут повредить внутренний слой камбия [13]. После вскрытия клетки обычно получают путем выделения или ферментативного расщепления. Несмотря на метод выделения, размноженные в культуре клетки сохраняют свой костно-хрящевой потенциал [31,32]. Несмотря на то, что оба метода широко используются, выход клеток из их естественной среды может поддерживать их физиологическое состояние без артефактов [33]. Выбор основной среды одинаково важен для сохранения характеристик МСК и мультипотентных свойств даже после длительного культивирования in vitro .

Несмотря на отсутствие единого мнения об идеальном методе культивирования МСК, было продемонстрировано, что использование DMEM-F12 сохраняет стволовость МСК и их способность к дифференцировке в течение более чем 25 пассажей субкультуры[34].

Давно обсуждается вопрос о получении чистой популяции PDPC, поскольку не установлено исчерпывающих маркеров для идентификации популяций MSC. PDPC обычно характеризовались классическим антигенным профилем MSC в соответствии с минимальными критериями Международного общества клеточной терапии (таблица 1) [35].Тем не менее, необходимы дополнительные усилия, чтобы обойти изоляцию загрязняющих клеток, таких как фибробласты. Использование двух аддитивных поверхностных маркеров, CD166 и CD9, и сравнение уровней их экспрессии на МСК и фибробластах может решить этот вопрос (таблица 1). Экспрессия CD166 обычно выше на МСК, чем на фибробластах, в то время как экспрессия CD9 имеет противоположный характер [36]. Более того, МСК с «фибробластоподобным» паттерном экспрессии (, т.е. , низкий уровень CD166 и высокий уровень CD9) демонстрируют плохую остеогенную дифференцировку [36].

Таблица 1 Поверхностные маркеры клеток, происходящих из надкостницы. 9 6 66 0 66663 — 6 6 6 0 3 CD49E [13,94] 6663 — ] 9 3 [13,94] 0 1 CD33 1 CD34 6 6 3 [37,38] 1 SOX2 666663
Арт.
Минимальные критерии для MSCS
CD73 + + [13,35,79,94]
CD90 + [13 35,79 94]
CD105 + + [13,356667]
CD45 [13,35,79,94]
HLA-DR 13,35,79,94]
CD14 [13,35,79,94]
CD34 [13 35,7994]
Integrins
CD29 + [13,94]
+ [13,94] [13,94]
Молекулы адгезии
CD31 [13, 94]
CD44 + [13,94]
CD166 + 9 0666 [13,36,94]
CD54 + [13,94]
CD146 + [37,3866666663 [37,38]
MHC CLASS
HLA -ABC +
Гематопоетические маркеры
CD14 [13,94] [13,94]
[13,94]
CD34
[13,94]
CD45
[13,94] [13,94]
CD133 [13,94]
Дополнительные маркеры
MSCA-1 + + [93]
CD9 +/- [13,3666]
CD13 + [37,38]
СТРО-1 + [37,38]
SSEA-4 + [37,38]
Scai +
+ [39]
Октябрь4 [39]
Наног + [39]

Другими маркерами, позволяющими идентифицировать мезенхимальные предшественники надкостницы (таблица 1), могут быть STRO-1, стадийно-специфический эмбриональный антиген-4, ScaI и CD146, также известный как молекула адгезии клеток меланомы [37,38].

Кроме того, может быть полезно оценить профиль экспрессии генов факторов транскрипции, таких как определяющая пол область Y-box 2 (Sox2), октамер-связывающий 4 и гомеобоксный белок Nanog, ассоциированный с плюрипотентностью и стволовостью [39].

Также рекомендуется обогащение популяции специфическими поверхностными маркерами клеточного типа путем сортировки клеток. Наконец, в настоящее время разрабатываются новые стратегии изоляции и характеристики из гетерогенной популяции. Одним из примеров является инновационное микрофлюидное устройство на основе капель в качестве платформы для идентификации и количественного определения различных фенотипов клеток [30].

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ПУТИ В ПЕРИОСТЕ

Потенциальное использование мезенхимальных клеток для in situ восстановления остеохондральных дефектов связано с их миграцией и возвращением. Таким образом, понимание того, как МСК мигрируют в места повреждения тканей, полезно для повышения эффективности клеточной трансплантации за счет улучшения нацеливания на клетки.

PDPC проявляют дозозависимый миграционный эффект при стимуляции лигандами хемокиновых рецепторов [40]. Интересно, что PDPC экспрессируют хемохиновый (мотив CXC) рецептор 4 и хемохиновый (мотив CXC) рецептор 5, которые соответственно реагируют на фактор 1, полученный из стромальных клеток (SDF-1), и хемокин, привлекающий В-клетки 1 (BCA1).Остеобласты, полученные от пациентов с посттравматическим синдромом или остеоартритом, экспрессируют SDF-1 и BCA1 в области ремоделирования кости, что указывает на потенциальную роль этих хемокинов не только в качестве хемоаттрактантов, но и в качестве сигнальных молекул для регенерации кости in situ . Дополнительные исследования показали, что экспрессия SDF-1 повышается в клетках надкостницы в местах повреждения, и он служит мощным хемоаттрактантом для рекрутирования циркулирующих или находящихся в организме экспрессирующих CXCR4 МСК [41] для стимуляции их пролиферации (рис. 2). ).По-видимому, участие в PDPCs оси SDF-1/CXCR4 при восстановлении кости полностью не выяснено. Однако блокирование SDF-1 или CXCR4 явно ингибирует BMP2-индуцированную остеогенную дифференцировку, вероятно, препятствуя активации Smads и MAP-киназы [40].

. Рис. 2. Фактор 1/хемохиновый рецептор 4, полученный из стромальных клеток, может привлекать мезенхимальные стволовые клетки для индукции репарации перелома при заживлении скелета. Фактор 1, полученный из стромальных клеток (SDF-1), экспрессируется на надкостнице костного трансплантата и рекрутированном хемохиновом (мотив CXC) рецепторе 4 (CXCR4), экспрессирующем мезенхимальные стволовые клетки в острой фазе восстановления кости.PDPC: клетки-предшественники, происходящие из надкостницы.

Интеграция костного трансплантата зависит от организованной активации факторов роста и цитокинов как в реципиенте, так и в трансплантате. Активация, экспансия и дифференцировка периостальных клеток-предшественников являются важным шагом для успешного ремоделирования кости. Понимание молекулярных событий, которые инициируют эти действия (, например, , передача сигналов BPM2), дает представление об эндогенной регенерации надкостницы и дает информацию для оптимизации конструкций тканевой инженерии [42].

BMP2 представляет собой костный морфогенный белок, принадлежащий к надсемейству трансформирующего фактора роста бета (TGFβ). Передача сигналов TGFβ/BMPs играет широко признанную роль в формировании костей во время развития млекопитающих. Трансдукция сигнальных TGFβ/BMPs осуществляется как каноническим Smad-зависимым, так и неканоническим Smad-независимым [, например, ., p38 митоген-активируемым протеинкиназным путем (MAPK)]. Пути Smad и p38 MAPK сходятся к гену Runx2 и контролируют дифференцировку мезенхимальных клеток-предшественников [43].

BMP2 находится на вершине сигнального каскада, который запускает пролиферацию и дифференцировку периостальных предшественников во время репарации и регенерации. Исследования in vivo подчеркивают, что в отсутствие BMP2 периостальные предшественники остаются в состоянии покоя и заживление не начинается [44]. Кроме того, экспрессия Sox9, хондрогенного маркера, также снижена. Таким образом, BMP2 необходим для активации периостальных клеток-предшественников и их последующей дифференцировки по остеохондрогенному клону [44].Актуальность BMP2 в запуске ремоделирования костно-хрящевой ткани связана с его участием во всех важнейших остеогенных путях: каскаде Wnt/β-катенина, факторе роста фибробластов-2 (FGF2) и передаче сигналов Hedgehog (Hh) [43]. Множественные белки Wnt и их модуляторы экспрессируются в надкостнице. Их взаимодействие с промежуточными продуктами Hh усиливает заживление переломов [42]. Роль пути Hh в продвижении остеогенной и хондрогенной дифференцировки PDPCs при восстановлении кости у взрослых была недавно подтверждена исследованиями in vivo [45].Передача сигналов FGF2 имеет критическую функцию на ранней стадии заживления переломов, улучшает объем новой кости и содержание минералов, а также принимает участие в ангиогенезе [45].

BMP2 также функционирует как фокус для взаимодействия передачи сигналов Smad и Notch во время дифференцировки остеобластов. Последний усиливает индуцированную BMP активность щелочной фосфатазы (ALP) и образование кальцифицированных узелков in vitro [43,44].

Глубокие знания о BMP2 и связанных с ним сигнальных путях, таким образом, могли бы предоставить интересные цели для содействия остеохондральному восстановлению.

Также выясняется, что методы регенерации хрящей и костей связаны с передачей сигналов ядерного фактора каппа β (NF-κβ)/p65, который определяет раннюю экспрессию Sox9 и облегчает последующую хондрогенную дифференцировку [46,47].

МЕХАНОСОЗНАНИЕ В ПЕРИОСТИЕ

В настоящее время общепризнанно, что на дифференцировку и фенотипическую экспрессию МСК могут влиять сигналы из окружающей среды, как растворимые ( например, ., цитокины и факторы роста), так и нерастворимые ( e.г ., плотность и жесткость ЭЦМ). Из-за своей внешней локализации на кости надкостница особенно чувствительна к механическим раздражителям, и даже в отсутствие других стимуляций механическая нагрузка вызывает образование новой кости из надкостницы [48], предполагая, что это высокоспециализированная механочувствительная ткань [13].

Несколько исследований показывают, что жесткость субстрата влияет на форму клеток, тем самым контролируя судьбу МСК, включая самообновление и детерминацию клонов [13]. Нативная среда PDPC механически регулируется комбинацией напряжения и сдвига.Способность PDPC переносить внутриклеточное напряжение через свою сеть микрофиламентов контролирует сигнальный каскад, который, в свою очередь, отвечает за экспрессию растворимых факторов, которые модулируют рост костей и хрящей [13].

При дефектах критического размера натяжение надкостницы после операции приводит к быстрому de novo заживлению кости. Следовательно, механическая передача сигналов на тканевом уровне может быть ответственна за начало регенерации кости на клеточном уровне [13].

Механобиология надкостницы, вероятно, связана с ее локальной микроструктурой и содержанием коллагена [13].Некоторые исследования свидетельствуют о возрастающей роли периостина в правильном фибриллогенезе коллагена. Периостин принадлежит к семейству матрицеллюлярных белков и регулирует функции клеток и взаимодействие клеток с матриксом. Периостин экспрессируется на высоком уровне в надкостнице во время эмбриогенеза и повторно экспрессируется после механического стресса и перелома [48]. Он также присутствует в соединительных тканях, подвергающихся механическим нагрузкам, таких как периодонтальная связка, сердечные клапаны и сухожилия. Преимущественная экспрессия периостина в богатых коллагеном тканях, подвергающихся механическим воздействиям ( i.e ., надкостница) предполагает, что он может играть важную роль в поддержании и регенерации кости [48].

На самом деле, регуляция экспрессии периостина осуществляется путями Wnt; BMP2, TGFβ и ретиноевая кислота также стимулируют экспрессию периостина [49-51].

Благодаря взаимодействию с несколькими интегринами периостин рекрутирует и прикрепляет остеобласты к костному матриксу и активирует передачу сигналов, способствующих выживанию, путем инактивации каспаз, что приводит к усилению образования кости [48].Кроме того, периостин взаимодействует с BMP1, увеличивая его отложение в матриксе фибронектина, в непосредственной близости от лизилоксидазы, фермента, который катализирует перекрестное связывание коллагена [48]. Наконец, периостин имеет сайт связывания с гликопротеинами, гликозаминогликанами и протеогликанами, что указывает на роль этого белка в поддержании механической прочности надкостницы [48]. В совокупности эти данные позволяют предположить, что периостин, внося свой вклад в организацию матрикса, микроархитектонику кости и прочность кости [48], может действовать как опора, таким образом играя четкую роль во внутренней механобиологии периостальной ткани.

Эти идеи в понимании и использовании врожденного механосенсорного восприятия как надкостницы, так и ее клеток дают уникальную возможность индуцировать дифференцировку, не нарушая биохимическую среду [14].

MICRORNAS AND PERIOSTEUM

MicroRNAs (miRs) представляют собой малые некодирующие РНК, которые стали важными посттранскрипционными регуляторами экспрессии генов путем либо ингибирования трансляции мРНК, либо индукции деградации мРНК [52,53]. МиР могут транскрибироваться индивидуально или в кластерах и кодироваться интронами или межгенными областями.После транскрипции первичные miR процессируются белковыми комплексами, содержащими эндонуклеазу Drosha, в miR-предшественник (pre-miR), длина которого составляет примерно 70 нуклеотидов. Pre-miR впоследствии экспортируется в цитоплазму [52,53]. Затем эндонуклеаза Dicer дополнительно расщепляет pre-miR, что приводит к образованию дуплексов miR длиной примерно 22 п.н., которые включаются в РНК-индуцированный комплекс молчания. Затем одна цепь сохраняется в комплексе и становится зрелой miR, которая связывается с 3′-нетранслируемой областью мРНК-мишени.

Описаны сотни микроРНК, и в настоящее время считается, что около 1500 микроРНК экспрессируются у человека. Каждая miR связывает до нескольких сотен комплементарных мРНК, тем самым модулируя паттерны экспрессии генов, а не отдельные гены. В последнее десятилетие miR были тщательно исследованы, и было показано, что они играют ключевую роль в различных критических клеточных процессах, таких как пролиферация, развитие клеточного цикла, апоптоз и дифференцировка.

Что касается стволовых клеток и клеток-предшественников, то различные миР регулируют их функции, модулируя выживаемость и возвращение клеток или контролируя дифференцировку и созревание.Кроме того, экспериментальные исследования показали, что микроРНК регулируют восстановление эндогенных тканей и потенциально могут быть полезны для усиления регенерации кости [54].

Переключение между самообновлением и дифференцировкой требует быстрых широкомасштабных изменений в экспрессии генов. Поскольку miRs могут подавлять трансляцию многих мРНК-мишеней, они являются хорошими кандидатами для регуляции клеточных судеб [55]. В течение последних лет обширные молекулярные исследования раскрыли генетические и эпигенетические механизмы, участвующие в дифференцировке и функциях остеобластов [54].

Как упоминалось выше, дифференцировка МСК в остеогенную линию жестко регулируется локальными факторами роста (, например, , BMP, FGF), которые активируют специфические внутриклеточные пути, тем самым запуская экспрессию важнейших транскрипционных факторов, таких как Runx2 и Osterix ( Окс)[54]. miR регулируют каждую стадию дифференцировки, воздействуя на множественные белки и различные сигнальные пути, оказывая положительное или отрицательное влияние на остеогенез.

Сообщалось, что миР-29b, миР148b, миР196a, миР-210, миР-2861 и миР-3960 вызывают подавление различных ингибиторов дифференцировки остеобластов, оказывая, таким образом, стимулирующие эффекты.Напр., miR-29a потенцирует остеобластогенез путем модулирования передачи сигналов Wnt через петлю положительной обратной связи [56].

Напротив, miR138, miR-133 и miR-204 связаны с низкой минеральной плотностью кости. В частности, было показано, что miR138 ослабляет ERK-зависимый путь, фосфорилирование Runx2 и экспрессию Osx, будучи способной ингибировать дифференцировку остеобластов и формирование кости человеческими МСК как in vitro , так и in vivo [57].

Выяснение молекулярных механизмов, регулирующих дифференцировку МСК, важно не только для лечения ортопедической травмы, но и для целей регенеративной медицины при естественной возрастной утрате функций.На самом деле костный гомеостаз строго связан с балансом между отложением и резорбцией кости, а также с правильной реакцией на механические воздействия.

МиР действуют как ключевые регуляторы как формирования кости, так и ремоделирования и дегенерации. Нарушение регуляции miR-опосредованных механизмов патологически связано с заболеваниями костей, такими как остеопороз [58]. В самом деле, поскольку miR контролируют дифференцировку остеобластов из стволовых клеток и дифференцировку остеокластов из гемопоэтических предшественников [58], нарушение регуляции на этих уровнях может влиять на связанное с остеокластами ремоделирование кости [58].

В настоящее время нет данных об экспрессии микроРНК в надкостнице. Следовательно, профилирование miRs в PDPC может быть полезным для выяснения важнейших механизмов, управляющих дифференцировкой пре-остеобластов во время развития и ремоделирования кости. Более того, прогресс в знаниях об экспрессии miR может также предоставить информацию о метаболизме костной ткани в течение жизни, с особым вниманием к изменениям, связанным с воспалением и/или старением.

РЕГЕНЕРАЦИЯ ПЕРИОСТА И ХРЯЩА

Хондрогенный потенциал надкостницы хорошо задокументирован как in vitro , так и in vivo [19,59], фактически свободные аутогенные периостальные трансплантаты восстанавливают дефекты хряща [60].

Сразу после повреждения кортикального слоя кости надкостница претерпевает ряд изменений, чтобы инициировать формирование кости в месте перелома. Клетки на периферии коры принимают остеогенную судьбу, тогда как клетки вблизи кортикального соединения костей дифференцируются в хондропрогениторы [42]. Хондроциты внутри костной мозоли перелома в основном происходят из внутреннего камбиального слоя надкостницы, что указывает на присутствие экспрессирующих Sox-9 хондропрогениторных клеток в надкостнице, прилегающей к месту перелома [61].

В развитии и созревании неохондроцитов участвуют несколько факторов роста, в том числе инсулиновый фактор роста 1, TGFβ1, TGFβ3, фактор дифференцировки роста 5 и BMP2 [62]. Кроме того, экспрессия молекул адгезии, таких как N-кадгерин, играет роль в регуляции хондроцитарного фенотипа [63]. Наконец, при эндопротезировании поверхности у людей надкостница использовалась отдельно или в сочетании с продолжением пассивного движения для стимуляции неохондрогенеза суставов [62].

С возрастом хондрогенный потенциал надкостницы снижается, так как количество предшественников хондроцитов в камбиальном слое уменьшается [62].Однако было показано, что поднадкостничная инъекция как TGFβ1 [64,65], так и TGFβ3 стимулирует пролиферацию PDPC и вызывает их хондрогенную дифференцировку [63]. Тем не менее, недавнее исследование показало, что поднадкостничная инъекция смеси хондроиндуктивных факторов роста не стимулирует тканевую дифференцировку аутологичного костно-надкостничного трансплантата [66]. Это говорит о том, что для восстановления дефектов хряща может помочь предварительная обработка in vitro микромассовых культур PDPC с помощью TGFβ3, который улучшает способность надкостницы к хондрогенезу и образованию гиалинового хряща [66].Качество забора ткани, выбор и количество соответствующей стимулирующей молекулы, время воздействия, а также интервалы между инъекциями могут влиять на заживление. Механическая стимуляция также может повлиять на клинический исход.

Подходы тканевой инженерии к регенерации хрящевой ткани также могут быть полезны для усиления результатов in vivo . Недавно Casper et al [67] продемонстрировали способность PDPC проникать в нановолоконные каркасы из полиэпсилон-капролактона (PCL) на модели кролика и возможность получения искусственного хряща in vitro .Та же группа также продемонстрировала, что применение направленного потока жидкости к периостальным эксплантатам, засеянным на каркасы PCL, усиливает пролиферацию клеток, хондрогенную дифференцировку и организацию, тем самым изменяя биомеханические свойства искусственного хряща [68].

Для создания 3D-искусственного хряща, напоминающего нативный суставной, был также разработан рециркуляционный проточно-перфузионный биореактор, который одновременно создает напряжение сдвига и гидродинамическое давление, а в присутствии конструкций надкостницы/PCL хороший состав ECM, распределение клеток и были получены механические свойства[59].

ЗАЖИВЛЕНИЕ НАДЕЖНИЦЫ И КОСТЕЙ

При заживлении переломов надкостница играет главную роль в образовании мозоли и участии в эндохондральной и внутримембранозной оссификации.

Этапы восстановления костей при переломах были хорошо обобщены Шапиро [69]. После перелома клетки внутреннего камбиального слоя надкостницы пролиферируют и дифференцируются: на периферии перелома внутренний слой образует шейку кости путем внутримембранозной оссификации; ближе к месту перелома слой камбия образует массу хряща вокруг места перелома, который впоследствии подвергается эндохондральной оссификации [69].Остеобластический потенциал надкостницы различается не только с возрастом, но и по локализации: надкостница свода черепа показала меньший остеогенный потенциал, чем надкостница голени [29,70].

Несмотря на то, что использование периостальных аутотрансплантатов для лечения переломов костей является хорошо зарекомендовавшей себя процедурой [21, 51], только недавно было продемонстрировано, что аутологичные периостальные клетки-предшественники, культивированные на 3D-матрице, ответственны за ускорение заживления атрофическое несращение дистального отдела бедренной кости [71]. К сожалению, аутотрансплантаты не всегда осуществимы, в том числе из-за болезненности донорского участка, и необходимо искать альтернативы.Действительно, использование аллотрансплантатов для лечения костных дефектов критических размеров остается проблемой. Аллотрансплантаты позволяют избежать боли и осложнений в донорской области и восполняют потребность в больших объемах трансплантационных материалов [72]. Тем не менее, клинические данные показали, что там, где надкостница управляет ремоделированием кости, способность аллотрансплантата к заживлению ниже по сравнению с аутотрансплантатом [73]: аллотрансплантаты демонстрируют минимальное приживление и 60% частоту неудач через 10 лет после трансплантации [74,75].

Таким образом, можно предположить альтернативы использованию нативной надкостницы для заживления дефектов критических размеров.Например, когда надкостница содержит слишком мало PDPC или была повреждена, можно создать тканевую инженерию надкостницы (TEP) [13]. В настоящее время несколько исследований хорошо охарактеризовали механические свойства ТЭП. Таким образом, этот подход в настоящее время предназначен только для использования в оральных приложениях, где ТЭП будет испытывать меньшую механическую нагрузку, чем в среде с динамической нагрузкой (, т.е. , бедренная кость) [13].

Прошло много времени с тех пор, как возникла необходимость создания конструкций, которые воспроизводят внутренние свойства аутогенной кости, путем культивирования PDPC ex-vivo и последующего посева в натуральный или синтетический каркас [33].Успех этого подхода строго связан с использованием соответствующего материала, способного улучшить дифференцировку PDPC, с исправленной структурой/топографией и способного обеспечить адекватную поддержку питательных веществ и факторов роста [2] (рис. 3).

Рисунок 3. Интерактивная «алмазная» концепция тканевой инженерии и регенеративной медицины предполагает, что помимо типа клеток трехмерная структура/архитектура, механические/физические сигналы и биоактивные факторы в окружающей среде имеют решающее значение и действуют совместно, направляя ткани ремонт и регенерация. Активность клеток динамически регулируется другими ключевыми краеугольными камнями алмаза.

Для разработки искусственной ткани полезно также выяснить этапы, которые могут усилить остеогенную дифференцировку PDPC [76]. В мезенхимальных стромальных клетках это включает следующие процессы: клеточную пролиферацию, клеточную миграцию-агрегацию и клеточную дифференцировку с динамической экспрессией остеогенных факторов транскрипции и роста [77].Более того, ранняя остеогенная дифференцировка МСК характеризуется прежде всего пролиферативным взрывом, включающим образование узелкоподобных структур, сопровождающееся экспрессией ЩФ.

Для воспроизведения этого профиля дифференцировки необходимы условия культивирования PDPC, воспроизводящие эти ключевые события. Было широко продемонстрировано, что в остеогенных условиях PDPC экспрессируют мРНК костных маркеров (, например, , коллаген типа I, остеопонтин и остеокальцин), в то время как в хондрогенной среде они демонстрируют хондрогенные маркеры, такие как коллаген типа II и аггрекан [76]. .Кроме того, добавление фетальной бычьей сыворотки (FBS) и дексаметазона (Dex) к культуральной среде оказывает положительное влияние на экспрессию остеокальцина и ALP на ранних стадиях дифференцировки [78]. Для экспрессии основных факторов транскрипции, регулирующих остеогенез и, следовательно, дифференцировку в направлении зрелых остеобластов, требуется последующая комбинация транс-ретиноевой кислоты (atRA), FBS, Dex и BMP2 [78]. Наконец, фактор роста эндотелия сосудов (VEGF) также играет роль в остеогенезе, и он экспрессируется в нормальной надкостнице человека, а также в надкостнице после заживления перелома: добавление VEGF к основной культуральной среде усиливает остеобластическую дифференцировку PDPC.Это подтвердили и наши результаты[79].

При инженерии костной ткани каркасы обычно используются в качестве временных замен исходной ткани после травмы. Как хорошо известно, трехмерные каркасы должны переноситься организмом, обеспечивать прикрепление, миграцию и пролиферацию клеток, обеспечивать биохимическую передачу сигналов и обладать костной жесткостью и скоростью деградации, соизмеримой с заживлением кости [2,80]. Каноническая классификация включает натуральные и синтетические скаффолды. Природные каркасы, такие как хитозан, коллаген, желатин, фибриновый клей и гиалуроновая кислота, обладают рядом преимуществ, таких как химия и структура, подобные внеклеточному матриксу, наличие клеточно-адгезивных последовательностей и рассасываемость, обусловленная ферментами, с образованием нетоксичных легко выводимых молекул.Природные материалы также часто используются в качестве носителей лекарств из-за их способности сохранять факторы роста, которые стимулируют клеточную миграцию и пролиферацию[81]. К недостаткам их использования относятся ограниченная доступность, низкая механическая устойчивость и потенциальная иммуногенность [80]. В этом отношении синтетические каркасы обладают многими преимуществами, включая легкое изменение химических и механических свойств, биоразлагаемость и предотвращение инфекций или иммуногенность.

Гидроксиапатит или его аналоги (включая натуральный костный матрикс) являются наиболее популярными неорганическими компонентами для замещения кости из-за их химического сходства с минеральным компонентом кости млекопитающих[80].Каркас из коллагена/деминерализованного костного порошка в сочетании с PDPC был предложен в качестве потенциального инструмента для инженерии костной ткани [82]. По нашему опыту, каркасы с повышенным количеством неорганической фазы были способны модулировать поведение стволовых клеток [11], а также остеогенные свойства стволовых клеток периостального происхождения [83]. Обоснование использования биоматериалов на основе фосфата кальция и оценка их костеобразующей способности в присутствии PDPC были недавно обобщены Roberts et al [84].

Современные стратегии костной регенеративной медицины направлены на «извлечение уроков у природы» в развитии каркаса. В связи с этим недавно было предложено хитозан-гепариновое покрытие, действующее как синтетическая надкостница, для улучшения результатов костных аллотрансплантатов [85]. Некоторые биоматериалы, такие как бесклеточные матриксы природного происхождения, коммерчески доступные губки на основе коллагена и синтетические полимеры [86-88], также исследовались как имитирующие надкостницу. Эти материалы улучшают локализацию клеток, но демонстрируют недостаточную выживаемость клеток [86-88].Вместо этого использование гидрогелей, которые имитируют механические свойства и гидратацию нативного ECM надкостницы, кажется многообещающим подходом. Гидрогели могут быть правильно адаптированы для правильной деградации, включения биомолекул и лигандов клеточной адгезии, чтобы вызвать специфические клеточные функции [85]. Было показано, что тканевая инженерия надкостницы на основе гидрогеля усиливает инфильтрацию клеток-предшественников остеобластов, образование костной мозоли и биомеханическую стабильность аллотрансплантата [72,73].

Кроме того, для имитации надкостницы используются своеобразные хирургические приемы.С 1986 г. Masquelet [89] разработал простой метод реконструкции дефектов длинных костей, основанный на введении цементного спейсера, который сохраняет пространство для реконструкции кости и способствует формированию синовиоподобной мембраны. Эта индуцированная мембрана (ИМ) предотвращает резорбцию трансплантата и способствует его реваскуляризации. Кроме того, мембрана действует как система доставки in situ факторов роста, способная усиливать заживление костного трансплантата [89].

Недавно Cuthbert и соавт. [90] исследовали морфологию, молекулярные свойства и характер экспрессии генов ИМ у пациентов, перенесших большие костные дефекты, показывая, что ИМ имеют сильное сходство в архитектуре, сосудистых особенностях и экспрессии фактора роста надкостницы [90]. ].Более того, клетки, размножающиеся из IM, обнаруживают профиль мРНК, сходный с PDPCs [90]. Таким образом, Cuthbert и соавт. [90] представили доказательства того, что техника ИМ создает динамическую структуру, подобную надкостнице, что дает важные сведения о новых подходах к регенерации кости. Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить, может ли этот хирургический метод быть подходящим для всех применений регенерации кости, несмотря на природу заболевания, место поражения и особенности, связанные с пациентом.

PDPCS В ИНЖЕНЕРИИ ТКАНЕЙ РТА И ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦА

Надкостница нашла широкое применение для улучшения формирования кости в области стоматологии и челюстно-лицевой реконструкции [91,92].Несмотря на то, что клетки периоста челюсти человека (JPC) являются многообещающим источником для разработки остеоиндуктивных трансплантатов на основе клеток в челюстно-лицевой хирургии [93], их сбор и последующая характеристика не являются особенно простыми. Специфические поверхностные маркеры могут облегчить выделение чистой клеточной популяции, в то время как точный анализ профиля экспрессии генов может обеспечить детальное понимание JPC.

В последние годы было предложено несколько маркеров для обогащения фракции остеогенных клеток-предшественников из всей популяции JPC.Среди них особое внимание привлекли антигены мезенхимальных стволовых клеток-1 (MSCA-1) и CD166. Обогащенные MSCA-1 + JPC обладают более высоким остеогенным потенциалом по сравнению с MSCA-1, а также CD166 + по отношению к CD166 -[93] . Также была рекомендована технология выделения магнитно-активированной клеточной сортировки для увеличения выделения и чистоты редких клеток MSCA-1 + из надкостницы челюсти [93].

Высокий остеогенный потенциал клеточной фракции MSCA-1 + тесно связан с экспрессией специфических маркеров, таких как липопротеиновый рецептор-родственный белок 6 (LRP-6), ключевой компонент рецепторного комплекса WNT.MSCA-1 + /LRP-6 + также вызывают высокую экспрессию станниокальцина 1 (STC-1) и тканевого ингибитора металлопротеиназ-4 (TIMP-4) [93]. STC-1 участвует в формировании эндохондральной и внутримембранозной кости, в то время как TIMP-4 участвует в ремоделировании ECM во время остеогенеза JPC [93].

Несмотря на PDPC, полученные из надкостницы, другие источники стволовых клеток, такие как пульпа зуба [94, 95] и периодонтальная связка [95], были предложены для применения в стоматологии. Заболеваемость урожая и приемлемость для пациента должны повлиять на окончательный выбор соответствующего источника клеток для целей регенеративной медицины.

Передовые области применения

Большая пластичность мезенхимальных стромальных клеток, благодаря их способности дифференцироваться в несколько клонов, делает их хорошими кандидатами для инновационных процедур регенерации in vivo . Использование аллогенных МСК в регенеративной медицине также стимулируется их иммунодепрессивными и иммуномодулирующими свойствами.

МСК, полученные из различных источников, были изучены для получения инсулин-продуцирующих клеток (ИПК) при лечении диабета 1 типа.Kim et al [96] исследовали дифференцировку МПК МСК, выделенных из разных источников: костного мозга, жировой ткани, вартонова желе и надкостницы. Несмотря на культивирование в сходных условиях, только IPC, полученные из PDPC, показали значительное увеличение секреции инсулина при стимуляции глюкозой [96].

Эти результаты указывают на то, что надкостница является подходящим источником мультипотентных клеток-предшественников, которые можно использовать при аллогенных трансплантациях.

Однако, даже если иммунная привилегия МСК хорошо известна для клеток, полученных из костного мозга, пуповинной крови и жировой ткани, никакие исследования не подтверждают, что PDPC обладают подобными свойствами.Следовательно, этот аспект необходимо дополнительно изучить, чтобы реализовать инновационные приложения PDPC[96].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Небольшие костные дефекты можно закрыть с помощью обычной пластики [97], в то время как регенерация кости при больших костных дефектах является сложной задачей, и несколько факторов ( т.е. ., место дефекта и факторы, связанные с пациентом) могут повлиять на результаты лечения. Таким образом, для заживления дефектов большого размера необходимо использовать стратегии тканевой инженерии, включая использование экзогенных стволовых клеток, факторов роста и биоактивных каркасов [2,98].В последнее время достигнуты важные прорывы в разработке и создании костных заменителей. После изощренных подходов, сочетающих биоматериалы и конструкции из стволовых клеток, внимание привлекла концепция направленной костной регенерации: использование «умных», биоактивно-индуцированных мембран стало набирать обороты.

Таким образом, научный мир продолжает исследования, направленные на изучение молекулярных основ эндогенного восстановления клеток/тканей, а также на улучшение конструкции каркасов. С этой целью надкостница предложит новые интригующие сигналы для дальнейшего исследования.

Надкостница играет ключевую роль в архитектуре внеклеточного матрикса и реорганизации клеточного цитоскелета при механическом стрессе за счет активации механосенсорной сигнализации. Понимание клеточных молекулярных механизмов, связанных с механочувствительной и внутренней способностью клеток к восстановлению, подчеркнуло критическую роль периостина. Его экспрессия повышается в присутствии механического стресса, чтобы сохранить целостность и функцию костной ткани. Повышающая регуляция периостина приводит к активации специфических путей, поддерживающих выживание клеток.Это также обеспечивает правильный фибриллогенез коллагена и организацию матрикса, открывая интригующую перспективу в разработке будущих стратегий регенерации костной ткани.

Кроме того, поощряется дальнейшая характеристика клеточных эпигенетических механизмов, связанных с miR: направляя экспрессию мРНК, miR влияют на основные пути дифференцировки и, следовательно, могут представлять собой важные мишени в стимулировании костно-хрящевой регенерации.

Наконец, рассматривая динамическую реакцию надкостницы на внешние и механические раздражители, были реализованы две стратегии: использование самой надкостницы в качестве «умного материала» ( i.e ., TEP) и реализации конструкций (, например, ., хитозан-гепариновое покрытие и PEG-гидрогели), способных имитировать особенности ECM этой ткани. В настоящее время конструкции ТЕР не приспособлены для восстановления динамически нагруженной среды, такой как длинные кости.

В совокупности данные подчеркивают участие надкостницы в анаболических путях кости и предлагают новые подходы TERM к восстановлению костно-хрящевой ткани. Более того, более глубокое понимание молекулярных основ клеточного механосенсорного восприятия, а также участия микроРНК в ответах дифференцировки PDPC может быть полезным для разработки новых процедур поддержания костной массы как в процессе посттравматического заживления, так и в физиологическом плане. -более (тем самым предотвращая остеопороз).

Периостальные предшественники способствуют индуцированному нагрузкой формированию кости у взрослых мышей и нуждаются в первичных ресничках для восприятия механической стимуляции | Исследования и терапия стволовых клеток

  • Шаффлер М.Б., Чунг В.И., Маджеска Р., Кеннеди О. Остеоциты: главные организаторы кости. Кальциф ткани Int. 2014;94:5–24.

    КАС Статья Google ученый

  • Ота С., Иноуэ Р., Шиодзаки Т., Ямамото Ю., Хасимото Н., Такэда О. и др.Атипичный перелом бедренной кости после приема антирезорбтивных препаратов у больных раком молочной железы с метастазами в кости. Рак молочной железы. 2017;24:601–7.

    Артикул Google ученый

  • Тейшейра МЗ. Антирезорбтивные препараты (бисфосфонаты), атипичные переломы и рикошетный эффект: новые доказательства сходства. Гомеопатия. 2012; 101: 231–42.

    Артикул Google ученый

  • Арнсдорф Э.Дж., Джонс Л.М., Картер Д.Р., Джейкобс К.Р.Надкостница как клеточный источник для функциональной тканевой инженерии. Tissue Eng Часть A. 2009; 15: 2637–42.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Castro-Silva II, Zambuzzi WF, de Oliveira Castro L, Granjeiro JM. Периостальные клетки для костной биоинженерии: многообещающий кандидат. Clin Oral Implants Res. 2012; 23:1238–42.

    Артикул Google ученый

  • Ферретти К., Маттиоли-Бельмонте М.Стволовые клетки, полученные из надкостницы, для предложений регенеративной медицины: расширение современных знаний. Стволовые клетки мира J. 2014; 6: 266–77.

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Биркхольд А.И., Рази Х., Дуда Г.Н., Вайнкамер Р., Чека С., Вилли Б.М. Периостальная поверхность кости менее чувствительна к механическим воздействиям, чем эндокортикальная. Научный доклад 2016; 6: 23480.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Хоуи Д.А., Торми С., Рамчаран С., О’Брайен Ф.Дж., Джейкобс К.Р.Первичная механотрансдукция, опосредованная ресничками, в мезенхимальных стволовых клетках человека. Стволовые клетки. 2012;30:2561–70.

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Арнсдорф Э.Дж., Туммала П., Квон Р.Ю., Джейкобс К.Р. Механически индуцированная остеогенная дифференцировка — роль RhoA, ROCKII и динамики цитоскелета. Дж. Клеточные науки. 2009; 122: 546–53.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Канно Т., Такахаши Т., Ариёси В., Цудзисава Т., Хага М., Нишихара Т.Механическое напряжение при растяжении активирует экспрессию Runx2 и остеогенного фактора в клетках надкостницы человека: значение для дистракционного остеогенеза. J Oral Maxillofac Surg. 2005; 63: 499–504.

    Артикул Google ученый

  • Каванами А., Мацусита Т., Чан Ю.Ю., Мураками С. Мыши, экспрессирующие GFP и CreER в клетках-предшественниках остеохондроза в надкостнице. Biochem Biophys Res Commun. 2009; 386: 477–82.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Дюшан де Лаженест О., Жюльен А., Абу-Халил Р., Франжи Г., Карвалью К., Каньяр Н. и др.Надкостница содержит скелетные стволовые клетки с высоким регенеративным потенциалом кости, контролируемым периостином. Нац коммун. 2018;9:773.

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Кфури Ю., Скадден Д.Т. Вклад мезенхимальных клеток в нишу стволовых клеток. Клеточная стволовая клетка. 2015;16:239-53.

    КАС Статья Google ученый

  • Гринбаум А., Хсу Ю-М.С., Дэй Р.Б., Шуеттпелц Л.Г., Кристофер М.Дж., Боргердинг Дж.Н. и др.CXCL12 у ранних мезенхимальных предшественников необходим для поддержания гемопоэтических стволовых клеток. Природа. 2013; 495:227–30.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Дин Л., Моррисон С.Дж. Кроветворные стволовые клетки и ранние лимфоидные предшественники занимают разные ниши в костном мозге. Природа. 2013; 495:231–5.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Санчес-Гурмачес Дж., Сяо В.И., Гертин Д.А.Высокоселективное мечение in vivo предшественников подкожных белых адипоцитов с помощью Prx1-Cre. Отчеты о стволовых клетках. 2015; 4: 541–50.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Хоуи Д.А., Келли Д.Дж., Джейкобс Ч.Р. Роль первичной реснички в паракринной передаче сигналов между механически стимулированными остеоцитами и мезенхимальными стволовыми клетками. Biochem Biophys Res Commun. 2011; 412:182–7.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Temiyasathit S, Tang WJ, Leucht P, Anderson CT, Monica SD, Castillo AB, et al.Механосенсорная первичная ресничка: делеция Kif3A снижает образование кости из-за нагрузки. ПЛОС Один. 2012;7:e33368.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Lee KL, Hoey DA, Spasic M, Tang T, Hammond HK, Jacobs CR. Аденилатциклаза 6 опосредует индуцированную нагрузкой адаптацию костей in vivo. FASEB J. 2014; 28:1157–65.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Чен Дж. К., Хои Д. А., Чуа М., Беллон Р., Джейкобс К. Р.Механические сигналы способствуют остеогенной судьбе через первичный механизм, опосредованный ресничками. FASEB J. 2016; 30:1504–11.

    КАС Статья Google ученый

  • Баккер А.Д., Кулкарни Р.Н., Кляйн-Нуленд Дж., Лемс В.Ф. IL-6 изменяет передачу сигналов остеоцитами в сторону остеобластов, но не остеокластов. Джей Дент Рез. 2014;93:394–9.

    КАС Статья Google ученый

  • Heino TJ, Hentunen TA, Väänänen HK.Кондиционированная среда из остеоцитов стимулирует пролиферацию мезенхимальных стволовых клеток костного мозга и их дифференцировку в остеобласты. Разрешение ячейки опыта. 2004; 294:458–68.

    КАС Статья Google ученый

  • Malone AMD, Anderson CT, Tummala P, Kwon RY, Johnston TR, Stearns T, et al. Первичные реснички опосредуют механоощущение в костных клетках по кальций-независимому механизму. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007; 104:13325–30.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Dempster DW, Compston JE, Drezner MK, Glorieux FH, Kanis JA, Malluche H, et al. Стандартизированная номенклатура, символы и единицы для гистоморфометрии костей: обновление отчета комитета по номенклатуре гистоморфометрии ASBMR за 2012 г. Джей Боун Шахтер Рез. 2013; 28:2–17.

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Saris DBF, Sanyal A, An K-N, Fitzsimmons JS, O’Driscoll SW.Надкостница реагирует на динамическое давление жидкости пролиферацией in vitro. J Ортоп Res. 1999; 17: 668–77.

    КАС Статья Google ученый

  • Кляйн-Нуленд Дж., Рулофсен Дж., Стерк Дж.Г.Х., Семейнс К.М., Бургер Э.Х. Механическая нагрузка стимулирует высвобождение активности бета-трансформирующего фактора роста культивируемыми клетками свода черепа и надкостницы мышей. J Cell Physiol. 1995; 163:115–9.

    КАС Статья Google ученый

  • Жилка РЛ.Актуальность моделей мышей для изучения возрастной потери костной массы у людей. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2013;68:1209–17.

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Colnot C. Решения судьбы скелетных клеток в надкостнице и костном мозге во время регенерации кости. Джей Боун Шахтер Рез. 2009; 24: 274–82.

    Артикул Google ученый

  • Мурао Х., Ямамото К., Мацуда С., Акияма Х.Периостальные клетки являются основным источником мягких мозолей при переломах костей. J Bone Miner Метаб. 2013;31:390–8.

    КАС Статья Google ученый

  • Миллер СК, де Сен-Жорж Л., Боуман Б.М., Джи В.С. Клетки костной выстилки: строение и функции. Сканирование Микроск. 1989; 3: 953–60.

    КАС пабмед Google ученый

  • Matic I, Matthews BG, Wang X, Dyment NA, Worthley DL, Rowe DW, et al.Покоящиеся клетки костной выстилки являются основным источником остеобластов во взрослом возрасте. Стволовые клетки. 2016;34:2930–42.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Рааб-Каллен Д.М., Тиде М.А., Петерсен Д.Н., Киммел Д.Б., Рекер Р.Р. Молекулярная и клеточная биология механическая нагрузка стимулирует быстрые изменения в экспрессии периостальных генов. Кальциф ткани Int. 1994; 55: 473–8.

    КАС Статья Google ученый

  • Li Y, Ge C, Long JP, Begun DL, Rodriguez JA, Goldstein SA, et al.Биомеханическая стимуляция экспрессии генов остеобластов требует фосфорилирования транскрипционного фактора RUNX2. Джей Боун Шахтер Рез. 2012; 27:1263–74.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Thompson WR, Rubin CT, Rubin J. Механическая регуляция сигнальных путей в костях. Ген. 2012; 503:179–93.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Мур Э., Рю Х.С., Чжу Ю.С., Джейкобс Ч.Р.Аденилатциклазы и TRPV4 опосредуют динамику Ca2+/цАМФ, усиливая индуцированный потоком жидкости остеогенез в остеоцитах. Дж. Мол. Биохим. 2018;7:48–59;

  • Брэди Р.Т., О’Брайен Ф.Дж., Хоуи Д.А. Механически стимулированные костные клетки секретируют паракринные факторы, которые регулируют рекрутирование, пролиферацию и дифференцировку остеопредшественников. Biochem Biophys Res Commun. 2015; 459:118–23.

    КАС Статья Google ученый

  • Sheng MHC, Lau KHW, Baylink DJ.Роль инсулиноподобного фактора роста I, полученного из остеоцитов, в росте, моделировании, ремоделировании и регенерации кости. J кость Метаб. 2014;21:41–54.

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Crane JL, Zhao L, Frye JS, Xian L, Qiu T, Cao X. Передача сигналов IGF-1 необходима для дифференцировки мезенхимальных стволовых клеток для пиковой костной массы. Кость рез. 2013; 1:186–94.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Мур ER, Джейкобс CR.Первичная ресничка как сигнальный узел для функции пластинки роста и последующего развития скелета. J Ортоп Res. 2018; 36: 533–45.

    ПабМед Google ученый

  • Meakin LB, Galea GL, Sugiyama T, Lanyon LE, Price JS. Возрастное нарушение адаптивной реакции костей на нагрузку у мышей связано с половой недостаточностью остеобластов, но без изменения остеоцитов. Джей Боун Шахтер Рез. 2014; 29:1859–71.

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Юката К., Се К., Ли Т.Ф., Такахата М., Хоак Д., Кондаболу С. и др.Стареющие периостальные клетки-предшественники снижают регенеративную реакцию на повреждение костей и на анаболические действия лечения ПТГ 1-34. Кость. 2014;62:79–89.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Koshihara Y, Honda Y. Возрастное увеличение выработки коллагена в культивируемых остеобластоподобных клетках надкостницы человека. Механическое старение Dev. 1994; 74: 89–101.

    КАС Статья Google ученый

  • Лим С.М., Чой Ю.С., Шин Х.К., Ли К.В., Ким Д.И.Выделение клеток-предшественников, происходящих из надкостницы человека, с использованием иммунофенотипов для хондрогенеза. Биотехнологическая лат. 2005; 27: 607–11.

    КАС Статья Google ученый

  • Де Бари К., Делл’Аччио Ф., Ванлау Дж., Эйкманс Дж., Хан И.М., Арчер К.В. и др. Мезенхимальная мультипотентность периостальных клеток взрослого человека продемонстрирована анализом клонов одиночных клеток. Ревмирующий артрит. 2006; 54:1209–21.

    КАС Статья Google ученый

  • Стендеруп К., Юстесен Дж., Клаусен С., Кассем М.Старение связано с уменьшением максимальной продолжительности жизни и ускоренным старением стромальных клеток костного мозга. Кость. 2003; 33: 919–26.

    Артикул Google ученый

  • Turner CH, Takano Y, Owan I. Старение изменяет пороги механической нагрузки для формирования костей у крыс. Джей Боун Шахтер Рез. 1995; 10:1544-9.

    Артикул Google ученый

  • Малвихилл Б.М., Прендергаст П.Дж.Механобиологическая регуляция цикла ремоделирования трабекулярной кости и возможные биомеханические пути развития остеопороза. Клин Биомех. 2010;25:491–8.

    Артикул Google ученый

  • Javaheri B, Carriero A, Wood M, De Souza R, Lee PD, Shefelbine S, et al. Временное согласование пиковой деформации частично восстанавливает нарушенный с возрастом механоадаптивный ответ кортикальной кости. Научный доклад 2018; 8: 6636.

    Артикул КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Рази Х., Биркхольд А.И., Вайнкамер Р., Дуда Г.Н., Вилли Б.М., Чека С.Старение приводит к нарушению регуляции механического образования и резорбции кости. Джей Боун Шахтер Рез. 2015;30:1864-73.

    Артикул Google ученый

  • Soleimani M, Nadri S. Протокол выделения и культивирования мезенхимальных стволовых клеток из костного мозга мыши. Нат Проток. 2009;4:102–6.

    КАС Статья Google ученый

  • Оуян З., Чен З., Исикава М., Юэ Х., Каванами А., Лихи П. и др.Промоторы Prx1 и 3,2 т.п.н. Col1a1 нацелены на различные популяции костных клеток у трансгенных мышей. Кость. 2013;58:136-45.

    КАС Статья Google ученый

  • Clement CA, Ajbro KD, Koefoed K, Vestergaard ML, Veland IR, Henriques de Jesus MPR, et al. Передача сигналов TGF-β связана с эндоцитозом в области кармана первичной реснички. Cell Rep. 2013; 3:1806–14.

    КАС Статья Google ученый

  • Lindbæk L, Warzecha C, Koefoed K, Mogensen J, Schmid F, Pedersen L, et al.Координация передачи сигналов TGFβ/BMP связана с первичной ресничкой. Реснички. 2015;4:С17.

    Артикул пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Sun Y, Zhang W, Lu Y, Hu Y, Ma F, Cheng W. Роль трансформирующего фактора роста бета (TGF-бета) в восстановлении костных дефектов. Китайская медицинская наука J. 1996; 11: 209–14.

    КАС Google ученый

  • Боневальд Л.Ф., Манди Г.Р.Роль трансформирующего фактора роста-бета в ремоделировании кости. Clin Orthop Relat Relat Res. 1990; 250: 261–76.

  • Барон Р., Кнайссель М. Передача сигналов WNT в гомеостазе костей и заболеваниях: от человеческих мутаций до лечения. Нат Мед. 2013;19:179–92.

    КАС Статья Google ученый

  • Spasic M, Jacobs C. Удлинение первичных ресничек повышает клеточную механочувствительность. Евро Клетки Матер. 2017; 33:158–68.

    КАС Статья Google ученый

  • Бессчетнова Т.Ю., Колпакова-Харт Э., Гуань Ю., Чжоу Дж., Олсен Б.Р., Шах Дж.В.Идентификация сигнальных путей, регулирующих длину первичной реснички и адаптацию, опосредованную потоком. Карр Биол. 2010;20:182–7.

    КАС Статья пабмед ПабМед Центральный Google ученый

  • Травмы суставов переменного тока и ключицы

    Учебное пособие

    Ключевые точки:

    • Педиатрические травмы акромиально-ключичной (АК) обычно представляют собой физические повреждения или скрытые переломы, а не повреждения связок, а вывихи АК называют «псевдовывихами».
    • Исключите атравматический остеолиз дистального отдела ключицы, повторяющуюся стрессовую травму у молодых спортсменов, которые тренируются с большим весом верхней части тела.
    • Переломы ключицы у детей обычно можно лечить консервативно
    • Хирургические показания при переломах ключицы у подростков в настоящее время противоречивы.

    Описание:

    Дистальный отдел ключицы окостеневает примерно в возрасте 18 лет и закрывается вскоре после начала окостенения.Основные стабилизаторы акромиально-ключичного сустава включают капсулу акромиально-ключичного сустава, верхняя и задняя части которой вносят наибольший вклад в стабильность, клювовидно-ключичные (КС) связки (коноидную и трапециевидную) и клювовидно-акромиальную (КА) связку. Истинные вывихи АК в детской популяции встречаются редко. Вместо этого медиальный фрагмент ключицы отслаивается от надкостничного рукава, который сохраняет свои прикрепления к клювовидно-ключичным и акромиально-ключичным связкам. Истинные повреждения акромиально-ключичного сустава чаще встречаются у мужчин в возрасте 20 лет и являются неполными повреждениями.

    Эпидемиология:

    Ключица является первой костью, которая начинает окостенение, и последней, которая завершает окостенение. Переломы ключицы распространены в педиатрической популяции, составляя 8-15% всех повреждений скелета у детей и 33% всех травм плечевого пояса.

    Клинические данные:

    Могут быть видны болезненность и деформация в дистальной или средней части ключицы. При травматическом механизме повреждения могут присутствовать экхимозы и отеки.Боль и припухлость возле акромиально-ключичного сустава при отсутствии травмы могут указывать на инфекцию или опухоль. Острый край кости или сильная деформация могут натягивать кожу и подвергать ее риску. Необходимо провести тщательное сосудисто-нервное исследование с учетом местной анатомии середины диафиза ключицы. Болезненность при пальпации и боль при пробе с перекрестом могут свидетельствовать о повреждении акромиально-ключичного сустава. Тест О’Брайенса может быть использован для дифференциации патологии акромиально-ключичного сустава от внутрисуставной патологии разрыва SLAP.

    Визуальные исследования:

    Рентгенограммы в прямой проекции и при наклоне головы под углом 45° обычно используются для оценки ключицы.Из-за сложной S-образной формы ключицы смещение трудно измерить на обычных рентгенограммах. Контралатеральные фильмы могут быть оправданы для сравнения. КТ, как правило, не требуется, но может использоваться для определения точного смещения перелома и измерения угла наклона, для предоперационного планирования или для оценки несращений и неправильных сращений.

    акромиально-ключичных суставов лучше всего видны в проекции Zanca, которая использует 10-15 градусов краниального наклона с проникновением только 50% нормального рентгеновского снимка плеча. Стрессовые изображения с 5 фунтами в каждой руке могут быть полезны для оценки нестабильности акромиально-ключичного сустава.Необходимо исключить переломы клювовидного отростка с сохраненным СС-интервалом, а также остеолиз дистального отдела ключицы, связанный с перенапряжением у юных спортсменов, занимающихся повторной тяжелой атлетикой верхних конечностей.

    Этиология:

    Псевдовывихи акромиально-ключичного сустава у детей классифицируют как: 1) растяжение связок акромиально-ключичного сустава с интактным надкостничным рукавом, 2) частичный разрыв надкостничного рукава с расширением акромиально-ключичного сустава, 3) разрыв надкостничного рукава со смещением дистального отдела ключицы кверху на 25-100%, 4) разрыв надкостничного рукава со смещением дистального отдела ключицы кзади через трапециевидную мышцу, 5) Разрыв периостального рукава с отслойкой дельтовидной и трапециевидной мышц и смещением ключицы >100%, 6) Смещение нижней части ключицы под клювовидный отросток.Типы 1-3 наиболее распространены. Скрытые переломы дистального отдела ключицы могут имитировать растяжение акромиально-ключичной связки. (Рисунок 1)

    Вывихи акромиально-ключичного сустава классифицируются как: 1) растяжение связок акромиально-ключичного сустава, 2) полный разрыв связки акромиально-ключичного сустава, 3) разрывы связок акромиально-ключичного сустава со 100% вывихом сустава, 4) задний вывих ключицы в трапециевидную мышцу с разрывом связок AC и CC (лучше всего определяется на подмышечной рентгенограмме), 5) разрывом связок AC и CC с мышечным повреждением, приводящим к> 100% смещению ключицы, 6) нижний вывих дистального отдела ключицы под клювовидный отросток.Дифференцировать травмы типа 3 и типа 5 важно, но сложно. Если пожимание плечами приводит к вправлению акромиально-ключичного сустава, это тип 3. 

    Переломы ключицы определяются по локализации, характеру перелома, смещению и раздроблению. Переломы дистальной трети ключицы определялись по Neer: 1) перелом латеральнее СС связок, стабильный и с минимальным смещением, 2A) перелом медиальнее интактных СС связок, потенциально нестабильный с более высокой частотой несращения, 2B) перелом между СС связками с интактными разрыв трапециевидной и венечной связки или латеральнее разрыва СС связок.Этот тип потенциально нестабилен. 3) Внутрисуставной перелом с распространением на акромиально-ключичный сустав с интактными связками СС. Обычно это стабильная травма, 4) перелом физического отдела у пациентов с незрелым скелетом, когда связки СС остаются прикрепленными к интактной надкостнице, 5) оскольчатый перелом

    Лечение:

    Консервативное лечение было основой лечения псевдовывихов АК и вывихов АК 1-3 типов. Это включает в себя стропы или скобы в виде восьмерки и плавный диапазон движений.Учитывая позднее закрытие физарных протоков и высокую скорость ремоделирования, сообщалось, что у подростков ремоделируются эти физиодислокации.

    Показания к операции при псевдовывихах АК включают возраст старше 8 лет со смещением коры головного мозга более чем на 2. Было показано, что фиксация проволокой приводит к миграции проволоки, и ее, как правило, следует избегать. При вывихе акромиально-ключичного сустава типа 4-6 часто предлагается оперативное вмешательство, учитывая смещение, компрометацию мягких тканей и риск длительного артроза акромиально-ключичного сустава.

    Консервативное лечение является основой лечения переломов ключицы у детей. (Рисунок 2) Чаще всего это включает в себя слинг или фиксацию в виде восьмерки в течение 2-4 недель с последующим диапазоном движений и возвращением к спорту примерно через 8 недель. Минимально смещенные или скрытые переломы дистального отдела ключицы могут быть стабильными для возвращения к занятиям спортом уже через 3-4 недели. Недавняя литература для взрослых, в которой говорится о преимуществах хирургического вмешательства, ставит это под сомнение, хотя для педиатрической популяции не было определено конкретных хирургических показаний.Некоторые предлагают показания, подобные описанным в литературе для взрослых, и включают сочетанное сосудисто-нервное повреждение, открытые повреждения или повреждения кожи, переломы с укорочением на 15-20 мм, 100% смещение или наличие раздробленного фрагмента, разделяющего два основных фрагмента перелома. . (Рисунок 3) 

    На рисунке 4 показан перелом ключицы с аналогичным смещением у 14-летнего мужчины, который достиг успешного сращения с помощью консервативного лечения


    Эти показания не проверены в педиатрической популяции.Зарегистрированные показатели несращений при переломах ключицы у детей, как правило, низкие, а симптоматические неправильные сращения составляют менее 20%. Острое хирургическое лечение часто требует повторной операции по удалению имплантатов.

    Осложнения:

    Скорость заживления псевдодислокаций переменного тока очень высока. Основные осложнения включают боль, связанную с активностью, и легкую косметическую асимметрию плеча. Хронические вывихи AC могут привести к хронической боли и нестабильности. Операционные осложнения включают миграцию имплантата, перелом ключицы или венечного отростка, остеолиз, потерю репозиции, эрозию серкляжного материала через ключицу или венечный отросток, артроз акромиально-ключичного сустава и хроническую боль.Было показано, что неправильное сращение ключицы приводит к дефициту диапазона движений менее 7 градусов при отведении и менее 8 градусов при сгибании, что считается клинически не значимым. На кинематику плеча влияет большая степень неправильного сращения и смещения, хотя последствия этого неизвестны у пациентов с незрелым скелетом. Разницы в силовых испытаниях не было. Корректирующая остеотомия может быть выполнена при симптоматических нарушениях сращения у пациентов с жалобами на птоз плечевого сустава, эстетическую асимметрию, выступ кости, неврологические симптомы или слабость.(Рисунок 4)

    Похожие видео:

    Каталожные номера:

    1. Bae DS, et al. Движение плеча, сила и функциональные результаты у детей с установленным неправильным сращением ключицы. J Pediatr Orthop. 2013;33(5):544-550
    2. Carry PM и др. Опрос врачей: предпочтения подростков в лечении переломов средней части ключицы среди членов POSNA. J Pediatr Orthop. 2011;31(1):44-49
    3. Намдари С. и др.Фиксация переломов средней части ключицы со смещением у пациентов с незрелым скелетом. J Pediatr Orthop. 2011;31:507-51
    4. Nenopoulos SP, et al. Исход переломов и вывихов дистального отдела ключицы в незрелом скелете. Травма, повреждение. 2011;42:376-380
    5. Lee SY, et al. Какую роль играют обычные рентгенограммы в оценке скелетно-незрелого акромиально-ключичного сустава? Clin Orthop Relat Relat Res. 2014;472:284-293
    6. Пандья Н., Намдари С., Хосалкар Х.С. Смещенные переломы ключицы у подростков: факты, споры, современные тенденции.J Am Acad Orthop Surg. 2012;20:498-505
    7. Робинсон Л., Гаргум Р., Ауэр Р., Найланд Дж., Чан Г. Участие в занятиях спортом и рентгенологические данные подростков, лечившихся без операции по поводу переломов ключицы со смещением. Травма, повреждение. 2015 46(7):1372-6
    8. Шульц Дж., Мур М., Рукрофт Дж., Бастром Т.П., Пеннок А.Т. Функциональные и рентгенологические результаты консервативного лечения переломов ключицы со смещением у подростков. J Bone Joint Surg Am. 2013 95(13):1159-65.

    Ведущие участники:

    Дженнифер Бек, доктор медицины

    KoreaMed Synapse

    Эта статья была процитирована другими статьями в ScienceCentral.

    Аннотация

    Из-за чрезвычайно ограниченного потенциала поврежденного суставного хряща в отношении восстановления или регенерации, а также того факта, что протезирование сустава противопоказано детям и молодым людям из-за износа, расшатывания и механического повреждения искусственного сустава, существует потребность в биологических шлифовка больших полнослойных дефектов в больных или поврежденных суставах путем трансплантации ткани со значительным хондрогенным потенциалом. Целью данного исследования было изучение хондрогенного потенциала свободных внутрисуставных аутотрансплантатов надхрящницы или надкостницы под влиянием движения в суставе, характеристика новообразованного хряща и определение наиболее эффективного метода восстановления суставного дефекта. .В модели кролика надхрящница ребра и надкостница ребра использовались для восстановления полнослойных дефектов мыщелка бедренной кости. Затем новообразованную ткань оценивали макроскопически, гистологически и гистохимически через четыре, восемь и двенадцать недель после трансплантации. Успешные трансплантаты надхрящницы или надкостницы пролиферируют, чтобы заполнить дефект суставного хряща на всю толщину неохрящом, который продуцирует гликозаминогликаны в матриксе, о чем свидетельствует поглощение сафрамина О. Это производство большого количества гликозаминогликанов в репаративной ткани аналогично что из гиалинового хряща.Неприемлемые результаты были получены у 38% перихондриальных трансплантатов и у 32% надкостничных трансплантатов. Эти неудачи были связаны с переломами мыщелка бедренной кости и отслоением трансплантатов или нарушением пролиферации трансплантатов. Статистически значимой разницы между конечными результатами перихондрального и надкостничного грыж не было (p>0,1). Техника трансплантации должна быть усовершенствована, чтобы увеличить количество успешных трансплантатов, в которых неохрящ, напоминающий гиалиновый хрящ, заполняет дефект суставного хряща.Положительные результаты настоящего экспериментального исследования доказывают, что биологическое шлифование полнослойных дефектов при остеоартрозе, особенно мелких суставов, может быть клинически возможно за счет использования свободных аутогенных надхрящничных или надкостничных трансплантатов. Такая биологическая шлифовка была бы ценной альтернативой протезированию суставов, особенно при лечении детей и молодых людей.

    Ключевые слова: Реконструкция, Суставной хрящ, Надхрящничные или надкостничные трансплантаты

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.