Ключові слова
стерилізація
γ-випромінювання
цисплатин
щури
Як цитувати
Анотація
Актуальність. Реконструкція післярезекційних дефектів довгих кісток у разі їхнього ураження пухлинами є актуальною проблемою, що потребує постійного вивчення. Кісткові алоімплантати часто використовують для цієї мети. Проте, на жаль, під час виготовлення вони частково втрачають міцність та остеоіндуктивні властивості, а їхня виживаність в онкологічних пацієнтів становить 40% через 10 років. Тому становить інтерес пошук більш досконалих методів обробки кісткових алоімплантатів, а також вивчення їхньої перебудови й інкорпорації в онкологічних хворих, стан організму яких змінений внаслідок променевої або хіміотерапії. Мета роботи – дослідити структуру кісткової тканини після імплантації в дистальний метафіз стегнової кістки щурів алогенного кісткового матеріалу, стерилізованого за допомогою γ-випромінювання або шляхом просочування антибіотиком, та післяопераційного внутрішньоочеревинного введення цисплатину. Матеріали та методи. Експеримент виконано на 20 самцях білих щурів (вік на початок експерименту 5–6 міс., маса тіла – 365,8 ± 6,4 г). Усім щурам виконали дірчастий дефект у дистальному метафізі стегнової кістки та заповнили його алогенним кістковим матеріалом, стерилізованим за допомогою γ-випромінювання (Контроль-1 та Дослід-1) або насиченням антибіотика (Контроль-2 та Дослід-2). Щурам контрольних груп через 14 днів після операції внутрішньоочеревинно вводили 2,0–2,4 мл розчину 0,9 % NaCl, дослідних – 2,5 мг/кг цисплатину. Гістологічний аналіз із гістоморфометрією виконано через 30 днів після операції. Результати та їх обговорення. Через 30 діб після операції найменша кількість кісткової тканини (11,79%) утворилася в дефектах щурів групи Дослід-1, яким встановлено стерилізований за допомогою радіаційного γ-випромінювання алоімплантат на фоні внутрішньоочеревинного введення цисплатину. Дещо кращий показник виявився в групі Дослід-2 (стерилізація антибіотиком + цисплатин) – 31,64%. У контрольних групах (внутрішньоочеревинне введення 0,9% натрію хлориду) відносний обсяг кісткової тканини становив 16,7% (Контроль-1, радіаційне γ-випромінювання) і 58,09% (Контроль-2, антибіотик). Вміст сполучної тканини був найбільшим у групі Дослід-1 – 31,55%, а найменшим – у групі Контроль-2 – 12,79%. Висновки. Визначено, що за умов використання для пластики метафізарних дефектів стегнової кістки щурів кісткових алоімплантатів відбувається їхня перебудова з утворенням кісткової та сполучної тканини. Проте відносний вміст цих тканин залежить від способу стерилізації алоімплантату і використання цитостатика. Зокрема, найбільший вміст кісткової тканини (58,09%) виявлено у разі застосування стерилізованого антибіотиком алоімплантату без уведення цитостатика, а найменший – у випадку заміщення дефекту алоімплантатом, стерилізованим за допомогою радіаційного γ-випромінювання, на фоні введення цитостатичного препарату.
Посилання
Sohn HS, Oh JK. Review of bone graft and bone substitutes with an emphasis on fracture surgeries. Biomaterials Research. 2019;23:9. (In English). DOI: https://doi.org/10.1186/s40824-019-0157-y
Baldwin P, Li DJ, Auston DA, Mir HS, Yoon RS, Koval KJ. Autograft, allograft, and bone graft substitutes: clinical evidence and indications for use in the setting of orthopaedic trauma surgery. Journal of Orthopaedic Trauma. 2019;33(4):203–13. (In English). DOI: https:// doi.org/10.1097/BOT.0000000000001420
Perez JR, Jose J, Mohile NV, Boden AL, Greif DN et al. Limb salvage reconstruction: Radiologic features of common reconstructive techniques and their complications. Journal of Orthopaedics. 2020;21:183– 91. (In English). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jor.2020.03.043
Lesensky J, Prince DE. Distraction osteogenesis reconstruction of large segmental bone defects after primary tumor resection: pitfalls and benefits. European journal of orthopaedic surgery & traumatology: orthopedie traumatologie. 2017;27(6):715–27. (In English). DOI: https:// doi.org/10.1007/s00590-017-1998-5
Gautam D, Arora N, Gupta S, George J, Malhotra R. Megaprosthesis Versus allograft prosthesis composite for the management of massive skeletal defects: a meta-analysis of comparative studies. Current reviews in Musculoskeletal Medicine. 2021;14(3):255–70. (In English). DOI: https://doi.org/10.1007/s12178-021-09707-6
Reif T, Schoch B, Spiguel A, Elhassan B, Wright T et al. A retrospective review of revision proximal humeral allograft-prosthetic composite procedures: an analysis of proximal humeral bone stock restoration. Journal of Shoulder and Elbow Surgery. 2020;29(7):1353–8. (In English). DOI: https://doi.org/10.1016/j.jse.2019.10.029
Vyrva OE, Golovina YaA, Malyk RV. Allocomposite arthroplasty in the surgical treatment of patients with malignant tumors of the long bones. Orthopedics, traumatology, prosthetics. 2015;2:120–5. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.15674/0030-598720152120-125
Gharedaghi M, Peivandi MT, Mazloomi M, Shoorin HR, Hasani M et al. Evaluation of clinical results and complications of structural allograft reconstruction after bone tumor surgery. Arch Bone Joint Surgery. 2016;4(3):236–42. (In English). URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih. gov/27517069/
Misaghi A, Goldin A, Awad M, Kulidjian AA. Osteosarcoma: a com- prehensive review. SICOT-J. 2018;4:12. (In English). DOI: https://doi. org/10.1051/sicotj/2017028
MacDonald DJ, McGuire MH. Complications with large fragment allografts. Complications of Limb Salvage: Prevention. Management and Outcom. 1991;25–7. (In English).
Aponte-Tinao LA, Ayerza MA, Albergo JI, Farfalli GL. Do massive allograft reconstructions for tumors of the femur and tibia survive 10 or more years after implantation? Clinical Orthopaedics and Related Research. 2020;478(3):517–24. (In English). DOI: https:// doi.org/10.1097/CORR.0000000000000806
Hornicek FJ, Gebhardt MC, Tomford WW, Sorger JI, Zavatta M et al. Factors affecting nonution of the allograft-host junction. Clinical Ortho- paedics and Related Resear. 2001;382:87–98. (In English). DOI: https:// doi.org/10.1097/00003086-200101000-00014
Li J, Chen G, Lu Y, Zhu H, Ji C, Wang Z. Factors influencing osseous union following surgical treatment of bone tumors with use of the Capanna Technique. The Journal of Bone and Joint Surgery. American volume. 2019;101(22):2036–43. (In English). DOI: https:// doi.org/10.2106/JBJS.19.00380
Struckmann V, Schmidmaier G, Ferbert T, Kneser U, Kremer T. Reconstruction of extended bone defects using massive allografts combined with surgical angiogenesis: a case report. JBJS case connector. 2017;7(1):e10. (In English). DOI: https://doi.org/10.2106/ JBJS.CC.16.00098
Ogink PT, Teunissen FR, Massier JR, Raskin KA, Schwab JH et al. Allograft reconstruction of the humerus: Complications and revision surgery. Journal of Surgical Oncology. 2019;119(3):329–35. (In English). DOI: https://doi.org/10.1002/jso.25309
Vyrva OE, Golovina Ya. O., Malik RV, Golovina OO System review and meta-analysis of the results of modular and allocomposite endoprosthetics under the conditions of bone and joint defects after tumor resection. Orthopedics, traumatology and prosthetics. 2020;2:5–15. (In Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.15674/0030- 5987202025-15
Nguyen H, Morgan DA, Forwood MR. Sterilization of allograft bone: effects of gamma irradiation on allograft biology and biomechanics. Cell and tissue banking. 2007;8(2):93–105. (In English). DOI: https:// doi.org/10.1007/s10561-006-9020-1
Man WY, Monni T, Jenkins R, Roberts P. Post-operative infection with fresh frozen allograft: reported outcomes of a hospital-based bone bank over 14 years. Cell and tissue banking. 2016;17(2):269–75. (In English). DOI: https://doi.org/10.1007/s10561-016-9547-8
Islam A, Chapin K, Moore E, Ford J, Rimnac C, Akkus O. Gamma radiation sterilization reduces the high-cycle fatigue life of allograft bone. Clinical Orthopaedics and Related Researc. 2016;474(3):827–35. (In English). DOI: https://doi.org/10.1007/s11999-015-4589-y
European Convention for the protection of vertebrate animals used for research and other scientific purposes. Strasbourg, 18 March 1986: official translation. Verkhovna Rada of Ukraine. (In Ukrainian). URL: http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=994_137.
On protection of animals from cruel treatment: Law of Ukraine № 3447-IV of February 21, 2006. The Verkhovna Rada of Ukraine. (In Ukrainian). URL: http://zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=3447-15.
Pyataev NA, Minaeva OV, Zyrnyaeva NN, Kokorev AV, Gurevich KG, Zaborovsky AV, Shchukin SA. Efficacy of DNA-conjugated forms of doxorubicin and cisplatin in cholangiocellular carcinoma in rats. Basic research. 2014;10–15:959–63. (In Russian).
A method of manufacturing an implantation dehydrated bone biomaterial of allogeneic origin: US Pat. 119699 Ukraine: IPC A61K 35/32 (2015.01); A61F 2/28 (2006.01); A61P 19/00 (2006.01). № а201709455; declared 27.09.2017; publ. 25/09/2019, Bull. № 14.. (In Ukrainian).
Gundle KR. CORR Insights®: Do massive allograft reconstructions for tumors of the femur and tibia survive 10 or more years after implantation? Clinical Orthopaedics and Related Research. 2020;478(3):525–6. (In English). DOI: https://doi.org/10.1097/CORR.0000000000000856
Pendleton MM, Emerzian SR, Liu J, Tang SY, O’Connell GD et al. Effects of ex vivo ionizing radiation on collagen structure and whole-bone mechanical properties of mouse vertebrae. Bone. 2019;128:115043. (In English). DOI: https://doi.org/10.1016/j.bone.2019.115043
Young DR, Virolainen P, Inoue N, Frassica FJ, Chao E. YThe short- term effects of cisplatin chemotherapy on bone turnover. Journal of Bone and Mineral Research. 1997;12(11):1874–82. (In English). DOI: https://doi.org/10.1359/jbmr.1997.12.11.1874
Stine KC, Wahl EC, Liu L, Skinner RA, Vanderschilden J et al. Cisplatin inhibits bone healing during distraction osteogenesis. Journal of Orthopaedic Research. 2014;32(3):464–70. (In English). DOI: https:// doi.org/10.1002/jor.22527
Li Z, Meyers CA, Chang L, Lee S, Tomlinson R et al. Fracture repair requires TrkA signaling by skeletal sensory nerves. The Journal of clinical investigation. 2019;129(12):5137–50. (In English). DOI: https:// doi.org/10.1172/JCI128428
Ke B, Shi L, Xu Z, Wu G, Gong Y, Zhu L et al. Flavored Guilu Erxian decoction inhibits the injury of human bone marrow mesenchymal stem cells induced by cisplatin. Cellular and Molecular Biology. 2018;64(6):58–64. (In English).
Russell N, Oliver RA, Walsh WR. The effect of sterilization methods on the osteoconductivity of allograft bone in a critical-sized bilateral tibial defect model in rabbits. Biomaterial. 2013;34(33):8185–94. (In English). DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2013.07.022
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.