Сравнительный анализ интеграции аутологичных и аллогенных криоконсервированных сухожилий в канале бедренной кости на модели лабораторных животных

Актуальность. Трансплантаты на основе аллогенных сухожилий являются востребованными при проведении пластики связок коленного сустава. В НИИ СП им. Н.В. Склифосовского разработан способ криоконсервирования аллогенных сухожилий, включающий стерилизацию сверхкритическим диоксидом углерода. Доказано, что криоконсервированные сухожилия сохраняют нормальную структуру волокон без значительной потери механических свойств. Для последующего клинического применения важной является оценка интеграции криоконсервированных аллогенных сухожилий внутри костного канала на модели экспериментальных животных.

Цель исследования: провести сравнительный анализ изменения морфологии аутологичных и аллогенных сухожилий в канале бедренной кости у крыс и определить влияние трансплантации сухожилия на физическую активность животных.

Материал и методы. Исследование проводили на белых беспородных крысах–самцах. Сформировано три группы животных: контрольная (животные без трансплантации сухожилия), 1-я опытная группа – животные с трансплантацией аутологичного сухожилия, 2-я опытная группа – животные с трансплантацией аллогенного сухожилия. У животных опытных групп формировали сквозной канал в дистальном метаэпифизе бедренной кости и помещали туда трансплантат сухожилия хвоста размером 0,5×0,1 см. Для оценки физической активности животных использовали тредмил-тест и определяли максимальную дистанцию, которую животные могли пробежать через 3 и 6 недель после трансплантации. Структуру трансплантатов оценивали на гистологических препаратах в проходящем свете, окрашенных гематоксилин-эозином и по Ван-Гизону. Для оценки сохранности коллагеновых волокон определяли интенсивность автофлуоресценции коллагена.

Результаты. По данным тредмил-теста, дистанция, пробегаемая животными обеих опытных групп, достоверно не отличалась от значений в контрольной группе. При гистологическом анализе через 3 недели в обеих опытных группах в структуре трансплантата обнаружены признаки декомпактизации волокон при отсутствии воспалительной инфильтрации и сохранении тесного контакта с трабекулами кости. Интенсивность автофлуоресценции коллагеновых волокон была близкой к норме. Через 6 недель у животных обеих опытных групп выявляли участки сращения трансплантата с собственной костью, активно формировались шарпеевские волокна. В обеих группах в зоне контакта сухожилий с костью визуализировали многочисленные мелкие сосуды диаметром до 10 мкм. Инфильтрация трансплантатов клетками воспаления отсутствовала или была очень незначительной, активной миграции фибробластов в область сухожилия также не наблюдали. В опытных группах трансплантаты сухожилий имели зоны декомпактизации волокон. В зоне контакта с костью автофлуоресценция волокон сухожилий была резко увеличена, что говорит о химическом расщеплении коллагена. Через 3 и 6 недель после трансплантации в обеих опытных группах наблюдали эффект фиксации (интеграции) сухожилия с костной тканью.

Выводы. Трансплантаты аллогенных сухожилий не вызывали выраженной воспалительной или иммунной реакции у экспериментальных животных. Через 6 недель после трансплантации аутологичных и аллогенных сухожилий имелась интеграция трансплантатов внутри канала бедренной кости. Аллогенные сухожилия, консервированные по предложенной методике, способны интегрироваться в ткани реципиента без выраженных структурно-функциональных нарушений. По данным тредмил-теста, дистанция, пробегаемая животными обеих опытных групп, статистически значимо не отличалась от значений в контрольной группе (без трансплантации сухожилия) через 3 и 6 недель. 

1. Пупынин Д.Ю., Лычагин А.В., Грицюк А.А. Результаты применения динамической внутрисвязочной стабилизации при разрыве передней крестообразной связки. Кафедра травматологии и ортопедии. 2022; 4(50): 45-51. doi: 10.17238/2226-2016-2022-4-45-51

2. Dai W, Leng X, Wang J, Cheng J, Hu X, Ao Y. Quadriceps Tendon Autograft Versus Bone-Patellar Tendon-Bone and Hamstring Tendon Autografts for Anterior Cruciate Ligament Reconstruction: A Systematic Review and Meta-analysis. Am J Sports Med. 2022; 50(12): 3425-3439. doi: 10.1177/03635465211030259.

3. Rousseau R., Labruyere C., Kajetanek C., Deschamps O., Makridis K.G., Djian P. Complications After Anterior Cruciate Ligament Reconstruction and Their Relation to the Type of Graft: A Prospective Study of 958 Cases. Am. J. Sports Med. 2019; 47: 2543–2549. doi: 10.1177/0363546519867913

4. Runer A, Csapo R, Hepperger C, Herbort M, Hoser C, Fink C. Anterior Cruciate Ligament Reconstructions With Quadriceps Tendon Autograft Result in Lower Graft Rupture Rates but Similar Patient-Reported Outcomes as Compared With Hamstring Tendon Autograft: A Comparison of 875 Patients. Am J Sports Med. 2020; 48(9): 2195-2204. doi: 10.1177/0363546520931829.

5. Шангина О.Р., Булгакова Л.А. Структурные особенности лиофилизированных тканей и возможности их клинического применения. Практическая медицина. 2019; 17(1): 20-23.

6. Scheffler S.U., Unterhauser F.N., Weiler A. Graft remodeling and ligamentization after cruciate ligament reconstruction. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2008; 16: 834–842. doi: 10.1007/s00167-008-0560-8

7. Edwards J.H., Jones G.L., Herbert A., Fisher J., Ingham E. Integration and functional performance of a decellularised porcine superflexor tendon graft in an ovine model of anterior cruciate ligament reconstruction. Biomaterials. 2021; 279: 121204. doi: 10.1016/j.biomaterials.2021.121204

8. Yun H.W., Jin Y.J., Shin D.I., Noh S., Kim K.M., Park J.Y., Lim S., Park D.Y. Fibrocartilage extracellular matrix augmented demineralized bone matrix graft repairs tendon-to-bone interface in a rabbit tendon reconstruction model. Biomater Adv. 2023; 152:213522. doi: 10.1016/j.bioadv.2023.213522.

9. Будаев А.А., Николаев А.Ю., Хохлов А.Р., Боровкова Н.В., Бондарев В.Б., Файн А.М., Черненькая Т.В., Макаров М.С., Ваза А.Ю., Андреев Ю.В., Сторожева М.В. Способ и установка для стерилизации трансплантатов сухожилий // Патент на изобретение RU 2802139 C1, 22.08.2023. Заявка № 2022128646 от 04.11.2022.

10. Будаев А.А., Боровкова Н.В., Файн А.М., Николаев А.Ю., Макаров М.С., Сторожева М.В., Скуратовская К.И., Ваза А.Ю., Фомичева И.В., Черненькая Т.В., Каниболоцкий А.А. Оценка эффективности стерилизации аллогенных трансплантатов сухожилий сверхкритическим диоксидом углерода. Вестник медицинского института "РЕАВИЗ": реабилитация, врач и здоровье. 2023; 13(4): 145-153. doi:0.20340/vmi-rvz.2023.4.TX.2

11. de Girolamo L, Ragni E, Cucchiarini M, van Bergen CJA, Hunziker EB, Chubinskaya S. Cells, soluble factors and matrix harmonically play the concert of allograft integration. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2019; 27(6):1717-1725. doi: 10.1007/s00167-018-5182-1.

12. Makarov M.S., Storozheva M.V., Borovkova N.V. Collagen fiber autofluorescence level in evaluating the biological properties of tissue grafts. Sovremennye tehnologii v medicine. 2017; 9(2):83–90. doi: 0.20340/vmi-rvz.2023.4.TX.2/10.17691/stm2017.9.2.10

13. Пушкина Т.А., Токаев Э.С., Попова Т.С., Мурашев А.Н., Тропская Н.С., Кислякова Е.А., Шашкова И.Г., Жеребцов А.В. Доклинические исследования эффективности специализированного продукта спортивного питания для коррекции физической работоспособности и психофизиологического состояния при интенсивных нагрузках // Спортивная медицина: наука и практика. 2017. Т.7, №3. С. 5-13. DOI: 10.17238/ISSN2223-2524.2017.3.5.

14. Карпов А.А., Аникин Н.А., Черепанов Д.Е., Михайлова А.М., Краснова М.В., Смирнов С.С., Буненков Н.С., Чефу С.Г., Ивкин Д.Ю., Моисеева О.М., Галагудза М.М. Модель хронической тромбоэмболической легочной гипертензии у крыс, вызванная повторным внутривенным введением биодеградируемых микросфер из альгината натрия. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2019; 18(1): 86–95. Doi: 10.24884/1682-6655-2019-18-1-86-95