danДоклады Национальной академии наук БеларусиDoklady of the National Academy of Sciences of Belarus1561-83232524-2431The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8323-2021-65-6-715-723dan-1024Research ArticleМЕДИЦИНАMEDICINEАнализ клеточного состава нативной трансплантационной аутосмеси, используемой для пластики дефектов костной тканиAnalysis of the cellular composition of the native auto-transplantation mixture used for plastics of bone tissue defectsЧуешоваН. В.ChueshovaN. V.

Чуешова Наталья Владимировна – канд. биол. наук, заведующий отделом

4, ул. Федюнинского, 246007, Гомель, Республика Беларусь

Chueshova Nataliya V. – Ph. D. (Biology), Head of the Department

4, Fedyuninsky Str., 246007, Gomel, Republic of Belarus

natalya-chueshova@tut.byЧешикИ. А.CheshikI. A.

Чешик Игорь Анатольевич – канд. мед. наук, доцент, директор

4, ул. Федюнинского, 246007, Гомель, Республика Беларусь

Cheshik Igor A. – Ph. D. (Medicine), Associate professor, Director

4, Fedyuninsky Str., 246007, Gomel, Republic of Belarus

irb@irb.basnet.byНадыровЭ. А.NadyrovE. A.

Надыров Эльдар Аркадьевич – канд. мед. наук, доцент

5, ул. Ланге, 246000, Гомель, Республика Беларусь

Nadyrov Eldar A. – Ph. D. (Medicine), Associate professor

5, Lange Str., 246000, Gomel, Republic of Belarus

nadyrov2006@rambler.ruНиколаевВ. И.NikolaevV. I.

Николаев Владимир Иванович – канд. мед. наук, доцент

5, ул. Ланге, 246000, Гомель, Республика Беларусь

Nikolaev Vladimir I. – Ph. D. (Medicine), Associate professor

5, Lange Str., 246000, Gomel, Republic of Belarus

traumatology@gsmu.byКириленкоС. И.KirilenkoS. I.

Кириленко Сергей Иванович – канд. мед. наук, заведующий отделением

5, ул. Братьев Лизюковых, 246029, Гомель, Республика Беларусь

Kirilenko Sergey I. – Ph. D. (Medicine), Head of the Department

5, Brother Lizyukov, 246029, Gomel, Republic of Belarus

ortoped74@bk.ruРожинВ. В.RozhinV. V.

Рожин Владимир Владимирович – врач травматолог-ортопед, нейрохирург

5, ул. Братьев Лизюковых, 246029, Гомель, Республика Беларусь

Rozhin Vladimir V. – traumatologist-orthopedist, neurosurgeon

5, Brother Lizyukov, 246029, Gomel, Republic of Belarus

reghosp@mail.gome.byКондрачукА. Н.KondrachukA. N.

Кондрачук Алексей Николаевич – ст. науч. сотрудник

5, ул. Ланге, 246000, Гомель, Республика Беларусь

Kondrachuk Аlexey N. – Senior researcher

5, Lange Str., 246000, Gomel, Republic of Belarus

alkond@mail.ruСердюченкоН. С.SerdyuchenkoN. S.

Сердюченко Николай Сергеевич – член-корреспондент, д-р мед. наук, профессор, академик-секретарь

пр. Независимости, 66, 220072, Минск, Республика Беларусь

Serdyuchenko Nikolay S. – Corresponding Member, D. Sc. (Medicine), Professor, Academician-Secretary

66, Nezavisimosti Ave., 220072, Minsk, Republic of Belarus

lora323@mail.ruИнститут радиобиологии Национальной академии наук БеларусиInstitute of Radiobiology of the National Academy of Sciences of BelarusГомельский государственный медицинский университетGomel State Medical UniversityГомельская областная клиническая больницаGomel Regional Clinical HospitalНациональная академия наук БеларусиPresidium of the National Academy of Sciences of Belarus202126122021656715723Copyright © Чуешова Н.В., Чешик И.А., Надыров Э.А., Николаев В.И., Кириленко С.И., Рожин В.В., Кондрачук А.Н., Сердюченко Н.С., 20212021Чуешова Н.В., Чешик И.А., Надыров Э.А., Николаев В.И., Кириленко С.И., Рожин В.В., Кондрачук А.Н., Сердюченко Н.С.Chueshova N.V., Cheshik I.A., Nadyrov E.A., Nikolaev V.I., Kirilenko S.I., Rozhin V.V., Kondrachuk A.N., Serdyuchenko N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://doklady.belnauka.by/jour/article/view/1024

Проведено исследование клеточного состава нативной трансплантационной аутосмеси (НТА), используемой для костной пластики. Гистологическое исследование показало фрагменты костных балок с сохранившимися остеобластами, очаги миелоидного и лимфоидного кроветворения и отложения фибрина, что позволило предположить наличие мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК). При имммунофенотипировании популяции клеток НТА выявлен высокий уровень экспрессии поверхностных маркеров CD105, CD73 и CD90, характерных для ММСК. ДНК-проточная цитофлоурометрия костной аутосмеси подтвердила практически полное сохранение жизнеспособности трансплантата на третьи сутки культивирования (97,7 % живых клеток). Полученные данные свидетельствуют о наличии у нативной трансплантационной аутосмеси остеогенных, остеоиндуктивных, остеокондуктивных свойств и обосновывают дальнейшее ее исследование с целью использования в качестве аутотрансплантата при хирургических вмешательствах.

The cell composition of native transplant autosmes (NTA) used for bone plastics was studied. The histological examination showed the fragments of bone beams with preserved osteoblasts, the foci of myeloid and lymphoid hematopoiesis and the fibrin deposits, which suggested the presence of MMSCs. Immunophenotyping of the NTA cell population revealed a high level of expression of the surface markers CD105, CD73, and CD90 characteristic for MMSC. DNA-flow cytometry of the bone dust confirmed almost complete preservation of graft viability on the 3rd day of culturing (97.7 % of live cells). The data of this study confirm the presence of the osteogenic, osteoinductive, and osteoconductive properties of the bone dust and emphasize the importance of a further study of this-type bone graft for use in surgical interventions.

костная пластиканативная трансплантационная аутосмесьпроточная цитометрияапоптозиммунофенотипированиемультипотентные мезенхимальные стромальные клеткиbone graftingnative bone dustflow cytometryapoptosisimmunophenotypingmultipotent mesenchymal stromal cellsReferencesПредеин, Ю. А. Костные и клеточные имплантанты для замещения дефектов кости / Ю. А. Предеин, В. В. Рерих // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6. – С. 132.Predein Y. A., Rerikh V. V. Bone and cellular implants for replacement bone defects. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern problems of science and education, 2016, no. 6, pp. 132 (in Russian).Результаты трансплантации культуры аутогенных стромальных клеток костного мозга в область краевого дефекта длинных трубчатых костей / Р. В. Деев [и др.] // Травматология и ортопедия России. – 2007. – № 2(44). – С. 57–63.Deev R. V., Tsupkina N. V., Ivanov D. E., Nikolaenko N. S., Dulaev A. K., Gololobov V. G., Pinaev G. P. The results of the crop transplantation of autogenic brain stromal cells in the region of the regional defect of long tubular bones. Travmatologiya i ortopediya Rossii = Traumatology and Orthopedics of Russia, 2007, no. 2(44), pp. 57–63 (in Russian).A novel method for the salvage of bone dust generated by high-speed burrs in spinal surgery / N. Heidari [et al.] // Ann. R. Coll. Surg. Engl. – 2007. – Vol. 89, N 5. – Р. 533–534. https://doi.org/10.1308/rcsann.2007.89.5.533Heidari N., John C., Agyare K., Tucker S. A novel method for the salvage of bone dust generated by high-speed burrs in spinal surgery. Annals of The Royal College of Surgeons of England, 2007, vol. 89, no. 5, рр. 533–534. https://doi.org/10.1308/rcsann.2007.89.5.533Histologic evaluation of high speed burr shavings collected during spinal decompression surgery / V. V. Patel [et al.] // Orthopedics. – 2009. – 32. – Vol. 32, N 1. – Р. 23. https://doi.org/10.3928/01477447-20090101-17Patel V. V., Estes S. M., Naar E. M., Lindley E. M., Burger E. Histologic evaluation of high speed burr shavings collected during spinal decompression surgery. Orthopedics, 2009, vol. 32, no. 1, pp. 23. https://doi.org/10.3928/01477447-20090101-17Ekanayake J. Use of the novel ANSPACH bone collector for bone autograft in anterior cervical discectomy and cage fusion / J. Ekanayake, A. Shad // Acta Neurochirurgica. – 2009. – Vol. 152, N 4. – P. 651–653. https://doi.org/10.1007/s00701-009-0513-0Ekanayake J., Shad A. Use of the novel ANSPACH bone collector for bone autograft in anterior cervical discectomy and cage fusion. Acta Neurochirurgica, 2009, vol. 152, no. 4, pp. 651–653. https://doi.org/10.1007/s00701-009-0513-0Blay, A. Viability of autogenous bone grafts obtained by using bone collectors: histological and microbiological study / A. Blay, S. Tunchel, W. R. Sendyk // Pesqui. Odontol. Bras. – 2003. – Vol. 17, N 3. – P. 234–240. https://doi.org/10.1590/s1517-74912003000300007Blay A., Tunchel S., Sendyk W. R. Viability of autogenous bone grafts obtained by using bone collectors: histological and microbiological study. Pesquisa Odontologica Brasileira, 2003, vol. 17, no. 3, pp. 234–240. https://doi.org/10.1590/s1517-74912003000300007Autologous bone graft harvested during implant site preparation: histological study / M. Santagata [et al.] // Plast Aesthet. Res. – 2014. – Vol. 1, N 3. – Р. 94–97. https://doi.org/10.4103/2347-9264.143553Santagata M., Tartaro G., Tozzi U., D’Amato S., Prisco R. V. E. Autologous bone graft harvested during implant site preparation: histological study. Plastic and Aesthetic Research, 2014, vol. 1, no. 3, pp. 94–97. https://doi.org/10.4103/2347-9264.143553Autografts for spinal fusion: osteogenic potential of laminectomy bone chips and bone shavings collected via high speed drill / C. Eder [et al.] // Eur. Spine J. – 2011. – Vol. 20, N 11. – P. 1791–1795. https://doi.org/10.1007/s00586-011-1736-3Eder C., Chavanne A., Meissner J., Bretschneider W., Tuschel A., Becker P., Ogon M. Autografts for spinal fusion: osteogenic potential of laminectomy bone chips and bone shavings collected via high speed drill. European Spine Journal, 2011, vol. 20, no. 11, pp. 1791–1795. https://doi.org/10.1007/s00586-011-1736-3Comparative study between cortical bone grafts versus bone dust for reconstruction of cranial burr holes / V. P. Worm [et al.] // Surg. Neurol. Int. – 2010. – Vol. 1, N 1. – P. 91. https://doi.org/10.4103/2152-7806.74160Worm P. V., Ferreira N. P., Faria M. B., Ferreira M. P., Kraemer J. L., Collares M. V. M. Comparative study between cortical bone graft versus bone dust for reconstruction of cranial burr holes. Surgical Neurology International, 2010, vol. 1, no. 1, pp. 91. https://doi.org/10.4103/2152-7806.74160Устройство для фильтрации костной стружки / С. И. Кириленко [и др.] // Ортопедия, травматология и протезирование. – 2020. – № 2. – С. 75–79. https://doi.org/10.15674/0030-59872020275-79Kirilenko S. I., Rozhin V. V., Nadyrov E. A., Nikolaev V. I., Mazurenko A. N., Dobysh A. A. Device for bone chips filtration. Ortopediya, travmatologiya i protezirovanie = Orthopedics, traumatology and prosthetics, 2020, no. 2, pp. 75–79 (in Russian). https://doi.org/10.15674/0030-59872020275-79Костно-пластические материалы для выполнения спондилодеза / В. В. Рожин [и др.] // Проблемы здоровья и экологии. – 2019. – № 2(60). – С. 13–19.Rozhin V. V., Kirilenko S. I., Nadirov E. A., Nikolaev V. I. Grafts used for spine fusion formation. Problemy zdoroviya i ekologii = Health and Ecology Problems, 2019, no. 2(60), pp. 13–19 (in Russian).Mesenchymal stromal/stem cells in regenerative medicine and tissue engineering / R. E. B. Fitzsimmons [et al.] // Stem. Cells International. – 2018. – Vol. 2018. – P. 1–16. https://doi.org/10.1155/2018/8031718Fitzsimmons R. E. B., Mazurek M. S., Soos A., Simmons C. A. Mesenchymal stromal/stem cells in regenerative medicine and tissue engineering. Stem Cells International, 2018, vol. 2018, pp. 1–16. https://doi.org/10.1155/2018/8031718Pittenger, M. F. Mesenchymal stem cells from adult bone marrow / M. F. Pittenger // Mesenchymal stem cells: methods and protocol / eds. D. J. Prockop, D. G. Phinney, B. A. Bunnell. – Humana Press, 2008. – P. 27–44. https://doi.org/10.1007/978-1-60327-169-1_2Pittenger M. F. Mesenchymal stem cells from adult bone marrow. Prockop D. J., Phinney D. G., Bunnell B. A., eds. Mesenchymal stem cells: methods and protocol. Humana Press, 2008, pp. 27–44. https://doi.org/10.1007/978-1-60327-169-1_2Kode, J. Mesenchymal stromal cells and their clinical applications / J. Kode, V. Tanavde // Applications of Flow Cytometry in Stem Cell Research and Tissue Regeneration / ed. A. Krishan, H. Krishnamurthy, S. Totey. – Bangalore, 2010. – Р. 175–188. https://doi.org/10.1002/9780470631119.ch12Kode J., Tanavde V. Mesenchymal stromal cells and their clinical applications. Krishan A., Krishnamurthy H., Totey S., ed. Applications of Flow Cytometry in Stem Cell Research and Tissue Regeneration. Bangalore, 2010, рр. 175–188. https://doi.org/10.1002/9780470631119.ch12Проточная цитометрия в медицине и биологии / А. В. Зурочка [и др.]. – 2-е изд. – Екатеринбург, 2014. – 576 с.Zurochka A. V., Khaidukov S. V., Kudryavcev I. V., Chereshnev V. A. Flow cytometry in medicine and biology. 2nd ed. Ekaterinburg, 2014. 574 р. (in Russian).Warnes, G. The multiplexing of assays for the measurement of early stages of apoptosis by polychromatic flow cytometry / G. Warnes // Flow cytometry – Select topics. – London, 2016. – Р. 85–99. https://doi.org/10.5772/60549Warnes G. The multiplexing of assays for the measurement of early stages of apoptosis by polychromatic flow cytometry. Flow cytometry – Select topics. London, 2016, рр. 85–99. https://doi.org/10.5772/60549Isolation, characterization, differentiation and immunomodulatory capacity of mesenchymal stromal/stem cells from human perirenal adipose tissue / P. C. Baer [et al.] // Cells. – 2019. – Vol. 8, N 11. – Art. 1346. https://doi.org/10.3390/cells8111346Baer P. C., Koch B., Hickmann E., Schubert R., Cinatl J., Hauser I. A., Geiger H. Isolation, characterization, differentiation and immunomodulatory capacity of mesenchymal stromal/stem cells from human perirenal adipose tissue. Cells, 2019, vol. 8, no. 11, art. 1346. https://doi.org/10.3390/cells8111346Пулин, А. А. Поверхностные маркеры, характеризующие мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) костного мозга человека / А. А. Пулин, И. Н. Сабурина, В. С. Репин // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2008. – Т. 3, № 3. – С. 25–30.Pulin A. A., Saburina I. N., Repin V. S. Surface markers of human bone marrow multipotent mesenchymal stromal cells. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya [Cell transplantology and tissue engineering], 2008, vol. 3, no. 3, pp. 25–30 (in Russian).Шахпазян, Н. К. Мезенхимальные стволовые клетки из различных тканей человека: биологические свойства, оценка качества и безопасности для клинического применения / Н. К. Шахпазян, Т. А. Астрелина, М. В. Яковлева // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия. – 2012. – Т. 7, № 1. –С. 23–33.Shachpazyan N. K., Astrelina T. A., Yakovleva M. V. Mesenchymal stem cells from various human tissues: biological properties, assessment of quality and safety for clinical use. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya [Cell transplantology and tissue engineering], 2012, vol. 7, no. 1, pp. 23–33.Adult Mesenchymal stem cells and cell surface characterization – A systematic review of the literature / P. Mafi [et al.] // Open Orthopaedics J. – 2011. – Vol. 5, N 1. – Р. 253–260. https://doi.org/10.2174/1874325001105010253Mafi P., Hindocha S., Mafi R., Griffin M., Khan W. S. Adult Mesenchymal stem cells and cell surface characterization – A systematic review of the literature. Open Orthopaedics Journal, 2011, vol. 5, no. 1, рр. 253–260. https://doi.org/10.2174/1874325001105010253Рылова, Ю. В. Воздействие цисплатина на мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки жировой ткани человека при различном уровне кислорода / Ю. В. Рылова, Л. Б. Буравкова, Б. Д. Животовский // Вестн. Рос. акад. мед. наук. – 2016. – Т. 71, № 2. – С. 114–120. https://doi.org/10.15690/vramn614Rylova Yu. V., Buravkova L. B., Zhivotovsky B. D. The effects of cysplatin on human adipose tissue derived mesenchymal stromal cells under different oxygen levels. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences, 2016, vol. 71, no. 2, pp. 114–120 (in Russian). https://doi.org/10.15690/vramn614

The authors declare that there are no conflicts of interest present.