Demineralizowana macierz kostna przygotowanie i zastosowanie w leczeniu stomatologicznym

Transkrypt

1 Czas. Stomatol., 2007, LX, 9, Polish Dental Society Demineralizowana macierz kostna przygotowanie i zastosowanie w leczeniu stomatologicznym Demineralized bone matrix preparation and application in dental treatment Artur Kamiński 1,2, Monika Zasacka 1, Hubert Wanyura 2 Z Zakładu Transplantologii i Centralnego Banku Tkanek AM w Warszawie 1 p.o. Kierownika Zakładu: dr med. A. Kamiński Z Kliniki Chirurgii Czaszkowo-Szczękowo-Twarzowej AM w Warszawie 2 Kierownik Kliniki: prof. dr hab. med. H. Wanyura Streszczenie Wprowadzenie: zdolność macierzy kostnej, czyli części organicznej substancji zewnątrzkomórkowej kości do pobudzania tworzenia nowej tkanki kostnej jest dobrze poznana. Za działanie osteoindukcyjne odpowiedzialne są znajdujące się w tej substancji białka morfogenetyczne kości. Cel pracy: opisanie zasad przygotowania w banku tkanek demineralizowanej macierzy kostnej oraz omówienie możliwości jej zastosowania w leczeniu stomatologicznym. Materiały i metody: dane dotyczące zastosowania demineralizowanej macierzy kostnej przedstawiono na podstawie piśmiennictwa i własnych doświadczeń. Wnioski: w leczeniu stomatologicznym, szczególnie chirurgicznym i periodontologicznym, lekarz mając do dyspozycji szeroką gamę biomateriałów może dokonać skutecznego wyboru bez konieczności użycia autoprzeszczepów kostnych, które są uważane za złoty standard. Podsumowanie: mimo istniejących wciąż niewiadomych, inżynieria genetyczna wydaje się być przyszłością w regeneracji ubytków kostnych. Summary Introduction: The ability of bone matrix an inorganic extracellular bone matrix to induce the formation of new bone tissue is well-documented. Morphogenetic proteins embedded in this matrix bone are recognized factors responsible for osteoinduction. Aim of the study: To describe the process of preparing DBM allografts in tissue banks and to review their application in dental practice. Material and methods: Information on demineralized bone matrix allografts was based on data from relevant literature and from own experienc. Results: In dentistry, especially in surgical and periodontal procedures, the surgeon has a wide range of biomaterials at his disposal and can make a successful choice without using an autograft known as the gold standard. Conclusions: Despite many unanswered questions, genetic engineering seems to lead in the right direction in bone defects regeneration. HASŁA INDEKSOWE: biomateriały, demineralizowana macierz kostna, bank tkanek KEYWORDS: biomaterials, demineralized bone matrix, tissue bank 601

2 A. Kamiński i in. Czas. Stomatol., Wprowadzenie Przeszczepy tkanki kostnej znajdują zastosowanie w leczeniu licznych schorzeń z zakresu chirurgii szczękowo-twarzowej, chirurgii stomatologicznej i periodontologii. W tradycyjnym pojmowaniu transplantacji zwykło się myśleć o przeszczepach jako o żywej części organizmu dawcy przeniesionej do ciała biorcy celem fizycznego i czynnościowego zastąpienia usuniętego z przyczyn patologicznych narządu. Allogeniczne, w tym demineralizowane przeszczepy kostne, ze względu na fakt, że nie mają żywych komórek, stąd nie do końca mieszczą się w tej definicji. Co jednak powoduje, że trudno zakwalifikować przeszczepy kostne do grupy implantów, czyli do wszczepów niewykazujących czynności życiowych? Zgodnie z definicją zaproponowaną przez Muschlera i Lanea oraz adaptowaną przez Bauera [3, 9, 15], za przeszczep kostny uznamy każdy wszczepiony materiał, który po przeszczepieniu poprzez swoje właściwości osteogenne (zdolność żywych komórek z przeszczepu do osteogenezy), osteoindukcyjne (zdolność do pobudzania okolicznych komórek biorcy do osteogenezy) lub osteokonduktywne (zdolność do zapewnienia odpowiedniego łoża sprzyjającego odkładaniu nowej kości) będzie wpływał dodatnio na proces gojenia. Przeszczepianie tkanek jednego człowieka drugiemu, jest obarczone ryzykiem przeniesienia chorób. Aby je zminimalizować proces pobierania, przygotowywania, dystrybucji i dalszej oceny losów przeszczepów tkankowych został powierzony tylko wyspecjalizowanym w tej działalności instytucjom jakimi są banki tkanek. Macierz kostna i białka morfogenetyczne kości Idea przeszczepiania obcych tkanek drugiemu człowiekowi liczy sobie kilka wieków. Jednak poważne zainteresowanie tą metodą leczenia przypada dopiero na XVIII i XIX wiek. Jak podaje Komender [10] przyjmuje się, że po raz pierwszy konserwowaną kość allogeniczną przeszczepił Kausch w 1806 roku. W roku 1930 Levander [13] stwierdził powstawanie ognisk kostnienia w mięśniu w miejscu wstrzyknięcia alkoholowego ekstraktu kości. W 1965 roku Urist [27] w doświadczeniach na modelu szczurzym zaobserwował śródmięśniowe powstawanie chrząstki i tkanki kostnej po wszczepieniu w tym miejscu allogenicznej, demineralizowanej macierzy kostnej, części nieorganicznej substancji zewnątrzkomórkowej tkanki kostnej (ang. Demineralized Bone Matrix DBM). W późniejszych latach Urist wysnuł hipotezę, że za autoindukcję powstawania kości odpowiedzialne są białka znajdujące się w macierzy kostnej [28]. Założenie to zostało potwierdzone, kiedy w latach 80-tych XX wieku Wozney i wsp. [cyt. wg 22] prowadzili badania nad białkami morfogenetycznymi kości (ang. Bone Morphogenetic Proteins BMPs). Oczyścili i scharakteryzowali wieprzowe białko BMP-3 (osteogeninę), a następnie sklonowali ludzkie BMP-2 i BMP-4. Liczne badania potwierdziły osteoindukcyjny charakter demineralizowanej macierzy kostnej. Konserwowany, kostny przeszczep, pozbawiony żywych komórek w trakcie procesu przygotowywania, traci swój potencjał osteogenny, lecz zachowuje właściwości osteoindukcyjne i osteokondukcyjne dzięki strukturze i składowi macierzy zewnątrzkomórkowej (ang. extracellular matrix ECM). Około 75% masy tkanki kostnej stanowi minerał. Jest to głównie hydroksyapatyt, chociaż w kości stwierdzono także obecność węglanu, cytrynianu sodu, magnezu i fluoru oraz śladowe ilości innych pierwiastków [16]. Odwapnienie 602

3 2007, LX, 9 Demineralizowana macierz kostna substancji zewnątrzkomórkowej kości eksponuje zawartą w niej komponentę organiczną. W około 90-92% stanowi jej fibrylarne białko kolagen tworzący w kości włókna typu I. Pozostałe 8-10% to niekolagenowe białka macierzy kostnej takie jak: osteopontyna, sjaloproteina kostna (ang. Bone Sialoprotein BSP), proteina-1 macierzy zębowej (ang. Dentin Matrix Protein-1 DMP-1), sjaloproteina zębowa (ang. Dentin Sialoprotein DSP), osteonektyna, witronektyna, tetranektyna, gla- -proteiny; gla-proteina macierzy kostnej (ang. Matrix Gla Protein MGP), proteoglikany, glikoproteiny; osteokalcyna, pozakomórkowa fosfoproteina macierzy kostnej (ang. Matrix Extracellullar Phosphoglycoprotein MEPE), kwaśna kostna glikoproteina 75 (ang. Bone Acidic Glycoprotein-75 BAG-75), trombospondyna, fibronektyna i fibrylina [16]. Białka morfogenetyczne kości (BMPs) to wyodrębniona grupa glikoprotein zaliczana do polipeptydowych czynników wzrostu. Obejmuje ona 16 czynników wzrostu (BMP1 BMP16) i oprócz BMP-1, który nie jest regulatorem osteogenezy, lecz wpływa na przemiany kolagenu, pozostałe czynniki są zaliczane do nadrodziny Transformujących Czynników Wzrostu Beta (ang. Transforming Growth Factor beta TGF-β) [16]. Cząsteczka BMP jest dimeryczną molekułą, złożoną z dwóch polipeptydowych łańcuchów połączonych pojedynczym wiązaniem siarczkowym [18]. Grupa związków BMPs wraz z innymi czynnikami wzrostu kości takimi jak np.: insulinopodobny czynnik wzrostu-i (ang. Insuline-like Growth Factor IGF-I), czynnik wzrostu pochodzenia płytkowego (ang. Platelet-derived Growth Factor PDGF), wpływa między innymi na prawidłową przebudowę oraz na regenerację tkanki kostnej w przypadku urazu [19]. Związki te stymulując transformację niezróżnicowanych komórek mezenchymalnych w kierunku chondroblastów i osteoblastów powodują odkładanie nowej tkanki kostnej. Proces regeneracji tkanki kostnej jest reakcją kaskadową [18]. Przeszczepiona, demineralizowana macierz kostna poprzez przyłączanie fibronektyny z osocza staje się miejscem wiązania dla okolicznych komórek mezenchymalnych. Zawarte i uwalniane z macierzy czynniki morfogenetyczne pełnią czynność chemotaktyczną i mitogenną, powodując w trzecim dniu od przeszczepienia wzmożoną proliferację komórek mezenchymalnych. Około 5 dnia można już obserwować proces różnicowania się chondroblastów, który osiąga apogeum około 7-8 dnia. Następnie hipertroficzna tkanka chrzęstna zaczyna ulegać mineralizacji. Dochodzi wówczas do angiogenezy i wnikania okolicznych naczyń. Około dnia obserwuje się najbardziej wzmożony proces różnicowania i proliferacji osteoblastów oraz zastępowania tkanki chrzęstnej kością. Powstała tkanka kostna ma początkowo charakter kości splotowatej, pozbawionej tradycyjnej dla tkanki struktury. Z czasem jest ona przebudowywana i zastępowana tradycyjną dojrzałą tkanką o charakterystycznej budowie, złożonej z systemów Haversa [20]. Przeszczepy tkankowe kości i demineralizowana macierz kostna Przeszczepy autogeniczne Najkorzystniejsze, z punktu widzenia transplantologii, są przeszczepy autogeniczne, gdy dawcą i biorcą przeszczepu jest ten sam pacjent. Dokonując przeszczepu własnej kości chorego minimalizuje się ryzyko przeniesienia chorób zakaźnych oraz zagrożenia związane z wystąpieniem reakcji immunologicznej na przeszczep. Jeżeli stosuje się autoprzeszczep unaczyniony, to w jego obrębie zachowują się żywe komórki. Stąd poza właściwościami 603

4 A. Kamiński i in. Czas. Stomatol., indukcyjnymi ma on również charakter osteogenny. Wykorzystanie własnej tkanki pacjenta jest jednak często niemożliwe lub trudne do wykonania biorąc pod uwagę fakt, że od żyjącego pacjenta można pobrać niewielką ilość jego własnej kości. Stanowi to dodatkowe obciążenie i ryzyko śródoperacyjne oraz pooperacyjne. Mogą wystąpić takie powikłania, jak: krwawienia, zakażenia, przewlekły ból w miejscu pobrania [2]. Z tych powodów w ambulatoryjnym leczeniu stomatologicznym autoprzeszczepy nie mają częstego zastosowania. Przeszczepy ksenogeniczne Odpowiednią ilość materiału kościozastępczego można zapewnić wykorzystując pochodzące od zwierząt tzw. przeszczepy ksenogeniczne. Stosowane przeszczepy tkanki kostnej pochodzenia wołowego, np. Bio-Oss, ze względu na ryzyko przeniesienia chorób obcogatunkowych muszą być sterylne oraz dodatkowo, w trakcie procedury przygotowania poddawane procesowi deproteinizacji w celu obniżenia ich dużej immunogenności oraz wielogodzinnego wyżarzania w celu denaturacji i zwęglenia [6]. Ubocznym skutkiem tych działań jest zmniejszenie ich potencjału osteoindukcyjnego, gdyż wraz z innymi białkami usuwane są także białka BMPs. Materiały syntetyczne Obok przeszczepów ksenogenicznych, drugą grupą materiałów szeroko dostępnych na rynku są materiały syntetyczne. Stosowanymi materiałami syntetycznymi są przede wszystkim fosforany i siarczany wapnia. W przypadku materiałów syntetycznych nie można mówić o właściwościach osteogennych, zaś ich rolę w procesie odbudowy kości przypisuje się bardziej właściwościom osteokondukcyjnym niż osteoindukcyjnym. Zapewniają one w miejscu ubytku porowatą powierzchnię sprzyjającą procesowi regeneracji oraz stanowią miejscowy rezerwuar minerału. Stosuje się je raczej w niewielkich ubytkach kostnych, gdzie otaczające tkanki zapewniają potencjał gojenia lub jako dodatek do kości autogenicznej oraz w połączeniu z plazmą bogatopłytkową lub autogenicznym szpikiem kostnym. Siarczany wapnia są jednymi z najwcześniej zaproponowanych, nieorganicznych substytutów kości. Jak podaje Eppley i wsp. [7] już w 1892 roku Dreesman opisał ich zastosowanie w leczeniu ludzi. Obecnie częściej stosuje się preparaty fosforanu wapnia. Jest to dość szeroka grupa związków składających się z obu pierwiastków. Le Gros [12] podzielił dostępne na rynku fosforany wapnia na 4 grupy: 1) hydroksyapatyty HA [Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] naturalne (wołowe lub z koralowca) i syntetyczne, 2) fosforany ß-trójwapniowe ß-TCA [Ca 3 (PO 4 ) 2 ], 3) dwufazowe fosforany wapnia preparaty złożone ß-TCA/HA, 4) niespiekane fosforany wapnia. Przeszczepy allogeniczne Kompromisem, pod względem dostępności i jakości, pomiędzy autoprzeszczepem a ksenoprzeszczepem lub materiałami syntetycznymi są przeszczepy allogeniczne [15]. Są to przeszczepy pochodzące od innego dawcy tego samego gatunku. Tak, jak w przypadku przeszczepów obcogatunkowych, tak i tu istnieje pomimo stosowanych działań prewencyjnych mających na celu wyeliminowanie dawców zakaźnie pozytywnych ryzyko przeniesienia chorób zakaźnych od dawcy lub powstałych w trakcie procesu przygotowania przeszczepu. Drugim zagrożeniem jest immunogenność tkanki pochodzącej z obcego organizmu i zawierającej obce, powierzchniowe antygeny 604

5 2007, LX, 9 Demineralizowana macierz kostna zgodności tkankowej. Stwierdzono, że stosowanie świeżych przeszczepów kości allogenicznej wywołuje u biorcy reakcję odrzucania porównywalną do opisanej przez Medawara i Billinghama reakcji odrzucania skórnych alloprzeszczepów u myszy [18]. W celu zminimalizowania ryzyka zakażenia biorcy i reakcji immunologicznej na przeszczep, wszystkie, przygotowywane w Zakładzie Transplantologii i Centralnym Banku Tkanek AM w Warszawie przeszczepy, przechodzą, jako ostatni etap przygotowania, sterylizację radiacyjną dawką 35 kgy. Nie tylko końcowa sterylizacja ma na celu wyeliminowanie ryzyka dla przyszłego biorcy. Już na samym początku, zanim od dawcy zostaną pobrane tkanki, obowiązują ścisłe zasady postępowania selekcyjnego. Jeśli tylko jest to możliwe należy od bliskich lub znajomych dawcy uzyskać wyczerpujący wywiad środowiskowy w celu ustalenia czy nie istnieją fakty związane z trybem życia dawcy wykluczające go z procedury donacji. O ile uzyskanie wywiadu może być czasami niemożliwe do wykonania to drugi etap kwalifikacji dawcy jest już absolutnie niezbędny. Lekarz przed pobraniem tkanek jest zobowiązany do zaznajomienia się z całą dokumentacją medyczną dawcy (przyczyna zgonu, szczegóły dotyczące leczenia, podawane leki i preparaty) oraz do przeprowadzenia wnikliwego badania dawcy ze zwróceniem szczególnej uwagi na wszelkie potencjalne lub ewidentne oznaki ryzyka lub objawy chorób zakaźnych (ślady po igłach, tatuaże, objawy zakażenia). Ostatnim etapem warunkującym dopuszczenie tkanek są badania serologiczne dawcy. W Polsce, zgodnie z wytycznymi światowych standardów, są one wykonywane pod kątem HIV, HBV, HCV i kiły. Materiał może zostać przekazany dalej do przetwarzania tylko po otrzymaniu negatywnego wyniku badań serologicznych. Ma to na celu ochronę nie tylko przyszłego biorcy, lecz również personelu banku tkanek mającego styczność z materiałem biologicznym w czasie jego obróbki. Przeszczepy allogeniczne po etapie oczyszczenia i odtłuszczenia mogą być poddawane w banku tkanek różnym procesom konserwacji. Dla przykładu można tu wymienić takie metody jak: głębokie mrożenie, liofilizację, płukanie w roztworach izotonicznych. Jedną z prostszych i mającą różne warianty pod względem zakresu temperatur i użytego medium jest metoda konserwacji kości w niskich temperaturach. Proces zamrażania wpływa korzystnie na obniżenie immunogenności, zaś przebudowa kostna, choć początkowo wolniejsza, to po okresie 3-12 miesięcy nie odbiega znacznie od przebudowy kości autogenicznej [18]. W badaniach doświadczalnych wykonanych w Centralnym Banku Tkanek i w późniejszych badaniach klinicznych [5, 11] stwierdzono, że przeszczepy konserwowane przez głębokie zamrażanie, a następnie sterylizowane radiacyjnie w temperaturze 72ºC w przeciwieństwie do przeszczepów liofilizowanych w temperaturze pokojowej zachowują właściwości osteoindukcyjne. Głęboko mrożone, allogeniczne przeszczepy kostne są głównym produktem przygotowywanym przez Centralny Bank Tkanek w Warszawie. Poza tradycyjnymi przeszczepami kostnymi przygotowuje się również demineralizowane (odwapnione) przeszczepy allogeniczne kości (ryc. 1). W porównaniu z tradycyjnymi przeszczepami procedura ich przygotowania jest dłuższa (ryc. 2), gdyż poza etapem pobrania, oczyszczenia, obróbki mechanicznej, odtłuszczenia, dochodzi dodatkowo proces odwapniania. Wykonuje się go, stosując takie czynniki odwapniające jak 0,5 lub 0,6N HCl (kwas solny) albo EDTA (sól dwusodowa kwasu etylenodwuaminoczterooctowego). 605

6 A. Kamiński i in. Czas. Stomatol., Ryc. 1. Zdjęcie przedstawiające opakowanie demineralizowanej macierzy kostnej przygotowywanej w Zakładzie Transplantologii i Centralnym Banku Tkanek AM w Warszawie. W prawym dolnym rogu opakowania widoczny znacznik, który po sterylizacji radiacyjnej przeszczepu zmienia barwę z pomarańczowej na czerwoną. Ryc. 2. Schemat procedury przygotowania przeszczepu demineralizowanej macierzy kostnej stosowanej w Zakładzie Transplantologii i Centralnym Banku Tkanek AM w Warszawie. Według definicji Amerykańskiego Stowarzyszenia Banków Tkanek (ang. American Association of Tissue Banks AATB) przeszczep z demineralizowanej kości nie może zawierać więcej jak 8% resztkowego Ca 2+ [7]. Proces demineralizacji nie narusza organicznych składników macierzy [8], a równoczesne zastosowanie kwasu powoduje skuteczniejsze oczyszczenie przeszczepu ze składników krwi, przyczyniając się do niższej immunogenności DBM [24] oraz wpływa inaktywująco na wirusy [25, 26], przez co istnieje mniejsze ryzyko przeniesienia chorób zakaźnych [7]. Z tych właśnie względów w Centralnym Banku Tkanek w Warszawie do sterylizacji DBM stosuje się niższą dawkę sterylizującą przeszczep wynoszącą 25 kgy. Ma to wpływ na lepszą jego jakość. Po odwapnieniu, uzyskana kość jest pozbawiona mechanicznych cech przeszczepu tradycyjnego, lecz dzięki uwolnieniu czynników wzrostu ze zmineralizowanej struktury, uzyskuje się lepsze właściwości osteoindukcyjne [28, 29]. Jest to istotne wszędzie tam, gdzie ubytek kostny nie ma dużych rozmiarów, bądź gdzie funkcje podporowe, stabilizacyjne przeszczepu nie mają tak wielkiego znaczenia, natomiast zależy nam na intensywnej osteoindukcji. Ma to często miejsce np. w stomatologii. Aby dopasować przeszczep kostny do wymagań miejsca zastosowania oraz, aby ulepszyć jego właściwości testuje się i stosuje różne postaci macierzy kostnej oraz łączy się ją z różnymi materiałami. Banki tkanek i firmy medyczne przygotowują DBM w formie proszku, żelu, past, listków. DBM jako komponent jest dostarczany do ubytku w połączeniu z różnego rodzaju nośnikami takimi jak np: glicerol, żel kolagenowy, kwas hialuronowy, lecytyna, 606

7 2007, LX, 9 Demineralizowana macierz kostna fosforan wapniowy [7]. Mimo różnych badań porównawczych nie stwierdzono istotnej przewagi terapeutycznej którejkolwiek substancji ani nie ustalono standardu użycia konkretnego nośnika dla danej jednostki chorobowej. Aby móc stosować DBM w ubytkach gdzie wymagana jest wytrzymałość mechaniczna przeszczepu, łączy się zdemineralizowaną macierz z tradycyjnym uwapnionym kostnym przeszczepem allogenicznym lub z autogenicznym co dodatkowo dodaje przeszczepowi właściwości osteogennych. Osteogenny charakter można także zapewnić poprzez połączenie tkanki kostnej z wcześniej pobranym i przygotowanym szpikiem kostnym pacjenta. Kolejnym preparatem dodawanym do przeszczepu kostnego w celu wzmocnienia z kolei osteoindukcyjnego charakteru całości jest plazma bogatopłytkowa (ang. Platelet Rich PRP Plasma). Uzyskiwany z autologicznej krwi żel posiada płytki krwi oraz zawarte w nich, pobudzające miejscowo regenerację czynniki wzrostu takie jak: TGF ß, PDGF i IGF-1 [1]. Wykonywane są również badania nad wykorzystaniem połączenia nośnika macierzy kostnej z rekombinowanymi białkami morfogenicznymi kości rbmp. Zastosowanie demineralizowanej macierzy kostnej w stomatologii W praktyce stomatologicznej ubytki kostne spowodowane przez różne czynniki, mogą powstawać zarówno w wyniku niszczącego działania toczącego się w danej okolicy procesu chorobowego, jak również być efektem ubocznym samego leczenia. Można dla przykładu wymienić ubytki w kości powstałe na skutek urazów, stanów zapalnych przyzębia, zapaleń tkanek okołowierzchołkowych, torbieli, nowotworów oraz ubytki po dokonanych ekstrakcjach zębowych i resekcjach wierzchołka korzenia zęba. Już samo usunięcie zęba powoduje obniżenie wyrostka zębodołowego w miejscu ekstrakcji i utratą od 40% do 60% z wysokości i szerokości kości w przeciągu około 2 lat [17]. Leczenie za pomocą przeszczepów ma zapobiegać dalszej utracie tkanki, odtworzyć prawidłową strukturę lub przygotować łoże kostne, jak ma to miejsce np. przy procedurze podniesienia dna zatoki szczękowej. W około 95% przypadków dyskwalifikacji pacjentów z leczenia implantologicznego nie wynika z przyczyn ogólno-medycznych lub finansowych, lecz z niewystarczającej ilości kości potrzebnej do wprowadzenia implantu [17]. Zastosowanie DBM w przypadkach podnoszenia dna zatoki szczękowej jest korzystne ze względu na osteoindukcyjny charakter tego materiału, jednak sypka jego struktura nastręcza pewne trudności przy aplikacji. Nie ma on także wystarczającej wytrzymałości mechanicznej. Z tych powodów w chirurgii szczękowo- -twarzowej i stomatologicznej, tak jak w zabiegach z zakresu ortopedii, stosuje się i bada połączenia DBM z innymi materiałami. Aby poprawić cechy mechaniczne kości odwapnionej miesza się ją z preparatami o większej twardości, np. z nieodwapnioną kością allogeniczną [4], odbiałczoną kością ksenogeniczną, fosforanami trójwapniowymi [23]. W wykonanym w 2006 roku badaniu Schwarz i wsp. [23] porównywali przy podnoszeniu dna zatoki szczękowej skuteczność zastosowania DBM w połączeniu z innymi materiałami i z zastosowaniem kwasu hialuronowego jako nośnika. Rozrobienie proszku kostnego z kwasem hialuronowym pozwoliło na uformowanie łatwiejszej w zastosowaniu pasty. Oceniana za pomocą tomografii komputerowej regeneracja tkanki kostnej była podobna w przypadku wszystkich badanych materiałów, z nieznaczną przewagą preparatu połączonego 607

8 A. Kamiński i in. Czas. Stomatol., DBM z Bio-Oss. Nowopowstałej kości było najmniej tam gdzie zastosowano DBM z ß- -TCA. Potwierdzono, że stosowanie DBM z dostępnymi komercyjnie preparatami poprawiający właściwości mechaniczne i użytkowe jest skuteczne przy tego typu zabiegach. Ponadto wykazano, że użycie nośnika takiego jak kwas hialuronowy ułatwia zabieg i nie wpływa hamująco na powstawanie kości. Ze względu na rosnącą liczbę pacjentów z brakami w uzębieniu z przyczyn periodontologicznych, także w tej dziedzinie stomatologii są prowadzone liczne badania nad wykorzystaniem materiałów kościozastępczych. Optymalne leczenie periodontologiczne ma na celu regenerację prawidłowej struktury przyzębia. Porównywano różne typy preparatów stosowanych w miejscu ubytku kości wyrostka zębodołowego oraz oceniano ich skuteczność w połączeniu z błonami zaporowymi w metodzie sterowanej regeneracji tkanek (ang. Guided Tissue Regeneration GTR). Wyniki tych badań wydają się być jednak niejednoznaczne. Zastosowanie, np. w badaniu na szczurach DBM w połączeniu z zaporową błoną PTFE (nieresorbowalna błona politetrafluoroetylenowa), w porównaniu z zastosowaniem samej błony, nie wykazało znaczących różnic [14]. Do innych wniosków doszli Reynolds i wsp. [21] po analizie wszystkich prac anglojęzycznych, jakie ukazały się w bazach MEDLINE i EMBASE od roku 1966 i 1974 do roku 2002, dotyczących zastosowania materiałów kostnych w leczeniu chorób przyzębia. Na podstawie porównania wyników badań dokonanych przez różne zespoły stwierdzili, że zastosowanie przeszczepów kostnych podnosi poziom przyczepu łącznotkankowego i redukuje głębokość kieszonki patologicznej w porównaniu do leczenia metodą otwartego płata. Nie stwierdzili natomiast znaczących różnic w parametrach klinicznych leczenia po zastosowaniu różnych materiałów jak: autoprzeszczep kostny, hydroksyapatyt, przeszczepy ceramiczne. Porównując wyniki leczenia z zastosowaniem samego materiału kościozastępczego z leczeniem z zastosowaniem błony zaporowej, stwierdzono lepsze wyniki w przypadku metody leczenia łączonego. Podsumowanie Prowadzone od lat badania kliniczne z wykorzystaniem biomateriałów wykazują korzystny efekt ich zastosowania. Przyspieszają gojenie, uzupełniają lub wręcz stymulują powstawanie nowej tkanki kostnej w miejscu ubytku. Mimo tego, że pojawiają się nowe materiały i biopreparaty oraz stosowania nowych ich kombinacji, a także nowych nośników matryc, nadal za złoty standard uważa się autogeniczne tkankowe przeszczepy. Gdy użycie własnej kości pacjenta nie jest możliwe warto jednak zastosować taki przeszczep, który poza właściwościami osteokondukcyjnymi będzie miał też charakter osteogenny lub ostoindukcyjny. Stąd stosuje się przeszczepy z odwapnionej macierzy kostnej lub zdemineralizowanej kości albo materiałów syntetycznych, lecz w połączeniu z autologiczną kością, szpikiem lub masą płytkową. Badania wykonane przez różne ośrodki nie wykazały ewidentnej przewagi stosowania w danej jednostce chorobowej konkretnego materiału kościozastępczego lub ich kombinacji. Dlatego ich wybór często jest wynikiem preferencji lekarza stosującego przeszczep, dostępnością danego materiału i środków finansowych. Wytwarzane, rekombinowane czynniki wzrostu np. rhbmp można zastosować w wyższych stężeniach niż te, jakie osiągają naturalne BMP w tkance kostnej. Badania z ich wy- 608

9 2007, LX, 9 Demineralizowana macierz kostna korzystaniem wykonywane są głównie na modelach zwierzęcych. Koncentrują się one także na znalezieniu odpowiednich nośników, które umożliwiałyby stopniowe uwalnianie substancji odpowiedzialnych za regenerację do środowiska i ustaleniu bezpiecznych stężeń oraz poznaniu skutków ich działania, szczególnie tych ubocznych i oddalonych w czasie. Zastosowanie metod inżynierii tkankowej w leczeniu ubytków kostnych wymaga jeszcze wielu badań. Wydaje się, że jest to bardzo obiecujący kierunek. Piśmiennictwo 1. Altmeppen J, Hansen E, Bonnlander G L, Horch R E, Jeschke M G: Composition and characteristic of an autologous thrombocyte gel. J Surg Res 2004, 117: Arrington E D, Smith W J, Chambers H G, Bucknell A L, Davino N A: Complications of iliac crest bone graft harvesting. Clin Orthop Relat Res 1996, 329: Bauer T W, Muschler G F: Bone Graft Materials: An overview of the basic science. Clin Orthop Related Res 2000, 371: Cammack G V, Nevis M, Clem D S, Hatch J P, Melloning J T: Histologic evaluation of mineralized and demineralized freeze-dried bone allograft for ridge and sinus augmentations. Int J Periodontics Restorative Dent 2005, 25: Dziedzic-Gocławska A, Ostrowski K, Stachowicz W, Michalik J, Grzesik W: Effect of radiation sterylization on the inductive properties and the rate of remodeling of bone implants preserved by lyophilization and deep-freezing. Clin Orthop 1991, 272: Elves M W, Salama R: A study of the development of cytotoxic antibodies produced in recipients of xenografts of iliac bones. J Bone Joint Surg 1974, 56B: Eppley B L, Pietrzak W S, Blanton M W: Allograft and alloplastic bone substitutes: A review of science and technology for the craniomaxillofacial surgeon. J Craniofac Surg 2005, 16: Hollinger J O, Mark D E, Goco P, Quigley N, Desverreaux R W, Bach D E: A comparision of four particulate bone derivatives. Clin Orthop 1991, 267: Kneser U, Schaefer D J, Polykandriotis E, Horch R E: Tissue engineering of bone: the reconstructive surgeon s point of view. J Cell Mol Med 2006, 10: Komender J: Przeszczepy biostatyczne konserwacja i zastosowanie. PZWL, Warszawa 1997, Komender J, Malczewska H, Komender A: Therapeutic effects of transplantation of lyophilized and radiation-sterilized, allogenic bone. Clin Orthop 1991, 272: LeGeros R Z: Properties of osteoconductive biomaterials. Calcium phosphates. Clin Orthop 2002, 395: Levander G: On the formation of new bone in bone transplantation. Acta Chir Scand 1934, 74: Mardas N, Kostopoulos L, Stavropoulos A, Karring T: Osteogenesis by guided tissue regeneration and demineralized bone matrix. J Clin Periodontol 2003, 30: Muschler G F, Lane J M: Orthopedic Surgery. Red. M B Habal, A H Reddi in: Bone Grafts and Bone substitutes. WB Saunders Co, Philadelphia 1992, p Niedźwiedzki T, Kuryszko JJ: Biologia Kości. PWN, Warszawa 2007, Palti A, Hoch T: A concept for the treatment of various dental bone defects. Implant Dent 2002, 11: Reddi A H: Bone morphogenetic proteins: from basic science to clinical applications. J Bone Joint Surg 2001, 83-A, Suppl Reddi A H: Role of morphogenetic proteins in skeletal tissue engineering and regeneration. Nat Biotechnol 1998, 16: Reddi A H, Anderson W A: Collagenous bone matrix-induced endochondral ossification he- 609

10 A. Kamiński i in. Czas. Stomatol., mopoiesis. J Cell Biol 1976, 69: Reynolds M A, Aichelmann-Reidy M E, Branch-Mays G L, Gunsolley J C: The efficacy of bone replacement grafts in the treatment of periodontal osseous defects. A systematic review. Ann Periodontol 2003, 8: Sandhu H S, Khan S N, Suh D Y, Boden S D: Demineralized bone matrix, Bone morphogenetic proteins, and animal models of spine fusion: an overview. Europ Spine J 2001, 10: Schwartz Z, Goldstein M, Raviv E, Hirsch A, Ranly D M, Boyan B D: Clinical evaluation of demineralized bone allograft in a hyaluronic acid carrier for sinus lift augmentation in humans: a computed tomography and histomorphometric study. Clin Oral Impl Res 2007, 18: Skowronski P P, An Y H: Bone graft materials in orthopaedics. MUSC Orthop J 2003, 6: Swenson C L, Arnoczky S P: Demineralization for inactivation of infection retrovirus in systematically infected cortical bone. In vitro and in vivo experimental studies. J Bone Joint Surg Am 2003, 85-A: Tomford W W, Mankin H J: Bone banking. Update on methods and materials. Orthop Clin North Am 1999, 30: Urist M R: Bone formation by autoinduction. Science 1965, 160: Urist M R, DeLange R J, Finerman G A: Bone cell differentiation and growth factors. Science 1983, 220: Urist M R, Mikulski A, Lietze A: Solubilized and insolubilized bone morphogenic protein. Proc Natl Acad Sci 1979, 76: Otrzymano: dnia 13.VIII.2007 r. Adres autorów: Warszawa, ul. Chałubińskiego 5 Tel./Fax: akamin@ib.amwaw.edu.pl 610