Статья: Изучение антибактериального эффекта покрытия для имплантируемых медицинских изделий из титана и изменения гематологических и биохимических показателей крови крыс на разных сроках после имплантации

Исследование свойств покрытия титановых блоков диско-диффузионным методом подтвердило наличие антибактериального эффекта. Были получены следующие диаметры зон задержки роста: 30, 32 и 26 мм для Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Enterococcus faecalis соответственно.

Ванкомицин является представителем группы гликопептидов, бактерицидное действие оказывает за счет ингибирования биосинтеза клеточной стенки. Недостатком его системного применения является ограничение проникновения в ткани и биологические жидкости. Препарат выводится из организма в неизмененном виде преимущественно почками [10]. Местное применение обеспечивает повышение его концентрации в зоне предполагаемого инфекционного осложнения, снижает риск развития резистентности микроорганизмов. Однако существует риск развития токсического влияния на кровь, печень и почки [10]. Для определения степени возможного токсического влияния местного применения ванкомицина в качестве действующего вещества антибактериального покрытия имплантируемых медицинских изделий из титана провели ретроспективный анализ динамики уровня основных гематологических показателей, для оценки функции печени - альбумина, билирубина, активности аминотрансфераз (АСТ и АЛТ), щелочной фосфатазы; для оценки функции почек - креатинина, мочевины.

В ходе исследования были изучены гематологические показатели крыс до имплантации и через 2, 4 недели после имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием (табл. 1).

Таблица 1 Гематологические показатели белых беспородных крыс до и после подкожной имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием (M ± т)

В ходе исследования статистически значимые отличия между значени-ями гематологических показателей самцов и самок не выявлены. Гематологи-ческие параметры до имплантации, через 2 и 4 недели после имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием находятся в пределах физиологической нормы [11]. Результаты исследования, представленные в табл. 1, свидетельствуют об отсутствии достоверных различий между опыт-ной и контрольной группами через 2 и 4 недели после имплантации образцов.

В ходе исследования были выявлены некоторые сдвиги значений ге-матологических показателей на разных сроках после оперативного вмеша-тельства (рис. 1). Через 2 недели после имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием отмечено повышение уровня лейкоцитов на 80 %, уровня нейтрофилов на 56 % и снижение уровня лимфоцитов на 18 % по сравнению со значениями до операции. Через 4 недели значения показателей возвращались к первоначальным. Колебания уровней тромбо-цитов, эритроцитов, эозинофилов, базофилов и моноцитов были незначи-тельными.

Рис. 1. Динамика изменения гематологических показателей после подкожной имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием крысам

Умеренный лейкоцитоз за счет увеличения количества нейтрофилов говорит о реакции нейтрофильного звена фагоцитоза и развитии воспали-тельного ответа после имплантации образцов. Снижение уровня лимфоци-тов также может быть признаком воспалительного процесса в организме. Возвращение уровней лейкоцитов, нейтрофилов и лимфоцитов к дооперационным значениям к четвертой неделе после операции свидетельствует о снижении интенсивности воспалительной реакции и может говорить о за-вершении регенеративных процессов после оперативного вмешательства.

В ходе исследования были изучены биохимические показатели крови крыс до имплантации и через 2, 4 недели после имплантации титановых бло-ков с антибактериальным покрытием (табл. 2).

Таблица 2

Биохимические показатели крови белых беспородных крыс до и после подкожной имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием (M ± т)

В ходе исследования статистически значимые отличия между значени-ями биохимических показателей крови самцов и самок не выявлены. Биохи-мические параметры крови крыс до имплантации, через 2 и 4 недели после имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием находят-ся в пределах физиологической нормы [12]. Результаты исследования, пред-ставленные в табл. 2, свидетельствуют об отсутствии достоверных различий между опытной и контрольной группами через 2 и 4 недели после импланта-ции образцов.

В ходе исследования были выявлены изменения активности аланинами-нотрансферазы на разных сроках после оперативного вмешательства (рис. 2).

Рис. 2. Динамика изменения активности аланинаминотрансферазы после подкожной имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием крысам

Так, через 2 недели после операции было отмечено умеренное повышение активности АЛТ на 62 % по сравнению с результатами до имплантации, а через 4 недели значение показателя возвращается к дооперационному уровню. Достоверные отличия в концентрациях альбумина, билирубина, креатинина, мочевины, активностях аспартатминотрансферазы и щелочной фосфатазы не установлены.

Таким образом, изменения гематологических и биохимических показателей после имплантации титановых блоков с антибактериальным покрытием носят адаптационный характер в рамках ответной реакции организма на оперативное вмешательство.

Заключение

Антибактериальное покрытие для имплантируемых медицинских изделий из титана, содержащее ванкомицин и полилактид-ко-гликолид (50:50), обладает антибактериальным эффектом по отношению к культурам Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Enterococcus faecalis.

Умеренный лейкоцитоз за счет увеличения количества нейтрофилов, снижение уровня лимфоцитов через 2 недели после имплантации и возращение уровней лейкоцитов, нейтрофилов и лимфоцитов к дооперационным значениям к четвертой неделе свидетельствуют о развитии воспалительной реакции в ранний послеоперационный период и завершении восстановительных процессов через месяц после операции.

На всех этапах эксперимента значения гематологических и биохимических параметров находятся в пределах физиологической нормы. Изменение некоторых показателей через 2 недели после имплантации является следствием оперативного вмешательства.

Установлено отсутствие достоверных различий между значениями контрольной и опытной групп. Изменения уровней альбумина, билирубина, креатинина, мочевины, активность аспартатминотрансферазы, аланинаминотрансферазы и щелочной фосфатазы до имплантации и через 4 недели после не выявлена, что свидетельствует об отсутствии токсического влияния анти-бактериального покрытия на организм животных.

Библиографический список

1. Усольцев, И. В. Использование металлов в травматологии и ортопедии: история вопроса / И. В. Усольцев, С. Н. Леонова, С. Б. Никифоров, Б. Г. Пушкарев // Сибирский медицинский журнал. - 2013. - № 4. - С. 18-21.

2. Павлов, В. В. Современные аспекты диагностики и хирургического лечения пациентов с перипротезной инфекцией тазобедренного сустава (обзор литературы) / В. В. Павлов, М. А. Садовой, В.М. Прохоренко // Травматология и ортопедия России. - 2015. - № 1 (75). - С. 116-128.

3. Локальная антибиотикопрофилактика при эндопротезировании крупных суставов (литературный обзор) / Ю. Л. Шевченко, Ю. М. Стойко, А. А. Грицюк, П. Д. Кузьмин, И. А. Папаценко, А. П. Середа // Вестник Национального медико-хирургического центра им. Н. И. Пирогова. - 2010. - Т. 5, № 3. - С. 43-56.

4. Имплантат-ассоциированные инфекции, связанные с проблемой биопленкообра- зования / Л. С. Бузолева, А. В. Пузь, С. Л. Синебрюхов, С. В. Гнеденков, А. В. Ким, А. И. Еськова, А. Л. Пономарева // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - № 5. - С. 333.

5. Любченко, О. Д. Кинетика деградации антипролиферативного полимерного покрытия стентов в условиях in vitro / О. Д. Любченко, А. Д. Кручинина, А. Н. Шатров // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2015. - № 2 (10). - C. 55-61.

6. МУК 4.2.1890-04. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам : метод. указания. - Москва : Федеральный центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 91 с.

7. ГОСТ Р ИСО 10993-2-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 2. Требования к обращению с животными. - Москва : Стандартинформ, 2011. - 12 с.

8. ГОСТ Р ИСО 10993-6-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 6. Исследование местного действия после имплантации. - Москва : Стандартинформ, 2011. - 30 с.

9. ГОСТ Р ИСО 10993-11-2011. Изделия медицинские. Оценка биологического действия медицинских изделий. Часть 11. Исследования общетоксического действия. - Москва : Стандартинформ, 2011. - 41 с.

10. Шихвердиев, Н. Н. Влияние местного применения ванкомицина на функцию органов после операций на сердце / Н.Н. Шихвердиев, Г.Г. Хубулава, С. П. Марченко, В. В. Суворов // Патология кровообращения и кардиохирургия. - 2015. - Т. 19, № 4. - С. 34-37.

11. Справочник. Физиологические, биохимические и биометрические показатели нормы экспериментальных животных / В.Г. Макаров, М.Н. Макарова. - Санкт- Петербург : ЛЕМА, 2013. - 116 с.

12. Войтенко, Н. Г. Вариабельность биохимических показателей крови и установление референсных интервалов в доклинических исследованиях. Сообщение 1: крысы / Н. Г. Войтенко, М. Н. Макарова, А. А. Зуева // Лабораторные животные для научных исследований. - 2020. - № 1. - С. 47-53.

References

1. Usol'tsev I. V., Leonova S. N., Nikiforov S. B., Pushkarev B. G. Sibirskiy meditsinskiy zhurnal [Siberian medical journal]. 2013, no. 4, pp. 18-21. [In Russian]

2. Pavlov V. V., Sadovoy M. A., Prokhorenko V. M. Travmatologiya i ortopediya Rossii [Traumatology and orthopedics in Russia]. 2015, no. 1 (75), pp. 116-128. [In Russian]

3. Shevchenko Yu. L., Stoyko Yu. M., Gritsyuk A. A., Kuz'min P. D., Papatsenko I. A., Sereda A. P. Vestnik Natsional'nogo mediko-khirurgicheskogo tsentra im. N. I. Pirogova [Bulletin of National Medical and Surgical Center named after N.I. Pirogov]. 2010, vol. 5, no. 3, pp. 43-56. [In Russian]

4. Buzoleva L. S., Puz' A. V., Sinebryukhov S. L., Gnedenkov S. V., Kim A. V., Es'kova A. I., Ponomareva A. L. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya [Modern issues of science and education]. 2016, no. 5, p. 333. [In Russian]

5. Lyubchenko O. D., Kruchinina A. D., Shatrov A. N. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Estestvennye nauki [University proceedings. Volga region. Natural sciences]. 2015, no. 2 (10), pp. 55-61. [In Russian]

6. MUK 4.2.1890-04. Opredelenie chuvstvitel'nosti mikroorganizmov k antibakte- rial'nym preparatam: metod. ukazaniya [Determination of the microorganisms' sensitivity to antibacterial drugs: guidance]. Moscow: Federal'nyy tsentr gossanepidnadzora Minzdrava Rossii, 2004, 91 p. [In Russian]

7. GOST R ISO 10993-2-2011. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast' 2. Trebovaniya k obrashcheniyu s zhivotnymi [Medical devices. Assessment of the biological effect of medical devices. Part 2. Requirements for handling animals]. Moscow: Standartinform, 2011, 12 p. [In Russian]

8. GOST R ISO 10993-6-2011. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast' 6. Issledovanie mestnogo deystviya posle implantatsii [Medical devices. Assessment of the biological effect of medical devices. Part 6. The study of local action after implantation]. Moscow: Standartinform, 2011, 30 p. [In Russian]

9. GOST R ISO 10993-11-2011. Izdeliya meditsinskie. Otsenka biologicheskogo deystviya meditsinskikh izdeliy. Chast' 11. Issledovaniya obshchetoksicheskogo deystviya [Medical devices. Assessment of the biological effect of medical devices. Part 11. General toxicity studies]. Moscow: Standartinform, 2011, 41 p. [In Russian]

10. Shikhverdiev N. N., Khubulava G. G., Marchenko S. P., Suvorov V. V. Patologiya krovoobrashcheniya i kardiokhirurgiya [Circulatory pathology and cardiac surgery]. 2015, vol. 19, no. 4, pp. 34-37. [In Russian]

11. Makarov V. G., Makarova M. N. Spravochnik. Fiziologicheskie, biokhimicheskie i bio- metricheskie pokazateli normy eksperimental'nykh zhivotnykh [Reference book. Physiological, biochemical and biometric indicators of the norm of experimental animals]. Saint-Petersburg: LEMA, 2013, 116 p. [In Russian]

12. Voytenko N. G., Makarova M. N., Zueva A. A. Laboratornye zhivotnye dlya nauchnykh issledovaniy [Laboratory animals for scientific research]. 2020, no. 1, pp. 47-53. [In Russian]