Микроскопический и элементный анализ костной ткани челюсти при травме

Поскольку костная ткань челюсти подвергается травматическому воздействию на этапе внедрения металлического дентального имплантата, актуальной остается проблема развития воспалительных осложнений, приводящих к срыву остеоинтеграции. Представляют интерес иммунологические механизмы развития воспалительного процесса при эмиссии наноразмерных металлосодержащих частиц, а также механизмы его стихания после удаления металлического объекта из костной ткани. В работе проведен микроскопический и элементный анализ сегмента костной ткани нижней челюсти крысы линии Wistar после искусственной травматизации. В ходе эксперимента моделировали процесс нахождения металлического инородного тела в костном ложе. Для этого в соединительнотканное соединение нижней челюсти крысы вводили инсулиновую иглу, с последующим ее извлечением через семь дней. Микроскопический анализ костной ткани проводили методом растровой электронной микроскопии с помощью прибора Tesscan Vega 4 c системой EDX Oxford Xplore 30. По данным электронной микроскопии шлифа челюсти крысы в области лунок нижних резцов при малом увеличении в прямой проекции определяются: поверхность кортикального слоя альвеол зубов, хрящевое и соединительнотканное соединение челюстей с разрывом, расслоение хрящевого слоя. В области хрящевого и соединительнотканного соединения альвеолярных отростков челюстей при большем увеличении в прямой проекции находятся плотноструктурные кристаллические включения, очаги некротизации. Элементный состав костной ткани был получен методом атомноэмиссионной спектроскопии (прибор – эмиссионный спектрометр iCAP 6300 Duo). В исследуемом образце количественное соотношение кальция и фосфора составило 1,68, что незначительно превышает оптимальное, равное 1,67. Изменение данного соотношения в сторону увеличения говорит о снижения  уровня фосфора в костной ткани, что можно интерпретировать как локальный остеопороз. Кроме того, обнаружены элементы: Bi, Ga, Pb, Ti, Zn в количестве 0,03-0,06 массовых процентов. Перечень этих элементов соответствует химическому составу инсулиновой иглы, что свидетельствует о проникновении металлических частиц в ткани костного ложа. Эмиссия наноразмерных частиц и их последующее объединение до микро- и субмикронных размеров, их персистенция, а также биокоррозия в зонах активного костеобразования могут являться пусковым механизмом для развития асептического воспалительного процесса. Этот эффект обусловлен как прямым повреждающим фактором, так и опосредованным воздействием, через специфичные сигнальные молекулы, вырабатываемые в ответ на повреждение тканей.

1. Borisyuk S.V., Notova S.V., Kvan O.V. Influence of different levels of consumption of dietary fiber in the diet on the elemental composition of the bone tissue of pregnant female rats. Bulletin of the Orenburg State University, 2016, no. 5 (193), pp. 41-45. (In Russ.)

2. Labis V., Bazikyan E., Demin D., Dyachkova I., Zolotov D., Volkov A., Asadchikov V., Zhigalina O., Khmelenin D., Kuptsova D., Petrichuk S., Semikina E., Sizova S., Oleinikov V., Khaidukov S., Kozlov I. Cellmolecular interactions of nano- and microparticles in dental implantology. Int. J. Mol. Sci., 2023, Vol. 24, no. 3, 2267. doi: 10.3390/ijms24032267.

3. Labis V., Bazikyan E., Sizova S., Oleinikov V., Trulioff A., Serebriakova M., Kudryavtsev I., Zhigalina O., Khmelenin D., Dyachkova I., Zolotov D., Asadchikov V., Volkov A., Khaidukov S., Kozlov I. Immunopathological Inflammation in the Evolution of Mucositis and Peri-Implantitis. Int. J. Mol. Sci., 2022, Vol. 23, no. 24, 15797. doi: 10.3390/ijms232415797.

4. Labis V., Bazikyan E., Zhigalina O., Sizova S., Oleinikov V., Khmelenin D., Dyachkova I., Zolotov D., Buzmakov A., Asadchikov V., Khaidukov S., Kozlov I. Assessment of dental implant surface stability at the nanoscale level. Dent. Mater., 2022, Vol. 38. no. 6, pp. 924-934.

5. Lukanina S.N., Sakharov A.V., Prosenko A.E., Efremov A.V., Romanova K.A. Influence of oxidative stress on the histoarchitectonics and elemental composition of the bone tissue of the rat vertebral body. Bulletin of Siberian Medicine, 2015, Vol. 14, no. 4, pp. 33-40. (In Russ.)

6. Tsitsiashvili A.M., Panin A.M., Zayratyants O.V., Panin M.G., Pustovgar A.P., Kapyrin P.D. Evaluation of the elemental composition of the bone tissue of the lower jaw on sectional material by scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray spectral analysis. Bulletin of Moscow State Construction University, 2011, no. 2-2, pp. 447-456. (In Russ.)

7. Zhigalina O.M., Khmelenin D.N., Labis V.V., Bazikyan E.A., Sizova S.V., Khaidukov S.V., Asadchikov V.E., Buzmakov A.V., Krivonosov Yu.S., Zolotov D.A., Kozlov I.G. Electron microscopy of dental implants and nanosized particles containing metals that are part of supernatants. Crystallography, 2019, Vol. 64, no. 5, pp. 781-789. (In Russ.)