Морфологические критерии оценки репаративных процессов в поперечнополосатой скелетной мышечной ткани при использовании модифицированного шовного материала

Актуальность: Развитие инфекционных осложнений после операции представляет собой значимую проблему современной хирургической практики. Такие осложнения удлиняют срок госпитализации пациентов, ухудшают самочувствие и вызывают образование косметических дефектов в зоне шва. Для предотвращения развития инфекционных осложнений после операций была разработана и успешно протестирована инновационная методика имплантирования лабораторных животных новым хирургическим шовным материалом. Материал уникален тем, что покрыт специальным покрытием из гидроксиапатита кальция, обогащённым ионами металлов с доказанными антибактериальными свойствами. Результаты эксперимента подтверждают эффективность предложенной технологии (Патент РФ №RU 2819984 C1 от 28 мая 2024 г.).
Цель: Изучить репаративные процессы в скелетной мышечной ткани после имплантации хирургического шовного материала, модифицированного металл-замещенным гидроксиапатитом кальция в эксперименте.
Материалы и методы: Выполнено экспериментальное исследование на 40 белых крысах-самцах. Для моделирования линейной резаной раны использовали стерильный хирургический скальпель. Рана располагалась над трапециевидной мышцей, смещаясь на 1 см от задней срединной линии тела животного. Длина разреза составила 2,5 см, выполненного сверху вниз вдоль позвоночника. Глубина проникновения составляла примерно 4 мм, включая подкожную жировую и мышечную ткани. Экспериментатор вручную накладывал швы послойно, используя простые узловые стежки без напряжения тканей. Швы наносились таким образом, чтобы обеспечить точное сопоставление краёв раны. Врач-хирург не обладал информацией о принадлежности используемого шовного материала к той или иной группе. Было сформировано 4 экспериментальные группы по 10 животных, соответственно составу шовного материала (немодифицированный, модифицированный гидроксиапатитом кальция, замещенным цинком, серебром, медью). На 10-е сут. проведен забор образцов мышечной ткани для изготовления гистологических препаратов. При морфологическом исследовании оценивали клеточный состав грануляционной ткани, ее площадь, степень периваскулярного отека, количество гемокапилляров. Результаты проведенных исследований представлены качественными и полуколичественными показателями, такими как поперечная исчерченность и периваскулярный отек. Качественные данные подверглись статистическому анализу с использованием программного комплекса MatLab версии R2018b и специального пакета Statistics Toolbox.
Результаты: При морфометрическом исследовании гистологических образцов было выявлено, что площадь грануляционной ткани в опытной группе значительно меньше, чем в контрольной группе. В частности, показатель площади грануляции в группе, где использовались нити, покрытые цинк-замещенным гидроксиапатитом кальция, оказался на 49% ниже соответствующего показателя в контрольной группе. Также в опытных группах отмечали снижение количества гранулоцитов до 3,6 в поле зрения. При применении модифицированных нитей ткань характеризовалась обилием новообразованных гемокапилляров.
Заключение: При имплантации шовного материала, модифицированного металл-замещенным гидроксиапатитом кальция, в мышечную ткань отмечается снижение выраженности воспаления, развитие условий для регенерации мышечной ткани. Наличие антибактериального эффекта и повышенной регенераторной активности исследуемого материала способно обеспечить актуальную задачу практической хирургии – профилактику развития послеоперационных осложнений в области хирургического вмешательства.

1. Шаповалов В.К., Грицаев И.Е., Таюрский Д.А. Опыт лечения имплант-ассоциированных раневых осложнений после операций на позвоночнике. Инновационная медицина Кубани. 2022;(3):64–70. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-3-64-70

2. Bruce J, Knight R, Parsons N, et al. Wound photography for evaluation of surgical site infection and wound healing after lower limb trauma. The Bone & Joint Journal. 2021;103-B(12):1802-1808. PMID: 34847717. https://doi.org/10.1302/0301-620X.103B12.BJJ-2021-0447.R1

3. Fahmy MD, Clegg DJ, Deek AJ, et al. Preoperative Nutritional

4. Wang S, Zhang K, Hu JL, et al. Endoscopic resection of the pancreatic tail and subsequent wound healing mechanisms in a porcine model. World Journal of Gastroenterology. 2019;25(21):2623-2635. PMID: 31210714. PMCID: PMC6558443. https://doi.org/10.3748/wjg.v25.i21.2623

5. Каранадзе В.А., Гринь А.А., Кордонский А.Ю. Факторы риска развития инфекции области хирургического вмешательства при лечении пациентов с травмами и заболеваниями грудного и поясничного отделов позвоночника: результаты ретроспективного исследования. Хирургия позвоночника. 2020;17(3):100-107. https://doi.org/10.14531/ss2020.3.100-107

6. Злобина О.В., Бугаева И.О., Глухова И.В., Глухова А.В., Пичхидзе С.Я. Экспериментальная модификация и исследование антибактериального хирургического шовного материала. Сибирское медицинское обозрение. 2023;(1):51-56. https://doi.org/10.20333/25000136-2023-1-51-56

7. Злобина О.В., Бугаева И.О., Глухова И.В., и др. Оценка морфологических изменений в коже при имплантации модифицированного шовного материала в эксперименте. Сибирское медицинское обозрение. 2023;(4):42-48. https://doi.org/10.20333/25000136- 2023-4-42-48

8. Zaed I, Cardia A, Stefini R. From Reparative Surgery to Regenerative Surgery: State of the Art of Porous Hydroxyapatite in Cranioplasty. International Journal of Molecular Sciences. 2022;23(10):5434. PMID: 35628245. https://doi.org/10.3390/ijms23105434

9. Adebayo-Tayo BC, Ogunleye GE, Ogbole O. Biomedical application of greenly synthesized silver nanoparticles using the filtrate of Trichoderma viride: Anticancer and immunomodulatory potentials. Polimery w medycynie. 2019;49(2):57-62. PMID: 32484611. https://doi.org/10.17219/pim/116086. PMID: 32484611.

10. Chazaud B. Inflammation and Skeletal Muscle Regeneration: Leave It to the Macrophages! Trends in Immunology. 2020;41(6):481-492. PMID: 32362490. https://doi.org/10.1016/j.it.2020.04.006.

11. Дремина Н.Н., Трухан И.С., Шурыгина И.А. Роль системы миосателлитов в процессах мышечной репарации. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2021;(10):47-54.

12. Ahmad A, Nawaz MI. Molecular mechanism of VEGF and its role in pathological angiogenesis. Journal of Cellular Biochemistry. 2022;123(12):1938-1965. PMID: 36788624. PMCID: PMC9926536. https://doi.org/10.1002/jcb.30344.

13. Batan S, Kuppuswamy S, Wood M, et al. Inhibiting antiangiogenic VEGF165b activates a miR-17-20a-Calcipressin-3 pathway that revascularizes ischemic muscle in peripheral artery disease Communications Medicine. 2024;4(1):3. PMID: 38182796. PMCID: PMC10770062. https://doi.org/10.1038/s43856-023-00431-5

14. Jacobsen NL, Morton AB, Segal SS. Angiogenesis precedes myogenesis during regeneration following biopsy injury of skeletal muscle. Skeletal Muscle. 2023;13(1):3. PMID: 36788624. PMCID: PMC9926536. https://doi.org/10.1186/s13395-023-00313-3.

15. Mackey AL, Magnan M, Chazaud B, Kjaer M. Human skeletal muscle fibroblasts stimulate in vitro myogenesis and in vivo muscle regeneration. The Journal of physiology. 2017;595(15):5115-5127. PMID: 28369879. PMCID: PMC5538230. https://doi.org/10.1113/JP273997.