Риск тромбоэмболии после внутрикостной имплантации металлических изделий с экстрацеллюлярными везикулами мультипотентных стромальных клеток: предварительные результаты

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Новые методы имплантации имеют большое значение в связи с созданием эндопротезов в травматологии и ортопедии, восстановительной медицине и стоматологии. Не менее важно своевременное выявление и описание осложнений применения различных имплантационных процедур.

Цель исследования — найти и описать тромбы и эмболы в сердце и легких после экспериментальной имплантации металлических изделий в периферический отдел конечности с применением экстрацеллюлярных везикул мезенхимных стромальных клеток.

Материал и методы. Экспериментальная имплантация была проведена беспородным кроликам обоего пола в возрасте 4–6 мес. массой 3–4 кг. Общее количество животных, включенных в исследование, составило 57 особей. Они были разделены на группы: 30 животным металлические изделия имплантировали с применением экстрацеллюлярных везикул мезенхимных стромальных клеток (ЭВ МСК), 27 — без их применения. Методами световой микроскопии изучали сердца и легкие кроликов в различные сроки после имплантации винтовых титановых имплантатов в проксимальный мыщелок большеберцовой кости (ПМБК) с использованием ЭВ МСК.

Результаты. После внедрения металлического изделия в ПМБК в правых полостях сердца были обнаружены фибрин, детрит и даже структуры красного костного мозга (различные бластные формы гемопоэтических клеточных элементов: мегакариоциты, клетки эритроидного и миелоидного ростков). В артериях легких также были найдены тромбы и эмболы, которые или приводили к облитерации задействованного сосуда, или постепенно лизировались, но полностью не исчезали в течение 10 сут. наблюдения.

Заключение. После внутрикостной имплантации существует вероятность эмболии правых предсердия и желудочка сердца и сосудов легких вследствие миграции дебриса с током крови из места операции. Вместе с этим не исключено тромбообразование в сердце и артериях легких как реакция на присутствие детрита. Является целесообразным принятие мер, направленных как на недопущение попадания дебриса в кровоток, так и на профилактику тромбоэмболии легочной артерии при любых имплантациях в костные ткани, даже относительно небольших изделий. Применение экстрацеллюлярных везикул мезенхимных стромальных клеток для воздействия на процессы приживления имплантатов в значительной степени не влияет на выраженность и частоту тромбоэмболических осложнений.

Об авторах

Игорь Валентинович Майбородин

ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН»

Автор, ответственный за переписку.
Email: imai@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8182-5084

д-р мед. наук, профессор

Россия, г. Новосибирск

Максим Евгеньевич Рягузов

ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН»

Email: rymax@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5279-3650

канд. мед. наук

Россия, г. Новосибирск

Сергей Александрович Кузькин

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины» Минобрнауки России РФ

Email: acutus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9046-0099

канд. мед. наук, Институт молекулярной патологии и патоморфологии

Россия, г. Новосибирск

Александр Андреевич Шевела

ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН»

Email: mdshevela@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-9235-9384

д-р мед. наук

Россия, г. Новосибирск

Борис Валентинович Шеплев

ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН»

Email: shepa@icloud.com
ORCID iD: 0009-0008-4140-3531

д-р мед. наук

Россия, г. Новосибирск

Игорь Олегович Маринкин

ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН»

Email: rector@ngmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9409-4823

д-р мед. наук, профессор

Россия, г. Новосибирск

Виталина Игоревна Майбородина

ФГБУН «Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН»

Email: mai_@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5169-6373

д-р мед. наук

Россия, г. Новосибирск

Елена Леонидовна Лушникова

ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины» Минобрнауки России РФ

Email: pathol@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-3269-2465

д-р биол. наук, профессор, Институт молекулярной патологии и патоморфологии

Россия, г. Новосибирск

Список литературы

  1. Li T., Wang Q., Wang W., Yang J., Dong S. One filter may be enough for duplicate inferior vena cava filter implantation in patients with deep venous thrombosis: Two cases report. Medicine (Baltimore). 2022;101(52): e32480. doi: 10.1097/MD.0000000000032480.
  2. Shah K.J., Roy T.L. Catheter-Directed Interventions for the Treatment of Lower Extremity Deep Vein Thrombosis. Life (Basel). 2022;12(12):1984. doi: 10.3390/life12121984.
  3. Marques M.A., Fiorelli S.K.A., Barros B.C.S., Ribeiro A.J.A., Ristow A.V., Fiorelli R.K.A. Protocol for prophylaxis of venous thromboembolism in varicose vein surgery of the lower limbs. Rev Col Bras Cir. 2022;49:e20223326. doi: 10.1590/0100-6991e-20223326-en.
  4. Bharti N., Mahajan S. Massive pulmonary embolism leading to cardiac arrest after tourniquet deflation following lower limb surgery. Anaesth Intensive Care. 2009;37(5):867-868.
  5. Drouin L., Pistorius MA., Lafforgue A., N’Gohou C., Richard A., Connault J. et al. Upper-extremity venous thrombosis: A retrospective study about 160 cases. Rev Med Interne. 2019;40(1):9-15. (In French). doi: 10.1016/j.revmed.2018.07.012.
  6. Khan O., Marmaro A., Cohen D.A. A review of upper extremity deep vein thrombosis. Postgrad Med. 2021;133(sup1):3-10. doi: 10.1080/00325481.2021.1892390.
  7. Duan Y., Wang G.L., Guo X., Yang LL., Tian F.G. Acute pulmonary embolism originating from upper limb venous thrombosis following breast cancer surgery: Two case reports. World J Clin Cases. 2022;10(21):7445-7450. doi: 10.12998/wjcc.v10.i21.7445.
  8. Major K.M., Bulic S., Rowe V.L., Patel K., Weaver F.A. Internal jugular, subclavian, and axillary deep venous thrombosis and the risk of pulmonary embolism. Vascular. 2008;16(2):73-79. doi: 10.2310/6670.2008.00019.
  9. Kim S., Ahn H., Shin S.A., Park J.H., Won C.W. Trends of thromboprophylaxis and complications after major lower limb orthopaedic surgeries in Korea: National Health Insurance Claim Data. Thromb Res. 2017;155:48-52. doi: 10.1016/j.thromres.2017.04.023.
  10. Heijboer R.R.O., Lubberts B., Guss D., Johnson A.H., DiGiovanni C.W. Incidence and Risk Factors Associated with Venous Thromboembolism After Orthopaedic Below-knee Surgery. J Am Acad Orthop Surg. 2019;27(10):e482-e490. doi: 10.5435/JAAOS-D-17-00787.
  11. Gurunathan U., Barras M., McDougall C., Nandurkar H., Eley V. Obesity and the Risk of Venous Thromboembolism after Major Lower Limb Orthopaedic Surgery: A Literature Review. Thromb Haemost. 2022; 122(12):1969-1979. doi: 10.1055/s-0042-1757200.
  12. Grandi G., Antonini E., Bianchi C. Pulmonary bone-marrow embolism. Analysis of 53 cases. Minerva Med. 1978;69(8):491-494. (In Italian).
  13. Orlowski J.P., Julius C.J., Petras R.E., Porembka D.T., Gallagher J.M. The safety of intraosseous infusions: risks of fat and bone marrow emboli to the lungs. Ann Emerg Med. 1989;18(10):1062-1067. doi: 10.1016/s0196-0644(89)80932-1.
  14. Kemona A., Nowak H.F., Dziecioł J., Sulik M., Sulkowski S. Pulmonary bone marrow embolism in nonselected autopsy material. Patol Pol. 1989;40(2): 197-204. (In Polish).
  15. Koessler M.J., Pitto R.P. Fat and bone marrow embolism in total hip arthroplasty. Acta Orthop Belg. 2001;67(2):97-109.
  16. Issack P.S., Lauerman M.H., Helfet D.L., Sculco T.P., Lane J.M. Fat embolism and respiratory distress associated with cemented femoral arthroplasty. Am J Orthop (Belle Mead NJ). 2009;38(2):72-76.
  17. Sharma P., Gautam A., Kumar P., Malhotra P., Nada R., Ahluwalia J. Bone marrow emboli following bone marrow procedure: A possible complication. Indian J Pathol Microbiol. 2022;65(4):946-947. doi: 10.4103/ijpm.ijpm_442_21.
  18. Maiborodin I., Shevela A., Matveeva V., Morozov V., Toder M., Krasil’nikov S. et al. First Experimental Study of the Influence of Extracellular Vesicles Derived from Multipotent Stromal Cells on Osseointegration of Dental Implants. Int J Mol Sci. 2021;22(16):8774. doi: 10.3390/ijms22168774.
  19. Maiborodin I., Shevela A., Toder M., Marchukov S., Tursunova N., Klinnikova M. et al. Multipotent Stromal Cell Extracellular Vesicle Distribution in Distant Organs after Introduction into a Bone Tissue Defect of a Limb. Life (Basel). 2021;11(4):306. doi: 10.3390/life11040306.
  20. Maiborodin I., Klinnikova M., Kuzkin S., Maiborodina V., Krasil’nikov S., Pichigina A. et al. Morphology of the Myocardium after Experimental Bone Tissue Trauma and the Use of Extracellular Vesicles Derived from Mesenchymal Multipotent Stromal Cells. J Pers Med. 2021;11(11):1206. doi: 10.3390/jpm11111206.
  21. Coipeau P., Rosset P., Langonne A., Gaillard J., Delorme B., Rico A. et al. Impaired differentiation potential of human trabecular bone mesenchymal stromal cells from elderly patients. Cytotherapy. 2009;11(5):584-594. doi: 10.1080/14653240903079385.
  22. Martins A.A., Paiva A., Morgado J.M., Gomes A., Pais M.L. Quantification and immunophenotypic characterization of bone marrow and umbilical cord blood mesenchymal stem cells by multicolor flow cytometry. Transplant Proc. 2009;41(3):943-946. doi: 10.1016/j.transproceed.2009.01.059.
  23. Berner A., Siebenlist S., Reichert J.C., Hendrich C., Nöth U. Reconstruction of osteochondral defects with a stem cell-based cartilage-polymer construct in a small animal model. Z Orthop Unfall. 2010;148(1):31-38. (In German). doi: 10.1055/s-0029-1240753.
  24. Zhao J., Xu J.J. Experimental study on application of polypropylene hernia of fat stem cells in rats. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2018;22(18):6156-6161. doi: 10.26355/eurrev_201809_15957.
  25. Blazquez R., Sanchez-Margallo F.M., de la Rosa O., Dalemans W., Alvarez V., Tarazona R. et al. Immunomodulatory potential of human adipose mesenchymal stem cells derived exosomes on in vitro stimulated T cells. Front Immunol. 2014;5:556. doi: 10.3389/fimmu.2014.00556.
  26. Oshchepkova A., Neumestova A., Matveeva V., Artemyeva L., Morozova K., Kiseleva E. et al. Cytochalasin-B-inducible nanovesicle mimics of natural extracellular vesicles that are capable of nucleic acid transfer. Micromachines (Basel). 2019;10(11):750. doi: 10.3390/mi10110750.
  27. Lin Y., Zhang F., Lian X.F., Peng W.Q., Yin C.Y. Mesenchymal stem cell-derived exosomes improve diabetes mellitus-induced myocardial injury and fibrosis via inhibition of TGF-β1/Smad2 signaling pathway. Cell Mol Biol (Noisy-le-grand). 2019;65(7):123-126.
  28. Liang P., Ye F., Hou C.C., Pi L., Chen F. Mesenchymal stem cell therapy for patients with ischemic heart failure – past, present, and future. Curr Stem Cell Res Ther. 2021;16(5):608-621. doi: 10.2174/1574888X15666200309144906.
  29. Sadallah S., Eken C., Schifferli J.A. Ectosomes as modulators of inflammation and immunity. Clin Exp Immunol. 2011;163(1):26-32. doi: 10.1111/j.1365-2249.2010.04271.x.
  30. Silachev D.N., Goryunov K.V., Shpilyuk M.A., Beznoschenko O.S., Morozova N.Y., Kraevaya E.E. et al. Effect of MSCs and MSC-derived extracellular vesicles on human blood coagulation. Cells. 2019;8(3):258. doi: 10.3390/cells8030258.
  31. Tang X.D., Shi L., Monsel A., Li X.Y., Zhu H.L., Zhu Y.G. et al. Mesenchymal stem cell microvesicles attenuate acute lung injury in mice partly mediated by Ang-1 mRNA. Stem Cells. 2017;35(7):1849-1859. doi: 10.1002/stem.2619.
  32. Haga H., Yan I.K., Borrelli D.A., Matsuda A., Parasramka M., Shukla N. et al. Extracellular vesicles from bone marrow-derived mesenchymal stem cells protect against murine hepatic ischemia/reperfusion injury. Liver Transpl. 2017;23(6):791-803. doi: 10.1002/lt.24770.
  33. Toh W.S., Lai R.C., Hui J.H.P., Lim S.K. MSC exosome as a cell-free MSC therapy for cartilage regeneration: Implications for osteoarthritis treatment. Semin. Cell Dev Biol. 2017;67:56-64. doi: 10.1016/j.semcdb.2016.11.008.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структуры красного костного мозга (а, b — без применения ЭВ МСК) и тромбы (c, d — с использованием ЭВ МСК) в правых полостях сердец кроликов спустя 3 сут. после внедрения в ПМБК металлического винтового имплантата: а — в правом предсердии и в правом желудочке расположены объемные сгустки крови; b — фрагмент «а», в правом желудочке присутствуют мегакариоциты (отмечены стрелками) и большое количество нейтрофилов разной степени зрелости; с — в месте начала коронарной артерии образован тромб; d — старый тромб с диффузной лейкоцитарной (нейтрофильной) инфильтрацией и «хвостом» по току крови. Окраска гематоксилином и эозином

Скачать (188KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Тромбы и костномозговые эмболы в сосудах легких кроликов в различные сроки после имплантации в ПМБК металлического изделия: a, b — спустя 3 сут. в тромбированной артерии фибрин, инфильтрированный сегментоядерными клетками с эозинофильной цитоплазмой, перемежается с плотно упакованными эритроцитами; c — на 7-е сут. просвет крупной артерии с гипертрофированными оболочками выполнен гетерогенной бесструктурной субстанцией, инфильтрированной сегментоядерными клетками; d — через 7 сут. в просвете сосуда с растянутыми оболочками расположены ячеистые структуры жировой ткани с гемопоэтическими клетками между ними; e — спустя 10 сут. в артерии с гипертрофированными оболочками содержатся ячеистые структуры жировой ткани с плотной волокнистой соединительной тканью, инфильтрированной лейкоцитами и эритроцитами, между ними; f — лейкоцитарный инфильтрат диаметром более 200 мкм в паренхиме на 10-e сут. Окраска гематоксилином и эозином

Скачать (267KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Тромбоэмболия фибрином и структурами костного мозга сосудов легких кроликов в разные сроки после внедрения в ПМБК имплантата с предварительным введением ЭВ МСК: а — на 3-е сут. сосуд плотно заполнен гетерогенной бесструктурной эозинофильной субстанцией, инфильтрированной сегментоядерными клетками, цитоплазма которых имеет интенсивную эозинофильную окраску; b — спустя 3 сут. в расширенном до шарообразной формы капилляре (стрелка) альвеолярной перегородки содержится бесструктурное вещество с макрофагами; c — через 7 сут. в артерии расположены ячейки жировой ткани с гемопоэтическими клетками, а также слабо эозинофильное бесструктурное вещество с расположенными по краю лейкоцитами; d — на 7-е сут. появляются сосуды со значительно гипертрофированными оболочками и сильно суженным просветом с красным ячеистым тромбом в нем; e — спустя 10 сут. в артерии содержатся крупные клеточные элементы с ячеистыми волокнистыми структурами между ними; f — через 10 сут. в капилляре расположен красный тромб с большими просветами, инфильтрированный сегментоядерными клеточными элементами с оптически прозрачной субстанцией рядом с ними (обозначен стрелками). Окраска гематоксилином и эозином

Скачать (200KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».