Morphological characteristics of reparative osteogenesis in the rats lower jaw under the conditions of using electrical stimulation

Abstract

Aim: The purpose of the study was to identify the morphological features of reparative osteogenesis in the rats lower jaw under the conditions of using electrical stimulation. Materials and Methods: An experiment was conducted on 24 mature male rats of the WAG population. Two groups were formed. Group 1 included 12 rats that were modeled with a perforated defect of the lower jaw body. Group 2 included 12 animals that were modeled with a perforated defect similar to group 1. In animals, a microdevice for electrical action was implanted subcutaneously in the neck area on the side of the simulated bone defect (a temporary Videx AG 4 battery; a constant sinusoidal electric current of an unchanging nature 1 milliampere, frequency 30 W). The negative electrode connected to the negative pole of the battery was in contact with the bone defect. The battery and electrode were insulated with plastic heat shrink material. Morphological and statistical methods were used. Results: The positive effect of electrical stimulation on reparative osteogenesis was due to a decrease in the severity of hemodynamic disorders, activation of angiogenesis in granulation tissue, which was one of the components of the regenerate that filled the bone defect, matured and turned into connective tissue; stimulation of the proliferative potential of fibroblastic cells and cells with osteoblastic activity in granulation tissue; increasing the proliferative potential of osteoblastic elements of bone tissue bordering the cavity; stimulation of macrophage cells and processes of cleansing the bone cavity from fragments of a blood clot and alteratively changed tissues; formation of clusters of adipocytes in the loci of connective and granulation tissue of the regenerate; the process of metaplasia of connective tissue into bone tissue; an increase of the foci of hematopoiesis in the intertrabecular spaces of lamellar bone tissue. Conclusions: A comprehensive clinical and experimental study conducted by the authors proved that electrical stimulation activates the reparative osteogenesis in the lower jaw, which occurs through direct osteogenesis and does not finish on the 28th day of the experiment. Мета: Метою дослідження було виявити морфологічні особливості репаративного остеогенезу нижньої щелепи щурів за умов застосування електростимуляції. Матеріали і методи: Експеримент проведено на 24 статевозрілих щурах-самцях популяції WAG. Було сформовано дві групи. До 1 групи увійшли 12 щурів, яким моделювали дірчастий дефект тіла нижньої щелепи. 2 група включала 12 тварин, яким моделювали перфорований дефект, подібний до групи 1. Тваринам імплантували мікропристрій для електричної дії підшкірно в ділянку шиї з боку змодельованого дефекту кістки (тимчасовий акумулятор Videx AG 4; постійний синусоїдальний електричний струм незмінної природи 1 міліампер, частота 30 Вт). Негативний електрод, підключений до негативного полюса батареї, контактував з дефектом кістки. Акумулятор і електрод були ізольовані пластиковим термоусадковим матеріалом. Використовувалися морфологічні та статистичні методи. Результати: Позитивний вплив електростимуляції на репаративний остеогенез зумовлений зменшенням вираженості гемодинамічних розладів, активацією ангіогенезу в грануляційній тканині, яка була одним із компонентів регенерату, що заповнював кістковий дефект, дозрівав і перетворювався на сполучну тканину; стимуляція проліферативного потенціалу фібробластичних клітин та клітин з остеобластною активністю в грануляційній тканині; підвищення проліферативного потенціалу остеобластичних елементів кісткової тканини, що межує з порожниною; стимуляція клітин макрофагів і процесів очищення порожнини кістки від фрагментів тромбу і альтеративно змінені тканини; утворення скупчень адипоцитів у вогнищах сполучної та грануляційної тканини регенерату; процес метаплазії сполучної тканини в кісткову; збільшення вогнищ кровотворення в міжтрабекулярних просторах пластинчастої кісткової тканини. Висновки: Комплексне клінічне та експериментальне дослідження проведене авторами довело, що електрична стимуляція активує репаративний остеогенез нижньої щелепи, який відбувається через прямий остеогенез і не завершується на 28 день експерименту.