Special at-rich sequence-binding protein 2 and its role in healing of the experimental mandible bone tissue defect filling with a synthetic bone graft material and electrical stimulation impact

Abstract

Aim: The purpose of the study was to identify the role of SATB2 in healing of the experimental mandible bone tissue defect filling with a synthetic bone graft material and electrical stimulation impact. Materials and Methods: An experiment was carried out on 48 mature male rats of the WAG population, which were divided into 4 groups. Each group included 12 experimental animals. Group 1 included rats that were modeled with a perforated defect of the lower jaw body. Group 2 included 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. 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. Group 3 included rats that were modeled with a perforated defect similar to previous groups, the cavity of which was filled with synthetic bone graft “Biomin GT” (RAPID, Ukraine). Group 4 included animals that were modeled with a perforated defect similar to groups 1-3, the cavity of which was filled with synthetic bone graft “Biomin GT” (RAPID, Ukraine). The simulation of electrical stimulation was the same as in group 2. The material for the morphological study was a fragment of the body of the lower jaw from the zone of the perforated defect. Immunohistochemical study was performed using rabbit anti-human SATB2 monoclonal antibody. Results: In the regenerate filling the defect in the bone tissue of the lower jaw of rats, there was an increase in SATB2 expression under conditions of electrical stimulation; filling the defect with a synthetic bone graft material; simultaneous filling the defect with a synthetic bone graft material and electrical stimulation. The most pronounced expression of SATB2 was observed under conditions of simultaneous filling the defect with a synthetic bone graft material and electrical stimulation; minimally expressed – in conditions of filling the defect with a synthetic bone graft material; moderately expressed – under conditions of electrical stimulation. In the regenerate, in cases of all treatment methods, SATB2 was expressed by immune cells, fibroblastic differon cells, osteoblasts, and in case of electrical stimulation, also by adipocytes, vascular pericytes and endothelial cells, epidermis. Conclusions: The activation of SATB2 expression identified by the authors is one of the mechanisms for stimulating reparative osteogenesis under the conditions of electrical stimulation; filling the defect with a synthetic bone graft material; simultaneous filling the defect with a synthetic bone graft material and electrical stimulation. Мета: Мета дослідження – визначити роль SATB2 у загоєнні експериментального дефекту кісткової тканини нижньої щелепи, заповненому синтетичним кістковим трансплантатом та електростимуляційним впливом. Матеріали і методи: Експеримент проведено на 48 статевозрілих щурах-самцях популяції WAG, які були поділені на 4 групи. Кожна група включала 12 піддослідних тварин. До 1 групи увійшли щури, яким моделювався перфорований дефект тіла нижньої щелепи. До групи 2 увійшли тварини, яким моделювали перфораційний дефект, подібний до групи 1. Тваринам імплантували мікропристрій для електричної дії підшкірно в ділянку шиї з боку імітованого дефекту кістки. Негативний електрод, підключений до негативного полюса батареї, контактував з дефектом кістки. Акумулятор і електрод були ізольовані пластиковим термоусадковим матеріалом. 3 група включала щурів, яким моделювали перфорований дефект, подібний до попередніх груп, порожнину якого заповнювали синтетичним кістковим трансплантатом «Біомін ГТ» (РАПІД, Україна). До 4 групи увійшли тварини, яким моделювався перфорований дефект, подібний до груп 1-3, порожнину якого заповнювали синтетичним кістковим трансплантатом «Біомін ГТ» (РАПІД, Україна). Моделювання електростимуляції проводилося так само, як і в 2 групі. Матеріалом для морфологічного дослідження був фрагмент тіла нижньої щелепи із зони дірчастого дефекту. Імуногістохімічне дослідження проводили з використанням кролячих моноклональних антитіл проти людини SATB2. Результати: При заповненні регенератом дефекту кісткової тканини нижньої щелепи щурів спостерігалося підвищення експресії SATB2 в умовах електростимуляції; заповнення дефекту синтетичним кістково-трансплантаційним матеріалом; одночасне заповнення дефекту синтетичним кістковим трансплантатом і електростимуляція. Найбільш виражена експресія SATB2 спостерігалась за умов одночасного заповнення дефекту синтетичним кістковим трансплантатом та електростимуляції; мінімально виражені – в умовах заповнення дефекту синтетичним кістково-трансплантаційним матеріалом; помірно виражені – в умовах електростимуляції. У регенераті при всіх методах лікування SATB2 експресувався імунними клітинами, фібробластичними дифероновими клітинами, остеобластами, а при електричній стимуляції також адипоцитами, судинними перицитами та ендотеліальними клітинами епідермісу. Висновки: Виявлена авторами активація експресії SATB2 є одним із механізмів стимуляції репаративного остеогенезу в умовах електростимуляції; заповнення дефекту синтетичним кістково-трансплантаційним матеріалом; одночасне заповнення дефекту синтетичним кістковим трансплантатом і електростимуляція.