Оценка цитотоксичности BMP-2 в составе покрытия дентальных имплантатов в эксперименте in vitro

Обоснование. На сегодняшний день всё более популярно добавление костного морфогенетического белка 2 (bone morphogenetic protein 2, BMP-2) к различным костнозамещающим материалам, поскольку он оказывает положительное влияние на остеоинтеграцию и неоостеогенез. Хотя эффективность BMP-2 в регенерации костной ткани очевидна, были высказаны опасения относительно его побочных эффектов, таких как воспаление, эктопическое образование кости, отёк мягких тканей и даже онкогенез. Для понимания причины развития побочных эффектов необходима оценка влияния BMP-2 на разнообразные клетки. Цель. Оценка биологического влияния BMP-2 в составе покрытия зубных имплантатов на клеточную линию моноцитарной лейкемии человека THP-1. Методы. Клеточную культуру THP-1 переносили в 12-луночный планшет в суммарном объёме среды 2 мл/лунка при концентрации 250 × 103 клеток на лунку и добавляли PMA (phorbol 12-myristate 13-acetate) до конечной концентрации 150 нМ. Культуру клеток инкубировали при 37 °С в атмосфере 5% СО2 в течение 4-6 ч до полной адгезии на культуральный пластик. Далее вносили исследуемые имплантаты (каждый в отдельную лунку) и инкубировали в течение 48 ч. Для детекции апоптотических клеток после 48-часовой инкубации с имплантатами их окрашивали пропидиум йодидом (Lumiprobe, Россия). В каждом образце анализировали по 1 × 105 клеток. Иммунофенотипирование проводили с использованием моноклональных антител СD45 (130-113-681, клон 5B; Miltenyi Biotec, Германия). Измерение проб выполняли на проточном цитофлуориметре NovoCyte Advanteon (Agilent, США). Анализ и обработку полученных данных проводили при помощи программного обеспечения Flowing Software 2. Результаты. При оценке цитостатических свойств имплантатов не получено значимых различий между группами с покрытием и без него. Контрольная среда без имплантата значимо отличалась от исследуемых групп, что говорит о том, что само по себе наличие имплантата в лунке оказывает влияние на клетки ТНР-1. После инкубации с исследуемыми образцами имплантатов процент апоптотических клеток ТНР-1, детектируемых методом проточной цитометрии после окрашивания пропидиум йодидом (PI-тест), значимо не изменялся между группами, несмотря на некоторый рост данного показателя среди образцов с покрытием. Анализ процента CD45+ клеток после инкубации с образцами имплантатов с покрытием и без него показал значимое повышение экспрессии исследуемого показателя в группе образцов с покрытием. Заключение. В ходе исследования обнаружено, что имплантаты с покрытием и без него не отличаются между собой по цитостатическим свойствам при инкубации с клетками ТНР-1. При оценке процента апоптотических клеток ТНР-1 между группами имплантатов с покрытием и без него значимой разницы также не отмечено. Однако группа имплантатов с покрытием отличалась значимо бóльшим процентом CD45+ клеток.

BACKGROUND: Bone morphogenetic protein 2 (BMP-2) is increasingly incorporated into bone graft materials due to its positive effects on osseointegration and de novo bone formation. While its efficacy in bone regeneration is well established, concerns have been raised about adverse effects, including inflammation, ectopic bone formation, soft tissue swelling, and even oncogenesis. Understanding the basis of these effects requires investigation of BMP-2 impact on various cell types. AIM: The study aimed to evaluate the biological effects of BMP-2-containing implant coatings on the human monocytic leukemia cell line THP-1. METHODS: THP-1 cells were seeded in 12-well plates at 2 mL/well and a concentration of 250 × 103 cells per well, with PMA (phorbol 12-myristate 13-acetate) added to a final concentration of 150 nM. The cells were incubated at 37 °C with 5% CO2 for 4-6 h until fully adhered to the culture plastic. Experimental implants (one per well) were then added and incubated for 48 h. To detect apoptotic cells after 48-hour incubation with implants, they were stained with propidium iodide (Lumiprobe, Russia). For each sample, 1 × 105 cells were analyzed. Immunophenotyping was performed using anti-CD45 monoclonal antibodies (130-113-681, clone 5B; Miltenyi Biotec, Germany). Samples were analyzed using a NovoCyte Advanteon flow cytometer (Agilent, USA), and data were processed with Flowing Software 2. RESULTS: No significant differences in cytostatic effects were observed between implants with and without BMP-2 coating. However, culture medium alone differed significantly from the implant-containing groups, suggesting that the mere presence of an implant affects THP-1 cell behavior. After incubation with the test implant samples, the percentage of apoptotic THP-1 cells, detected by flow cytometry following propidium iodide staining (PI test), did not significantly change between groups, despite a slight increase in this parameter among coated samples. Notably, a significantly higher proportion of CD45+ cells was detected after incubation with coated implants. CONCLUSION: The study showed that implants with and without coating do not differ in their cytostatic properties when incubated with THP-1 cells. When assessing the percentage of apoptotic THP-1 cells, no significant difference was observed between groups of implants with and without coating. However, the group of coated implants exhibited a significantly higher percentage of CD45+ cells.