В конце 80-х появились имплантаты с шершавой поверхностью, которые были избавлены от недостатков гладких имплантатов. Но потом оказалось, что шершавые имплантаты повышают риск некоторых видов лимфом – злокачественных заболеваний иммунной системы. Имплантатам уменьшили шершавость, кроме того, у следующих имплантатов поверхность была в целом неоднородна: их создавали с учётом того, где и как они контактируют с живыми тканями, и какие именно ткани окружают имплантат. Но каким бы ни был имплантат, для иммунной системы он всё равно остаётся чужеродным телом, и вопрос в том, насколько сильно он её раздражает.
Сотрудники Массачусетского технологического института вместе с коллегами из Института Джонса Хопкинса и других научных центров описывают в Nature Biomedical Engineering результаты многолетних экспериментов с силиконовыми имплантатами, которые вживляли лабораторным кроликам. Среди имплантатов были самые разные, были и очень шершавые, которые уже не используются, были и новейшие модели, у которых поверхность поделена на различные топографические зоны, с большей или меньшей неровностью.
Оказалось, что разные клетки иммунной системы реагируют на имплантаты по-разному. Если говорить о макрофагах, которые поедают отмершие клетки, чужеродные субстанции и вообще любой мусор, то их активность повышалась вне зависимости от вида имплантата.
Если говорить о Т-клетках, то очень шершавые имплантаты стимулировали у них воспалительную реакцию. Если же шероховатость имплантата была небольшой, около 4 микрон, и если его поверхность была в этом смысле неоднородной (то есть его создавали с учётом разного клеточного окружения), то с таким имплантатом Т-клетки старались подавить воспаление.
Известно, что онкологические заболевания тесно связаны с хроническим воспалением. Очевидно, что лимфомы у женщин с имплантатами возникали в том числе и из-за того, что шершавые имплантаты постоянно подогревали воспалительную реакцию. Исследователи полагают, что у слишком шершавых имплантатов небольшие кусочки материала отрываются от выступов на поверхности, погружаются в окружающую ткань и начинают сильно её раздражать.
Эксперименты с имплантатами повторили на мышах, с похожими результатами. Гладкие имплантаты сильнее стимулировали макрофагов и в ответ на гладкие имплантаты сильнее разрасталась соединительная ткань. Но если говорить о воспалении, то оно сильнее всего развивалось в ответ на имплантаты с очень шершавой поверхностью. В целом наиболее удачными с точки зрения иммунитета стоит признать те имплантаты, чья шершавость составляет в среднем около 4 микрон и чья поверхность сложная, неоднородная: такие имплантаты меньше всего провоцируют соединительную ткань на разрастание, и с ними иммунные клетки лучше всего удерживаются от воспаления.
Связь между типом имплантата и онкозаболеваниями удалось показать на образцах тканей, взятых у настоящих онкобольных. У тех из них, у кого стояли шершавые имплантаты, ткани вокруг них образовывали более мощные шрамы (то есть соединительная ткань сильнее реагировала на имплантат) и иммунные клетки были в состоянии более сильного воспаления. Собственно, даже наиболее безобидные в этом смысле имплантаты, слабо шершавые и со сложной поверхностью, тоже вызывают иммунную реакцию, и соединительнотканные шрамы с ними тоже появляются. Но с новыми данными, по крайней мере, становится ясно, в каком направлении следует двигаться, чтобы сделать такие имплантаты, которые бы вообще не угрожали женскому здоровью.
