Клеточные и молекулярные механизмы нарушения периимплантационной регенерации при сниженной минеральной плотности костной ткани: обзор литературы
А.А. Марков
ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет», Тюмень, Российская Федерация
Резюме
В обзоре систематизированы клеточные и молекулярные механизмы нарушения периимплантационной регенерации при сниженной минеральной плотности костной ткани (МПК). Снижение МПК рассматривается не как самостоятельный молекулярный фенотип, а как возможный интегральный маркер предушествующей дисфункции регенераторной ниши костной ткани. Проанализированы изменения скелетных стволовых и прогениторных клеток, мезенхимальных стромальных клеток костного мозга (МСК-КМ; bone marrow mesenchymal stromal cells, BM-MSC), клеток остеобластического и остеоцитарного рядов, остеобластического и остеоцитарного дифферонов, RANKL/OPG-зависимого остеокластогенеза, макрофагальной пластичности, эффероцитоза, ангио-остеогенного сопряжения и механотрансдукции. Обсуждается концепция пространственно-временной десинхронизации репаративного процесса, при которой задержка разрешения воспаления и восстановления сосудистой ниши ограничивает рекрутирование остеогенных предшественников, формирование и минерализацию новообразованной кости и последующее механоадаптивное ремоделирование. Для эффероцитоза, Piezo1/YAP/TAZ-сигналинга и CD31hiEmcnhi сосудов отдельно обозначены ограничения прямой экстраполяции на периимплантационную регенерацию при сниженной МПК.
Ключевые слова: остеоинтеграция, остеопения, остеопороз, регенераторная ниша, имплантаты, металлоконструкции, остеоиммунология
Конфликт интересов отсутствует.
Контактная информация автора, ответственного за переписку
Марков Александр Анатольевич
alexdoktor@inbox.ru
Дата поступления: 07.09.2026
Образец цитирования
Марков А.А. Клеточные и молекулярные механизмы нарушения периимплантационной регенерации при сниженной минеральной плотности костной ткани: обзор литературы. [Электронный ресурс] Вестник уральской медицинской академической науки. 2026, Том. 23, №3, с. 467-484, DOI: 10.22138/2500-0918-2026-23-3-467-484
Финансирование
Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства здравоохранения Российской Федерации (AMRU-2025-0005).
ЛИТЕРАТУРА
- Kondo T., Yamada M., Egusa H. Innate immune regulation in dental implant osseointegration. Journal of Prosthodontic Research. 2024;68(4): 511-521. doi: 10.2186/jpr.JPR_D_23_00198
- Lennerås M., Palmquist A., Norlindh B., Emanuelsson L., Thomsen P., Omar O. Oxidized Titanium Implants Enhance Osseointegration via Mechanisms Involving RANK/RANKL/OPG Regulation. Clinical Implant Dentistry and Related Research. 2015;17(Suppl 2): e478-e490. doi: 10.1111/cid.12276
- Song Z., Cheng Y., Chen M., Xie X. Macrophage polarization in bone implant repair: A review. Tissue and Cell. 2023;82: 102112. doi: 10.1016/j.tice.2023.102112
- Hankenson K.D., Gagne K., Shaughnessy M. Extracellular signaling molecules to promote fracture healing and bone regeneration. Advanced Drug Delivery Reviews. 2015;94: 3-12. doi: 10.1016/j.addr.2015.09.008
- Meng H.W., Chien E.Y., Chien H.H. Dental implant bioactive surface modifications and their effects on osseointegration: a review. Biomarker Research. 2016;4: 24. doi: 10.1186/s40364-016-0078-z
- Shibli J.A., Naddeo V., Cotrim K.C., Kalil E.C., de Avila E.D., Faot F., et al. Osteoporosis' effects on dental implants osseointegration and survival rate: a systematic review of clinical studies. Quintessence International. 2025;56(3): 206-216. doi: 10.3290/j.qi.b5927487
- Grisa A., Veitz-Keenan A. Is osteoporosis a risk factor for implant survival or failure? Evidence-Based Dentistry. 2018;19(2): 51-52. doi: 10.1038/sj.ebd.6401307
- Ambrosi T.H., Marecic O., McArdle A., Sinha R., Gulati G.S., Tong X., et al. Aged skeletal stem cells generate an inflammatory degenerative niche. Nature. 2021;597(7875): 256-262. doi: 10.1038/s41586-021-03795-7
- Li C., Xiao Y., Sun Y., He W., Liu L., Huang M., et al. Senescent immune cells release grancalcin to promote skeletal aging. Cell Metabolism. 2021;33(10): 1957-1973.e6. doi: 10.1016/j.cmet.2021.08.009
- Iantomasi T., Romagnoli C., Palmini G., Donati S., Falsetti I., Miglietta F., et al. Oxidative Stress and Inflammation in Osteoporosis: Molecular Mechanisms Involved and the Relationship with microRNAs. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(4): 3772. doi: 10.3390/ijms24043772
- Srivastava R.K., Dar H.Y., Mishra P.K. Immunoporosis: Immunology of Osteoporosis—Role of T Cells. Frontiers in Immunology. 2018;9: 657. doi: 10.3389/fimmu.2018.00657
- Peng Y., Wu S., Li Y., Crane J.L. Type H blood vessels in bone modeling and remodeling. Theranostics. 2020;10(1): 426-436. doi: 10.7150/thno.34126
- Rachner T.D., Khosla S., Hofbauer L.C. Osteoporosis: now and the future. The Lancet. 2011;377(9773): 1276-1287. doi: 10.1016/S0140-6736(10)62349-5
- Ali D.S., Khan A.A., Morrison A., Tetradis S., Mirza R.D., El Rabbany M., et al. Antiresorptive Therapy to Reduce Fracture Risk and Effects on Dental Implant Outcomes in Patients With Osteoporosis: A Systematic Review and Osteonecrosis of the Jaw Taskforce Consensus Statement. Endocrine Practice. 2025;31(5): 601-612. doi: 10.1016/j.eprac.2025.02.016
- Wu F., Song C., Zhen G., Jin Q., Li W., Liang X., et al. Exosomes derived from BMSCs in osteogenic differentiation promote type H blood vessel angiogenesis through miR-150-5p mediated metabolic reprogramming of endothelial cells. Cellular and Molecular Life Sciences. 2024;81: 344. doi: 10.1007/s00018-024-05371-4
- Gao L., Chen W., Li L., Sun X., Zhang W., Zhou Z., et al. Targeting soluble epoxide hydrolase promotes osteogenic–angiogenic coupling via activating SLIT3/HIF-1α signalling pathway. Cell Proliferation. 2023;56(7): e13403. doi: 10.1111/cpr.13403
- Сухоруков В.С., Егорова А.В., Романенко А.С., Рябова М.С., Красильникова А.П. Митофагия при возраст-зависимой нейродегенерации. Acta Naturae. 2025;17(4): 64-71. doi: 10.32607/actanaturae.27674
- Wang L., Pang Y., Tang Y., Wang X., Zhang D., Zhang X., et al. A biomimetic piezoelectric scaffold with sustained Mg2+ release promotes neurogenic and angiogenic differentiation for enhanced bone regeneration. Bioactive Materials. 2023;25: 399-414. doi: 10.1016/j.bioactmat.2022.11.004
- Chen X., Wang Z., Duan N., Zhu G., Schwarz E.M., Xie C. Osteoblast–osteoclast interactions. Connective Tissue Research. 2018;59(2): 99-107. doi: 10.1080/03008207.2017.1290085
- Robling A.G., Bonewald L.F. The Osteocyte: New Insights. Annual Review of Physiology. 2020;82: 485-506. doi: 10.1146/annurev-physiol-021119-034332
- Jeffery E.C., Mann T.L.A., Pool J.A., Zhao Z., Morrison S.J. Bone marrow and periosteal skeletal stem/progenitor cells make distinct contributions to bone maintenance and repair. Cell Stem Cell. 2022;29(11): 1547-1561.e6. doi: 10.1016/j.stem.2022.10.002
- Saxena Y., Routh S., Mukhopadhaya A. Immunoporosis: Role of Innate Immune Cells in Osteoporosis. Frontiers in Immunology. 2021;12: 687037. doi: 10.3389/fimmu.2021.687037
- Zhao J., Chen A., Wang R., Qiu D., Chen H., Li J., et al. Bmi-1 Epigenetically Orchestrates Osteogenic and Adipogenic Differentiation of Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells to Delay Bone Aging. Advanced Science. 2024;11(46): e2404518. doi: 10.1002/advs.202404518
- Lian M., Qiao Z., Qiao S., Zhang X., Lin J., Xu R., et al. Nerve Growth Factor-Preconditioned Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosome-Functionalized 3D-Printed Hierarchical Porous Scaffolds with Neuro-Promotive Properties for Enhancing Innervated Bone Regeneration. ACS Nano. 2024;18(10): 7504-7520. doi: 10.1021/acsnano.3c11890
- Масютина А.М., Пащенков М.В., Пинегин Б.В. Клеточное старение: механизмы и клиническое значение. Иммунология. 2024;45(2): 221-234. doi: 10.33029/1816-2134-2024-45-2-221-234
- Масютина А.М., Есипова Д.Д., Ходжава М.В., Пащенков М.В., Пинегин Б.В. Модели клеточного старения. Иммунология. 2025;46(3): 356-367. doi: 10.33029/1816-2134-2025-46-3-356-367
- Li M., Yu Y., Xue K., Li J., Son G., Wang J., et al. Genistein mitigates senescence of bone marrow mesenchymal stem cells via ERRα-mediated mitochondrial biogenesis and mitophagy in ovariectomized rats. Redox Biology. 2023;61: 102649. doi: 10.1016/j.redox.2023.102649
- Dudakovic A., Samsonraj R.M., Paradise C.R., Galeano-Garces C., Mol M.O., Galeano-Garces D., et al. Inhibition of the epigenetic suppressor EZH2 primes osteogenic differentiation mediated by BMP2. Journal of Biological Chemistry. 2020;295(23): 7877-7893. doi: 10.1074/jbc.RA119.011685
- Xiang K., Ren M., Liu F., Li Y., He P., Gong X., et al. Tobacco toxins trigger bone marrow mesenchymal stem cells aging by inhibiting mitophagy. Ecotoxicology and Environmental Safety. 2024;277: 116392. doi: 10.1016/j.ecoenv.2024.116392
- Marini F., Giusti F., Palmini G., Brandi M.L. Role of Wnt signaling and sclerostin in bone and as therapeutic targets in skeletal disorders. Osteoporosis International. 2023;34(2): 213-238. doi: 10.1007/s00198-022-06523-7
- Ciosek Z., Kot K., Kosik-Bogacka D., Lanocha-Arendarczyk N., Rotter I. The Effects of Calcium, Magnesium, Phosphorus, Fluoride, and Lead on Bone Tissue. Biomolecules. 2021;11(4): 506. doi: 10.3390/biom11040506
- Tikhilov R., Shubnyakov I., Denisov A., Konev V., Gofman I., Starchik D., et al. The experimental study of tissue integration into porous titanium implants. Hip International. 2022;32(3): 386-390. doi: 10.1177/1120700020943481
- Sun W., Chi S., Li Y., Ling S., Tan Y., Xu Y., et al. The mechanosensitive Piezo1 channel is required for bone formation. eLife. 2019;8: e47454. doi: 10.7554/eLife.47454
- Li X., Han L., Nookaew I., Mannen E., Silva M.J., Almeida M., Xiong J. Stimulation of Piezo1 by mechanical signals promotes bone anabolism. eLife. 2019;8: e49631. doi: 10.7554/eLife.49631
- Mei F., Guo Y., Wang Y., Zhou Y., Heng B.C., Xie M., et al. Matrix stiffness regulates macrophage polarisation via the Piezo1-YAP signalling axis. Cell Proliferation. 2024;57(8): e13640. doi: 10.1111/cpr.13640
- Qin W., Li L., Niu W., Wang W.R., Wu D.W., Song C.G., et al. Effects of Electric Field-Modulated Conductive Hydrogel on Osseoperception and Osseointegration of Dental Implants. Advanced Functional Materials. 2024;34(31): 2400256. doi: 10.1002/adfm.202400256
- Liu Y., Hu J., Liu B., Jiang X., Li Y. The effect of osteoprotegerin on implant osseointegration in ovariectomized rats. Archives of Medical Science. 2017;13(2): 489-495. doi: 10.5114/aoms.2017.65468
- Zhao T., Chu Z., Ma J., Ouyang L. Immunomodulation Effect of Biomaterials on Bone Formation. Journal of Functional Biomaterials. 2022;13(3): 103. doi: 10.3390/jfb13030103
- Munao S., Armeli A., Bonfiglio D., Iaconis A., Calabrese G. Immune-Guided Bone Healing: The Role of Osteoimmunity in Tissue Engineering Approaches. International Journal of Molecular Sciences. 2025;26(23): 11642. doi: 10.3390/ijms262311642
- Shen Y., Zhang Y., Zhou Z., Wang J., Han D., Sun J., et al. Dysfunction of macrophages leads to diabetic bone regeneration deficiency. Frontiers in Immunology. 2022;13: 990457. doi: 10.3389/fimmu.2022.990457
- Schilperoort M., Ngai D., Katerelos M., Power D.A., Tabas I. PFKFB2-mediated glycolysis promotes lactate-driven continual efrectosis by macrophages. Nature Metabolism. 2023;5(3): 431-444. doi: 10.1038/s42255-023-00736-8
- Toita R., Kang J.H., Tsuchiya A. Phosphatidylserine liposome multilayers mediate the M1-to-M2 macrophage polarization to enhance bone tissue regeneration. Acta Biomaterialia. 2022;154: 583-596. doi: 10.1016/j.actbio.2022.10.024
- Zhivodernikov I.V., Markina Y.V., Kirichenko T.V., Popov M.A., Markin A.M. Exosomes as a potential therapeutic approach in osteoimmunology. Frontiers in Immunology. 2023;14: 1309015. doi: 10.3389/fimmu.2023.1309015
- Kim T.S., Silva L.M., Theofilou V.I., Greenwell-Wild T., Li L., Williams D.W., et al. Neutrophil extracellular traps and extracellular histones potentiate IL-17 inflammation in periodontitis. Journal of Experimental Medicine. 2023;220(9): e20221751. doi: 10.1084/jem.20221751
- Charles E., Dumont B.L., Bonneau S., Neagoe P.E., Villeneuve L., Rakel A., et al. Angiopoietin 1 release from human neutrophils is independent from neutrophil extracellular traps (NETs). BMC Immunology. 2021;22(1): 51. doi: 10.1186/s12865-021-00442-8
- Kusumbe A.P., Ramasamy S.K., Adams R.H. Coupling of angiogenesis and osteogenesis by a specific vessel subtype in bone. Nature. 2014;507(7492): 323-328. doi: 10.1038/nature13145
- Wang L., Zhou F., Zhang P., Wang H., Qu Z., Jia P., et al. Human type H vessels are a sensitive biomarker of bone mass. Cell Death & Disease. 2017;8: e2760. doi: 10.1038/cddis.2017.36
- Li X.L., Zhao Y.Q., Miao L., An Y.X., Wu F., Han J.Y., et al. Strategies for promoting neurovascularization in bone regeneration. Military Medical Research. 2025;12(1): 9. doi: 10.1186/s40779-025-00596-1
- Maïmoun L., Brennan T.C., Badoud I., Dubois-Ferriere V., Rizzoli R., Ammann P. Strontium ranelate improves implant osseointegration. Bone. 2010;46(5): 1436-1441. doi: 10.1016/j.bone.2010.01.379
- Li X., Si Y., Liang J., Li M., Wang Z., Qin Y., et al. Enhancing bone regeneration and immunomodulation via gelatin methacryloyl hydrogel-encapsulated exosomes from osteogenic pre-differentiated mesenchymal stem cells. Journal of Colloid and Interface Science. 2024;672: 179-199. doi: 10.1016/j.jcis.2024.05.209
- Fadeeva I.S., Teterina A.Y., Smirnov I.V., Minaychev V.V., Shlykov M.A., Kobyakova M.I., et al. Differential Immune Response to Hydroxyapatite Precursors Under Inflammatory Pressure: In Vitro and In Vivo Studies. Cells. 2026;15(2): 101. doi: 10.3390/cells15020101
- Yu W., Sun T.W., Ding Z., Qi C., Zhao H., Chen F., et al. Copper-doped mesoporous hydroxyapatite microspheres synthesized by a microwave-hydrothermal method using creatine phosphate as an organic phosphorus source: application in drug delivery and enhanced bone regeneration. Journal of Materials Chemistry B. 2017;5(5): 1039-1052. doi: 10.1039/C6TB02747D
- Zhao Y., Cai Y., Wang W., Bai Y., Liu M., Wang Y., et al. Periosteum-bone inspired hierarchical scaffold with endogenous piezoelectricity for neuro-vascularized bone regeneration. Bioactive Materials. 2025;44: 339-353. doi: 10.1016/j.bioactmat.2024.10.020
- Timin A.S., Muslimov A.R., Zyuzin M.V., Peltek O.O., Karpov T.E., Sergeev I.S., et al. Multifunctional scaffolds with improved antimicrobial properties and osteogenicity based on piezoelectric electrospun fibers decorated with bioactive composite microcapsules. ACS Applied Materials & Interfaces. 2018;10(41): 34849-34868. doi: 10.1021/acsami.8b09810
- Phuoc H.D., Hoang P.N., Yang S., Fraser D., Nguyen V.T. Osseointegrability of 3D-printed porous titanium alloy implant on tibial shaft bone defect in rabbit model. PLoS ONE. 2023;18(9): e0282457. doi: 10.1371/journal.pone.0282457
- Davies J.E. Understanding peri-implant endosseous healing. Journal of Dental Education. 2003;67(8): 932-949. doi: 10.1002/j.0022-0337.2003.67.8.tb03681.x
- Terheyden H., Lang N.P., Bierbaum S., Stadlinger B. Osseointegration—communication of cells. Clinical Oral Implants Research. 2012;23(10): 1127-1135. doi: 10.1111/j.1600-0501.2011.02327.x
- Schlundt C., El Khassawna T., Serra A., Dienelt A., Wendler S., Schell H., van Rooijen N., Radbruch A., Lucius R., Hartmann S., Duda G.N., Schmidt-Bleek K. Macrophages in bone fracture healing: Their essential role in endochondral ossification. Bone. 2018;106: 78-89. doi: 10.1016/j.bone.2015.10.019
- Salvi G.E., Bosshardt D.D., Lang N.P., Abrahamsson I., Berglundh T., Lindhe J., Ivanovski S., Donos N. Temporal sequence of hard and soft tissue healing around titanium dental implants. Periodontology 2000. 2015;68(1): 135-152. doi: 10.1111/prd.12054
- Loi F., Córdova L.A., Pajarinen J., Lin T.H., Yao Z., Goodman S.B. Inflammation, fracture and bone repair. Bone. 2016;86: 119-130. doi: 10.1016/j.bone.2016.02.020
Автор
Марков Александр Анатольевич
ФГБОУ ВО «Тюменский государственный медицинский университет»
К.м.н., директор университетского научно-исследовательского института медицинских биотехнологий и биомедицины
alexdoktor@inbox.ru
ORCID ID: 0000-0001-7471-4792
Тюмень, Российская Федерация