Внутрисуставное моделирование коленного сустава

Патология поражает преимущественно лиц пожилого возраста. По статистике, артроз выявляют у 80% людей старше 75 лет. Чаще выявляют у мужчин и женщин моложе 45 лет. Такое положение вещей вынуждает ученых искать альтернативные методы лечения ОА, позволяющие побороть его без травматичного хирургического вмешательства.

Для остеоартроза характерно поражение крупных суставов, сопровождающееся разрушением внутрисуставных хрящей. Из-за нарушения кровоснабжения и обмена веществ хрящевая ткань отекает и теряет эластичность, что приводит к развитию деструктивных процессов. Со временем хрящи изнашиваются и истончаются. В дальнейшем генеративные процессы распространяются на эпифизы костей, участвующих в формировании сустава.

В настоящее время ученые из разных стран проводят исследования, главная цель которых – научиться восстанавливать нормальную структуру суставных хрящей. К сожалению, им еще не удалось разработать универсального метода, позволяющего победить ОА без операции.

Факт! На сегодня эндопротезирование является единственным радикальным методом лечения деформирующего ОА. Все остальные методики позволяют лишь замедлить развитие болезни и улучшить самочувствие пациента.

Клеточная и тканевая инженерия

Данные направления медицины занимаются изучением проблем регенерации хрящевой ткани. Суставные хрящи пробуют восстановить с помощью клеточно- и тканеинженерных конструкций (КИК и ТИК). Эти два подхода имеют одну и ту же цель – заместить разрушенные фрагменты хрящей нормальной, полноценной тканью.

• КИК. Суть метода заключается во внутрисуставном введении смеси, содержащей биостимулирующий матрикс, мультипотентные мезенхимальные стромальные клетки (ММСК) и биоактивные молекулы (факторы роста, цитокины). Введенные вещества стимулируют регенерацию хрящевой ткани, тем самым восстанавливая функции сустава. Отметим, что биополимерный матрикс отвечает за доставку компонентов смеси к хрящам, а содержащиеся в КИК клетки оказывают регенерирующее действие.
• ТИК. Тканеинженерные конструкции «выращивают» из КИК в специальных биоретракторах, обеспечивающих необходимые условия для пролиферации и дифференцировки клеточных элементов. Искусственно синтезированную хрящевую ткань имплантируют в суставную полость, где она частично или полностью замещает поврежденные хрящи.

Отметим, что для внутрисуставного введения или имплантации могут использовать разные виды биологического материала. В частности для стимуляции восстановления хрящевой ткани применяют клеточные смеси, полученные из организма человека или синтезированные искусственным путем. А для имплантации может использоваться собственная или «выращенная» в биоретракторе хрящевая ткань.

Не путайте инженерию с трансплантацией. Это два совершенно разные понятия. Запомните, что аутотрансплантация собственных тканей или жидкостей не является методом клеточной или тканевой инженерии. Об этих методиках речь идет лишь в случае применения искусственно синтезированных или культивируемых биоматериалов.

Биомедицинские клеточные продукты для регенерации хрящевой ткани

В наше время в клиническую практику постепенно внедряются биомедицинские клеточные продукты, содержащие аутологичные (то есть принадлежащие самому человеку) хондроциты. Одни лекарства представляют собой чистый субстрат этих клеток, другие содержат еще и биодеградируемый носитель (матрикс, скаффолд).

Факт! Ученые считают, что для культивирования лучше всего использовать хрящевые клетки носовой перегородки. Они обладают достаточно высоким потенциалом для дифференциации, а получить их совсем несложно.

Таблица 1. Средства для восстановления хрящевой ткани.

Помимо перечисленных в таблице существует множество других продуктов клеточной инженерии (Chondrogen, MACI, ChondroCelect и т.д.), которые теоретически можно использовать для восстановления поврежденных хрящей. К сожалению, все они пока что проходят разные фазы клинических испытаний. Это значит, что в практической медицине они начнут применяться как минимум через несколько лет.

Создание искусственных хрящей

Не так давно ученые были уверены, что суставной хрящ окажется одной из первых искусственных тканей. Однако в процессе его создания разработчики столкнулись с целым рядом трудностей. Как выяснилось, скопировать структуру и биомеханические свойства хрящевой ткани крайне трудно, практически невозможно.

Чтобы «вырастить» полноценный хрящ, который был бы пригодным для имплантации, требуется не только наличие матрикса и факторов роста, но и механическая стимуляция.

В наши дни все еще продолжается работа над созданием искусственных хрящей, которые в точности повторяли бы структуру естественных. Пока что данное направление инженерии считается наиболее перспективным. Вполне возможно, что создание качественных ТИК вскоре станет настоящим прорывом в лечении деформирующего артроза.

Методы клеточной и тканевой инженерии пока что находятся на стадиях разработки и внедрения в клиническую практику. Они выглядят довольно перспективно, но пока что не могут полностью заменить эндопротезирование. Однако существует высокая вероятность того, что уже через несколько десятилетий от артроза можно будет избавиться с помощью нескольких уколов.

Методы аутотрансплантации

Аутологичная трансплантация – это использование собственных тканей и жидкостей пациента для введения в суставную полость. В наши дни с этой целью применяют хондроциты, клетки-предшественницы из надкостницы и надхрящницы, обогащенную тромбоцитами плазму (ОТП), мультипотентные мезенхимальные стволовые клетки (ММСК).

Восстановление хрящевых тканей эффективно только на начальных стадиях остеоартроза, когда в патологический процесс еще не вовлечены кости. К сожалению, методики инженерии и аутотрансплантации пока что не позволяют устранить дефекты костной ткани. Человеку с III-IV стадией ОА может помочь только эндопротезирование.

Обогащенная тромбоцитами плазма

Известно, что тромбоциты содержат факторы роста и вещества, которые являются потенциальными хондропротекторными агентами. Следовательно, ОТП можно с успехом использовать для стимуляции регенеративных процессов в суставных хрящах. Отметим, что хорошего эффекта от лечения можно добиться лишь с помощью плазмы, содержащей не менее 1000 000 тромбоцитов в 1 мкл.

ОТП добывают путем двухступенчатого центрифугирования венозной крови. Полученный материал вводят в количестве 5 мл трижды с интервалом в 2-3 дня. Будучи абсолютно безопасной, данная методика позволяет улучшить функциональное состояние сустава и повысить качество жизни пациента. Отметим, что применение обогащенной тромбоцитами плазмы более эффективно у молодых пациентов с незначительными дегенеративными изменениями суставов.

Стромально-васкулярная фракция жировой ткани

В наше время в регенеративной медицине используются ММСК, полученные из костного мозга и жировой ткани. Причем применение последних является более оправданным ввиду их несложного получения, высокого пролиферативного потенциала и низкого коэффициента старения. Отметим, что из эквивалентного количества жировой ткани можно получить в 1000 раз больше мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток.

Стромаваскулярной фракцией (СВФ) называют совокупность всех ядерсодержащих клеток (в том числе и ММСК), которые можно добыть из подкожного жира путем ферментативного расщепления. Данная субстанция обладает выраженным регенерирующим, противовоспалительным, антисептическим и иммуномодулирующим действием. По мнению многих ученых, СВФ жировой ткани обладает массой преимуществ по сравнению с методами клеточной инженерии и культивированием ММСК.

Факт! Для приготовления СВФ не нужно культивирование, которое может осложниться микробной контаминацией, генетической трансформацией или спонтанной дифференцировкой. Это делает стромально-васкулярную фракцию более привлекательным продуктом для применения в клинической практике.

Синовиальное протезирование

Как известно, при остеоартрозе нарушается качественный состав, вязкость и упругость внутрисуставной жидкости, что ведет к постепенному разрушению хрящей. Исправить эту ситуацию можно путем внутрисуставного введения протеза синовиальной жидкости – очищенного гиалуроната натрия с хорошими вязкоупругими свойствами.

Доказано, что инъекции гиалуроновой кислоты позволяют замедлить развитие артроза и восстановить функции сустава. Отметим, что метод практически бесполезен на ІІІ и ІV стадиях ОА, сопровождающихся выраженными деструктивными изменениями костей. С его помощью можно лишь временно облегчить боль и улучшить самочувствие. К сожалению, вскоре неприятные симптомы возвращаются вновь.

Не так давно ученые выяснили, что эффективность синовиального протезирования можно повысить с помощью простых и доступных методов. К примеру, периартикулярные инъекции ферментных препаратов (Лидаза, Ронидаза, Лонгидаза) и мануальная терапия помогают добиться более удовлетворительных результатов, чем монотерапия препаратами гиалуроновой кислоты. Отметим, что выполнение инъекций под УЗ-контролем делает процедуры менее опасными.

Таблица 2. Наиболее популярные протезы синовиальной жидкости.

В 2007 году американские ученые выяснили, что некоторые группы хондропротекторов влияют на хондроциты и их предшественники – мезенхимальные стволовые клетки. Однако многие врачи и ученые ставят под сомнение эффективность хондропротекторов в лечении остеоартроза. Наиболее распространенным является мнение, что эти препараты замедляют разрушение хрящей, но НЕ восстанавливают имеющиеся дефекты.