новое в биологии хрящевой ткани

Имплантация культуры собственных хондроцитов для восстановления хряща потребовала исследований в области биохимии хрящевой ткани. В настоящее время формируется представление о том, что ключом к успешному замещению дефекта хряща является обратимость процесса выработки коллагена с помощью культуры собственных хондроцитов. Зрелые хондроциты хрящевой ткани сохраняют свою способность изменять тип вырабатываемого коллагена. При заборе ткани из донорского участка хондроциты вырабатывают коллаген II типа. Во время их культурирования происходит изменение их свойств. Если хондроциты образуют монослойную культуру, то они начинают вырабатывать коллаген I типа. После помещения этой культуры в дефект на суставной поверхности начинается вновь выработка коллагена II типа. В хондроцитах не обнаруживается коллаген X типа, который является показателем гипертрофии хондроцитов и возможного костеобразования. Это говорит, о том, что хондроциты взрослого являются зрелыми клетками, которые не могут в дальнейшем дифференцироваться в костные клетки. После имплантации хондроциты имплантированной культуры располагаются по периферии дефекта хряща и слипаются, а затем и полностью интегрируются с хрящом хозяина. Из хондроцтов, которые метятся бета-галактозидазой в течение 6 месяцев происходит образование хрящевого покрытия, которое, в некоторых случаях, имеет вид гиалинового хряща. В настоящее время это наиболее эффективная методика замещения дефектов хрящевой поверхности суставных концов костей. (Barone L. Genzyme Tissue Repair, Cambige, Massachusetts Cultured autologous chondrocyte implantation for cartilage repair. July, 1997).

Brittberg M. с соавторами были одними из первых, кто применил методику пересадки хондроцитов у больных и поделился первыми клиническими результатами. Авторы имели богатый опыт по туннелизации субхондрального слоя кости, абразии и спонгизации. После этих операций образовывался хрящ с неорганизованной структурой, в котором имелись волокна коллагена I типа. Биомеханические свойства нового хряща были явно недостаточны для того, чтобы выдержать нагрузку, которая прилагается к суставу в естественных условиях. Пересадка периостальных и перихондральных трансплантатов давала непостоянные результаты. Это послужило основанием для разработки новых подходов в лечении дефектов хряща на основе культурирования хондроцитов.

В авторском изложении технология лечения приобрела следующие очертания. Во время артроскопии пораженного сустава берется участок интактного хряща весом 300-500 мг, с ненагружаемой области в области медиального мыщелка. Хрящ переносится в специальный сосуд с хлористым натрием. В течение от 2 до 5 часов присходит отделение клеток. Хрящ размельчается и подвергается трехкратному промыванию буфером HEPAS с гентамицином, амфотерициином, аскорбиновой кислотой. Измельченный хрящ переносится в сосуд с клостридиальной коллагеназой и дезоксирибонуклеазой. Клетки отфильтровываются с помощью нейлоновго фильтра с порами 25 микрон, отмываются и смешиваются с сывороткой крови больного. Производится подсчет клеток, после чего они переносятся на питательную среду Costar, на которой идет их выращивание. Смена среды с обязательным бактериологическим контролем производится дважды в неделю. Взвесь хондроцитов подвергается воздействию трипсина, а затем проходит трехкратное отмывание в сыворотке собственной крови. После последнего цетрифугирования образуется взвесь объемом от 50 до 100 микролитров, которая содержит от 2 до 5 миллионов клеток. Суспензия хондроцитов готова для закрытия дефекта хряща спустя 2-3 недели после забора хряща.

Авторы осуществили пересадку аутохондроцитов у 23 больных с изолированным поражением хряща коленного сустава, наступившего в результате травмы или расслаивающего остеохондрита. Через 3 года были обследованы 16 больных, у которых в 14 случаях отмечено восстановление функции сустава. У этих больных в суставе образовался новый гиалиновый хрящ. Неудовлетворительные результаты можно объяснить нестабильностью сустава из-за недостаточности связочного аппарата. Из 7 больных с дефектом хряща надколенника в 5 случаях было улучшение состояия до удовлетворительного, но только в 2 случаях состояние было хорошее. По-видимому, это связано с тем, что дефекты надколенника были вызваны его дисконгруентностью по отношению к мыщелкам бедренной кости. Для того, чтобы избежать инфицирования и реакции тканевой несовместмости, культивирование хондроцитов производилось в собственной сыворотке крови. Количество хондроцитов при их культурировании возрастает в 10-20 раз. В настоящее время механизм восстановления собственного хряща в области дефекта остается неизвестным. При гистологическом исследовании было установлено. что новообразованный хрящ образуется близко к подлежащей кости, но отличается от собственного хрящевого покрытия. Возможно три объяснения процесса восстановления хряща.
1) Клетки, пересаженные в область дефекта, продуцируют новый хрящевой матрикс.
2) Надкостница стимулирует образование новых хондроцитов.
3) Надкостница и пересаженные клетки стимулируют хондроциты из окружающих тканей к росту и закрытию дефекта.

Заключение:
В результате пересадки хондроцитов в дефект хряща, расположенный на мыщелках бедра, происходит формирование нового гиалиноподобного хряща, который содержит коллаген II типа, что позволяет восстановить функцию коленного сустава. (Brittberg M., Lindahl A., Nilsson A.,et al. Treatment of deep cartilage defects in the knee with autologous chondrocyte transplantation. N. Eng. J. Med.,1994, 331, 889-895).

В настоящее время накапливается опыт трансплантации хряща в разных возрастных группах. Этим опытом поделился Minas T. По данным автора первичный или идиопатический остеоартроз одного сустава встречается у 5% людей моложе 25 лет и у 80% людей старше 75 лет. Рентгенологические изменения, характерные для остеоартроза средней и тяжелой степени встречаются у лиц моложе 45 лет менее, чем в 5% случаев, и более, чем в 40% случаев у лиц, старше 75 лет. У лиц молодого возраста повреждение хряща сустава, чаще всего связано с занятиями спортом. Не смотря на то, что повреждение хряща на всю его толщину рассматривется, как причина его дегенерации и развития остеоартроза, еще не разработаны критери, которые позволяют судить о тяжести его повреждения и прогнозировать прогрессирование процесса. При анализе 31516 артроскопий, произведенных за 4 года было обнаружено, что у 19827 пациентов было 53569 случаев повреждения гиалинового хряща. Из них, в 5% случаев артроскопий у лиц, моложе 40 лет была обнаружен дефект хряща 4 стадии по Оутербриджу. То есть, у этих больных было повреждение хрящевого покрытия на всю глубину, что представляет собой показания к пересадке хряща для того, чтобы предотвратить прогрессирование его дегенерации. При повреждении хряща 4 степени со временем появляются рентгенологические признаки остеоартроза. Если дефект хрящевого покрытия коленного сустава превышает 1 квадратный см, то у 50% больных наблюдается сужение суставной щели. Этим больным в качестве лечебной процедуры был проведен дебридемент сустава. При наличии остеофитов и склероза субхондральной кости у 57% больных со временем происходило прогрессирование процесса. У больных с сужением суставной щели наполовину, в 61% случаев наблюдалось прогрессирование процесса и в 39% случаев прогрессирования процесса не было. Это говорит о том, что по мере усиления степени дегенерации, склонность процесса к прогрессированию оказалась выраженной относительно сильнее. (Minas T. Nonarthroplasty management of knee arthritis in the young individual. Curr. Opin. Orthop., 1998, 9, 46-54).

Самый большой опыт примения картицела имеет шведский ортопед L. Peterson. По данным автора в Швеции опыт пересадки собственных хондроцитов больным с патологией коленного сустава превысил 500 человек, однако на начало 1998 года отдаленные результаты от 2 до 10 лет были проанализированы только у 219 человек. Состояние этих больных в отдаленные сроки было оценено с помощью различных методов: клинического (по шкалам Лизхолма, Тегнера-Валгрена, Цинциннати, визуальной аналоговой шкале), артроскопического, биомеханического, гистологического. У пациентов были следующие виды патологии: изолированный дефект мыщелков бедренной кости, дефект мыщелков вместе с повреждением передней крестообразной связки, расслаивающий остеохондрит, повреждение хряща надколенника, дефект межмыщелковой области, множественные дефекты.

Результаты лечения больных в разных группах были следующими: (указаны средние цифры исследуемых параметров):

Изолированный дефект мыщелков бедра. Возраст больных 39 лет, величина дефекта 4,2 квадратных см, границы от 1,3 до 12 квадратных см, средний скрок 4 года. Оценка до операции 2,4 балла, после операции 8,4 балла.
Дефект мыщелков бедра и повреждение передней крестообразной связки. Возраст 30 лет, размер дефекта 3,9 квадратных см, границы от 1,5 до 14 квадратных см, срок 4,3 года. Оценка до операции 2,2, после операции 7,0 баллов. Относительно худшие результаты были у больных с нестабильностью сустава, при отсроченной реконструкции связки.
Расслаивающий остеохондрит. Возраст 25 лет, размер дефекта 5,3 квадратных см, границы от 1,5 до 16,0 квадратных см, срок 3,9 года. Оценка до операции 1,9, после операции 7,9 балла.
Артроскопия. Повторное исследование сустава сделано 46 больным. Оценивалась степень закрытия дефекта новообразованным хрящом, состояние хрящевого покрытия, макроскопическая картина пересаженного хряща.
Биомеханические исследования. Твердость хряща оперделялась во время артроскопии с помощью электронного датчика (Kiviranta I). Твердость в норме составляла от 3,6 до 6,1 Н, гиалиноподобного хряща 2,7, волокнистого 1,2 Н. Механические свойства коррелировали с гистологической картиной.
Гистологическое исследование. Производилась игольчатая биопсия 2 мм ткани. Градация хряща производилась по 4 типам: гиалиноподобный, гиалиноподобный с волокнистым покрытием, комбинация гиалинового и волокнистого хряща, волокнистый хрящ. Гистологическая картина коррелировала с клинической оценкой.
Заключение:
В сроки от 2 лет и более после трансплантации хряща улучшение состояния отмечено у 80% больных. Пересадка хряща может быть применена как у пациентов с изолированными дефектами хрящевого покрытия, так и при комбинированных поражениях хряща и крестообразных связок, а также при расслаивающем остеохондрите. При нарушении целостности хрящевого покрытия надколенника хорошие результаты достигаются относительно реже. После пересадки хондроцитов происходит интеграция новообразованного хряща с хрящом в области края дефекта. Существует прямая связь между типом восстановленного хряща и оценкой клинического состояния больного. В течение 10 лет полученный результат сохранялся. Пересадка собственных хондроцитов является безопасной процедурой, которая может быть применена для замещения дефектов хряща. (Peterson L. Autologous chondrocyte transplantation: 2-10 year follow-up in 219 patients. Amer. Acad. Orthop. Surg., 1998 Annual Meeting, New Orleans).

Имеются публикации, в которых эффективность трансплантации была оценена на основании большого количества клинических наблюдений. Mandelbaum B. с соавторами в 1998 году подвели итоги результатов международного исследования аутотрансплантации хондроцитов.
Отдаленные результаты аутотрансплантации хондроцтов были оценены в двух группах больных. В первой группе из 249 больных срок наблюдения составил 12 месяцев. Во второй группе из 50 больных срок наблюдения достиг 24 месяцев. Согласно данным регистра на декабрь 1997 года в мире всего была произведена 891 операция трансплантации собственных хондроцитов. Эти операции были выполнены 410 хирургами. Возраст больных колебался от 15 до 55 лет, составив, в среднем, 36 лет. Мужчин было 67,2%, женщин было 32,8%.Острая травма сустава была в анамнезе у 67,2% больных. Размер дефекта хрящевого покрытия, в среднем, составил 4, 4 квадратных см. Дефект хряща медиального мыщелка бедра наблюдался в 60,8%, латерального мыщелка бедра 18,2%, в остальных случаях были дефекты надколенника и плато большеберцовой кости. В 27,6% случаев травма была связана с занятием спортом. У 76% больных в анамнезе была, как минимум одна лечебная процедура. Оценка клинического состояния больных производилась по шкале Цинциннати. Установлено, что после трансплантации у 779 больных (87,4%) произошло уменьшение боли, отека сустава и ощущения хруста в суставе при движении. У них не было осложнений процедуры. У 112 пациентов, что составило 12,6% наблюдались 132 случая жалоб. Из них у 101 больного (11,3%) при клиническом исследовании были обнаружены осложнения. У 11 больных (1,2%) имелись жалобы, которые были отклонены, как не имеющие никакого клинического значения. У 47 больных (5,3%) осложнения были признаны клинически значимыми и, возможно, связанными с процедурой имплантации хондроцитов. Нарушение методики процесса имплантации был установлено у 18 больных, что составило 2%. Повторная операция была произведена 88 больным, что составило 9,9%. В 58 случаях (6,5%) производился артроскопический дебридемент сустава, шейвирование, лаваж и хондропалстика. В 21 случае (2,4%) было произведено разъединение спаек, в 14 случаях (1,6%) артропластика надколенника. Из осложнений в 28 случаях (3,1%) встретились спайки и фиброз сустава, в 21 случае (2,4%) гипертрофия ткани в месте дефекта и в 16 случаях (1,8%) расслоение и разволокнение хрящевого покрытия. Анализ результатов трансплантации хондроцитов позволил авторам сделать слудующее заключение: Пересадка хондроцитов является наиболее эффективной процедурой при дефекте хряща в области мыщелков бедренной кости, менее эффективной процедурой - на надколеннике и наименее эффективным вмешательством - на плато большеберцовой кости. Через 24 месяца после процедуры больные демонстрировали значительное улучшение состояния. Пересадка хондроцитов представляет собой безопасную манипуляцию.

Авторы работы определили основные положения, которые должны приниматься во внимание при пересадке хряща.

При травме сустава в суставной жидкости появляются цитокины и фермент стромелизин, которые в большей стпени способствуют дегенерации хряща, чем его восстановлению.
Частичное повреждения хряща не излечивается. Частичное повреждение в течение долгого времени может находиться в неизменном состоянии, т.к. не действует механизм запуска регенерации.
Повреждение хряща на всю его толщину замещается волокнистым хрящом, у которого механические свойства не достаточны для того, чтобы выдержать нормальные нагрузки на сустав.
Дефект хряща размером меньше 2 квадратных см может протекать бессимптомно и не прогрессировать. Такой дефект имеет наиболее благоприятный проноз.
Дефект хряща размером больше 2 квадратных см имеет плохой прогноз и способен к прогрессированию с развитием синовита, боли и потери функции сустава.
Неправильное соотношение сегментов, образующих сустав или нестабильность сустава должны быть исправлены одновременно с процедурой замещения дефекта хряща.
Замещение суставного хряща должно быть эффективной и безопасной процедурой.
Эффективность заключается в том, что в результате процедуры должны произойти следующие изменения: а) дефект замещается гиалиновым, а не волокнистым хрящом, б) у пациента прекращаются боли, синовит и нарушение движения, в) у больного восстанавливается физическая активность. Безопасность состоит в уменьшении числа возможных осложнений, которые связаны как с самим хирургическим вмешательством (повреждение хряща, воспаление, тромбоз и т.д.), так и с общим воздействием на организм (аллергическая реакция). (Mandelbaum B., Browne J., Fu F., et al. Articular cartilage lesions of the knee. Am. J. Sport. Med., 1998, 26, 6, 853-860).

Междунородное общество по восстановлению суставного хряща разработало программу и предложило документ под названием "Единый стандартный подход к оценке восстановления суставного хряща". В стандарт включены 12 основных позиций. В каждой позиции имеется разъясняющая часть и несколько вопросов, на которые должен дать ответ врач, проводящий трансплантацию хондроцитов.

1. Этиология процесса. Является ли дефект хряща острым или хроническим? Развился ли дефект хряща в результате острой травмы или в результате хронической перегрузки? Как правило, для образования дефекта хряща характерно действие суммы факторов.

2. Глубина дефекта. Какова глубина дефекта хрящевого покрытия? Наиболее приемлемым методом для определения глубины дефекта хряща является классификация Оутербриджа, которая включает в себя четыре степени поражения. 0) нормальный хрящ, 1) размягчение хряща, 2) складчатость хряща, 3) неполная трещина хряща, 4) полное нарушение хрящевого покрытия и обнажение кости. Стадии 1 и 2 рассматриваются, как частичное поражение, а стадии 3 и 4, как полное. Для оценки степени поражения следует учитывать наличие асептического некроза подлежащей кости или инфаркта костной ткани.

3. Размер дефекта. Размер дефекта измеряется в квадратных сантиметрах, обычно с помощью артроскопического зонда. Дефект размером до 2 квадратных см считается малым, от 2 до 10 квадратных см считается средним и размером более 10 квадратных см определяется, как большой.

4. Степень устойчивости краев дефекта. Устойчивы края хрящевого дефекта или нет? Правильно очерченный дефект с плотными краями способен выдерживать нагрузку. Если края хряща разволокнены или истончены, то дефект способен к распространнию и прогрессированию. В таком случае на рентгенограмме определяется сужение суставной щели.

5. Локализация дефекта. Где расположен дефект хряща? Имеется ли одиночный дефект или дефекты носят множественный характер? Данные о локализации оказывают влияние на прогноз заболевания.

6. Состояние связок сустава. Сохранена ли целостность крестообразных связок или имеется их частичное, либо полное повреждение? Какова стабильность коленного сустава? Была ли в анамнезе операция по стабилизации сустава?

7. Состояние менисков. Сохранена ли целостность менисков? Была ли частичная, или субтотальная резекция менисков, либо восстановление менисков путем их сшивания?

8. Соотношение бедра и голени. Расположены ли бедро и голень на одной оси? Если между ними есть угол, то это варусная или вальгусная деформация? Какова величина угла? Была ли в анамнезе операция корригирующая остеотомия? Если да, то какая? Следует обратить внимание на состояние пателло-феморального сочленения. Есть ли необходимость в исправлении положения надколенника?

9. Предшествующее лечение. Было ли в анамнезе оперативное или консервативное лечение? Если да, то какое? Дебридемент, туннелизация, трансплантация и т.д.?

10. Данные рентгенологического исследования. Необходима рентгенограмма сустава в передне-задней проекции под нагрузкой. Основными признаками являются степень сужения суставной щели, наличие остеофитов и костных кист.

11. Данные магнитно-резонансной томографии. Определение состояния хрящевого покрытия и субхондральной кости. Оценка глубины дефекта, обнажения кости, наличие расслаивающего остеохондрита или асептического некроза кости.

12. Анамнез жизни, семейный анамнез. а) Исключение специфического ревматоидного процесса, артрита, системной красной волчанки, положительной реакции на антиген HLA В-27. б) Состояние эндокринной системы, патология щитовидной железы, диабет, ожирение. в) Наличие семейных формы остеоартроза, наследственной патологии коллагена, типа синдрома Элерса-Данлоса или Марфана. (International Cartilage Repair Society Documentation and Classification System. Freiburg, Switzerland, Newsletter 1, March, 1998, 5-8).

Новое в биологии хрящевой ткани

Раздел
"Травматология и ортопедия"

Новое в биологии хрящевой ткани

Раздел "Травматология и ортопедия"

Раздел
"Травматология и ортопедия"