Методы регенерации хрящевой ткани
В гиалиновых хрящах суставов уже начиная с 30-летнего возраста обнаруживается фибриляция - разволокнение хрящевой поверхности. При микроскопическом исследовании на поверхности хряща обнаруживаются разломы и расщепления. Расщепление хряща происходит как вертикальном, так и в горизонтальном направлении. При этом местами встречаются скопление клеток хрящевой ткани как ответная реакция организма на разрушение хряща. Иногда отмечается возрастное увеличение (!) толщины суставных хрящей как ответное действие на действия механических (тренировка) факторов. Возрастную эволюцию хрящей коленного сустава многие исследователи отмечают начиная уже с 40-летнего возраста. Наиболее существенное изменение, отмечаемое при старении хряща - это уменьшение содержания воды, что автоматически приводит к снижению его прочности.
Отсюда чрезвычайная сложность его посттравматического лечения. Более того, иногда непросто бывает даже сохранение нормального состояния хрящей в ходе обычного тренировочного процесса. Рост мышечной ткани опережает упрочнение суставно-связочного аппарата и в особенности его хрящевой части. Поэтому, рано или поздно, нагрузки достигают такой величины, которую хрящевая часть опорно-двигательного аппарата уже не может выдержать. В результате возникают "неизбежные" труднозалечиваемые травмы, из-за которых спортсмен иногда расстается со спортом. Самостоятельное восстановление хряща никогда не бывает полным. В лучшем случае хрящ восстанавливается на 50% от исходной величины. Однако это не значит, что дальнейшее его восстановление невозможно. Оно возможно при грамотном фармакологическом воздействии, призванном вызвать, с одной стороны, размножение хондроцитов, а с другой - изменение состояния матрикса хряща. Проблема восстановления хряща многократно усложняется еще и тем, что на месте погибшей хрящевой ткани развивается рубцовая ткань. Она не дает хрящу регенерировать в нужном месте. Компенсаторное разрастание участков хряща по соседству с местом повреждения приводит к его деформации, затрудняя задачу фармакологической стимуляции роста. Впрочем, все эти сложности преодолимы, если деформированный хрящ вначале подвергнуть хирургической коррекции.
Потенциальные возможности регенерации хряща достаточно велики. Он может регенерировать за счет собственного потенциала (размножение хондроцитов и рост матрикса) и, что не менее важно, за счет других видов соединительной ткани, которые имеют общее с ним происхождение. Примыкающие к хрящу ткани обладают способностью к переориентации своих клеток и превращению их в хрящеподобную ткань, которая неплохо справляется со своими функциями. Возьмем для примера самый частый вид повреждений - повреждение внутрисуставного хряща. Источником регенерации являются:
1) сам хрящ;
2) синовиальная оболочка сустава, нарастающая с краев дефекта и превращающаяся в хрящеподобную ткань;
3) костные клетки, которые, не будем забывать, имеют хрящевое происхождение и при необходимости могут трансформироваться "обратно" в ткань, напоминающую по своему строению хрящевую;
4) клетки костного мозга, которые могут служить источником регенерации при глубоких повреждениях хрящей в сочетании с костным повреждением.
Сразу же после травмы наблюдается "взрыв" митоической активности хондроцитов, которые размножаются и формируют новый матрикс. Процесс этот наблюдается в течение 2-х недель после повреждения, однако ремодулирование поверхности хряща длится не менее 6-и месяцев, а полностью прекращается лишь через год. Качество "нового" хряща, конечно же, уступает качеству "старого". Если, например, поврежден гиалиновый внутрисуставный хрящ, то через 3-6 месяцев вырастает регенерат, имеющий характер гиалиново-фиброзного молодого хряща, а через 8-12 месяцев, он уже превращается в типичный фиброзный хрящ с матриксом, состоящим из плотно прилегающих друг к другу коллагеновых волокон.
Все исследователи хрящевой ткани единодушны в одном: хрящ не способен восстановить утраченное только за счет собственных внутренних ресурсов и механизмов. Их хватает максимум на 50% регенерата. Еще некоторый прирост регенерата осуществляется за счет других видов соединительной ткани, о которых мы уже говорили, но о полном 100% восстановлении хряща говорить все равно не приходится. Все это вносит изрядную долю пессимизма в оценку возможности выздоровления после сколько-нибудь серьезной травмы хряща, однако поводы для оптимизма все-таки есть. Достижения фармакологии и трансплантологии на сегодняшний день таковы, что можно говорить о полной компенсации даже очень серьезных хрящевых дефектов, как бы ни было это трудоемко.
В подостром периоде, когда отек мягких тканей и болевой синдром существенно снижены, необходимо позаботиться, чтобы как можно полнее рассосалась поврежденная ткань. С этой целью применяет протеолитические ферменты (трипсин, хелеотрипсин, папаин и др.), которые вводятся в поврежденный участок при помощи электрофореза. Хороший эффект дают глюкокортикоидные гормоны - гидрокортизон, преднизолон и др. Как и протеолитические ферменты они вводятся местно, в пораженную область - будь то межпозвоновый диск или суставы конечностей. Гидрокортизон вводят с помощью ультразвука, а преднизолон - электрофорезом. Иногда вводят глюкокортикоидные гормоны в полости суставов, например, при лечении травм коленного сустава. У него самое сложное строение и лечить его травмы весьма непросто. Мениски - внутрисуставные хрящи в коленных суставах при повреждениях практически не срастаются. Поэтому, если имеются надрывы или отрывы частей менисков их необходимо как можно раньше удалить. Легче "вырастить" регенерат на месте удаленного мениска (а такой регенерат обязательно вырастает), чем добиться заживления мениска поврежденного. К счастью, в последние годы широкое развитие получила артроскопия, и операции на коленном суставе становятся все более и более щадящими. Артроскоп позволяет с помощью волокнистой оптики заглянуть внутрь сустава, не вскрывая его (проделываются лишь несколько отверстий). Через артроскоп же проводится и оперативное вмешательство. Иногда бывает так, что в результате травмы мениск остается целым, но отрывается от места своего прикрепления. Если раньше такой мениск всегда удаляли, то теперь все больше появляется специалистов, которые пришивают оторванный мениск на место. После освежения краев раны пришитый мениск прирастает на место.
Если при артроскопии обнаруживается разволокнение тех или иных хрящевых поверхностей, то их шлифуют, "скусывают" специальными кусачками волокна и участки деформированного хряща. Если этого не сделать, то последующие меры, принятые для усиления регенерации хрящевой ткани могут привести к росту деформированного хряща и нарушению его опорных функций.
При поверхностных повреждениях можно добиться полного восстановления хряща, применяя сильнодействующие фармакологические средства. За последние сорок лет экспериментальных и клинических работ свою высокую эффективность доказал лишь один единственный препарат - соматотропный гормон (СТГ). Он стимулирует рост хрящевой ткани в 100 раз сильнее, чем введение тестостерона и инсулина. Еще больший эффект оказывает комбинированное введение СТГ и тиреокальцитонина - особого рода гормона щитовидной железы, который усиливает репарацию как костной, так и хрящевой ткани. Исключительная эффективность действия СТГ на репарацию хряща обусловлено тем, что он стимулирует непосредственно деление хондроцитов. Используя СТГ теоретически можно довести количество хондроцитов до любого нужного количества. Они, в свою очередь, восстанавливают матрикс до необходимого объема, синтезируя все его компоненты, начиная с коллагеновых волокон и кончая протеогликанами. Недостатком СТГ является то, что его нельзя применять местно, вводя непосредственно в зону поражения хрящевой ткани, поскольку действует он опосредованно. СТГ вызывает образование в печени инсулиноподобного фактора роста (ИРФ-1) который и оказывает сильнейший анаболический эффект. Парентеральное (инъекционное) его введение вызывает рост не только поврежденных хрящей, но и нормальных тоже, а это нежелательно, ведь в организме существуют кости, в которых хрящевые зоны роста не закрываются на протяжении всей жизни. Длительное введение больших доз СТГ в сформировавшийся организм может вызвать диспропорции скелета. Хотя следует отметить, что на пораженный хрящ он действует сильнее, и явных деформаций скелета при лечении СТГ в научной литературе не встречается.
В последние годы синтезирована лекарственная формы ИРФ-1, которую все шире применяют инъекционно вместо соматотропина. Поскольку ИРФ-1 действует непосредственно на ткани (в т.ч. и на хрящевую), то возникает заманчивая перспектива использовать его для местного введения (электрофорез, ультразвук и т.д.). Такое применение ИРФ-1 позволило бы локализовать его действие местом пораженного хряща и исключить действие на здоровые хрящи организма.
Неплохое действие на восстановление хряща и окружающего его соединительной ткани оказывают анаболические стероиды (АС). По эффективности они стоят на втором месте после ИРФ-1 и соматотропного гормона, хотя непосредственно деления хондроцитов они не вызывают. Анаболические стероиды, однако, ускоряют физиологическую регенерацию и потенцируют анаболическое действие инсулина и других эндогенных анаболических факторов, блокируют действие катаболических гормонов (глюкокортикоидов). Практическое применение АС в хирургической и травматологической практике доказало их высокую эффективность. Очень жаль, что до сих пор не разработаны лекарственные формы АС для локального применения. Это позволило бы создавать высокие концентрации лекарственного вещества именно в месте повреждения и предотвращать системные (на уровне всего организма) побочные действия. К сожалению, исследования в данной сфере никем не финансируются из-за причисления АС к допинговым средствам в спорте.
Некоторые исследователи в области молекулярной биологии представили очень убедительный материал, доказывающий, что стимуляторы 2-адренергических рецепторов способны симулировать анаболические эффекты соматомединов и, в частности, по отношению к хрящевой ткани. Механизм такого действия не вполне ясен. Не исключено, что просто повышается чувствительность печени к эндогенному соматотропному гормону и возрастает синтез в печени ИРФ-1. Одним из наиболее сильных избирательных стимуляторов 2-адренергических рецепторов является кленбутерол. Этот препарат не обладает гормональными эффектами и, в то же время, оказывает хорошее анаболическое действие. Подобно ИРФ-1 он стимулирует рост хрящевой ткани и может с успехом применяться в посттравматическом восстановительном периоде.
Препаратов, стимулирующих 2-адренорецепторы много, но особо хотелось бы отметить такое старое и проверенное средство как адреналин. Адреналин - гормон мозгового вещества надпочечников даже при длительном курсовом применении не вызывает привыкания. В больших дозах адреналин воздействует в основном на а-адренорецепторы. Происходит сужение сосудов кожи, повышение артериального давления, подъем уровня сахара в крови. Малые дозы адреналина не затрагивают а-адренорецепторов, стимулируют 2-адренорецепторы. Расширяются сосуды мышц, снижаются уровень сахара в крови и артериальное давление. Развивается общее анаболическое действие и, в особенности по отношению к хрящевой ткани. Ежедневное введение малых (именно малых!) доз адреналина хорошо зарекомендовало себя как средство, способствующее регенерации.
Некоторые витамины в больших фармакологических дозировках способны существенно увеличить выброс в кровь эндогенного соматотропина. Пальму первенства здесь держит никотиновая кислота (витамин РР). Внутривенное введение сравнительно небольших доз никотиновой кислоты способно увеличить базальную секрецию СТГ в 2-3 раза. Увеличивает секрецию гормона роста витамин К, только применять его необходимо в умеренных дозах, чтобы не повысить чрезмерно свертываемость крови.
Несмотря на то, что матрикс хрящевой ткани является производным хондроцитов, изменение его состояния может улучшить и их деятельность. Состояние матрикса можно улучшить, применяя большие дозы аскорбиновой кислоты в сочетании с витамином Р. Особенно сильно аскорбиновая кислота влияет на состояние коллагеновых структур. Поэтому ее традиционно используют для усиления синтеза коллагена, особенно в сочетании с глицином и анаболическими стероидами. Применяется также сочетание больших доз аскорбиновой кислоты с лизином, аланином и пролином.
Состояние хрящевого матрикса внутрисуставных хрящей можно временно улучшить с помощью веществ, вводимых в синовиальную жидкость. В последние годы особенно широко используется введение в сустав 15% раствора поливинилпирролидона, где он пребывает приблизительно 5-6 дней, затем процедуру повторяют, иногда несколько раз. Поливинилпирролидон служит своеобразным временным "протезом" внутрисуставной жидкости. Он улучшает трение внутрисуставных поверхностей, временно снимая нагрузку с суставного хряща. В случаях тяжелых, необратимых повреждениях хрящевой ткани используется протезирование, которое по мере развития оперативной техники дает все более обнадеживающие результаты. Уже никого не удивишь протезами межпозвонковых дисков. Делаются небезуспешные попытки протезирования внутрисуставных хрящей (менисков) коленных суставов.
Очень перспективным направлением является введение в поврежденные участки взвеси хондроцитов. Слабая регенерация хрящевой ткани, как мы помним, обусловлена малым числом хрящевых клеток (хондроцитов) на единицу массы хрящевой ткани. Чужеродные хондроциты, будучи введенными, скажем, в полость сустава не вызывают реакции отторжения, т.к. обладают слабой иммунногенной активностью. Они способны размножаться и образовывать новую хрящевую ткань. Применяют взвесь хондроцитов, полученную из хрящей крупного рогатого скота, умерших людей. Наиболее перспективным представляется использование эмбриональных (зародышевых) хрящевых клеток. Они вообще не вызывают иммунного ответа и, размножаясь, вызывают образование новой хрящевой ткани. К сожалению, все работы с зародышевыми клетками носят пока экспериментальный характер и не вошли в широкую практику. Но это - дело недалекого будущего. Проблема репарации хрящевой ткани в скором времени должна быть решена. Для этого уже есть все предпосылки.
Из журнала "Muscle Nutrition Review" № 8