Что образует волокнистый хрящ

ХРЯЩЕВАЯ ТКАНЬ

ХРЯЩЕВАЯ ТКАНЬ [textus cartilagineus (LNH)] — разновидность соединительной ткани, выполняет опорную функцию.

Xрящевая ткань входит в состав скелета (см.) в виде хрящевых покрытий суставных поверхностей костей (суставной хрящ), хряща межпозвоночных дисков, реберных хрящей, а также формирует внескелетные опорные структуры (хрящи гортани, трахеи, бронхов, хрящевую часть евстахиевой трубы, хрящевые пластинки ушной раковины, носа и др.).

В эмбриогенезе хрящевая ткань образуется из мезенхимы (см.). Предшественниками хондроцитов являются мало-дифференцированные прохондробласты и хондробласты. Они составляют основную массу закладки хрящевой ткани в процессе гистогенеза, а в дальнейшем присутствуют в надхрящнице. На ранних этапах внутриутробного развития почти весь скелет высших позвоночных и человека является хрящевым. В этот период хрящевая ткань составляет до 45% веса (массы) тела. В процессе антенатального и раннего постнатального развития хрящевая ткань в основном замещается костной тканью (см. Кость), в результате чего у взрослого человека масса всех хрящевых образований не превышает 2% массы тела.

Все хрящевые образования за исключением суставного хряща покрыты надхрящницей, состоящей из плотной волокнистой соединительной ткани, богатой сосудами. Надхрящница обеспечивает рост и питание хряща. Кроме того, питание суставного хряща осуществляется при активном участии синовиальной жидкости (см.), находящейся в суставной полости.

Хрящевая ткань состоит из хондроцитов (хрящевых клеток) и хрящевого матрикса. Хондроциты представляют собой крупные клетки овальной или округлой формы с небольшими отростками. В зависимости от степени зрелости различают хондроциты нескольких типов. Хондроцит I типа — молодая активная клетка с высокими показателями синтеза ДНК, обладающая способностью к митозу (см.). Зрелые хондроциты II и III типа содержат в цитоплазме хорошо развитую эндоплазматиче-скую сеть и комплекс Гольджи, активно продуцируют и секретируют коллаген, гликопротеиды, протеогликаны. Для них характерен амитотический тип деления (см. Амитоз).

В зрелом хряще присутствуют также пузырчатые сильно вакуолизированные разрушающиеся клетки, окончившие свой жизненный цикл. Хондроциты находятся в полостях (лакунах) матрикса изолированно или группами, образовавшимися в результате деления одной клетки (изогенные группы). Стенки лакуны представляют собой плотный волокнистый коллагеновый каркас (так наз. перицеллюлярную корзину), который защищает клетки от механических воздействий. Внутри лакуны хондроциты окружены тонкофибриллярным богатым водой основным веществом.

В хрящевом матриксе различают волокна и основное вещество. Волокнистыми компонентами хрящевого матрикса являются коллаген II типа, эластин, белки неколлагеновой природы, гликопротеиды, протеогликаны. Макромолекулы коллагена образуют волокнистые структуры при взаимодействии с гликопротеидами и протеогликанами.

Основное вещество состоит из протеогликанов и гликопротеидов и не является аморфным. Выявлена строгая ориентация, упорядоченность в расположении макромолекул и их агрегатов; векторами ориентации являются как направление волокон коллагена, так и расположение хондроцитов.

Хрящевой ткани свойственна четкая упорядоченность во взаимном расположении клеток и матрикса. В ней принято различать территориальные и межтерриториальные участки. Территориальные участки образованы изогенными группами клеток, окруженных основным веществом и ограниченных волокнистым каркасом циркулярно расположенных коллагеновых волокон. Межтерриториальные участки представлены пучками волокон с прослойками основного вещества, ориентированных соответственно вектору силовых линий распределения нагрузки.

В зависимости от преобладания тех или иных волокнистых компонентов и степени маскировки их гомогенным основным веществом принято различать гиалиновый, волокнистый и эластический хрящи. Наиболее часто в организме встречается гиалиновый хрящ. Гиалиновыми являются суставные и реберные хрящи, а также хрящи носа, гортани (щитовидный и перстневидный), эпифизарный хрящ длинных трубчатых костей, хрящи трахеи и бронхов. Нативный гиалиновый хрящ — плотный, упругий, жемчужно-белый (стекловидный), что связано со значительным содержанием в нем гомогенного основного вещества, богатого протеогликанами, при удалении которых выявляется волокнистый коллагеновый каркас.

Для волокнистого хряща характерно наличие выраженных пучков коллагеновых волокон, а также гетерогенность клеток (наряду с хондроцитами в нем присутствуют и фибробласты). Из волокнистого хряща построены межпозвоночные диски, непрерывные соединения (синхондрозы), а также участки сухожилий и связок в месте их прикрепления.

Эластический хрящ обнаруживается в ушной раковине, надгортаннике, рожковидных и черпаловидных хрящах гортани. Он отличается большим содержанием в матриксе эластических волокон и не подвергается обызвествлению.

Своеобразной разновидностью хрящевой ткани является хондроидная ткань стромы сердца, сохраняющаяся в отдельных участках фиброзных колец у взрослых.

Регенерация хрящевой ткани осуществляется за счет малодифференцированных клеток надхрящницы, а также, по-видимому, благодаря способности хондроцитов при определенных условиях к митотическому делению.

Биохимия хрящевой ткан и химический состав хрящевой ткани в связи с бедностью клетками практически полностью определяется составом ее матрикса, или межклеточного вещества (см.). Хрящевая ткань богата водой (более 70%); сухой остаток составляет около 30%, в нем содержится примерно 50% коллагена (см.), причем специфическим для хрящевой ткани является коллаген II типа, молекулы которого состоят из трех одинаковых полипептидных альфа-цепей. Кроме того, в хрящевой ткани содержится несколько своеобразных, так называемых минорных, коллагенов. В нормальном гиалиновом хряще коллаген II типа составляет основную массу коллагена, в эластическом и фиброзном хрящах наряду с коллагеном II типа присутствует также коллаген I типа. В суставных хрящах концентрация коллагена наиболее высока в поверхностном слое.

Другим компонентом хрящевой ткани являются гликозаминогликаны (см. Мукополисахариды), суммарное содержание которых в эмбриональном периоде достигает 25% сухого остатка, затем постепенно снижается и в пожилом возрасте составляет 14%. Сульфатированные гликозаминогликаны — хондроитинсульфаты (см. Хондроитинсерные кислоты) и кератансульфат — присоединены к так наз. стержневому белку и образуют макромолекулы протеогликанов (протеинполисахаридов, хондромукопротеинов) массой 1 000 000 — 3 000 000. Особенностью хрящевой ткани является то, что протеогликаны соединяются с помощью гиалуроновой кислоты (см. Гиалуроновые кислоты) в агрегаты массой до 50 000 000 — 100 000 000. Агрегаты протеогликанов удерживают в связанном состоянии основную часть содержащихся в хрящевой ткани воды и растворов электролитов, благодаря осмотическому эффекту способствуют поддержанию коллагенового каркаса в расправленном состоянии и обеспечивают диффузию веществ в хрящевую ткань, не содержащую кровеносных сосудов.

Белки неколлагеновой природы составляют 10—20% сухого остатка, в том числе белки, связанные с гликозаминогликанами 7 — 13%, структурные гликопротеиды (см.) и липопротеиды (см.) 3 — 7%, липиды (см.) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (см.) 1,3—1,8%. Клетки и матрикс хрящевой ткани содержат также гликоген (см.), а хрящевая ткань эпифизарных отделов костей — фосфорно-кальциевые соли.

Обмен веществ в хрящевой ткани в связи с отсутствием васкуляризации осуществляется хондроцитами (благодаря физическим свойствам и специфическому строению матрикса) и обеспечивается энергией за счет гликолиза (см.), протекающего преимущественно по анаэробному типу. Обмен веществ весьма интенсивен в период роста, особенно в эпифизарных хрящах, но затем резко замедляется, и зрелая хрящевая ткань характеризуется выраженной метаболической инертностью. Xрящевая ткань обладает способностью к обратимой деформации в условиях значительных механических нагрузок, а также слабой иммунологической реактивностью в связи со способностью гидратированного матрикса задерживать и изолировать антигены.

В процессе старения организма в хрящевой ткани уменьшается концентрация протеогликанов, а следовательно, и стелень гидратированности матрикса.

В хондроцитах накапливаются гликоген и липиды, уменьшаются размеры комплекса Гольджи (см. Гольджи комплекс) и эндоплазматической сети (см. Эндоплазматический ретикулум), а также число митохондрий (см.). Клетки вакуолизируются и гибнут, а лакуны заполняются основным веществом. В матриксе откладываются соли кальция и уменьшается содержание воды, что ведет к потере хрящом эластодинамических свойств.

В патологических условиях обмен веществ в хрящевой ткани нарушается: повышается активность протеолитических ферментов, интенсифицируются катаболические и биосинтетические процессы, происходит нарушение структуры и агрегации протеогликанов, появляются несвойственные хрящевой ткани коллагены, отмечаются отложение пигментов и избыток липидов.

В. H. Павлова (ан., гист., эмбр.), Л. И. Слуцкий (биохим.).

Источник

ВОЛОКНИСТЫЙ ХРЯЩ

Волокнистая (коллагеноволокнистая) хрящевая ткань образует межпозвоночные диски, симфиз лобковых костей и встречается в местах перехода волокнистой соединительной ткани в гиалиновый хрящ (Гистология. 1972). Особенностью волокнистого хряща является значительная концентрация коллагеновых волокон, имеющих приблизительно одинаковую пространственную ориентацию. Клетки расположены между волокнами рядами и окружены межклеточным веществом (Хэм А., Кормак Д., 1983).

По мнению В.П.Модяева (1980) межклеточный матрикс хряща напоминает современный композиционный материал. Фибриллы придают жесткость, а основное вещество эластичность. Действительно, клеточные элементы малочисленны и не имеют механического значения. В виду этого, волокнистую хрящевую ткань следует рассматривать как волокнистый двухкомпонентный композит. Волокна несут основную нагрузку, являясь упрочняющими элементами, а находящиеся меж волокнами протеогликаны – связующей компонентой (Рис.1.20).

Волокнистый хрящ (из Bosysenko M., Berringer T., 1984).

Рис.1.20. Волокнистый хрящ (из Bosysenko M., Berringer T., 1984).

Микроархитектоника волокнистых хрящей «…определяется высокой упорядоченностью расположения пучков коллагеновых волокон, направление которых соответствует векторам сил натяжения и давления» (Павлова В.Н. и соавт., 1988).

Волокнистые элементы максимально адаптированы к восприятию растягивающей нагрузки. Скрепление их протеогликанами придает данному виду хрящевой ткани дополнительные свойства, а именно способность противостоять сжимающим силам. Действительно, волокнистый хрящ способен испытывать значительные механические нагрузки, как при сжатии, так и при растяжении (Бойчук Н.В., 1997). Как известно, волокнистая хрящевая ткань образует фиброзное (волокнистое) кольцо межпозвонкового диска. При вертикальном положении позвоночника, диск сжимается массой выше лежащей части тела и одновременно растягивается силой внутридискового давления.

Межпозвонковые диски без признаков патологии способны выдерживать осевую нагрузку до 500 кг. По данным Mathiash (1956), даже в положении сидя давление внутри диска L4-5 достигает 100 кг (Жулев Н.М. и соавт., 1999). Именно это давление и стремиться растянуть фиброзное кольцо изнутри.

Кроме сжимающих и растягивающих нагрузок, на межпозвонковые диски действуют сдвигающие силы, в частности при наклонах корпуса, а также ротации тел позвонков. Коллагеновые фибриллы волокнистого кольца, как известно, имеют концентрическое, косое и спиралевидное направления своего хода (Синельников Р.Д., 1972). Наличие спиралевидно расположенных и крестообразно пересекающихся коллагеновых волокон, соединенных с телами смежных позвонков, обеспечивает фиброзному кольцу способность противостоять деформации сдвига при осевой ротации позвоночника.

Рядом авторов указывается на схожесть строения волокнистого хряща и плотной оформленной волокнистой соединительной ткани (Гистология. 1972; Хэм А., Кормак Д., 1983). Однако, за счет особого химического состава протеогликанов, скрепляющих упорядоченные волокна, хрящ приобретает более выраженные упруго-эластические качества. При этом увеличивается способность волокнистого хряща противостоять деформациям, которые возникают при сжатии и сдвиге, в отличие от связок и сухожилий. Выраженные упруго-эластические свойства волокнистой хрящевой ткани объясняют ее присутствие в тех участках ОДС, где действует растягивающие, сжимающие и сдвигающие нагрузки.

Интересно отметить, что подобием волокнистого хряща является ткань, образующая рог носорога. Он, как известно, состоит из скрепленных между собой волос, являющихся производной эктодермы. Волосы выполняют функцию аналогичную коллагеновых волокон в волокнистом хряще. Будучи соединенными, они приобретают качества им несвойственные, а именно способность противостоять осевому сжатию и изгибу. Это можно считать примером того, что не только мезенхимальные ткани, но и производные эктодермы могут иметь схожее строение, а, следовательно, и приобретать близкие механические свойства.

Источник

Что образует волокнистый хрящ

Репаративная регенерация хрящевой и костной тканей является физиологическим процессом, возникающим в ответ на развитие патологических изменений в суставе. Она подразумевает образование новой ткани для восстановления структуры и функции на месте повреждения.

Известно, что дегенеративно-дистрофические поражения суставов являются процессом, при котором развиваются нарушения метаболизма не только в суставном гиалиновом хряще, но и в субхондральной кости и окружающих сустав мягких тканях. Причиной этого процесса является повреждение структур поверхностного слоя хряща с последующим изменением матрикса. Только после этого формируются изменения в субхондральной кости, в том числе сопровождающиеся асептическим некрозом костной ткани [5, 20, 36]. В связи с этим проблема репаративной регенерации хрящевой и костной тканей является единой [8].

Репаративная регенерация приводит к замещению гиалинового хряща волокнистым, образованию остеофитов, уплотнению капсулы. Выполнение артропластических операций и замещение дефектов различными трансплантатами также ведет к формированию фиброзной ткани [20].

В мире ведутся активные поиски методов воздействия на репаративный процесс, в частности, путем генной инженерии [17, 13, 29, 31]. В течение многих десятилетий прошлого века велись разработки основополагающих аспектов влияния на регенерацию хрящевой и костной тканей с целью максимально полного восстановления их структуры и функции. Однако до сих пор эта проблема не нашла окончательного решения. Многочисленные публикации порой носят противоречивый характер. Отсутствует общепринятый стандарт обследования больных, их лечения, способов патогенетического лечения с учетом возможностей регенерации суставных тканей.

Цель исследования: определить основные нерешенные вопросы воздействия на регенерацию хряща и кости и выявить направления работы по стимуляции регенерации хрящевой и костной тканей.

Важными вопросами, подвергнутыми тщательному изучению в последние десятилетия, являлись следующие.

В первую очередь, понимание того, каким образом и за счет чего происходят повреждения хряща, вызывающие репаративную регенерацию, а также определение особенностей репаративной регенерации костной ткани.

Исследователи отметили, что изменения в суставном хряще возникают постоянно при обычной двигательной физиологической нагрузке, к которой адаптирован организм, и в этом случае в период покоя утраченные структуры восстанавливаются за счет физиологической регенерации, то есть при снижении нагрузки происходит восстановление без утраты функции [12].

В то же время возникновение более выраженной деструкции с повреждением всего поверхностного слоя хряща указывает на выход периода динамической нагрузки за пределы физиологического временного диапазона. Для восстановления вышеуказанных изменений должно потребоваться длительное время. Однако при этом маловероятно, что произойдет полное восстановление без остаточных структурных явлений. Последние могут быть основанием для развития остеоартроза. В частности, нарушения как морфологии, так и биохимии хряща наблюдали при перегрузке в виде бега в экспериментах на собаках [4, 42].

Аналогичные деструктивные изменения суставного хряща обнаружены при избыточном весе животных, показанные в работах Ю.И. Денисова-Никольского, С.П. Миронова, Н.П. Омельяненко, И.В. Матвейчука [15, 19].

Другой крайностью, приводящей к появлению структурных признаков остеоартроза, является длительная гиподинамия, встречающаяся и у человека. При этом состоянии на первом этапе замедляется кровоснабжение синовиальной оболочки и костного мозга неработающими мышцами, на втором – циркуляция тканевой жидкости в суставном хряще и субхондральной кости [15]. Все это приводит к атрофическим изменениям в суставном хряще.

Биомеханически хрящ является композитным материалом, состоящим из протеогликанов, коллагеновых фибрилл [45] и воды. Такая структура обусловливает повышенную вязкоупругость, проявляющуюся в сочетании эластичности и пластичности [35]. Деформация хряща под воздействием давления обуславливается перемещением воды и макромолекулярными изменениями в экстрацеллюлярном матриксе [19].

В результате функциональных особенностей сустава хондроциты постоянно подвергаются компрессии [46], которая обу словливает их основные свойства. Передатчиком сигналов механического воздействия в клетку является перицеллюлярный матрикс. Он окружает один или несколько хондроцитов и, в отличие от остального экстрацеллюлярного матрикса, имеет коллаген VI типа, позволяющий передавать механический импульс клетке. Эта механотрансдукция происходит путем гиперполяризации клеток, за счет механического изменения ионных каналов и путем молекулярного взаимодействия, влияющего на экспрессию структурных макромолекул матрикса [37, 30]. Эти макромолекулы, в свою очередь, обусловливают анаболические процессы (ростовые факторы, цитокины).

Известно, что незначительная компрессия вызывает временное увеличение экспрессии мРНК агрекана [47], что подтверждает механическую модуляцию биохимических процессов путем механотрансдукции.

При умеренной нагрузке принимающий участие в механотрансдукции интегрин αVβ5 активирует экспрессию интерлейкина-4. Интерлейкин-4, в свою очередь, ингибирует катаболические факторы: провоспалительный цитокин – интерлейкин-1β и фактор некроза опухолей TNFα. Такая реакция свойственна только здоровым хондроцитам при нормальных нагрузках и отсутствует при дегенерации [37].

При тяжелых перегрузках дегенерация хряща развивается в результате противоположных биохимических процессов. В дополнение к ним происходит экспрессия ростового фактора сосудистого эндотелия и угнетение эндостатина, фрагмента макромолекулы коллагена XVIII типа, который оказывает антагонистический эффект. В результате прорастание капилляров в ткань гиалинового суставного хряща вызывает его неизбежную гибель [39].

Эксперименты, подразумевающие повреждающую компрессию на хрящ, подтвердили роль механотрансдукции в жизни хряща общим угнетением биохимических и биомеханических свойств хондроцитов, в частности угнетением биосинтеза агрекана [32, 48].

Как показали многодесятилетние исследования жизни хряща, биомеханические свойства ткани являются следствием механических нагрузок, определяющих биохимические экстра-, интра- и интер-целлюлярные процессы [33]. Например, известно, что модуль компрессии локтевого и коленного суставов человека отличается в два раза [50]. Таким образом, по словам Н.П. Омельяненко [19], хрящ является механобиохимической структурой.

Особенностью репаративной регенерации кости является ее многоэтапность и длительность. Однако результатом может являться полноценная зрелая кость. В отличие от нее, ткань суставного гиалинового хряща после его разрушения не способна полностью восстановиться и представляет собой в лучшем случае гиалиноподобный хрящ. В то же время именно повреждение суставного хряща запускает патологический механизм, ведущий к повреждению всех тканей, окружающих сустав, в первую очередь, костной.

Известно, что процесс репаративной регенерации кости состоит из пяти стадий: повреждение, последствия первичной деструкции, рост грануляционной ткани, образование первичного ретикулофиброзного регенерата, ремоделирование регенерата. Последняя стадия морфологически может длиться от нескольких месяцев до нескольких лет в зависимости от начальных условий [7, 14].

При этом первым этапом непосредственно костной регенерации является пролиферация предшественников остеогенных клеток, их миграция в область дефекта (повреждения) и дифференцировка. Предшественники постоянно присутствуют в костной ткани и расположены бессистемно. В результате деятельности клеток дифферонов дефект заполняется волокнистыми элементами и гранулярным материалом, содержащим протеогликаны, необходимые для синтеза коллагена. Врастание сосудов в эту область стимулирует дальнейшую дифференцировку и формирование костных клеток. Вторым этапом идет ремоделирование костных балок и дальнейшая дифференцировка предшественников. После формирования органотипичной костной ткани ремоделирование может повторяться неоднократно в зависимости от условий механотрансдукции [16].

Однако в случае выраженного повреждения костной ткани, нарушения ее питания полноценная регенерация невозможна. При значительном нарушении кровоснабжения костной ткани (в частности, субхондральной) дифференцировка предшественников остеогенных клеток значительно замедляется или прекращается, рост грануляционной ткани невозможен либо также резко снижен. В результате образование регенерата идет по патологическому пути. Развивается асептический некроз костной ткани, ее резорбция с формированием костных кист, компенсаторная выраженная краевая гипертрофия. Это типично для случаев повреждения хрящевой и костной ткани суставов [9, 1, 12].

Таким образом, основными условиями регенерации кости являются не только стимуляция регенерации хрящевой ткани с замещением первичных хрящевых дефектов, но и сохранение физиологических механобиохимических факторов. Принципиально важным является сохранение, восстановление и стимуляция полноценного питания субхондральной кости. При этом процессы регенерации обеих тканей являются в значительной мере взаимосвязанными.

Во вторую очередь, на основании морфологических знаний, исследователи определяли возможности воздействия на регенерацию путем решения проблем формы трансплантата, характера реципиентного ложа, степени их контакта и определения размеров трансплантата, адекватного возможностям регенерации [14, 43].

Было доказано, что успешная регенерация происходит на глубину трансплантата не более 2–3 мм. При этом трансплантат оказывает стимулирующее регенерацию воздействие на воспринимающее ложе [3].

Еще с начала прошлого века были проведены множественные сравнительные исследования по форме и характеру трансплантатов. Было изучено применение фрагментов суставного хряща, костно-хрящевых колпачков, костно-хрящевых конусовидных трансплантатов, деминерализованных костных трансплантатов, консервированных различными способами, в том числе замороженных и высушенных, синтетических имплантатов, в частности, подобных препарату «Биоматрикс», пористые керамические имплантаты [11, 21, 18, 6, 34, 40, 41].

В процессе экспериментов было определено, что применение деминерализованного костного трансплантата значительно эффективнее стимулирует процесс регенерации, нежели применение хрящевого трансплантата или выполнение артропластических операций без замещения дефектов трансплантатами. При этом отмечено, что при использовании деминерализованного костного трансплантата уже через месяц после оперативного вмешательства начинается процесс регенерации с образованием гиалиноподобного хряща на уровне суставной поверхности. А к концу первого года после операции происходит восстановление структуры губчатой кости и полное заполнение хрящевого дефекта гиалиноподобным хрящом. При отсутствии трансплантатов костный дефект восстанавливается лишь частично, и даже через год после операции хрящевой дефект замещается не полностью и лишь плотноволокнистой соединительной тканью [5, 14].

Сегодня известны основные механизмы репаративной регенерации, которая запускается вследствие повреждения структуры клеток с последующим запуском каскада биохимических реакций. Т.е. роль стимуляторов регенерации могут играть продукты распада тканей. Это факторы роста, синтезируемые фибробластами, и морфогенетические белки волокнистых структур, выделяющиеся при разрушении.

К неспецифическим факторам, влияющим на регенерацию, относятся обширность повреждения, степень сохранности трофики, скорость ее восстановления, общесоматическое состояние организма. Следовательно, что особенно актуально для костной регенерации, стимулировать ее можно либо путем применения активаторов ангиогенеза, либо активаторами кровотока. К ним относятся факторы роста. Известны экспериментальные работы на кроликах, которым для роста сосудов применяли адреналовый экстракт надпочечников и антиоксиданты. Развитие сосудистого русла ускоряло регенерацию [12]. К настоящему времени известны и различные иные методы стимуляции репаративных процессов, как современные, так и представляющие исторический интерес, в частности, с использованием гелий-неонового лазера, постоянного магнитного поля, электростимуляции, ультразвука, индуктотермии, УВЧ-терапии, гравитационной терапии, растворов солей кальция, молочной кислоты и др. Такие методы вызывают локальную гиперемию и усиление микроциркуляции крови [23, 21, 22, 24, 28, 27].

Известны специфические стимуляторы процессов репаративной регенерации. Так, костный морфогенетический белок (ВМР) стимулирует преобразование предшественников и стволовых клеток в остеобласты (остеоиндуктивный остеогенез).

Возможна трансплантация аутоклеток дифферона в зону репарации (иногда с помещением их на синтетические носители) и имплантация остеоиндуктивных и остеокондуктивных материалов. В последнем случае искусственные имплантаты являются основой для прорастания сосудов и последующего врастания клеток из реципиентного ложа (остеокондуктивный остеогенез). Это применение синтетических препаратов («Биоматрикс» и др.), пористые керамические имплантаты, гидроксиапатитные покрытия различной микроструктуры, применение синтетических носителей для остеотрансплантатов.

Воздействие факторов роста (TGFβ, IGF-I, IGF-II, PDGF, bFGF, aFGF, BMPs) является стимулированным остеогенезом. Эти факторы постоянно присутствуют в костной ткани, являясь стимуляторами и физиологической регенерации, активизируя пролиферацию, дифференцировку, ангиогенез и минерализацию.

К современным разработкам можно отнести следующие. Это исследования по обработке трансплантатов – выбор особых условий для подготовки деминерализованных трансплантатов, в частности, использование предварительно замороженных и высушенных трансплантатов, применение васкуляризированных трансплантатов для костной пластики, применение трансплантатов, насыщенных специфическими стимуляторами – факторами роста, а добавление аутологичного костного мозга к деминерализованному трансплантату приближает его свойства к таковому с сохраненным крово снабжением [10, 12, 49, 26].

Вопрос о сравнительной эффективности деминерализованных и частично-деминерализованных трансплантатов, а также их форме и способе установки остается до сих пор не решенным. Было доказано, что деминерализованный костный трансплантат в виде полого цилиндра с перфорированными стенками, установленный с частичным погружением, создает условия для продольного ориентирования компактной кости в зоне дефекта. Такая структура обеспечивает свободную циркуляцию предшественников и стимуляторов [12].

Однако использование в практике перечисленных разработок связано с чрезвычайно значительными трудностями, что масштабно ограничивает их применение [44, 25].

К сожалению, нельзя назвать ни одну из методик, которая бы позволяла решить проблемы стимуляции хрящевой и костной репаративной регенерации. Тем не менее, по мнению ведущих отечественных морфологов, основным перспективным направлением изучения возможности влияния на регенерацию являются новые экспериментальные исследования, в особенности с применением частично деминерализованного трансплантата [12].

На основании результатов многолетних исследований различные авторы считают, что, несмотря на множество предложенных методик, разработка действительно эффективных способов воздействия на репаративную регенерацию требует дальнейшего проведения современных экспериментальных исследований с применением различных видов имплантатов, изучением их перестройки и эффективности, использованием современных стимуляторов регенерации, повышения уровня метаболизма в зоне регенерации, так как при значительных дефектах не может произойти полноценное восстановление не только хрящевой, но и костной ткани [7, 9, 16, 2, 14, 1, 12].

Основой и стимуляторами репаративной регенерации хрящевой и костной ткани, ведущими к нормализации их структуры и, следовательно, функции, являются трансплантаты, применяемые для замещения костно-хрящевых дефектов различной этиологии и имеющие сходный патогенез.

Наилучший по свойствам трансплантат должен иметь структуру, аналогичную замещаемой ткани, нести в себе клетки-предшественники и стимуляторы регенерации.

Важнейшими условиями для биологической активности трансплантатов являются остеокондуктивность, остеоиндуктивность, стимуляционная активность, пористость, резорбируемость, высокая удельная поверхность, оптимальная форма и способ установки в реципиентное ложе.

В настоящее время не решены следующие вопросы:

– не определен оптимальный характер трансплантата – имеющий синтетическую контактную основу с ложем или нет;

– не определена наилучшая форма трансплантата – полый, перфорированный, цельноцилиндрический, конусовидный;

– не определена морфология трансплантата, адекватная возможности регенерации – деминерализованный или частично деминерализованный.

Решение проблемы стимуляции регенерации должно быть сосредоточено на влиянии на внутритканевую среду и влиянии на генетическую программу клеток-предшественников с целью повышения скорости метаболических процессов в зоне регенерации. Однако процедура использования высокоактивных биохимических факторов стимуляции не доведена до совершенства и максимальной эффективности в связи с высокой сложностью выделения и получения факторов стимуляции.

Кроме того, в настоящее время нет широкого использования современных, в том числе щадящих малоинвазивных оперативных вмешательств, снижающих количество послеоперационных осложнений, приводящих к дегенерации хряща.

Таким образом, очевидно, что проблема дальнейшего изучения вопросов регенерации хрящевой и костной тканей является фундаментальным разделом современной науки, разработка которого приведет к значительному повышению эффективности медицинской помощи населению и качества жизни пациентов с ортопедической патологией, в частности, с дегенеративно-дистрофическими заболеваниями суставов.

Источник