Новые направления в реконструкции межпозвонковых дисков - клеточная трансплантация и тканевой инженерия.



2 3 4 

 

Новые направления в реконструкции межпозвонковых дисков - клеточная трансплантация и тканевой инженерия.

Деев Р.В.

Дегенеративно-дистрофические заболевания позвоноч­ника сопряженные с поражением связочно-суставного ап­парата остаются не только весьма актуальной медицинской, но и социальной проблемой. При применении синдромального подхода установлено, что 60-80% людей в течении жизни испытывают стойкую боль в спине; большинство из них имеет патологию позвоночника, ассоциированную с по­ражением межпозвонковых дисков. Связанные с этим госу­дарственные издержки только в США, несколько лет назад, составляли около 100 миллиардов долларов в год [4, 6].грыжа межпозвонкового диска

Межпозвонковый диск является хрящевым соединением позвонков, с возрастом приобретающий признаки симфиза [рис. 1).грыжа межпозвонкового диска

 

присутствуют цитокератины [8 и 19 типов) [16]. Однако, так­же для них характерны поверхностные рецепторы к проте-огликанам (С044), виментин, синтез коллагена II типа [как для гиалинового хряща) [13, 15-17], что роднит хорду со скелетными тканями, имеющими мезенхимальное проис­хождение.грыжа межпозвонкового диска

Рис. 1. Схема строения позвоночного сегмента

Рис. 2. Строение межпозвонкового диска: 1-(А - субхондральная костная ткань позвонка; В - гиалиновая хрящевая пластника; С - волокнистая хрящевая ткань, образующая фиброзное кольцо; й - область студенистого ядра); 2 - ход коллагеновых волокон в периферической части фиброзного кольца; 3 - мощные пучки коллагеновых волокон в области студенистого ядра у взрослых особей. Окраска: гематоксилин и эозин Увеличение: 1,2Х100, 3><250

Собственно диск расположен между тонкими прослой­ками гиалиновой хрящевой ткани, плотно прилегающими к костным замыкательным пластинкам смежных позвонков [рис. 2, 1-В). Диск образован студенистым ядром, окружен­ным и плотно фиксированным фиброзным кольцом, пост­роенным из фиброзной хрящевой ткани [рис. 2, 2).

Особенностью фиброзного хряща является преоблада­ние коллагена I типа в отличие от остальных типов хрящевой ткани, для которых характерен коллаген-11, собранного в мощные циркулярно расположенные пучки, между которыми находятся тела хондроцитов [рис. 3).грыжа межпозвонкового диска

Основную функцию диска - амортизацию, осуществляет студенистое ядро. Взгляды на то, какой тканью оно образо­вано различны, что во многом связано с его эмбриогенезом и изменениями в ходе постнатального развития. Общепризна­но, что ткань студенистого ядра является рудиментом хорды. В ходе эмбриогенеза скелетогенная мезенхима концентри­руется вокруг сегментирующейся хорды. Из клеток мезен­химы дифференцируются хондроциты фиброзного кольца, которые окружают материал хорды и разделяют его на фраг­менты. Сохранившиеся участки хорды и образуют материал студенистого ядра [2, 3]. Обособление материала хорды в эмбриогенезе происходит очень рано, поэтому какой мате­риал является зачатком хорды, не вполне ясно. Эксперимен­тами п м‘Мго показано, что клетки хорды проявляют некото­рые свойства эпителиальных тканей [5], в частности, в них

Рис. 3. Волокнистая хрящевая ткань межпозвонкового диска. Между пучками коллагеновых волокон (окрашены эозином) лежат тела хондроцитов. Гликозоаминогликаны окрашены в голубой цвет. А - студенистое ядро. Окраска: альциановый синий и эозин. Увеличение: х 400

Недавно группа исследователей из Гейдельбергского университета [Германия) поставила цель сравнить клетки студенистого ядра и стромальные [мезенхимальные) клет­ки костного мозга [ССК/МСК) в монослойных культурах и трехмерных сфероидах для определения перспектив даль­нейшего использования в тканевой инженерии дисков [14]. ССК культивировали в стандартной хондрогенной среде [ТБР-ЬеЪа, дексаметазон, аскорбат). Изучали эксп­рессию генов хондрогенной дифференцировки, включая гены аггрекана, декорина, фибромодулина и олигомерно-го матриксного протеина хряща. Установлено, что в трех­мерных сфероидах экспрессия была существенно выше, чем в монослойных культурах. Кроме того, при культиви­ровании материала студенистого ядра и типичных меха-ноцитов показаны различия в синтетической активности -клетки кольца синтезируют больше коллагена I, клетки ядра больше аггреканов. Ученые сделали вывод, что если студенистое ядро и фиброзное кольцо гистогенетически однородны, то обладают различной степенью экспрессии одних и тех же генов [14].грыжа межпозвонкового диска

Благодаря повышенному содержанию воды студени­стое ядро плохо сжимаемо, что обеспечивает гидравли­ческую амортизацию при прямохождении. Клеточный состав и физико-химические свойства межклеточного вещества у детей и взрослых существенно отличается. Вследствие трофического дефицита в клетках студени­стого ядра постепенно происходят дегенеративно-дист­рофические процессы и к 10 годам все клетки погибают, причем частью апоптозом [7]. Существует два предпо­ложения относительно функций клеток студенистого ядра. Согласно первому, клетки сами синтезируют компонен­ты межклеточного матрикса - коллаген II типа, аггрекан и другие гликозоаминогликаны. Согласно второму, они регулируют синтетическую деятельность окружающих ядро клеток [8]. В пользу последнего суждения свиде­тельствует тот факт, что после возрастной утраты клеток происходит постепенная дегидратация и фиброз ядер. В области бывшего студенистого ядра может формиро­ваться полость объемом до 1,5 куб.см., что придает дис­кам сходство с симфизами [рис. 2, 3). Вследствие умень­шения высоты диска, нагрузка распространяется на фиброзное кольцо, что приводит к его разволокнению. При резком повышении давления в этом сигменте эле­менты пульпозного ядра выпячиваются либо в позвоночный канал [рис. 4), либо проламывают костную стенку позвонка и пролабируют внутрь [грыжа Шморля).грыжа межпозвонкового диска

В первом случае большинству пациентов показано хи­рургическое лечение - дискэктомия. Хирургическим путем создается анкилоз двух позвонков [спондилодез) - костный блок. В этом сегменте позвоночник теряет подвижность, од­нако существенно на опорной функции позвоночника это не сказывается. Разработан консервативный метод лече­ния такой патологии - при помощи химопапаина, однако он малоэффективен [4]. Активно ведутся поиски биотехноло­гических подходов к решению этой проблемы

2 3 4