Журнал «Боль. Суставы. Позвоночник» 1 (09) 2013

Проблема регенерации занимает особое место в системе биологических и медицинских знаний. Отличительной особенностью регенерации костей является способность полного восстановления после травматического повреждения, в то время как в других тканях регенерация заканчивается формированием соединительнотканного рубца или протекает по типу гипертрофии органа. Репаративная регенерация кости относится к уникальному типу полного восстановления костной структуры. В настоящее время достигнуты определенные результаты в выяснении биологических механизмов, лежащих в основе репаративного остеогенеза: выявлены клетки­предшественники, доказано, что клеточные взаимодействия оказывают модулирующее действие (индукция или ингибирование) на хемотаксис, размножение и функционирование клеток в травмированной области, раскрыты отдельные механизмы регуляторных влияний на регенерацию. Наряду с определенными достижениями в этой области существует целый ряд проблем, на основе которых сформулированы основные тенденции развития направления.

Изучение локальных и системных факторов, влияющих на течение репаративного остеогенеза, с позиции достижений в области клеточной и молекулярной биологии. Это направление включает изучение механизмов, регулирующих появление клеток различного дифферона в области травматического повреждения, а также исследование механизмов дифференцировки остеобластов, формирование коллагеновой матрицы в регенерате. Необходимы исследования, направленные на изучение типов коллагена, их временную экспрессию и специфику образования пространственной структуры. Известны неколлагеновые белки, принимающие участие в формировании регенерата, однако временные параметры появления таких белков, как остеопонтин, остеонектин, остеокальцин, фибронектин и другие, их роль в клеточном взаимодействии и перестройке регенерата требуют проведения исследований. В области регенерата обнаруживаются различные регуляторные факторы — костные морфогенетические белки, факторы роста тромбоцитов, фибробластов, эндотелиоцитов и другие, характер их взаимодействия и пути влияния на клеточный пул детально не исследованы.

Системные факторы. Среди системных факторов, влияющих на репаративный остеогенез, выделяют следующие: возраст, уровень физической активности, особенности питания, гормональные факторы, заболевания (диабет, анемия, нейрофиброматоз), дефицит витаминов (А, С, D, К), лекарственные препараты, другие вещества (никотин, алкоголь), реактивность организма, температура окружающей среды, травматическое повреждение центральной нервной системы. Это направление нуждается в дальнейшем развитии.

Экология и регенерация. В последние годы активизировались исследования в области воздействия неблагоприятных экологических факторов на регенерацию кости. Доказано, что экологическое окружение человека влияет на структуру и метаболизм костной ткани, что может отражаться на течении репаративного остеогенеза. По­прежнему актуальны исследования, направленные на выяснение роли свинцовых, алюминиевых, металлургических и др. загрязнений среды и их роли (с позиции молекулярной биологии) в нарушении течения репаративного остеогенеза.

Гибель клеточных дифферонов в области травматического повреждения. До настоящего времени значительные успехи связаны с изучением формирования пула клеток в регенерате, обеспечивающих особенности и направленность течения репаративного остеогенеза. Разработана теория «критического» пула клеток в регенерате, в соответствии с которой снижение плотности клеток ниже критической замедляет или нарушает течение репаративного остеогенеза. Однако пул клеток на ранних и поздних стадиях отличается не только по составу клеточных дифферонов, он также значительно снижен, что требует разработки еще одного направления, практически не исследованного, — это апоптоз (программированная гибель клеток).

Кровоснабжение, механическая нагрузка как факторы полноценного формирования регенерата. Эти области исследований достаточно хорошо разработаны, сформированы основные положения. Многие молекулярные процессы в области перелома регулируются локальными биомеханическими факторами, обусловливающими растяжение и деформацию. При использовании метода конечных элементов предложена гипотеза, согласно которой типы тканей регенерата формируются в условиях различного растяжения и компрессии. Механическая стимуляция прямо пропорционально активирует ионные каналы клеток зоны регенерации, запуская каскад реакций, связанных с синтезом веществ внеклеточного матрикса. Доказано, что низкий уровень физической активности обусловливает слабую стимуляцию остеобластов и снижает интенсивность процесса костеобразования. В зависимости от уровня кровоснабжения в регенерате формируются остео­генные ткани или хондроид.

Оптимизация репаративного остеогенеза. Несмотря на то, что регенерация — генетически запрограммированный процесс, в клинической практике от 10 до 17 % переломов замедленно срастаются, или же имеют место нарушения репаративного остеогенеза. В связи с этим поиск методов, оптимизирующих регенерацию кости, является актуальным направлением. Наряду с разработкой новых методов хирургического и консервативного лечения применяются методы биологической оптимизации регенерации. Это остеоиндуктивные и остеокондуктивные материалы, костные трансплантаты, трансплантаты из культивированных стромальных клеток костного мозга, различные керамические материалы, последние используют в чистом виде или с обогащением биологически активными веществами. На основе достижений в области молекулярной биологии и генетики разработано новое направление в области репаративного остео­генеза — стимуляция регенерации путем инъекции различных факторов роста в область травматического повреждения.

Медикаментозная терапия. Известно, что переломы приводят к снижению минеральной плотности кости, что повышает риск повторных переломов и требует адекватной коррекции.

Таким образом, улучшение результатов лечения переломов будет идти параллельно с углублением понимания механизмов процесса регенерации.