Посттравматическая регенерация костной ткани (часть 2)

В настоящее время в качестве важной медико-биологической задачи остается изыскание способов целенаправленной регуляции регенерации тканей, а также биорегулирующей терапии. При этом следует учесть, что воздействие на репаративную регенерацию с лечебной целью может состоять не в изменении регенераторных возможностей, а только в обеспечении реализации и стимуляции тех способностей, которые уже заложены в данной ткани, которыми она потенциально обладает [29]. Известно множество разнообразных способов стимуляции регенерации костной ткани [9], их количество постоянно возрастает. В последнее время спектр химических препаратов, биологических стимуляторов эндо- и экзогенного происхождения, различных физических факторов, технических способов, которые применяют исследователи для стимуляции остеогенеза, все больше расширяется, хотя сохраняется эмпирический подход к решению этой проблемы. Исследователи отмечали стимулирующее действие рибонуклеиновой кислоты на регенерацию костной ткани после повреждения [4], стимулятора роста моноэтаполамина [38], карбостимулина в комбинации с витамином D3 [16], сочетанного применения сернокислого магния с витамином B1 и метацилом [33]. Показано ускорение регенерации костной ткани после частичной резекции кости комплексом компонентов ан-тиокислительной системы использованы супероксиддис-мутаза, аскорбиновая кислота, восстановленный глутатион, альфа-токоферол, селент натрия [8].

Авторы, исследующие исследования влияния гормонов на остеогенез, отмечают благоприятное действие на процесс кальцитонина, гормона роста человека, сочетания этого гормона с ретаболилом, валерата эстрадиола, эстерона, адреналового экстракта вместе с экзогенной РНК [26]. Применение радиоиммунологического метода в познании гормональной регуляции костеобразования в эксперименте на собаках с применением дистракционного остеосинтеза, показало, что данный комплекс методов позволяет контролировать концентрацию гормонов и циклических нуклеотидов в крови в процессе восстановления кости, судить о скорости синтеза органической основы кости, ее минерализации, учитывать уровень концентрации гормонов в крови, применяемых при стимуляции остеогенеза [36].

В ряде работ показано оптимизирующее действие на процессы восстановления костной ткани белкового гидролизата гидролизина, животного полисахарида хонсу-рида, препарата на основе хитозана, восстановленного коллагена, ранозаживляющего препарата ацемина в комплексе с остеотропными антибиотиками [3], а пептид, содержащий Arg-Gly-Asp, подавлял в культуре теменной кости и формирование, и резорбцию костной ткани [56]. Экспериментаторы отмечают усиление процессов ремоделирования костной ткани вблизи дефекта диафиза трубчатой кости собак при применении простагландинов [61], ускорение процесса оссификации при переломе кости у крыс с аллоксановым диабетом при использовании активного начала (паротина) слюнных желез [58], активацию регенерации при переломе нижней челюсти у кроликов при введении тимарина [34]. Стали накапливаться данные о влиянии на остеогенез различных факторов роста [63]. При заполнении дефекта свода черепа крыс фракцией костного морфогенетического белка обнаружено его действие на дифференцировку остеобластов и полное заживление дефекта [62], этот белок использовался для создания модели морфогенеза эмбриональной кости у взрослого животного [57]. Остеогенин при добавлении к культуре остеобластов ингибировал синтез ДНК, повышал активность ферментных маркеров синтеза белка, оцененному по включению Н-пролина [60]. Местное нанесение на дефект в своде черепа кролика рекомбинантного трансформирующего фактора роста β1 у человека приводило к образованию костной ткани в ране, соединительная ткань отсутствовала. В культурах костного мозга человека испытано воздействие трансформирующего фактора роста β, содержащегося в костном матриксе, и показана резкая ингибиция образования остеокластов, что может являться важным механизмом очаговой костной резорбции [54]. Остеогенный фактор, полученный из костей черепа плодов крысы, повышал митотическую активность фибробластов. Исследователи используют для регуляции остеогенеза живые клеточные, тканевые и органные структуры. Авторы отмечают активизацию процесса восстановления костной ткани в дефектах трубчатых костей при введении взвеси аллогенных эмбриональных остеогенных клеток [50], стимулирующее действие первичных культур костномозговых клеток на остеогистогенез [51], а также при имплантации в область костной травмы витального аутологичного костного мозга [46].

В экспериментах с использование тафцина обнаружено более быстрое очищение макрофагами дефекта кости от деструктивных элементов, что способствует развертыванию фазы пролиферации и дифференцировки регенерационного остеогистогенеза, а также неоваску-логенезу [10–15]. Применение даларгина способствует адаптационно-компенсатарным посттравматическим реакциям, что выражалось в усиленном кровоснабжении зоны повреждения кости [10–15]. Показано стимулирующее влияние на синтез ДНК в остеобластах, выделенных из черепа, и на рост трубчатых костей плодов крысы фактора, вышедшего в среду из культуры регенерирующего костного мозга большеберцовой кости крыс [52]. Положительные результаты получены при воздействии на костеобразование аутогенной пересадки надкостни- цы, свежих эмбриональных трансплантатов кости, а также трансплантатов эмбрионального, постнатального и дефинитивного хряща [43].

В последнее время экспериментаторы и клиницисты все большее предпочтение отдают деминирализованно-му костному матриксу, содержащему морфогенетический белок, который обладает остеогенным эффектом в отношении регенерации костной ткани [20]. Подобное влияние деминерализованного костного матрикса получено в опытах на крысах при моделировании дефекта трубчатой кости, нижней челюсти [39], при его обычной имплантации и в комбинации с ретаболилом, силаболином и кальцитрином при эктопическом остеогистогенезе у крыс [41], в эксперименте на бабуинах, которым в большеберцовую кость имплантировали диффузные камеры с частицами лиофилизированной декальцинированной кости, костного мозга и тромбоцитами [59], а также при замещении матриксом дефектов трубчатых костей у собак [5]. Работы такого направления [53] способствовали выяснению механизмов остеогистогенеза при воздействии деминерализованного костного матрикса. Примеры из клинической практики свидетельствуют о выраженных пластических, остеоиндуктивных и бактериостатических свойствах деминерализованного костного матрикса [5]. Целесообразность и эффективность использования биологических материалов подвергается исследователями контролю с учетом их иммунологических свойств, все большее внимание уделяется изучению пусковых механизмов индуцирования регенерации костной ткани [45].

Проблема реактивности и регенерации костной ткани после огнестрельной травмы всегда имела первостепенное значение для военно-полевой хирургии, и не теряет актуальности в связи с продолжающимися локальными конфликтами, террористическими актами, активизацией действия криминальных структур, сопровождающихся многочисленными тяжкими повреждениями и ранениями. Для огнестрельных переломов, вызванных высокоскоростными ранящими снарядами, характерен большой объем тяжелых повреждений. В перинекроти-ческой области регистрируется пролиферация и дифференцировка клеток с преимущественным участием элементов остеогенной детерминации [10–15].

В доступной литературе мало данных по общегистологическому анализу регенерации костной ткани, других тканей регенерата при огнестрельных переломах. Имеются терминологические расхождения по определениям гистогенетической природы тканей, образующихся в зоне дефекта кости, допускается возможность метаплазии одних тканей в другие в процессе восстановления кости, тогда как вопрос об этом квалифицированно обсужден в свете принципов тканевой детерминации и механизмов тканевого гомеостазиса [37]. Исследователи продолжают вести поиск средств и приемов, стимулирующих регенерацию костной ткани [42], но часто с расчетом на их местное происхождение и действие в области перелома кости, сформирован методологический подход к изучению остеогенных свойств фармакологических препаратов [32]. Следует отметить, что в последнее время активно проводится изучение действия даларгина – син- тетического аналога лей-энкефалина с цито- и стрессп-ротективным действием на заживление костных ран, экспериментального инфаркта миокарда [2], на регенерацию нервов [1], огнестрельных костно-мышечных ран конечностей [21], на восстановительные процессы в пос-стравматически измененных тканях костей [35]. В литературе мало сведений, характеризующих аспекты изучения оптимизации остеогистогенеза при огнестрельных повреждениях костей.

И сегодня, по мнению многих клиницистов, огнестрельные переломы длинных трубчатых костей, как правило, сопровождаются распространенными некрозами костных осколков в результате непосредственного разрушения кости ранящим снарядом или разрушения питания осколков, что требует первичной хирургической обработки таких переломов, включающей рассечение и иссечение тканей с одновременным удалением свободно лежащих костных осколков, спиливания или скусыва-ния выстоящих в рану острых отломков [6, 7, 27, 47, 48]. Нет единства у военных хирургов и травматологов по поводу принципиальной возможности выполнения радикальной и щадящей первичной хирургической обработки огнестрельных ран конечностей и переломов [44].

Накопленные сведения о регенерации костной ткани при огнестрельных переломах, современные достижения клинической медицины и применение нового арсенала методов лечения огнестрельных переломов дали, на наш взгляд, определенные перспективные результаты [14], что, безусловно, не исключает дальнейших исследований объема первичной хирургической обработки [23]. Следует отметить наблюдательность и прозорливость хирурга Русанова Г.А., который в своей монографии представил рисунок без описания его в тексте и авторского анализа, но в подписи, к которому им обозначен “остеогенез по периферии осколка со стороны, противоположной ране при огнестрельном переломе” [40]. Этот факт можно считать революционным переворотом в понимании посттравматического остеогенеза при наличии костных осколков, поскольку впервые выявил при огнестрельных переломах гистобластических потенций костной ткани как системы на экстремальное воздействие. В других исследованиях установлено, что при формирована регенерата осколки оказываются инкорпорированными в его состав, значительная из часть в дальнейшем ре-васкуляризуется. Сохранившие жизнеспособность остеогенные клетки костных осколков пролиферируют и дифференцируются в остеобласты, которые продуцируют грубоволокнистую костную ткань [10–15].

Необходимо подчеркнуть, что целостное исследование регенерации костной ткани после огнестрельных повреждений, обоснованный выбор средств, оптимизирующих ее восстановление, возможно только на основе глубокого понимания общих закономерностей гистогенеза [49]. Учет структурных иерархических уровней организации жировых систем [17], гистогенетический подход к проблеме регенерации тканей [28], рассмотрение проблемы заживления костных переломов с позиций концепции клеточно-диффероновой организации тканей [29], развиваемой в работах А.А. Клишова, Р.К. Данилова и В.Г. Гололобова, [10–15, 17–19, 28–31], являются ключе- выми звеньями методологии исследования регенерационного остеогистогенеза, имеющими фундаментальное и практическое значение. С этих фундаментальных позиций исследуются клеточные и ультраструктурные основы регенерации костной ткани в условиях механического перелома с применением биорегуляторов [13] и кле-точно-дифферонной организации гистогенеза при огнестрельном повреждении [15]. Хирурги и травматологи сознают, что понимание сути сложных, многофакторных по своему патогенезу форм экстремальных состояний, связанных с боевой травмой, невозможно без изучения глубинных процессов жизнедеятельности на уровне фундаментальных наук [22]. Принципиально новые разработки и решения никогда не возникнут на почве бесконечных модернизаций существующих приемов, конструкций, методов лечения. Они возможны только на базе непрерывного изучения фундаментальных основ патологической физиологии, генетики, клеточного деления, морфологии и регенерации в широком смысле этого слова [24].

Аналитический обзор свидетельствует, что изучению посттравматической регенерации костной ткани и регуляции этого процесса придается большое и заслуженное внимание гистологами, патоморфологами, клиницистами и исследователями смежных специальностей. Имеется ряд достижений в этой области, особенно прикладного характера. Но при этом большом объеме фактических данных по посттравматическому остеогистогенезу, и его регуляции в литературе имеются весьма различные мнения об источниках образования костных клеток при регенерации, гистологическом происхождении тканей регенерата в области перелома. Гистоархитектоника пластинчатой костной ткани и ее восстановление рассматривается часто без учета современной концепции о кле-точно-дифферонной организации тканей и регенерационном гистогенезе. Рассмотрение состояния проблемы регенерации костной ткани убеждает в том, что многие вопросы этой важной области гистологии и медицины остаются недостаточно разработанными. Недооценка закономерностей нормального развития и строения тканей для трактовки регенерационных и патологических процессов рассматривается во многих морфологических и клинических работах. Между тем имеются неоспоримые доказательства тому, что и при огнестрельных переломах конечностей патологические процессы в тканях развиваются на основе общебиологических закономерностей. Так, различия между физиологической регенерацией и регенерацией после повреждения являются не столько качественными, сколько количественными. Для понимания клеточных механизмов раневого процесса в костной ткани необходимо знать клеточно-дифферон-ную организацию этой ткани до момента повреждения, однако она еще мало изучена.

К сожалению, в литературе мало систематических исследований ультраструктурных основ клеточнодиффе-ронной организации после механического повреждения и огнестрельных переломов. Необходим дальнейший общегистологический анализ динамики заживления огнестрельных костных переломов, выявления возможных клеточных источников формирования тканей регенера- та, особенно костной, определения пролиферативной активности остеобластов, изучения клеточных дифферо-нов, обеспечивающих регенерационный гистогенез тканей в костной ране, количественной характеристики состояния межклеточного вещества и его минерализации в процессе восстановления целостности кости, роли костных осколков в этих процессах, а также установление возможностей оптимизации остеогистогенеза в этих условиях.

Нуждаются в дальнейшем исследовании вопросы специфики стимулирующего или тормозящего действия ряда веществ, применяемых с целью регуляции процессов заживления переломов. Требуется накопление экспериментальных данных для научно обоснованного применения различных регулирующих восстановление костной ткани факторов, в этом направлении уже есть успехи.

Таким образом, несомненная актуальность проблемы, незавершенность разработок многих нюансов посттравматической регенерации костной ткани в условиях заживления механических и огнестрельных переломов на фоне роста потребностей хирургов в теоретическом обосновании практических методов и новых лечебных мероприятий открывают большой простор для дальнейших исследований.