Суставной хрящ , особенно тот, который находится в коленном суставе, обычно характеризуется очень низким коэффициентом трения, высокой износостойкостью и плохими регенеративными качествами. Он отвечает за большую часть сопротивления сжатию и несущей способности коленного сустава, и без него ходьба становится болезненной или невозможной. Остеоартрит — распространенное заболевание, связанное с недостаточностью хряща, которое может привести к ограничению диапазона движений, повреждению костей и, как правило, к боли. Вследствие сочетания острого стресса и хронической усталости остеоартроз напрямую проявляется в изнашивании суставной поверхности, а в крайних случаях может оголяться кость в суставе. Некоторые дополнительные примеры механизмов разрушения хряща включают разрыв связей клеточного матрикса, ингибирование синтеза белка хондроцитов и апоптоз хондроцитов . Существует несколько различных вариантов ремонта при повреждении или поломке хряща.
«Маци» или аутологичные культивированные хондроциты на коллагеновой мембране свиньи — это метод лечения дефектов хряща коленного сустава. Это лечение было одобрено Управлением по контролю за продуктами и лекарствами в 2016 году только для лечения взрослых. [1]
Хондрогенез, индуцированный аутологичным матриксом, также известный как AMIC , представляет собой вариант биологического лечения повреждения суставного хряща методом стимуляции костного мозга в сочетании с коллагеновой мембраной. В его основе лежит операция микропереломов с применением двухслойной коллагеновой мембраны I/III.
Техника AMIC была разработана для устранения некоторых недостатков хирургии микропереломов, таких как переменный объем восстанавливаемого хряща и функциональное ухудшение с течением времени. Коллагеновая мембрана защищает и стабилизирует МСК, высвобождаемые в результате микропереломов, и усиливает их хондрогенную дифференцировку .
Операция AMIC представляет собой одноэтапную процедуру. После оценки повреждения хряща существует два метода доступа к суставу для проведения операции AMIC. Сначала необходимо выполнить мини-артротомию. Во-вторых, это полностью артроскопическая процедура. [2]
Собственный хрящ человеческого тела по-прежнему остается лучшим материалом для покрытия коленных суставов. Это стимулирует усилия по разработке способов использования собственных клеток человека для роста или повторного выращивания хрящевой ткани для замены отсутствующего или поврежденного хряща. Один из методов клеточной замены называется имплантацией аутологичных хондроцитов (ACI) или трансплантацией аутологичных хондроцитов (ACT).
Обзор по оценке имплантации аутологичных хондроцитов был опубликован в 2010 году. Выводы заключаются в том, что это эффективное лечение дефектов хряща на всю толщину. Данные не свидетельствуют о том, что ACI превосходит другие методы лечения. [3]
Один метод лечения ACI, называемый MACI (аутологичные культивированные хондроциты на свиной коллагеновой матрице), показан здоровым пациентам в возрасте 18–55 лет со средним и большим повреждением хряща. Он не применим к пациентам с остеоартритом. Хондроциты пациента удаляют артроскопически из ненесущей нагрузки области либо из межмыщелковой вырезки, либо из верхнего гребня медиального или латерального мыщелков бедренной кости. 10 000 клеток собирают и выращивают in vitro в течение примерно шести недель, пока популяция не достигнет 10–12 миллионов клеток. Затем эти клетки высевают на пленку, которая имплантируется в область повреждения хряща и впитывается обратно в ткани пациента. Имплантированные хондроциты затем делятся и интегрируются с окружающей тканью и потенциально образуют гиалиноподобный хрящ.
Другой метод ACI, использующий «хондосферы», использует только хондроциты и не использует матричный материал. Клетки растут в самоорганизующихся сфероидных матрицах, которые имплантируются с помощью введенной жидкости или тканевого матрикса. [4]
Такие методы, как EELS-TALC [5] для усиления ACI и MACI, позволяющие создавать тканеинженерные хондроциты с долгосрочным сохранением нативного фенотипа коленного хряща in vitro и in vivo, [6] [7] с помощью инженерной тканевой конструкции, содержащей стволовые клетки. Сообщалось, что предшественники [8] наряду с теми, которые экспрессируют маркеры плюрипотентности [9] и имеют дополнительное преимущество обогащенной экспрессии гиалуроновой кислоты (НА) клетками [10] , что будет способствовать импровизированной регенеративной терапии повреждения хряща.
Поскольку мезенхимальные стволовые клетки могут регенерировать хрящ, рост хряща в коленях человека с использованием аутологичных культивированных мезенхимальных стволовых клеток находится в стадии исследования и предварительного клинического применения и по состоянию на 2016 год кажется безопасным. [11] Преимуществом этого подхода является то, что у человека используются собственные стволовые клетки. используются клетки, избегая отторжения тканей иммунной системой . Стволовые клетки позволяют хирургам выращивать замещающий хрящ, что дает новой ткани больший потенциал роста. [11] [12] Хотя по состоянию на 2018 год проведено мало долгосрочных исследований, наличие проблем с коленями в анамнезе [13] и вес тела являются факторами, определяющими эффективность процедуры. [14]
Исследование 2011 года сообщило о гистологически подтвержденном возобновлении роста гиалинового хряща в колене. Успешный протокол включал артроскопическое микросверление/ хирургию микропереломов с последующими послеоперационными инъекциями аутологичных клеток-предшественников периферической крови (PBPC) и гиалуроновой кислоты . [15] Процедура создает каркас для сгустков крови , на котором можно рекрутировать введенные PBPC и усиливать хондрогенез в месте локализованного поражения.