Способ коррекции дефекта межпозвонкового диска в эксперименте
Владельцы патента RU 2494469:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Новосибирский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ФГБУ "ННИИТО" Минздравсоцразвития России) (RU)
Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и касается разработки способа лечения ранних стадий остеохондроза, а также коррекции травматических повреждений межпозвонкового диска. Для этого удаляют пульпозное ядро из межпозвонкового диска. В ложе удаленного ядра укладывают трехмерный хондротрансплантат, содержащий в т.ч. низкодифференцированные хондроциты с высокой потенцией к синтезу и пролиферации. Размер хондротрансплантата соответствует размеру дефекта. При наличии в хондротрансплантате клеток разной степени дифференцировки способ обеспечивает полное замещение пульпозного ядра, восстановление высоты диска в короткие сроки, а также предотвращение его дальнейших дистрофических изменений. 7 ил.
Изобретение относится к экспериментальной медицине, а именно к травматологии и ортопедии и может быть использовано при лечении ранних стадий остеохондроза, а также для коррекции травматических повреждений межпозвонкового диска.
Известен способ получения пульпозного ядра. Клетки пульпозного ядра межпозвонкового диска хвоста коровы культивировали на поверхности костного заменителя (кальций фосфата) и выдерживали 6 недель в культуральной среде. Было сформировано пативное пульпозное ядро, которое по гистологическим, биохимическим показателям и механизму компрессии было подобно нативному пульпозному ядру (Seguin C.A., Grynpas M.D., Pilliar R.M., et al. Tissue engineered nucleus pulposus tissue formed on a porous calcium polyphosphate substrate // Spine, 2004; 29: 1299-1307).
Недостатками данного способа является применение высокодифференцированных клеток с низким пролиферативным потенциалом и использование матриц-носителей, представляющий собой резорбируемый материал, являющийся инородным телом, препятствующим адаптации и метаболической кооперации трансплантируемых и материнских хондроцитов.
Известен способ трансплантации хондроцитов в область измененного межпозвонкового диска. Аутологичные хондроциты выделяли из биоптатов грыж диска и культивировали в течение 12 недель. Производилась инъекционная трансплантация аутологичных хондроцитов в межпозвонковые диски поясничного отдела позвоночника пациентам в возрасте от 18 до 60 лет. (Волков А.В. Клеточные технологии в травматологии и ортопедии: пути развития // Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, №4, 2007).
Основным недостатком используемого способа является применение высокодифференцированных клеток изъятых из дистрофически измененной ткани (межпозвонковой грыжи), что не обеспечит функциональную полноценность диска.
Наиболее близким к заявляемому является способ превентивной коррекции дистрофических изменений межпозвонковых дисков методом клеточной инженерии (Зайдман A.M., Корель А.В., Ким И.И., Маркин С.П. «Возможность превентивной коррекции дистрофических изменений межпозвонковых дисков методом клеточной инженерии» // Хирургия позвоночника №3, 2007). Нативные хондроциты получали способом, описанным в патенте RU №2285039. Культивированные клетки трансплантировались в пульпозные ядра межпозвонковых дисков поясничного отдела взрослых собак с помощью толстой иглы. Рана послойно ушивалась наглухо. Достоинством данного метода является то, что в пульпозные ядра межпозвонковых дисков вводились клетки высоко-, средне-, и малодифференцированные, способные к активному синтезу и дальнейшей дифференцировке. Пополнение клеточной популяции и синтез матрикса обеспечивает поддержание структурной целостности и гомеостаз межпозвонкового диска.
Основным недостатком данного способа - является инъекционное введение суспензии хондроцитов в пульпозное ядро, поскольку, повышается вероятность повреждения клеток при трансплантации. Хондроциты, лишенные адекватного микроокружения, проходят стадию метаболической адаптации. В связи с этим специфическая дифференцировка пересаженных клеток отсрочена во времени.
Задачей данного изобретения является разработка способа восстановления структуры и функции межпозвонкового диска путем введения в ложе пульпозного ядра трехмерного хондротрансплантата для коррекции дистрофических нарушений на ранних стадиях развития остеохондроза.
Поставленная задача решается за счет того, что удаляют пульпозное ядро из межпозвонкового диска, укладывают трехмерный хондротрансплантат, содержащий низко дифференцированные хондроциты с высокой потенцией к синтезу и пролиферации, в ложе удаленного пульпозного ядра межпозвонкового диска, при этом размер хондротрансплантата соответствует размеру дефекта.
Решение поставленной задачи позволяет восстановить структурно-функциональную целостность межпозвонкового диска и предотвратить его дальнейшие дистрофические изменения.
Технический результат достигается за счет того, что трехмерный хондротрансплантат содержит низкодифференцированные хондроциты с высокой потенцией к синтезу и пролиферации. Хондротрансплантат, пересаженный в соответствующую метаболическую среду полости пульпозного ядра, полностью заполняет дефект и, дифференцируясь в гиалиновый хрящ, обеспечивает восстановление структурно-функциональной целостности межпозвонкового диска. Сохранение метаболизма клеток пульпозного ядра предотвращает дистрофические изменения в фиброзном кольце. Хондротрансплантат не вызывает агрессии антител, что позволяет избежать воспаления и отторжения в послеоперационном периоде.
Способ осуществляется следующим образом.
Собаке после предварительного введения в наркоз осуществляется левосторонний косой внебрюшинный доступ к поясничным позвонкам. Обнажаются передние поверхности тел позвонков со смежными межпозвонковыми дисками. Проводится П-образное рассечение передней продольной связки, переднего отдела фиброзного кольца, визуализируется пульпозное ядро межпозвонкового диска. Малой ложкой Фолькмана пульпозное ядро удаляется из межпозвонкового диска. В ложе пульпозного ядра межпозвонкового диска укладывается трехмерный хондротрансплантат, соответствующий размеру образованного дефекта. Рассеченная передняя порция фиброзного кольца и передней продольной связки возвращается на свое исходное место по типу «заплаты». Сверху укладывается полоска гемостатической губки. Послойные швы на рану. Асептическая повязка.
Пример конкретного выполнения способа.
В эксперименте моделировался дефект межпозвонкового диска с последующей его коррекцией с использованием трехмерного хондротрансплантата, содержащего низкодифференцированные хондроциты с высокой потенцией к синтезу и пролиферации. Контролем служил дефект межпозвонкового диска с удаленным пульпозным ядром без коррекции трехмерным хондротрансплантатом.
После предварительного введения в наркоз взрослой собаки дикого типа осуществлялся левосторонний косой внебрюшинный доступ. Рассекалась кожа, подкожная клетчатка, наружная и внутренняя косые мышцы, поперечная мышца, поперечная фасция. Путем тупого расслоения забрюшинной клетчатки достигалась передняя поверхность поясничного отдела позвоночника. Обнажались передние поверхности тел L7, L6, L5, L4, L3 позвонков поясничного отдела со смежными межпозвонковыми дисками. Передняя продольная связка не отслаивалась. Лигировались и пересекались передние сегментарные сосуды на этом протяжении. Проводился тщательный гемостаз в ране с использованием электрокоагуляции. Для рентгенологической идентификации позвоночных сегментов в послеоперационном периоде в тело L7 позвонка устанавливалась металлическая метка путем вбивания кончика инъекционной иглы в центр тела и ее скусывания. Визуализировались передние отделы межпозвонковых дисков L4-L5 и L3-L4. Путем П-образного рассечения передней продольной связки фиброзного кольца визуализировалось пульпозное ядро. Для моделирования дефектов из межпозвонковых дисков L5-L4 и L4-L3 малой ложкой Фолькмана удалялись пульпозные ядра. В экспериментальный межпозвонковый диск L5-L4 в ложе пульпозного ядра пинцетом укладывался трехмерный хондротрансплантат, соответствующий размеру дефекта, образованного при удалении пульпозного ядра. Для сравнения в контрольном межпозвонковом диске L4-L3 коррекция дефекта не выполнялась. П-образно рассеченные фиброзные кольца кольца дисков L5-L4 и L4-L3 вместе с передней продольной связкой устанавливались на свое место по типу «заплаты». Сверху па межпозвонковые диски укладывались полоски гемостатической губки размером 1×2 см. Накладывались послойные швы на рану. Асептическая повязка.
До операции и в завершении эксперимента (через 6 месяцев) были сделаны рентгенограммы. Через 1, 3, 6 месяцев собаки выводились из эксперимента. Препараты межпозвонковых дисков (экспериментальных и контрольных) извлекались и подвергались морфологическим и гистохимическим исследованиям.
Результаты эксперимента иллюстрируются чертежами.
Фиг.1 - гистологический срез экспериментального межпозвонкового диска с пересаженным трехмерным хондротрансплантатом через 1 месяц после операции. (гематоксилин - эозин ×400).
Фиг.2 - гистологический срез экспериментального межпозвонкового диска через 3 месяца после пересадки трехмерного хондротрансплантата (гематоксилин - эозин ×400).
Фиг.3 - гистологический срез экспериментального межпозвонкового диска через 6 месяцев после трансплантации (гематоксилин - эозин ×200)
Фиг.4 - гистологический срез контрольного межпозвонкового диска с удаленным пульпозным ядром через 1 месяц после удаления пульпозного ядра (гематоксилин - эозин ×200)
Фиг.5 - гистологический срез контрольного межпозвонкового диска через 3 месяца после операции (гематоксилин - эозин ×200).
Фиг.6 - гистологический срез контрольного межпозвонкового диска через 6 месяцев после операции, (гематоксилин - эозин ×200).
Фиг.7 - боковая рентгенограмма собаки через 6 месяцев после операции.
В экспериментальном межпозвонковом диске на гистологических препаратах через 1 месяц (Фиг.1) после пересадки трехмерного хондротрансплантата в ложе удаленного пульпозного ядра наблюдалась пролиферация клеток хондротрансплантата (1) и формирование хондронных структур (2). Через 3 месяца (Фиг.2) хондротрансплантат заполнил все пространство ложа бывшего пульпозного ядра и тесно прилежит к фиброзному кольцу (3). Через 6 месяца после операции (Фиг.3) в зоне трансплантации сформирован гиалиновый хрящ с регулярным расположением хондроцитов (4) и гомогенным матриксом (5).
В контрольном межпозвонковом диске на гистологических препаратах через 1 месяц (Фиг.4) после удаления пульпозного ядра в зоне дефекта сформирован соединительно-тканный регенерат (6) с мелкими сосудами (7). Через 3 месяца (Фиг.5) в зоне дистрофии наблюдается распад коллагеновых волокон (8). В боковых отделах диска выявляется активный остеогенез (9). Через 6 месяцев (Фиг.6) в зоне дефекта усиливается остеогенез с формированием костной ткани (10).
На боковой рентгенограмме собаки через 6 месяцев после операции (Фиг.7) в зоне экспериментального межпозвонкового диска (12) высота межпозвонкового диска сохраняется, рентгенографических признаков патологических изменений нет. В зоне контрольного межпозвонкового диска четко видна суженная межпозвонковая щель (11). Наблюдается склероз смежных отделов тел позвонков, видны передние костные разрастания на уровне смежных позвонков.
Способ коррекции дефекта межпозвонкового диска в эксперименте путем введения культивированных хондроцитов, отличающийся тем, что удаляют пульпозное ядро из межпозвонкового диска, укладывают трехмерный хондротрансплантат, содержащий низкодифференцированные хондроциты с высокой потенцией к синтезу и пролиферации, в ложе удаленного пульпозного ядра межпозвонкового диска, при этом размер хондротрансплантата соответствует размеру дефекта.
