Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

ПАРАТГОРМОН-РОДСТВЕННЫЙ ПРОТЕИН. 2-е издание переработанное и дополненное

Курзанов А. Н., Ледванов М. Ю., Быков И. М., Медведев В. Л., Стрыгина Е. А., Бизенкова М. Н., Заболотских Н. В., Ковалев Д. В., Стукова Н. Ю.,

12.1. Водные замечания о репаративном остеогенезе

Костная ткань не только постоянно реконструируется комбинированной и жестко регулируемой активностью костных клеток, но также обладает способностью к заживлению без рубцов после перелома, а также восстановлению морфофункциональных характеристик под влиянием таргетной фармакотерапии. Заживление перелома кости представляет собой сложный регенеративный процесс, инициируемый в ответ на повреждение, и сходно с развитием кости (Bahney C. et al., 2019). Репаративная регенерация костной ткани – многоэтапный процесс закономерности развития, специфические особенности которого определены условиями его течения (Marsell R., Einhorn T.A., 2011). Основным механизмом репаративного остеогенеза является дифференцировка и пролиферация предшественников остеогенных клеток, рекрутируемых из эндоста и периоста поврежденных костных структур. На начальной стадии восстановления перелома различные факторы, продуцируемые поврежденными тканями, воздействуют на коммитированные остеопрогениторные клетки и недифференцированные мезенхимальные клетки в месте повреждения, что приводит к образованию твердого каллуса и увеличению прочности в месте перелома кости (Dimitriou R. et al., 2005). Чтобы состоялась регенерация полностью функциональной кости, многие взаимосвязанные анатомические, биомеханические и биохимические процессы должны происходить хорошо скоординированным образом. По мнению многих исследователей, молекулярно-клеточные механизмы формирования репаративного и физиологического остеогенеза в основном аналогичны, отличаясь лишь интенсивностью и масштабом процессов (Оноприенко Г.А., Волошин В.П., 2017). Некоторые фундаментальные аспекты заживления переломов, особенно эндохондральная фаза, имеют четкие параллели с развитием длинных костей (Einhorn T.A., Gerstenfeld L.C., 2015; Kronenberg H.M., 2003). Общая зависимость формирования эндохондральной кости для заживления перелома и развития длинной кости указывает на естественные процессы, которые могут усиливаться для предотвращения или лечения отсроченных или несращенных переломов. Поддержание хондроцитов в недифференцированном и пролиферативном состоянии важно для создания хрящевых каркасов, на которых остеобласты создают трабекулы в развивающейся ростовой пластинке, а также твердый каллус во время заживления перелома (Kostenuik P., Mirza F.M., 2017).

Восстановление тканей, утраченных в результате какого-либо патологического процесса принято определять термином «репаративная регенерация». Одной из наиболее обсуждаемых в литературе тем, связанных с процессом регенерации является проблема целенаправленного воздействия на него в процессе лечения патологических состояний в целях улучшения результатов восстановления утраченных тканей. Основным способом восстановления утраченной костной ткани является костная пластика – хирургическая процедура, которая обеспечивает условия для замены недостающей костной ткани. Биологические механизмы, обеспечивающие обоснование костной пластики, включают остеокондукцию, остеоиндукцию и остеогенез. Во многих публикациях рассматриваются способы и средства воздействия на процесс репаративной регенерации с целью его интенсификации, которые обозначаются, как «стимуляция репарации». По мнению многих физиологов, стимулировать репаративную регенерацию, обусловленную филогенезом, практически невозможно. Под словом «стимуляция» рассматривается воздействие на некоторые стороны репарации для создания оптимальных условий ее естественного течения. Исходя из сказанного следует, что в контексте данной главы правильным будет использование таких терминов, как «оптимизация», «коррекция», «регуляция» репаративного остеогенеза.

Основным механизмом репаративной регенерации костной ткани являются пролиферация и дифференцировка предшественников остеогенных клеток, находящихся в периосте и эндосте вблизи зоны костного повреждения. Известны два пути оптимизации репаративного остеогенеза: пролонгированная стимуляция остеогенных клеток-предшественников в зоне костного повреждения и (или) имплантация в эту зону аутологичных остеогенных клеток-предшественников. Оба эти подхода базируются на принципах оптимизации остеоиндукции в локусе повреждення кости.

Феномен индуцированного новообразования кости после имплантации деминерализованного костного матрикса был открыт в 1965 году. (Urist M.R., 1965). Впоследствии было установлено, что это явление связано с воздействием особых остеоиндуктивных белков, которые способствуют дифференцировке мезенхимальных стволовых клеток в хондро- и остеобласты (Jain A.P. et al., 2013; Granjeiro J.M. et al., 2005). В настоящее время выделено и охарактеризовано почти 50 различных морфогенетических факторов (Simpson A.H.R.W. et al., 2006; Wozney J.M., Rosen V. 1998).

Общим условием для успешной регенерации костных дефектов является активация внутренних механизмов организма для восстановления тканей. В настоящее время это достигается с помощью костной трансплантации с использованием аутологичных источников ткани, и является успешным примерно в 50–80 % случаев (Zimmermann G., et al., 2009). Хотя этот метод является стандартом медицинской помощи, он связан со многими ограничениями и осложнениями (Goulet J.A. et al., 1997). Биологическая оптимизация или активизация остеоиндуктивности аллогенных или ксеногенных костных имплантатов может быть достигнута процессом деминерализации с добавлением остеоиндуктивных белков либо других ростовых факторов (Schwartz Z. et al., 1998).

Процесс остеоиндукции состоит в активации дифференцировки остеопрогениторных клеток в остеобласты, которые затем формируют новую кость. Большинство остеоиндуктивных факторов представляют собой внеклеточные белки или пептиды, опосредующие передачу сигнала от клетки к клетке. Примерами остеоиндуктивных цитокинов являются определенные костные морфогенетические белки и некоторые факторы роста и дифференцировки. Некоторые остеоиндуктивные молекулы не являются секретируемыми молекулами. LIM-белок минерализации-1 является примером внутриклеточной остеоиндуктивной молекулы. Значительные успехи достигнуты в характеристике молекулярного состава и механизма действия ряда остеоиндуктивных молекул. Понимание сложных клеточных и молекулярных взаимодействий, которые управляют костным метаболизмом кости при ее ремоделировании в норме и регенерацией при патологии, привело к появлению новых терапевтических подходов, направленных на формирование костной ткани, созданию препаратов с высокой анаболической активностью и потенциальным низким риском побочных эффектов (Russow G. et al., 2019). Различные типы сигнальных факторов влияют на заживление метаболических нарушений структуры костной ткани и повреждений целостности скелета переломов, и продолжающееся изучение этих факторов может привести к новым перспективным клиническим методам лечения костей.