Переломы и вывихи, несмотря на боль и длительный период восстановления, не являются, по мнению ортопедов, самыми тяжелыми травмами опорно-двигательного аппарата. Гораздо труднее восстановить поврежденную хрящевую ткань и суставы, сохранив при этом прежнюю подвижность.
ХРУПКАЯ ТКАНЬ
Проблемы с позвоночником, коленными и тазобедренными суставами — прямое следствие травматизации хрящей. При этом восстанавливаются они не более чем на 50%, что делает невозможной полную реабилитацию после травмы. Поврежденный хрящ практически всегда приводит к сильнейшим болям в суставах, переходящим в хроническую форму остеоартроза, чреватого полной потерей подвижности. По статистике ВОЗ, только в США экономический ущерб от травм хрящей, заключающийся в потере пациентами трудоспособности, приближается к 65 млрд долл.
Между тем исследователи из американского Северо-Западного университета считают, что разработанный ими биоактивный наноматериал позволит полностью восстанавливать поврежденный хрящ, способствуя росту новых клеток в местах разрыва непосредственно в организме пациента. Врачи добились того, что рост новой ткани будет происходить без использования дорогостоящих препаратов — факторов роста, способствующих восстановлению тканей.
Новая, не требующая грубого вмешательства терапия активизирует стволовые клетки костного мозга, программируя их на перерождение в хрящевые клетки, которые замещают собой разрушенные участки хряща. До сегодняшнего дня подобных результатов ни одна схема лечения не давала.
«В отличие от костей хрящи не растут и не регенерируются, поэтому клинические стратегии по восстановлению этой ткани представляют для врачей большой интерес, — отметил директор Института бионанотехнологий в медицине, руководитель исследования Сэмюэл Стапп. — И миллионы людей, страдающих от профессиональных травм или возрастной деградации хрящевой ткани, скоро почувствуют на себе, насколько эффективен новый способ реабилитации».
Выполняя роль своеобразной смазки между трущимися поверхностями суставов, хрящи постоянно испытывают как статическую, так и динамическую нагрузку. Структура хряща позволяет ему испытывать обратимую деформацию и в то же время сохранять способность к обмену веществ и размножению. Особенностью хряща по сравнению с другими видами тканей в организме является то, что в нем мало клеток и они окружены большим количеством межклеточного пространства — матрикса. Именно поэтому хрящ так плохо восстанавливается после повреждений — в нем очень мало клеток, способных размножаться, и основная часть регенерации идет за счет внеклеточного матрикса.
КОЛЛАГЕНОВОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ
В хрящах, которые препятствуют соприкосновению суставных поверхностей, половину всего матрикса составляет коллаген — основной белок соединительной ткани. Коллагеновые волокна делают хрящи прочными, но эластичными, препятствуя растяжениям и разрывам.
«Наш материал, состоящий из наноскопических волокон, стимулирует стволовые клетки костного мозга, которые активизируют производство естественного коллагена второго типа в хрящевой ткани, что способствует заживлению ткани в месте разрыва, — объясняет профессор ортопедической хирургии Саид Шах. — Сама процедура называется микрофракцией, которая сегодня активно используется для выращивания донорских хрящей в лабораториях. Однако, как правило, новые хрящи производятся с преобладанием коллагеновых волокон первого типа, который больше походит на рубцовую ткань, и донорский хрящ получается грубым и неэластичным».
Новый наноматериал, по консистенции напоминающий жидкий гель, вводится в область повреждения суставов, где он заполняет травмированные участки и смешивается с внутриклеточным матриксом, активизируя в нем процессы, которые в разы повышают факторы роста и выработку коллагена второго типа, что запускает производство новых хрящевых клеток. Таким образом, обеспечивая среду и материал в виде стволовых клеток для рождения новых участков хряща, он активизирует механизмы естественной регенерации.
Препарат уже прошел испытания на животных. Ученые проверяли его эффективность с различными комбинациями препаратов — факторов роста. Вопреки ожиданиям врачей, эти препараты, традиционно применяющиеся в восстановительной медицине, не только не оказали положительного влияния на свойства наноматериала, но и, наоборот, тормозили его работу.
«То, что терапия с помощью нового материала не требует никаких медикаментозных допингов, — это настоящий прорыв в реабилитационной медицине, — говорит Сэмюэл Стапп. — Во-первых, это значительно удешевит лечение, а во-вторых, мы избежим побочных эффектов от применения синтетических факторов роста». Как показали опыты на животных, для полного восстановления хряща при средней тяжести повреждения требуется около месяца.
