Стадия воспаления репаративная регенерация

Под регенерацией подразумевают восстановление тканью, органом утраченной или поврежденной специализированной структуры.

Физиологическая регенерация заключается в обновлении морфофункциональных свойств ткани или органа с помощью естественных механизмов, например, образовании новых и резорбции старых, изношенных остеонов в кости.

При репаративной регенерации происходит процесс формирования новых структур на месте повреждения или травмы. В качестве иллюстрации можно привести процесс перелома длинных трубчатых костей. Процессы репаративной регенерации клеток, заключающиеся в образовании тканей на месте гибели поврежденных элементов во многом регулируются механическими условиями. В частности, деформация регенерата, например растяжение, из-за нестабильности может стимулировать как образование костной мозоли, так и рассасывание кости в зоне контактирующих поверхностей. Если происходит рассасывание, то возрастает нестабильность в зоне перелома. Увеличивающаяся деформация регенерата, например с использованием компрессионно-дистракционных аппаратов для остеосинтеза, может привести к постепенной дифференцировке клеток стромы в сторону повышения их прочности и жесткости. Так, мягкая грануляционная ткань, способная выдержать существенную деформацию, замещается соединительной тканью, обладающей большей жесткостью, но меньшей прочностью к деформации. Этот процесс часто называют «непрямым» заживлением. Если щель перелома небольшая и костные отломки хорошо стабилизированы межфрагментарной компрессией, то деформация проявляется минимально. При этом часто возникает прямое образование костной ткани, а рассасывание кости и образование периостальной мозоли не всегда обязательно. Такой тип заживления переломов называют «прямым» (контактным).

После санации очага воспаления от микробных и чужеродных тел включаются механизмы, протекающие с участием лимфоцитов и макрофагов. Лимфоциты секретируют ИЛ-2 и ФНО, которые активируют моноциты крови, которые в тканях проходят через стадию примирования и трансформируются в активированные макрофаги. Эти клетки, в свою очередь, секретируют в окружающую ткань ростовые факторы типа ФРФ, тромбоцитарный фактор роста, ИЛ-6, которые оказывают влияние на остеобласты, фибробласты и эндотелиальные клетки. Фибробласты делятся и по мере созревания начинают секретировать компоненты экстрацеллюлярного матрикса (протеогликаны, гликозаминогликаны, фибронектин, адгезины и т.п.), включая коллаген. Макрофаги контролируют фибриллогенез путем продукции при необходимости ферментов — коллагеназы и эластазы. Следует отметить, что оптимум работы большинства изо-форм этих ферментов лежит в нейтральной среде, т.е. тогда, когда все кислые продукты в очаге воспаления уже удалены или нейтрализованы. Кроме того, макрофаги через секрецию простагландинов и ФРФ, ФРТ и других факторов могут стимулировать или супрессировать функцию фибробластов, оказывая тем самым влияние на объем новой ткани (Кетлицкий, 1995; Серов и др., 1995).

Параллельно активируются процессы ангиогенеза. При этом макрофаги как бы пробивают туннели в экстрацеллюлярном матриксе, в которые мигрируют клетки эндотелия. При этом возникают новые капилляры, которые растут, превращаются в более крупные сосуды, ветвятся и пронизывают новую ткань (Маянский, Урсов, 1997). Этот процесс в какой-то мере напоминает механизм аппозиционного роста костной ткани или образования костной мозоли при переломах, в котором прослеживается та же, по-видимому, общебиологическая последовательность событий.

В результате заживления раны образуется новая ткань, которая в той или иной мере замещает функцию поврежденных структур. К сожалению, не всякое воспаление заканчивается таким исходом. В ряде случаев оно происходит с образованием разнообразных дефектов, грубой рубцовой тканью, переходит в хроническую стадию, включает аутоиммунные механизмы и склерозирование (кальцификации) тканей.

А.В. Карпов, В.П. Шахов

Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики

Опубликовал Константин Моканов

Регенерация костной ткани обусловлена биологическим процессом обновления костной структуры в организме, которая способна разрушаться в результате изнашивания, различного рода повреждений и гибели клеточных тканей. Регенерация может быть репаративной и физиологической, когда восстановительные процессы тканевой структуры, в результате естественных возрастных изменений, в здоровом организме происходят достаточно медленно и не сопровождаются стрессовыми ситуациями.

Механизм костной регенерации

Переломы и повреждения кости, как правило, всегда сопровождаются повреждениями близлежащих мягких тканей, что провоцирует местную и общую ответную реакцию организма. В восстановительном периоде костная ткань претерпевает ряд сложных (общих) и местных (биологических и биохимических) изменений, которые напрямую зависят от таких факторов, как возраст пострадавшего, нарушение кровоснабжения ткани, качества лечебных мероприятий и состояния иммунной системы пациента. Механизм репаративных и физиологических регенераций протекает с общими закономерностями. Усиленное физиологическое восстановление тканей в той или иной мере пересекается с репаративными регенерациями.

Репаративный процесс предусматривает регенерацию потерянной в результате травмы или поврежденной ткани. В этих случаях качество и степень восстановительного процесса незначительно отличаются друг от друга. Например, при поражении нервной и мышечной ткани способность к ее полному восстановлению значительно ниже, чем костной, и чаще всего анатомически замещается образовавшимся соединительным рубцом. При повреждении костных тканей происходит поэтапный репаративный процесс с восстановлением анатомической формы, гистологической структуры и функциональности кости.

Главным принципом ремоделирования является не только восстановление после различных травм и повреждений, но и разрушение костной ткани, что обусловлено естественными процессами, происходящими в здоровом организме для удаления старой ткани и формирования новой. Полный цикл ремоделирования в среднем составляет от 40 до 180 дней.

Основные источники регенерации

Нормализация целостности ткани происходит при помощи клеточной пролиферации (рост клеток), в первую очередь, остеогенного (внутреннего) слоя надкостницы и эндоста (тонкой соединительнотканной оболочки, выстилающей полость костного мозга).

Клетки, участвующие в тканевой костной регенерации

Современное представление о регенерации костных тканей сочетает в себе метапластическую (превращение клеток других тканей эндометрий при определенных условиях) и неопластическую (новый рост) теории. Такие процессы могут развиваться в остеоцитах, остеобластах, фибробластах, лимфоцитарных, эритроцитарных и других преостеогенных клетках.

Стадии восстановления

Восстановительный цикл условно разделяется на 4 этапа:

1. начальная стадия сопровождается репродукцией (выработкой) элементов клеток, обусловленной действием продуктов некробиоза и некроза в поврежденных клетках и тканях. На этом этапе важно образование костной мозоли и нормализация процесса кровообращения в месте повреждений (травмы, переломов и т.д.);
2. на второй стадии осуществляется образование тканевой структуры, что обеспечивается действием анаболических гормонов. Клетки кости образуют специфическую основу, состоящую из костного регенерата. При благоприятных условиях (отсутствие хронических болезней, хорошая иммобилизация и т.д.) образуется остеоидная ткань;
3. третья стадия сопровождается образованием костной структуры с полным восстановлением локального кровообращения и минерализации белкового регенерата. Образованное свободное пространство между отломками тканей заполняется костными трабекулами, которые составляют пластинчатые и грубоволокнистые ткани кости. На заключительном этапе костная сеть объединяется, образуя широкий костный канал;
4. в заключительной фазе происходит полная перестройка основы регенерата с четким выделением кортикального слоя, восстановлением костномозгового канала и четко выраженной надкостницей. Хаотичное расположение обызвествленных структур заменяется повышенным образованием напластованного регенерата.

Несмотря на то, что сращение костной ткани происходит стадийно, разделение на этапы не имеет существенного значения, потому что в результате они вполне перекрываются между собой. Например, при идеальной фиксации и репозиции костной ткани чаще всего активизация различного вида клеток происходит практически одновременно, что значительно затрудняет разграничение стадийности репаративных процессов. Тем не менее, при выборе оптимальной тактики лечения особенности развития стадий обязательно следует учитывать.

Регенерация при переломах

При классическом, неосложненном переломе и неподвижности костных отломков достаточно часто отмечается первичное костное сращение, начальная стадия которого сопровождается врастанием сосудов и новообразованных мезенхимальных элементов в область поражения или гематомы. В этом случае образуется мозоль, состоящая из соединительных тканей, в которой практически сразу начинает образовываться костная ткань.

Далее предварительная мозоль созревает, преобразовываясь в зрелые пластинчатые кости, что приводит к появлению истиной костной мозоли, главным отличием которой является беспорядочное расположение костных перекладин. После выполнения костью своих функций возникает статическая нагрузка и новообразованная ткань при участии остеобластов и остеокластов подвергается перестройке. В это время восстанавливается иннервация, васкуляризация, а также появляется костный мозг.

Этапы регенерации костной ткани после перелома

При неблагоприятных местных условиях, а также диафизарных переломах, развивается вторичное костное сращение, характеризующееся образованием между отломками костей хрящевой ткани, которая стоит в основе строения кости. Именно поэтому вторичное сращение считается предварительно образованной костно-хрящевой мозолью, со временем превращающейся в полноценную кость. Важно учитывать, что вторичное сращение ткани встречается намного чаще, чем первичное, но требует более длительного восстановительного периода.

При неблагоприятном течении процесса регенерация костных тканей может нарушиться. Например, задержка восстановления замедляется при инфицированных ранах, когда процесс нагноения обостряет воспалительный процесс, тем самым затормаживая регенеративное восполнение ткани. В некоторых случаях образование первичной костно-хрящевой мозоли не преобразовывается в костную основу, сопровождаясь подвижностью сломанных осколков кости, что приводит к образованию ложного сустава. В то же время следует учитывать, что при избыточной продукции костной ткани регенерация может сопровождаться появлением экзостозов (костных наростов).

Как правило, регенеративные процессы в хрящевой ткани развиваются неполно, в отличие от костной ткани. Замещаются только легкие дефекты за счет хондробластов, которые и создают активное вещество хрящевой ткани с последующим их преображением в хрящ. При крупных дефектах хрящей наблюдается разрастание рубцовой ткани.

Этапы регенерации могут плавно переходить друг в друга, что позволяет сделать следующие выводы:

• для достижения идеальной фиксации и репозиции костных отломков необходимо как можно быстрее предпринять все необходимые меры до того, как возникнет дифференцировка клеток;
• при поздней репозиции все вмешательства по корректировке обломков могут вызвать повторное разрушение капилляров регенерата и нарушения остеогенеза;
• для стимулирования нарастания пластинчатых костей требуются функциональные нагрузки, что обязательно следует учитывать в дальнейшей терапии пациентов.

Регенерация костной ткани при переломе в большей степени зависит от того, насколько сильно разрушена кость, местных условий (кровообращение, воспалительные процессы и т.д.), а также смещения отломков.

Виды репаративной регенерации костных тканей

Специалисты условно разделяют регенерацию костной ткани на определенные виды и фазы:

Первичная

Эта фаза требует создания особых условий и развивается за достаточно короткое время и заканчивается образованием интермедиарной мозоли. Первичный вид регенерации встречается чаще всего при компрессионных и забойных повреждениях костей, а также при расстоянии между обломками от 50 до 100 мкм.

Первично-замедленная

Такой вид сращения отмечается в том случае, когда неподвижные обломки плотно прижаты друг к другу, без дополнительного пространства. Первично-замедленное сращение проходит исключительно по сосудистым каналам, что приводит к частичному сращению, в то время как полное межкостное сращивание требует совмещения костных обломков. Многие специалисты считают такой вид репарации достаточно эффективным.

Вторичная

Вторичное сращение аналогично процессу заживления раневой поверхности мягкой ткани, однако между ними существуют отличительные особенности. Заживление ран мягкой ткани обусловлено вторичными натяжениями и, как правило, итогом становится образование рубцов. Репарация клеток при переломе задействует весь костный материал и заканчивается образованием полноценных костей. Однако важно учитывать, что для вторичного срастания кости необходимо обеспечение надежной фиксации отломков. При ее отсутствии или плохо проведенном подготовительном этапе клетками будут пройдены 2 фазы (фибро- и хондрогенез), после чего переломы заживут, но кость может окончательно не срастись.

Характерные смещения отломков кости

Качество проведенного лечения определяется характером образовавшейся мозоли на контрольном рентгенологическом снимке. На плохую фиксацию отломков кости указывает большой размер мозоли.

Препараты, стимулирующие восстановление

Использование стимулирующих регенерацию кости препаратов тесно взаимосвязано с определенными репаративными стадиями. Например, на начальном этапе рекомендуется прием лекарственных средств, действие которых направлено на улучшение обмена веществ и клеточной инфильтрации. Кроме того, при образовании пластинчатых костей огромное значение принадлежит нагрузкам на костные сегменты.

Для ускорения процесса восстановления структур рекомендуется применение следующих средств и методик лечения:

• эффективным воздействием обладает локальный массаж и дозированные динамические нагрузки на травмированную конечность;
• ИК и УВЧ, при которых направленная доза излучения способствует активизации восстановительных процессов пораженной области;
• электрофорез с добавлением лекарственных препаратов, магнитотерапия, электростимуляция, оксибаротерапия;
• для ускорения регенерации рекомендуются медикаментозные препараты (Цистеин, Метионин, Карбоксилин, Ретаболил, Кальцитрин, Тиреокальцитонин, витамины, и т.д.);
• при необходимости назначается аутогемотерапия, некрогормонотерапия и т.д.

Важно учитывать, что такие способы стимуляции регенеративных процессов, как магнито- и лазеротерапия, теоретически не объяснимы, однако практика показывает их положительное воздействие на срастание поврежденных костей.

Заживление переломов губчатых костей протекает с некоторыми особенностями. Прочность (механическая) губчатых костей в большинстве случаев определяется костными балками, которые располагаются в эндостальной зоне, а не в кортикальном слое. Оптимальными условиями регенерации губчатой костной ткани является максимальное сближение отломков кости (при вколоченном переломе). Вколачивание костных отломков возможно при помощи компрессионного аппарата, который позволяет сопоставить костные фрагменты даже при большом расстоянии между ними.

Специальный аппарат (Пустовойта) позволяет самостоятельно дозировать нагрузку на конечности при помощи пульта управления

Периостальные мозоли во время заживления губчатых костей слабо выражены. В этом случае регенерация полностью зависит от внутренних (возрастная категория пациента, нормализация обменных процессов, гормональный статус и т.д.).

Критерии успешности регенерации

На успешность проведенных мероприятий указывают следующие показатели:

• субъективные показатели – у пациента отсутствуют жалобы на болевую симптоматику, а также патологическую подвижность при небольших динамических и статических нагрузках и существующая возможность сохранения функциональности конечности;
• клинические объективные тесты – при пальпации пациент не ощущает болезненности, в месте перелома отсутствует подвижность при умеренных продольных нагрузках. Кратковременная статическая нагрузка на больную конечность составляет 80% от всей величины нагрузок здоровой конечности;
• рентгенологические критерии – отмечается отсутствие межфрагментарных щелей, близких к однородной плотной костной мозоли. При этом восстановительная стадия в костномозговом канале и кортикальном слое соответствует уровню перелома.

Необходимо учитывать, что вопрос об эффективности и необходимости стимулирования репаративных процессов с теоретической точки зрения до сих пор не решен. Однако попытки ускорения регенерации предпринимаются до настоящего времени. При этом важно помнить, что сращивание переломов ускоряется при благоприятных условиях (надежная фиксация обломков кости, полноценное сбалансированное питание, нормализация обменных процессов в организме и т.д.).

При невыполнении хотя бы одного фактора репаративный процесс протекает с нарушениями, а кость, вне зависимости от вида стимуляции, может не срастись, несмотря на прилагаемые усилия. Немаловажное значение имеет своевременное обращение к врачу. Даже при небольшом повреждении кости требуется тщательная диагностика и последующее контролирование процесса регенерации костной ткани.