Инновации в лечении позвоночника

Наиболее частой проблемой межпозвонковых дисков приводящей к болевым проявлением и обращению за медицинской помощью являются остеохондроз и  грыжа диска. Грыжа диска может образоваться вследствие различных причин. Например, подъем тяжелых предметов ненадлежащим образом является одной из наиболее распространенных причин  образования грыжи диска. Неправильная техника подъема тяжестей вызывает избыточное воздействие на межпозвонковый диск, что приводит к разрыву фиброзного кольца диска и образованию грыжи диска. Избыточные нагрузки могут возникать  при занятиях спортом или при травмах во время ДТП. Кроме того, диск гораздо легче повреждается на фоне дегенеративных изменений в позвоночнике (остеохондрозе), когда происходит уплощение дисков и  изменений в прочности фиброзного кольца диска.   

Иногда, достаточно  трудно определить   конкретную причину образования   грыжи межпозвоночного диска. Диски могут иногда повреждаться в связи с изнашиванием вследствие тяжелой физической нагрузки. Кроме того, пожилые люди более предрасположены к образованию   грыж дисков из-за инволюционных изменений в структуре диска и его функциональных свойств. Снижение содержания воды в диске снижает амортизационные свойства диска и его прочность, что и приводит к разрыву фиброзного кольца. Грыжа диска у молодых, как правило, имеет четкую причинно-следственную связь с инцидентом  избыточной нагрузки на позвоночник и межпозвонковые диски.

Боль является основным симптомом грыжи межпозвоночного диска, но это может быть далеко не единственный симптом. Проблемы при  грыже межпозвоночного диска  связаны с тем, что возможно давление на нервы, которые выходят из позвоночного столба и иннервируют определенные зоны. Когда грыжа диска давит на нервы, то это может приводить к возникновению болей в отдаленных от грыжи местах тела . Например, грыжа межпозвоночного диска в  поясничном отделе позвоночника  может вызвать боль по всей ноге, от бедра до стопы , так как происходит давление на седалищный нерв, который иннервирует всю нижнюю конечность . 

Если  есть грыжа диска в шейном отделе позвоночника пациент   может испытывать боль, онемение, покалывание и слабость в руке. В некоторых редких случаях диски могут  воздействовать на спинной мозг, и это будет приводить не только к болевых проявлениям  в конечностях и нарушениям чувствительности, но и к нарушению функции мочевого пузыря и кишечника. При  возникновении проблем с функциями мочевого пузыря и кишечника необходимо срочно обратиться за медицинской помощью . 

Лечение

Основными методами  лечения грыжи межпозвоночного диска являются физиотерапия, массаж, медикаментозное лечение, иглотерапия, мануальная терапия и ЛФК. Если возникновению грыжи диска способствовали травма или избыточная нагрузка, то необходима разгрузка ,и нередко даже это может привести к стабилизации болевых проявлений. Но наиболее оптимальные результаты дает применение ЛФК, цель которого укрепить мышечные структуры позвоночника и, таким образом, улучшить биомеханику позвоночника и уменьшить нагрузку на межпозвонковые диски. Другие методы лечения, например, прием НПВП позволяет уменьшить отек и воспалительный процесс . 

В редких случаях, возможно, требуется оперативное лечение   грыжи диска. Выбор в пользу хирургии может быть оправдан, когда уже исчерпаны все возможные консервативные методы лечения или есть нарастающая неврологическая симптоматика, например, синдром конского хвоста. Кроме того, хирургические методы лечения не всегда позволяют полностью избавиться от неврологических симптомов, в том числе и болевого  синдрома. Современные хирургические  методы лечения предпочитают малоинвазивные операции, но нередко требуется фиксация позвонков –  спондилодез (когда удаляется поврежденный диск и производится механическое сращивание позвонков). Но  недавно появилась альтернатива оперативному лечению. Эта малоинвазивная  техника введения стволовых клеток, которые получают из амниотической жидкости, плаценты и пуповины, в мембрану вокруг спинного мозга или непосредственно в поврежденный диск .

Терапия с помощью стволовых клеток  терапии может купировать боль и улучшить функции двигательных сегментов позвоночника и остановить дегенерацию межпозвоночного диска  при остеохондрозе – так считают ученые  Университета Дьюка (Северная Каролина, США).

Для использования  терапии с помощью стволовых клеток, ученые должны сохранить клетки живыми, синтезировать соответствующий материал замены и доставить  его в нужное место в позвоночнике пациента. Благодаря разработке новых биоматериалов в лаборатории биоинженерии в Университете  Дьюка эти задачи стали выполнимыми.  В качестве доказательства правильности концепции проведенного  исследования, опубликованного онлайн в журнале «Биоматериалы», аспирант Обри Франциско и профессор биомедицинской инженерии  Лори Сэттон  представили  новый биоматериал, разработанный  для доставки   репаративных клеток в  студенистое ядро диска. Желеобразное ядро диска  выполняет функцию  амортизации и перераспределяет  векторы нагрузки на позвонок, и поэтому восстановление структуры ядра имеет очень большое значение,  так как именно это обеспечивает мобильность двигательных сегментов позвоночника  и помогает уменьшить боль.

“Наша основная задача состоит в том, чтобы создать материал, который был бы  жидкостью вначале и превращался  гель после инъекции в дисковое пространство и сохранял бы стволовые клетки  в  том месте, где они нужны, « сказал  Сэттон. “Наша вторая задача в том, чтобы создать материал, который будет обеспечивать доставленные  клетки возможности реагировать на  внешние стимулы  для полноценного функционирования и биосинтеза» .  

Дегенерации диска является частой  проблемой человека по мере старения организма. Со временем, мягкие, упругие  диски, которые работают как амортизаторы , сжимаются  . Хотя   дегенерация диска может развиваться  в любом отделе позвоночник, это в основном происходит в шейном и поясничном отделах позвоночника  , в результате чего и возникают болевые проявления  . У людей с остеохондрозом  могут развиваться грыжи межпозвоночных дисков, остеоартрит  или  стеноз позвоночного канала.

Предыдущие лабораторные исследования показали, что ре-имплантация стволовых клеток  может приостановить   дегенерацию диска. Несколько компаний уже предлагают  методы доставки клеток к дискам, но эти методы не проверенные и не эффективные. “Они позволяют клеткам быстро мигрировать из  места инъекции,” сказал Франциско.

Стратегия же команды ученых из Университета Дьюка – это удержание стволовых клеток на месте   и обеспечение  выработки белка   имитирующего  ламинин (нативный белок ткани   студенистого ядра). Ламинин обычно обнаруживается в юношеском возрасте, а не в дегенеративно измененных дисках, и этот белок позволяет клеткам прикрепиться к месту пересадки биоматериала и оставаться там. Ламинин может также  способствовать более длительной жизни клеток,   что позволит произвести больше соответствующего внеклеточного матрикса или структурного усиления  дисков, которые помогают остановить дегенерацию», сказал Сеттон.

Исследователи, финансируемые Национальным Институтом  Здоровья, разработали компонентный  гель, предназначенный для введения полипотентных стволовых клеток в   межпозвонковый диск. В геле смешиваются вместе три компонента: протеин ламинин-111, который был химически модифицирован, и два полиэтиленгликоля ( гидрогели), которые можно прикрепить к модифицированному ламинину. Отдельно, эти вещества остаются в жидком состоянии. Гель, однако,  удерживает стволовые клетки на месте  инъекции.

Исследователи, совместно с доктором  наук  Робби Боулз, пометили стволовые  клетки биолюминесцентным  маркером люциферазы, что позволило отследить местоположение клеток. Затем они вводили  в гель в хвосты крыс так же, как хирург будет вводить гель с клетками в диск  пациенту. После прокалывания тонкого  наружного слоя хвоста, они  продержали  иглу на  месте в течение одной минуты, и ввели крысе инъекцию геля в межпозвонковый диск, и закрыли  место инъекции. Раствор  начал затвердевать в течение пяти минут и  полностью затвердел через   20 минут.

Визуализация   биомаркера  люциферазы показала, что более чем через  14 дней после инъекции значительное количество  клеток остается на месте, в отличие от тех случаев, когда суспензию стволовых клеток вводили в виде раствора. Франциско объяснил, что при    использовании  стратегии  жидкой доставки стволовых клеток практически 100 %  от введенных   ПП  клеток  вытекают из межпозвонкового диска в течение 3-4 дней .

Результаты исследования, хоть и  предварительные, могут оказать положительное влияние на будущее клеточной терапии, сказал Сэттон. Но необходимо провести еще много  работы для оптимизации оборудования и моделей, которые будут доставлять стволовые клетки в межпозвонковые диски человека.

“Концепция в том, что эти клетки будут  стимулированы для образования  матрицы, которая может поддерживать регенерацию тканей или  остановит дегенерацию “, сказал Сэттон. “Дополнительные исследования, которые  будут учитывать  высоту диска или матрицу гидратации  после доставки на место стволовых клеток  будут иметь важное значение для достижения этой цели. 

И у этих будущих исследований очень высокий потенциал.