Rehabilitation of patients with fibrous ankylosis of pip joints

Full Text

Успех реабилитации пациентов с посттравматиче-скими деформациями кисти, фиброзными анкилозами проксимального межфалангового сустава зависит не только от применяемой (пусть самой инновационной!) технологии оперативного вмешательства, но и от проводимого в послеоперационном периоде восстановительного лечения. В настоящее время широко используется метод дистракции, когда на первом этапе осуществляется наложение чрескостного аппарата, а затем после его снятия выполняется артропластика. Применение дистракционного метода с последующей артропластикой «в чистом виде» не решает в полной мере проблему восстановления функции в проксимальном межфаланговом суставе, что в первую очередь связано с состоянием суставного хряща, а также сухожильно-капсульного аппарата. По нашему мнению, огромную роль в статистике неудовлетворительных исходов играет отсутствие в послеоперационном периоде полноценных реабилитационных мероприятий. Все это определило необходимость разработки новой технологии лечения фиброзных анкилозов проксимальных меж-фаланговых суставов, сочетающей в себе методы дистракции, артропластики, клеточной терапии и «агрессивной» реабилитации. Цель нашей работы - обоснование применения реабилитационных технологий у пациентов с фиброзными анкилозами проксимальных межфаланговых суставов кисти, в лечении которых применялись стандартные хирургические методы в сочетании с применением культуры мультипотентных мезенхимальных стволовых клеток (ММСК) жировой ткани. Материал и методы. Нами проанализированы результаты лечения 46 пациентов (16 женщин и 30 мужчин), оперированных по поводу фиброзного анкилоза проксимального межфалангового сустава (средний возраст - 37,4±0,1 лет). Все пациенты были прооперированы, оперативное лечение проводилось в два этапа. На первом этапе накладывали чрескостный аппарат и в течение 6-8 недель осуществляли плавную дистракцию. При этом суставная щель расширялась до 10-12 мм, и палец выводился в функци онально выгодное положение. На втором этапе производили снятие чрескостного аппарата и мобилизацию сустава. На операционном столе у всех больных восстановлен полный объем пассивных движений в суставе. Каждый пациент дал добровольное информированное согласие на участие в исследовании, протокол которого был утвержден локальным этическим комитетом (протокол № 6 от 14.04.2015 года) и Ученым советом ФГБУ «ПФМИЦ» Минздрава России. Для обоснования возможности применения клеточных культур проведены микроморфологические и им-муногистохимические исследования капсул фиброзно-анкилозированных суставов. Морфометрический анализ микропрепаратов проводился в 10 полях зрения, х400. Состояние клеточной культуры в динамике оценивали с помощью инвертированного микроскопа «Leica DMI 3000B», оснащенного программой визуализации изображений. Концентрацию клеток, жизнеспособность и их фенотип определяли на цитофлюориметре Navios «Becman Coulter, USA», используя панель моноклональныех антител «Becman Coulter»: CD45 PC5, CD14 PC5, CD HLA-DR PC7, CD 34 PC7, CD 90 Fitc, CD 105 PE, CD 44 Fitc, CD 73 PE, CD 10 PC7, CD 13 PC5 с соответствующими изотипическими контролями. Состояние функции кисти оценивали, используя DASH-опросник и авторский опросник [1]. Для проверки выдвигаемых гипотез использовали методы непараметрической статистики. Уровень статистической значимости принят равным 0,05. Описание данных приведено средним и ошибкой среднего. Полученные результаты. До операции клиническое обследование показало практически полное отсутствие активных движений в пораженном суставе у всех больных, палец находился в порочном положении сгибания. На рентгенограммах фиброзноанкилозированных проксимальных межфа-ланговых суставов пальцев кисти (ФАПМС кисти) наблюдалось неравномерное сужение суставных щелей с узурацией суставных поверхностей. При исследовании гистотопографических срезов ФАПМС кисти выявлено почти полное заполнение суставной полости плотной Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 17 Вестник восстановительной медицины №4 ^2017 соединительной тканью с неупорядоченным расположением коллапеновых волокон и клеток, мозаичное отсутствие пиалиновопо хряща на эпифизах костей и дистрофические изменения оставшихся островков пиалиновопо хряща (рис.1). Рис. 1. Микропрепарат капсулы фиброзноанкилози-рованного сустава до дистракции (ув.х400): неравномерно клеточные участки плотной волокнистой соединительной ткани с разнонаправленным расположением коллагеновыхволокон, очагами гиалиноза, немногочисленными фиброцитами, фибробластами, тучными клетками и редко расположенными мелкими сосудами. Постепенно дистрапируемые патолопически измененные ткани суставной капсулы приобретают новые биолопические свойства, повышающие их жизнеспособность и устойчивость к действию внешних повреждающих факторов [2]. Фактически происходит адаптация тканей к воздействию вектора поля механическопо напряжения: повышается васкуляризация, увеличивается количество клеток фибробластическопо ряда, стимулируется мипрация из своих тканевых ниш в дис-трапированную капсулу клеток, маркируемых анитела-ми CD 117 (тучные клетки и стволовые мезенхимальные клетки) - рис.2. Рис. 1. Микропрепарат капсулы фиброзноанкилозиро-ванного сустава после дистракции (ув.х400): упорядоченное расположение коллагеновых волокон с заметным возрастанием клеток фибробластического ряда и новообразованных сосудов капиллярного типа, значительный рост числа тучных клеток. Выявленный структурный феномен увеличения популяции тучных и стволовых мезенхимальных клеток в ткани дистрапированной капсулы дал нам основание предположить, что экзопенное увеличение количества ММСК в мяпком остове патолопически измененнопо сустава блапоприятно скажется на адаптационной перестройке аутолопичных ММСК в пораженном суставе. ММСК жировой ткани, введенные в полость сустава после окончания дистракции на этапе артропластики, по нашему мнению, мопут служить не только механическим лубрикантом, облепчающим движения, но и мощным катализатором репаративных процессов. Предложенная нами технолопия лечения больных с фиброзными анкилозами проксимальнопо межфаланповопо сустава включает несколько этапов. Первый этап - подпото-вительный или предоперационной подпотовки. Епо важным элементом является достижение комплаентности между врачом и пациентом. Врач должен учитывать планы и желания пациента, донести до непо всю важность реализации разработанной пропраммы лечения, информировать о сроках лечения, возможных осложнениях, о необходимости выполнения активных реабилитационных мероприятий в послеоперационном периоде. «Это моя кисть, и только я смопу заставить её работать» - должно стать девизом. В этом периоде при наличии отека сустава, ран на пальце назначается соответствующая физиотерапия (фототерапия лампой «Биоптрон», лазеротерапия, токи высокой частоты и т.д.). На данном этапе производился забор жировой ткани у пациента в объеме 1-2,0 см3 подкожно-жировой клетчатки, взятой с предплечья. Жировая ткань в условиях куль-туральнопо бокса в ламинаре мнопократно промывалась в растворе Хенкса с антибиотиками (пенициллин/стрептомицин). С помощью механической дезапрепации и тепловой ферментативной обработки выделяли клетки стро-мально-васкулярной фракции. Далее клетки культивировали на пластике Costar в СО2 инкубаторе при температуре 37°С в ростковой среде а-МЕМ. После формирования субконфлюэнтнопо монослоя 50-60% выполняли первое пассирование культуры и выращивали до 3-4 пассажа, на котором определяли фенотип клеток. Фенотип клеток соответствовал типичному фенотипу ММСК: CD 90+, CD 105+, CD 73+, CD 44+, CD 10+, CD 13+, CD 45-, CD 34-, CD 14-, CD HLA-DR-, что подтверждало возможность их использования для клинических целей. Жизнеспособность клеток составила 98%. На основании полученных данных составляли паспорт культуры, которая проверялась на стерильность и контаминацию микоплазмами и вирусами. Клетки трижды отмывали от среды и в стерильном физио-лопическом растворе с добавлением 10 % аутолопичной сыворотки передавали в операционную в день операции. На втором этапе осуществлялось наложение дис-тракционнопо аппарата «Ellis Mini-Fixateur». Темп дистракции в аппарате составлял 0,5 мм в сутки. Общая продолжительность дистракции - 49,6±0,1 дней. Третьим этапом выполняли снятие аппарата с одновременной артропластикой суставных поверхностей. После демонтажа конструкции по нейтральной линии в проекции дистрапированной щели проксимальнопо межфаланповопо сустава производили V-образный разрез с длиной плеча 5 мм. С помощью радиоскальпеля производили коррипирующую остеотомию внутрису-ставнопо костнопо дистракционнопо репенерата. Инсулиновым шприцом в полость сустава вводили 2,34*106/ мл аутолопичных мезенхимальных стволовых клеток в среде (pH-7,2) объемом 1,0 мл. После введения клеток в полость сустава рана наплухо зашивалась. На опера 18 Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации Вестник восстановительной медицины № 4^2017 ционном столе у всех больных восстановлен полный объем пассивных движений в суставе. Четвертый, заключительный этап - послеоперационная реабилитация. Выявленная нами ранее во время предварительного анализа результатов лечения по традиционной технологии потеря активных движений после снятия дистракционного аппарата доказывает необходимость проведения в послеоперационном периоде интенсивного курса реабилитационных мероприятий. При контрольном осмотре 35 пациентов, лечившихся с использованием только традиционных технологий, установлено, что через три месяца после снятия аппарата ни у одного из них не было полного восстановления амплитуды активных движений в проксимальном межфа-ланговом суставе. Дефицит активного разгибания составлял в среднем 40,0±12,5°. Данные DASH-опросника (26,4±3,5 баллов) и нашего опросника (82,0±3,5 балла) свидетельствовали о положительной динамике, но не о полном восстановлении функции кисти. Технология артропластики с введением в полость сустава культуры живых клеток подразумевает определенные требования к выбору потенциальных физических факторов. Они должны воздействовать на уменьшение рубцово-спаечного процесса, уменьшение болевого синдрома, отека пальца, увеличение амплитуды движений. Влияние этих факторов не должно быть губительным для введенных в полость сустава клеток. В комплекс реабилитационных мероприятий мы включили магнитотерапию (бегущее импульсное магнитное поле от аппарата «Алмаг-01», ежедневно по 10 минут), ультразвук низкой интенсивности (портативный аппарат для комбинированной физиотерапии «Sonopuls-492 new» фирмы «Enraf Nonius», излучатель диаметром 0,8 см2, время воздействия - 5-8 минут). Выбор предложенных методов был основан на полученных нами результатах экспериментов in vitro по воздействию этих факторов на культуру ММСК жировой ткани. Было доказано, что воздействие магнитным полем в терапевтических дозировках не оказывает цитотокси-ческого эффекта на морфологию ММСК жировой ткани; не влияет на иммунофенотип, жизнеспособность, про-лиферативную и секреторную активность клеток культуры. Воздействие ультразвуком низкой интенсивности в терапевтических дозировках на культуру ММСК жировой ткани in vitro также не оказывало влияния на жизнеспособность, фенотип и морфологию ММСК в культуре. Под воздействием ультразвука, независимо от особенностей культуры ММСК и её генеза (пол, возраст донора, характера повреждающего фактора), отмечалась отчетливая тенденция к увеличению пролиферативной активности клеток и активации синтеза фибронектина [3, 4]. Полученные экспериментальные данные подтверждали безопасность воздействия этих факторов в физиотерапевтических дозах на сустав, в полость которого могут быть имплантированы ММСК. Аппаратура для проведения подобных процедур имеется в физиотерапевтических отделениях учреждений практического здравоохранения, а стоимость их невысока. Решающая роль в комплексе послеоперационной реабилитации принадлежит лечебной физкультуре в виде активных и пассивных упражнений для оперированного пальца. Лечебную физкультуру, равно, как и ультразвук, мы рассматривали как одни из действующих факторов поля механического напряжения, которые могут влиять на пролиферацию, миграцию и адгезию клеток [5]. Сгибание-разгибание (активное или пассивное) в проксимальном межфаланговом суставе можно условно рассматривать как действие помпы с меняющимся давлением в суставе (циклическая нагрузка). В эксперименте доказано, что циклические нагрузки могут стимулировать хондрогенную дифференцировку ММСК [6, 7, 8, 9, 10, 11]. Физиологические механизмы воздействия поля механического напряжения на клетки сложны и до конца не изучены. Установлено, что механическая нагрузка индуцирует синтез трансформирующего фактора роста (TGFß1, TGFß3), который может стимулировать ММСК к дифференцировке в хондроциты [12, 13, 14]. Под влиянием фактора роста активируются экспрессии индуцибельной простагландин-синтазы (Cox-2) и продукции простогландина Е2, что необходимо для перехода клеток из G1-фазы в S-фазу репликации ДНК и последующей активной пролиферации [15, 16]. Изменение под действием ультразвука и механической нагрузки уровня экспрессии матричной РНК (mRNA) маркеров генов специфических белков хондроцитов подтверждает переход клеток из одной фазы в другую [6, 17, 18]. Кроме того, увеличение продукции простогландина Е2 (PGE2) ведет к усилению микроциркуляции, за счет его сосудорасширяющего действия на большинство сосудов [19, 20]. Механическая нагрузка стойко модулирует экспрессию генов специфических белков хондроцитов [21, 22, 23]. Экспрессия под влиянием нагрузки генов протео-гликана 4 (PRG4) и гиалуронсинтаз (HAS1, HAS2) стимулирует синтез гиалуроновой кислоты, нормализует синовиальный гомеостаз [17]. Все эти процессы приводят к усиленной пролиферации клеток и, как следствие, стимуляции хондрогенеза. Таким образом, поле механического напряжения играет важную роль в репарации хрящевой ткани, и применение ультразвука и кинезотерапии после введения в сустав ММСК вполне оправдано. Применение предлагаемой нами технологии у трех пациентов с фиброзными анкилозами проксимальных межфаланговых суставов пальцев кисти показало обнадеживающие результаты. Ни у одного из оперированных больных спустя два месяца после вмешательства не было отмечено потери активных движений в суставе. Заключение. Применение дистракционного метода с последующей артропластикой «в чистом виде» не решает в полной мере проблему восстановления функции в проксимальном межфаланговом суставе. В этих целях весьма перспективным представляется введение в полость сустава на заключительном этапе артропластики мульти-потентных мезенхимальных стволовых клеток жировой ткани, которые служат не только механическим лубри-кантом, облегчающим движения, но и мощным катализатором репаративных процессов. Для достижения хороших результатов лечения необходимо проведение в послеоперационном периоде реабилитационных мероприятий, включающих магнитотерапию, ультразвук, активные и пассивные упражнения для суставов пальцев, которые не оказывают отрицательного воздействия на культуру введенных клеток и стимулируют регенераторные процессы. Мы отдаем себе отчет в том, что наши результаты являются предварительными, сроки наблюдения за пациентами малы, но, тем не менее, даже они свидетельствуют о перспективности использования данной технологии и необходимости дальнейшего изучения проблемы применения клеточных культур в хирургии кисти. Технологии восстановительной медицины и медицинской реабилитации 19 Вестник восстановительной медицины №4 ^2017 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

About the authors

A. V Novikov

Federal State Budgetary Institution «Privolzhsky Federal Research Medical Centre» of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: novik2.55@inbox.ru

M. A Shhedrina

Federal State Budgetary Institution «Privolzhsky Federal Research Medical Centre» of the Ministry of Health of the Russian Federation

S. V Petrov

Federal State Budgetary Institution «Privolzhsky Federal Research Medical Centre» of the Ministry of Health of the Russian Federation

D. Ja Alejnik

Federal State Budgetary Institution «Privolzhsky Federal Research Medical Centre» of the Ministry of Health of the Russian Federation

References

Supplementary files