Цель исследования - обоснование, разработка и внедрение в клиническую практику нового метода применения аутотрансплантации мезенхимальных стволовых клеток (МСК) для регенеративного восстановления поврежденной костной ткани при аваскулярном некрозе головки бедра у взрослых.

Подобраны условия и разработан протокол остеогенной дифференцировки МСК костного мозга, который позволяет получить из МСК in vitro остеогенные клетки различной степени зрелости.

Доказано в экспериментах, что преимущество имеет заселение фибринового геля недифференцированными МСК с последующей дифференцировкой клеток уже в составе композита. Гистологический анализ подтвердил равномерное заселение геля клетками морфологически подобными остеобластам с высокой функциональной активностью. Установлено, что наш метод получения биотрансплантата МСК в фибриновом геле позволяет сохранить до 94 % клеток в составе композита на момент трансплантации пациенту.

Проведено экспериментальное исследование на животных. Выполнена эксфузия костного мозга собак для получения МСК. In vitro получено 5 биокомпозитов размером 15х15 мм, содержащих в среднем 19,0х106 остеогенно-преддифференцированных клеток. Биокомпозиты были трансплантированы в дефект кости головки бедра животных для репарации костной ткани; сформирована контрольная группа. Результаты гистологического исследования микропрепаратов головок бедренных костей собак подтвердили образование зрелой костной ткани компактного строения с остеобластами в месте введения МСК. В контрольной группе экспериментальных образцов (без введения МСК) место дефекта выполнено грубоволокнистой и остеобластической тканью без формирования костных структур.

Прооперировано 8 пациентов (7 мужчин и 1 женщина, средний возраст составил 33 года) с остеонекрозом головки бедренной кости с применением мезенхимальных стволовых клеток. Предоперационное обследование включало лабораторный и инструментальный методы, рентгенографию тазобедренных суставов в прямой проекции и по Лаунштейну, МРТ тазобедренных суставов. Согласно классификации ARCO у 6 пациентов определялась II стадия заболевания, у двух - III.

Набор инструментария включал: канюлированные фрезы 9-12 мм, артроскоп, поршневидный толкатель. Операции выполняли под эндотрахеальным наркозом или спинальной анестезией.

Описание технологии использования метода. Первым этапом производили забор костного мозга из крыла подвздошной кости в среднем объеме 64,4±4,3 мл. В лаборатории РНПЦ детской онкологии, гематологии и иммунологии в течение 4 недель изготавливали клеточный продукт. В результате экспансии клеток в культуре получали в среднем 32,1±3,4х106 МСК, которые заселяли на фибриновый гель, и выполняли дифференцировку в остеоциты. Технология имплантации МСК заключалась в следующем. Под рентгенологическим контролем через шейку бедра в очаг некроза вводили спицу Илизарова. Через кожный разрез 2-3 см по спице полыми фрезами осуществляли забор губчатой кости межвертельной зоны бедра. Далее рассверливали зону некроза головки бедра фрезами и туннелизировали шилом изнутри кости. Для контроля качества декомпрессии, визуальной оценки жизнеспособности кости в шейку бедра вводили 30° артроскоп. Костные фрагменты удаляли с помощью шейвера под визуальным контролем. В очаг некроза с помощью толкателя вводили композит МСК в фибриновом геле. Наружную часть костного канала уплотняли губчатой костью. Клеточную терапию проводили у пациентов в возрасте 25-44 лет, у которых были исключены бактериальные и инфекционные триггеры заболевания и определена сосудистая этиология остеонекроза путем применения разработанного ранее алгоритма диагностики.

Результаты лечения изучены в сроки до 1 года. Отмечали снижение болевого синдрома по ВАШ с 55±4,4 до 30±3,2 балла, что связано со снижением внутрикостного давления в очаге некроза за счет декомпрессии и разгрузки сустава. Уровень болевого синдрома снижался, начиная со 2-й недели до 3-го мес. после операции и затем существенно не менялся. Среднее число баллов по шкале Harris у пациентов до операции составило 73±3,1; в послеоперационном периоде - 84,2±2,2, что расценено как положительный результат. В 1 случае наблюдали прогрессирование коллапса, число баллов по шкале Harris составило 62. Осложнений после использования МСК не выявлено.

По данным МРТ выраженность отека костного мозга в режиме STIR (short tau inversion recovery), коррелировала с клинической симптоматикой. У 4 пациентов (50 % случаев) отмечали уменьшение отека костного мозга головки бедра через 6-12 мес. после декомпрессии. В двух случаях имело место снижение выраженности синовита тазобедренного сустава после вмешательств, что положительно повлияло на клиническую симптоматику.

Разработанный в ходе выполнения задания метод лечения пациентов с остеонекрозом головки бедренной кости с использованием клеточных технологий позволил улучшить результаты лечения данного заболевания, облегчить клиническую симптоматику у пациентов, избежать эндопротезирования тазобедренного сустава. Остеоиндуктивный эффект МСК способствует регенерации костной ткани в зоне пораженной головки бедра.