Способ лечения остеоартроза коленного сустава

Изобретение относится к области медицины, в частности травматологии и ортопедии.

В настоящее время для лечения остеоартроза коленного сустава в распоряжении клиницистов имеется широкий набор методов с доказанной эффективностью, таких как внутрисуставные инъекции гиалуроновой кислоты и глюкокортикоидов. Однако отдаленные результаты применения этих методов сложно признать удовлетворительными, что обуславливает необходимость разработки новых способов лечения. В частности, внимание исследователей привлекает использование обогащенной тромбоцитами плазмы и клеточных продуктов.

Исследования в области регенеративной медицины показали, что применение мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) оказывает выраженный терапевтический и регенеративный эффект при лечении различных дегенеративно-дистрофических заболеваний [Рак J., Lee J.H., Park K.S., Park М., Kang L.W., Lee S.H. Current use of autologous adipose tissue-derived stromal vascular fraction cells for orthopedic applications. J Biomed Sci. 2017; 24(1):9., Sato M., Uchida K., Nakajima H., Miyazaki Т., Guerrero A.R., Watanabe S., Roberts S., Вaba H. Direct transplantation of mesenchymal stem cells into the knee joints of Hartley strain guinea pigs with spontaneous osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2012; 14:R31.]. Множество работ in vitro и доклинических исследований на животных показали высокую безопасность и эффективность ММСК в лечении остеоартроза, посттравматических повреждений суставного хряща и других заболеваний опорно-двигательного аппарата [Black L.L., Gaynor J., Gahring D., Adams C., Aron D., Harman S., Gingerich D.A., Harman R. Effect of adipose-derived mesenchymal stem and regenerative cells on lameness in dogs with chronic osteoarthritis of the coxofemoral joints: a randomized, double-blinded, multicenter, controlled trial. Vet Ther. 2007; 8:272-284, Koga H., Shimaya M., Muneta Т., Nimura A., Morito Т., Hayashi M., Suzuki S., Ju Y.J., Mochizuki Т., Sekiya I. Local adherent technique for transplanting mesenchymal stem cells as a potential treatment of cartilage defect. Arthritis Res Ther. 2008; 10:R84, Strioga M., Viswanathan S., Darinskas A., Slaby O., Michalek J. Same or not the same? Comparison of adipose tissue-derived versus bone marrow-derived mesenchymal stem and stromal cells. Stem Cells Dev. 2012; 21:2724-2752].

Известен «Способ лечения деформирующего остеоартроза крупных суставов» (Патент RU №2136249, опубл. 1999 г.), при котором в сустав вводят нативную аутоплазму в количестве 12-18 мл 2-3 раза на курс лечения с интервалом 4-5 дней.

Недостатком такого способа является то, что нативная аутоплазма содержит незначительное количество тромбоцитов, а значит, не содержит достаточного количества секреторных биологически активных веществ, необходимых для заживления и регенерации тканей. При применении нативной плазмы не решается проблема восстановления мягких тканей сустава и параартикулярных тканей, которые также повреждаются при развитии патологического процесса. При последующих введениях хранящейся аутоплазмы уменьшается количество биологически активных веществ, являющихся энергетическим и строительным субстратом для тканей сустава. Поэтому предложенный способ не может обеспечить достаточной эффективности лечения остеоартроза крупных суставов.

Наиболее близким к предполагаемому способу лечения является «Способ лечения остеоартроза коленного сустава» (Патент RU 2455028, опубл. 10.07.2012), при котором в пораженный сустав и параартикулярные ткани вводят полученную за 1-2 часа до процедуры богатую тромбоцитами аутоплазму, содержащую от 725 до 3029 тыс./мкл тромбоцитов (в норме - от 162 до 358 тыс./мкл). Аутоплазму активируют 0,25% раствором CaCl₂ в соотношении 3:1, в количестве 10-15 мл. Введение богатой тромбоцитами аутоплазмы осуществляют 2 раза на курс лечения с интервалом 5-7 дней.

Заявленный способ позволяет обеспечить восстановление тканей коленного сустава и параартикулярных тканей за счет стимуляции метаболизма и регенераторных способностей пораженного сустава посредством использования аутологичных факторов роста и биологически активных протеинов, содержащихся в получаемой аутоплазме.

Однако механизм действия аутоплазмы патогенетически не обоснован. Первичное действие - мощная стимуляция воспалительной реакции за счет высвобождения биологически активных факторов и фибриногена из альфа-гранул тромбоцитов. Другие, описываемые в литературе, биологические эффекты после применения богатой тромбоцитами аутоплазмы носят вторичный характер.

Этот способ имеет ряд недостатков: недостаточный по длительности эффект, требующий повторного введение аутоплазмы; отсутствие регенераторных клеток, участвующих в процессе восстановления хрящевой ткани; недостаточное для достижения стойкого терапевтического эффекта количество биологически активных веществ.

В связи с этим предложенный способ не является достаточно эффективным в лечении коленных суставов.

Техническим результатом заявляемого способа лечения остеоартроза коленного сустава является достижение выраженного регенераторного и стойкого обезболивающего эффекта при простоте методики лечения в рамках одной хирургической процедуры.

Задача решается тем, что в способе лечения остеоартроза коленного сустава, включающего введение в пораженный сустав через прокол нижне-латеральным доступом клеточного продукта, в качестве клеточного продукта используют суспензию клеток стромально-васкулярной фракции, полученную путем ферментативной обработки жировой ткани, забранной путем шприцевой туменесцентной липосакции в количестве 100-300 мл, причем ферментативную обработку промытой жировой ткани ведут 0,15% раствором коллагеназы 2 типа с дальнейшем инкубированием на шейкере в течение 30 минут при температуре 37°C и фильтрацией через сито с диаметром пор 70-100 мкм.

Стромально-васкулярная фракция (СВФ) - многокомпонентный клеточный продукт, где одной из доминирующих и наиболее хорошо изученных клеточных популяций является ММСК [Zuk Р.А., Zhu М., Ashjian P. Human adipose tissue is a source of multipotent stem cells. Mol Biol Cell. 2002; 13:4279-4295]. Помимо жировой ткани источником мезенхимальных стромальных клеток у взрослого человека является также костный мозг. В одном из исследований при лечении пациентов с остеоартрозом коленного сустава при помощи локальной инъекции культивированных ММСК костного мозга (ММСКкм) было отмечено значительное улучшение функции суставов и снижение болевого синдрома более чем у 75% больных. Причем ни у одного из пациентов в течение более чем двухлетнего периода наблюдения не было зарегистрировано нежелательных явлений или реакций (в том числе неопластических процессов) [Centeno C.J., Schultz J.R., Cheever М., Freeman М., Faulkner S., Robinson В., Hanson R. Safety and complications reporting update on the re-implantation of culture-expanded mesenchymal stem cells using autologous platelet lysate technique. Curr Stem Cell Res Ther. 2011; 6:368-378].

Однако, несмотря на то, что ММСКкм и ММСКжт имеют одинаковый иммунофенотип и способность к дифференцировке, существует ряд отличий в свойствах клеток в силу их различной анатомической локализации и выполняемых в организме функций.

В частности, ММСКжт генетически более стабильны в долгосрочном периоде наблюдений, обладают более низким коэффициентом старения и имеют высокий пролиферативный потенциал. ММСКкм составляют лишь 0,001-0,01% всех ядросодержащих клеток в костном мозге, в то время как из эквивалентного объема жировой ткани можно получить в 1000 раз больше ММСКжт [Strioga М., Viswanathan S., Darinskas A., Slaby O., Michalek J. Same or not the same? Comparison of adipose tissue-derived versus bone marrow-derived mesenchymal stem and stromal cells. Stem Cells Dev. 2012; 21:2724-2752, Yoshimura K., Suga H., Eto H. Adipose-derived stem / progenitor cells: roles in adipose tissue remodeling and potential use for soft tissue augmentation. Regen Med. 2009; 4:265-273]. Жировая ткань может быть получена посредством стандартной процедуры липосакции под местной анестезией. Концентрация ММСКжт в липоаспирате составляет около 4% от всего числа ядросодержащих клеток (эндотелиальные клетки, перициты, фибробласты, макрофаги, Т-лимфоциты и гладкомышечные клетки) [Bui K.Н., Duong T.D., Nguyen T.N., Nguyen T.D., Le V.T., Mai V.T., Phan N.L., Le D.M., Ngoc N.K., Phan P.V. Symptomatic knee osteoarthritis treatment using autologous adipose derived stem cells and platelet-rich plasma: a clinical study. Biomed Res Ther. 2014; 1:2-8, Koh Y.G., Choi Y.J., Kwon S.K., Kim Y.S., Yeo J.E. Clinical results and second-look arthroscopic findings after treatment with adipose-derived stem cells for knee osteoarthritis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2015; 23(5):1308-1316]. Совокупность всех ядросодержащих клеток, которые могут быть выделены из жировой ткани при помощи ферментативного расщепления, носят название стромально-васкулярной фракции [Zuk Р.А., Zhu М., Muzino Н., Huang J., Futrell J.W., Katz A.J., Benhaim P., Lorenz H.P., Hedrick M.H. Multilineage cells from human adipose tissue: implication for cell-based therapies. Tissue Eng. 2001; 7(2):211-228]. СВФ оказывает противовоспалительный, иммуномодулирующий, антисептический эффекты, а ММСКжт, также как и ММСКкм, способны к дифференцировке в другие типы клеток мезодермального происхождения (хрящевая ткань, сухожилия, связки) [Vangsness С.Т., Fair J., Boyd J., Dellaero D.T., Mills C.R., LeRoux-Williams M. Adult human mesenchymal stem cells delivered via intra-articular injection to the knee following partial medial meniscectomy: a randomized, double-blind, controlled study. J Bone Joint Surg Am. 2014; 96:90-98]. СВФ относится к клеточным продуктам, не требующим культивирования, то есть забор биологического материала, его обработка, получение СВФ и ее клиническое применение возможны в рамках одного хирургического вмешательства. Таким образом, СВФ по сравнению с ММСК является более привлекательным клеточным продуктом для клинического применения, в том числе благодаря отсутствию факторов риска, связанных с длительным культивированием (контаминация, генетическая трансформация, спонтанная дифференцировка) [Bernardo М.Е., Locatelli F., Fibbe W.E. Mesenchymal stromal cells: a novel treatment modality for tissue repair. Ann N Y Acad Sci. 2009; 1176:101-117]. Также в связи с синергическим действием различных типов клеток, входящих в состав СВФ, терапевтический эффект при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний развивается раньше и является более выраженным [Koh Y.G., Choi Y.J., Kwon S.K., Kim Y.S., Yeo J.E. Clinical results and second-look arthroscopic findings after treatment with adipose-derived stem cells for knee osteoarthritis. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2015; 23(5):1308-1316].

Способ осуществляют следующим образом.

Манипуляцию производят в положении пациента лежа на спине. После трехкратной обработки операционного поля (области коленного сустава, нижней трети бедра и верхней трети голени) растворами антисептиков (йодинол, спирт) выполняют анестезию кожи и подкожной клетчатки в нижнелатеральной области коленного сустава 2,0 мл 0,5% раствора новокаина. Далее через прокол нижне-латеральным доступом иглой 20G (0,9×70 мм) в наружный отдел полости коленного сустава производят введение 4,5 мл суспензии СВФ, выделенной способом ферментативной обработки в этот же день в течение 1,5 часов из жировой ткани объемом 100-300 мл, полученной методом стандартной шприцевой туменесцентной липосакции. После удаления иглы накладывают асептическую и фиксирующую повязки. Дополнительную иммобилизацию не проводят. Вся процедура лечения может быть выполнена в условиях дневного стационара под местной анестезией.

Стромально-васкулярная фракции (СВФ) - это совокупность всех ядросодержащих клеток, которые могут быть выделены из жировой ткани при помощи ферментативного расщепления (ММСКжт, эндотелиальные клетки, перициты, фибробласты, макрофаги, Т-лимфоциты и гладкомышечные клетки).

Получение СВФ осуществляется в комплексе чистых помещений в условиях ламинарного шкафа. Жировую ткань промывают 3 раза раствором Хартмана (Hemofarm, Сербия). Для ферментативной обработки в емкость добавляют 0,15% раствор коллагеназы 2 типа (Sigma, США) в количестве, равном объему отмытой жировой ткани. Емкость закрывают крышкой и инкубируют на шейкере в течение 30 мин при 37°С. В дальнейшем полученную суспензию клеток фильтруют через сито с диаметром пор 70-100 мкм (данный размер пор позволяет избавиться от клеточного дебриса и остатков стромы жировой ткани не затрудняя при этом прохождение клеток), переносят в стерильные пробирки и 3 раза отмывают от коллагеназы раствором Хартмана с последующим центрифугированием в течение 7 мин при 300g. Затем клеточный осадок растворяют в 5 мл раствора Хартмана и отбирают 0,5 мл для паспортизации образца. Оставшиеся 4,5 мл суспензии клеток переносят в стерильный шприц.

С целью стандартизации клеточного продукта и для достижения более стойкого и быстрого регенераторного эффекта количество жировой ткани, из которой получают стромально-васкулярную фракцию, должно быть 100-300 мл. Таким образом, число ядросодержащих клеток в зависимости от объема и индивидуальных особенностей донора варьирует от 22 до 154 млн, при жизнеспособности - не менее 92%, что является достаточным для достижения необходимого нами терапевтического эффекта.

СВФ оказывает противовоспалительный, иммуномодулирующий, антисептический эффекты, а ММСКжт, способны к дифференцировке в хрящевую ткань, сухожилия, связки.

СВФ относится к клеточным продуктам, не требующим культивирования, то есть забор биологического материала, его обработка, получение СВФ и ее клиническое применение возможны в рамках одного хирургического вмешательства. А в связи с синергическим действием различных типов клеток, входящих в состав СВФ, терапевтический эффект при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний развивается раньше и является более выраженным.

Сравнительное клинико-экспериментальное подтверждение эффективности технологии проводилось в формате инициативного многоцентрового открытого несравнительного клинического исследования, фаза IIb, протокол № RU-CCH-03-01-16 (NCT02827851).

Перед включением в протокол все пациенты были ознакомлены с информационным листом пациента и подписали форму информированного согласия на участие в исследовании.

Всем пациентам при прохождении скринингового визита выполнялись следующие процедуры: заполнение опросников (SF-36, KSS, KOOS, ВАШ), физикальный осмотр пациента, забор крови для оценки общего и биохимического анализов крови, а также общий анализ мочи. Анализировались данные рентгенологического, МРТ- и УЗИ-обследований целевого сустава. Оценка степени тяжести остеоартроза коленного сустава проводилась по рентгенологической классификации Kellgren - Lawrence. Ключевая роль при оценке состояния сустава уделялась данным МРТ: оценивалась толщина хряща на нагружаемых поверхностях мыщелков большеберцовой и бедренной костей, а также наличие и размеры хондральных дефектов в указанной области.

Пример 1. Пациентка 66 лет, рост 168 см, вес 105 кг, ИМТ 37,2. В течение 8 лет беспокоят боли в левом коленном суставе. Несмотря на избыточный вес, пациентка ведет активный образ жизни, работает, много путешествует. В течение последнего года боль в коленном суставе усилилась, что привело к ограничению активности. У пациентки диагностирован левосторонний деформирующий остеоартроз 2-3 ст. Около 3 лет назад была проведена инъекция гиалуроновой кислоты в левый коленный сустав с кратковременным положительным эффектом. Прием НПВС лишь незначительно купировал болевой синдром и позволял расширить двигательную активность. Пациентке неоднократной предлагалось тотальное эндопротезирование коленного сустава в различных клиниках, однако боязнь оперативного вмешательства и возможных негативных последствий заставили ее искать альтернативные варианты лечения. На момент обращения пациентки в клинику уровень боли в коленном суставе равнялся 6 см по ВАШ, KOOS - 48 баллов, KSS - 62/68 балла, SF-36 (физический компонент здоровья) - 48,6 балла, SF-36 (эмоциональный компонент здоровья) - 64,0 балла. Пациентка также отмечала усиление болей при подъеме или спуске по лестнице. При осмотре отмечался отек мягких тканей в области коленного сустава, боль при пальпации в проекции латеральной и медиальной суставных щелей, ограничение объема движений в коленном суставе в крайних положениях, стойкая сгибательная контрактура. Сгибание - 95°, разгибание - 170°. Так же отмечалась вальгусная деформация оси конечности. При проведении МРТ было диагностирована хондромаляция суставной поверхности латеральных мыщелков бедренной и большеберцовых костей 2-3 ст. Пациентке была проведена санационно-диагностическая артроскопия коленного сустава, которая подтвердила хондромаляцию суставной поверхности латеральных мыщелков бедренной и большеберцовых костей 3 ст., дегенеративный разрыв переднего рога латерального мениска. Передний рог медиального мениска был экономно иссечен. Через месяц после артроскопии, согласно протоколу исследования, пациентке было выполнено внутрисуставное введение СВФ. Пациентка посетила все контрольные визиты и на момент окончания исследования были отмечены следующие результаты: болевой синдром по ВАШ уменьшился до 4, KOOS вырос до 80 баллов, KSS - до 85/87 баллов, объем движений увеличился при сгибании до 115°, при разгибании - до 175°. Уменьшился отек мягких тканей области коленного сустава, боль при пальпации в проекции суставных щелей значительно снизилась. На контрольной МРТ было обнаружено увеличение толщины хондрального слоя в латеральных отделах в среднем на 100-110%.

Пример 2. Пациентка, 34 года, рост 165 см, вес 53 кг, ИМТ 19,5. В течение последних 5 лет беспокоит боль в правом коленном суставе. В течение последнего полугода отмечает усиление болей, ограничение движений в коленном суставе. У пациентки диагностирован правосторонний деформирующий остеоартроз 1-2 ст. В анамнезе: профессиональное занятие спортом (кикбоксинг), травма правого коленного сустава около 10 лет назад. Лечения не получала, продолжала заниматься спортом. В связи с усилением болей занятия спортом прекратила, степень активности значительно снизилась. На момент скринингового исследования были получены следующие данные: выраженность боли по ВАШ - 9 см, KOOS - 42 балла, KSS - 59/61 баллов, SF-36 - 38,8/32,1 балла. При осмотре отмечался выраженный отек мягких тканей области коленного сустава, скопление избыточной синовиальной жидкости в полости сустава, боль в медиальных отделах сустава. Выраженная разгибательная контрактура. Сгибание - 90°, разгибание -175°. При проведении МРТ был диагностирован обширный хондральный дефект на нагружаемой поверхности латерального мыщелка бедра размером до 3×3 см с повреждением и выраженным отеком субхондральной кости, разрыв латерального мениска. Во время артроскопического вмешательства была выполнена обработка краев хондральной язвы, экономная резекция поврежденного мениска. Через месяц после артроскопии, согласно протоколу исследования, пациентке было выполнено внутрисуставное введение СВФ. Пациентка посетила все контрольные визиты и на момент окончания исследования были получены следующие результаты: болевой синдром по ВАШ уменьшился до 2, KOOS - 90 баллов, KSS - 91/93 баллов, качество жизни по SF-36 - 53,9/54,6 баллов, объем движений увеличился: сгибание до 135°, разгибание до 180°. Уменьшился отек мягких тканей в области коленного сустава, анатомические очертания сустава пришли в норму. Активность пациентки в повседневной жизни не ограничена, легкие физические нагрузки так же не вызывают болевого синдрома. На контрольном МРТ было обнаружено выраженное уменьшение зоны отека субхондральной кости латерального мыщелка. Хондральный дефект по всей поверхности покрыт тканью, совпадающей по плотности и структуре с хрящом, наблюдается увеличение толщины хряща по краям дефекта.

Для оценки эффективности проанализировано 10 индивидуальных регистрационных карт больных остеоартроза коленных суставов, завершивших участие в исследование (4 мужчины, 6 женщин, возраст пациентов составлял 56 (49-63) лет, индекс массы тела 27,5 (23,6-28,0) кг/м2).

Предварительные результаты настоящего клинического исследования подтверждают безопасность внутрисуставного введения СВФ при лечении остеоартроза коленного сустава, о чем свидетельствует отсутствие нежелательных явлений и реакций у всех включенных в протокол больных. Эффективность локальной инъекции клеточного продукта подтверждается улучшением качества жизни и снижением выраженности болевого синдрома на протяжении всего срока наблюдения за пациентами и улучшением функции коленного сустава. Помимо этого, по данным МРТ визуализируется замещение хондральных дефектов тканью, совпадающей по плотности и структуре с гиалиновым хрящом, а также увеличение толщины хряща по краям дефекта. Описанные нами терапевтические эффекты и данные инструментальных исследований убедительно свидетельствуют об активации процессов формирования хрящеподобной ткани в месте повреждения. Появление хряща в данной области можно связать с эффектами, опосредованными внутрисуставным введением СВФ.

Таким образом, по сравнению с прототипом, заявляемый способ лечения остеоартроза коленного сустава позволяет достичь выраженного регенераторного и стойкого обезболивающего эффекта в рамках одной хирургической процедуры.