Біомеханічне значення менісків, методи відновлення пошкоджень (огляд літератури)

Вступ

Меніски — гладка, глянцювато біла тканина, що складається з матриксу та спеціалізованих клітин, має латеральний і медіальний краї, розташовані між відповідним виростком стегнової кістки та плато великогомілкової кістки, має відповідну іннервацію й васкуляризацію. Основ­ними стабілізувальними зв’язками менісків вважаються медіальна колатеральна зв’язка, поперечна зв’язка, меніско-феморальні зв’язки та фіксація переднього та заднього рогів. Меніско-феморальні зв’язки, відомі як Хамфрі та Вісберга, з’єднують задній ріг латерального меніска спереду та позаду кріплення задньої хрестоподібної зв’язки до медіального виростка стегна. Лише 46% мають обидві такі зв’язки, однак у 100% у наявності хоча б одна з них. Латеральний меніск має довжину 32,4–35,7 мм та ширину 26,6–29,3 мм. Медіальний меніск має довжину 40,5–45,5 мм та ширину 27 мм [1, 2].

Обидва меніски мають приблизно клиноподібну півмісяцеву форму. Однак латеральні меніски вирізняються більшою різноманітністю за розміром, формою, товщиною та рухливістю порівняно з медіальними [3, 4]. Латеральний меніск покриває більшу частину плато великогомілкової кістки, ніж медіальний — 75–93 та 51–74% відповідно [4]. Васкуляризація тканини меніска має велике значення. При народженні меніск повністю васкуляризований. Однак у віці 10 років васкуляризація зберігається у близько 10–30% меніска, а в зрілому віці меніск містить кровоносні судини і нерви лише по периферії в 10–25% [4]. У зрілому віці можна виділити зовнішню, судинно-нервову ділянку (червоно-червону зону) та внутрішню повністю аваскулярну, аневральну ділянку (біло-білу зону). Перехід між зонами вважається біло-червоною зоною, котра має ознаки обох ділянок.

Важливо наголосити, що регенеративна здатність тканини меніска безпосередньо пов’язана з кровообігом, тому біла ділянка чутлива до посттравматичних ушкоджень та дегенеративних уражень [5]. Що стосується біохімічного складу, то меніск є високогідратованою тканиною, містить 72% води, а залишок у 28% складається з органічної речовини. Це в основному позаклітинний матрикс та клітини [6]. Колаген становить 75% цієї органічної речовини, глюкозаміноглікани — 17%, глікопротеїни адгезії та еластин — менше 1% кожний [6, 7]. Вище­вказані пропорції можуть змінюватися залежно від віку, отриманих травм та патологічних станів [8, 9].

Колаген — основний волокнистий компонент меніска, однак у кожній частині меніска його типи представлені в різній кількості. Так, у червоно-червоній зоні переважає колаген І типу, займаючи близько 80% від складу сухої маси, інші типи колагену (тип ІІ, ІІІ, IV, VI, XVIII) представлені менше ніж у 1%. У біло-білій зоні колаген становить 70% від сухої маси тканини, з яких 60% — колаген ІІ типу та 40% — колаген І типу [19]. Окрім колагену, іншим фібрильним компонентом є еластин, однак поєднання зрілих та незрілих волокон еластину виявлено в незначній кількості, менше 0,6% у меніску дорослих [9, 18, 20].

Протеоглікани — це глікозильовані молекули, що становлять основу позаклітинного матриксу. Ці молекули складаються з основного білка, інтегрованого із глюкозаміногліканами. Основні види глюкозаміногліканів представлені в тканині меніска хондроїтин-6-сульфатом у кількості 60%, дерматансульфатом — 20–30%, хондроїтин-4-сульфатом — 10–20% та кератин сульфатом — до 15% [6]. Агрикан є основним великим протеогліканом меніска, тоді як біглікан та декорин належать до основних малих [13]. При цьому відзначається регіонарна залежність розташування цих молекул: внутрішні дві третини тканини меніска містять більше протеогліканів, ніж одна третина зовнішня. Їх головна функція полягає в утриманні води, що дозволяє тканині витримувати тиск [13, 14]. Адгезивні глікопротеїни є обов’язковими компонентами міжклітинного матриксу тканини меніска, оскільки слугують сполучною ланкою між ними. Основні глікопротеїни, що наявні в меніску людини, — це фібронектин, тромбоспондин та колаген VI [9, 15]. На ранніх етапах розвитку всі клітини меніска морфологічно однакові, без регіонарних варіацій. Однак пізніше при розвит­ку з’являються морфологічні та фенотипічні відмінності цих клітин, також вони відрізняються за кількістю та розташуванням [16]. Ghadially та співавторами запропоновано класифікацію клітин меніска відповідно до їх форми та розташування в міжклітинному матриксі. Згідно з цим методом класифікації, ідентифіковані хондроцити, фібробласти та проміжні клітини.

Сьогодні характеристика клітин меніска є дещо суперечливою в літературі, відмічаються різні терміни (наприклад фіброцити, фібробласти, клітини меніска, фіброхондроцити і хондроцити) [16]. Незалежно від різної термінології, яка використовується, клітини зовнішньої зони мають овальну веретеноподібну форму та схожі за зовнішнім виглядом і властивостями з фібробластами. Таким чином, їх можна описати як фіб­робластоподібні клітини. Ці клітини також мають довгі розширення, які забезпечують зв’язок з іншими клітинами та позаклітинним матриксом.

Матрикс, що оточує ці клітини, в основному складається з колагену I типу з невеликою часткою глікопротеїнів і колагену III і V типів [17, 18]. Навпаки, клітини у внутрішній частині тканини виглядають більш округлими, вбудованими в міжклітинний матрикс, що складається в основному з колагену II типу, змішаного з меншим, але наявним у знач­ній кількості колагеном I типу, та більш високою концентрацією GAG, ніж у зовнішній ділянці. Ця відносна кількість колагену II типу та агрекану у внутрішній ділянці більше нагадує тканину гіалінового суглобового хряща. Тому клітини в цій ділянці класифікуються як фіброхондроцити або хондроцитоподібні клітини [18, 19].

Виділяють третю популяцію клітин у поверхневій зоні меніска. Ці клітини морфологічно мають сплощену, веретеноподібну форму, відсутні клітинні розширення. Висловлено припущення, що ці клітини є, можливо, специфічними клітинами-попередниками з терапевтичними та регенеративними можливостями [20]. Підсумовуючи, можна зазначити, що фенотип клітини та склад міжклітинного матриксу, що входять до складу зовнішньої частини меніска, схожі з фіброзним хрящем, тоді як внутрішня частина має схожі, але не ідентичні риси із суглобовим хрящем.

Біомеханічні та функціональні властивості менісків. Меніск витримує дію таких різноспрямованих сил, як зсув, розтягнення та стиснення. Це також відіграє вирішальну роль у витримуванні навантаження, передачі навантаження, амортизації, а також змащуванні та живленні суглобового хряща [7, 21–24]. Ці множинні та складні функції потребують спеціальної форми. Оскільки тканина має клиноподібну форму, вона має високу адаптацію до стабілізації викривленого виростка стегнової кістки під час з’єднання з плоским великогомілковим плато [8, 25, 26]. Під час повсякденної діяльності аксіальні тибіофеморальні сили стискають меніски. Клиноподібна форма меніска та його рогові прикріплення слугують для перетворення вертикально стискальної сили до горизонтальних кільцевих напружень. У той самий час зсувні сили виникають між колагеновими волокнами всередині меніска, тоді як меніск деформується радіально [8, 23, 27]. Біомеханічні властивості колінного меніска налаштовані таким чином, щоб протистояти силам, що діють на тканину. Існує ряд досліджень щодо кількісного визначення властивості тканини як у людей, так і на тваринних моделях. Згідно з цими дослідженнями, меніск протистоїть осьовому стисненню із сукупним модулем пружності 100–150 кПа [28]. Модуль пружності тканини при розтягуванні змінюється в концентричному та радіальному напрямках; це близько 100–300 МПа в першому та в 10 разів нижче у другому випадку [29]. Нарешті, модуль зсуву меніска становить близько 120 кПа [29]. Біомеханічні властивості меніска в колінному суглобі налаштовані таким чином, щоб витримувати сили, що діють на тканину. Підраховано, що інтактні меніски займають близько 60% площі контакту між суглобовим хрящем виростків стегнової кістки і плато великогомілкової кістки, при цьому вони передають >50% загального осьового навантаження, прикладеного в суглобі [30, 31]. Проте ці показники сильно залежать від ступеня згинання коліна та стану тканин. На кожні 30° при згинанні колінного суглоба поверхня контакту між суглобовими поверхнями зменшується на 4% [32]. Коли коліно знаходиться під кутом згинання 90°, прикладене осьове навантаження на суглоб на 85% перевищує те, коли він знаходиться в 0° згинання [31]. При повному згинанні коліна латеральний меніск передає 100% навантаження в латеральному колінному відділі, а медіальний меніск бере на себе близько 50% медіального навантаження [27].

Особливий інтерес становлять зміни площі контакту після часткової або повної меніскектомії та наступної дії осьового навантаження. G.A.Jr. Paletta та співавтори [33] досліджували біомеханічні ефекти при повному видаленні латерального меніска в 10 трупних колінах і повідомили про зниження на 50% загальної площі контакту, це призводить до підвищення на 235–335% пікового локального контактного навантаження. У подібному дослідженні H. Kurosawa та співавтори [34] відзначили, що після тотальної меніскектомії площа тибіофеморального контакту зменшилася приблизно на 50%, що призвело до збільшення діючої локальної сили у 2–3 рази. Відповідно, часткова (16–34%) меніскектомія призводить до зростання більше ніж на 350% дії контактних сил на суглобовий хрящ [35].

Патофізіологія ушкоджень меніска

Ураження меніска є найпоширенішою внутрішньосуг­лобовою травмою коліна та найчастішою причиною хірургічних втручань, які виконують хірурги-ортопеди [36, 37]. Середня щорічна частота ураження меніска становить 66 на 100 тис. жителів, 61 з яких закінчується меніскектомією [38, 39]. Чоловіки більш схильні до такої травми, ніж жінки, зі співвідношенням захворюваності чоловіків і жінок від 2,5:1 до 4:1. Загальна захворюваність досягає піку у віці 20–29 років для обох статей [38, 40, 41]. Ураження менісків найчастіше відмічають у правому коліні [38] і в усіх вікових групах з різними етіологічними та патофізіологічними факторами, наявність яких сильно залежить від віку пацієнта [37, 42].

Травматичні ушкодження меніска у молодих людей

У молодих пацієнтів травми, пов’язані зі спортом (футбол, баскетбол, бейсбол та особливо катання на лижах), є найпоширенішою причиною ураження меніска, що становить більше ніж ¹/₃ усіх випадків [38, 40]. Основний механізм цих травм зазвичай включає різальні або скручувальні рухи, гіперекстензію або дію великої сили [3]. Ушкодження меніска під час спорту суп­роводжується розривом передньої хрестоподібної зв’язки більше ніж у 80% випадків [43–49]. Більшість пацієнтів повідомляють про гострий початок різкого болю після травматичного скручування із зігнутим коліном та опорою стопи на землю [50, 51]. Ушкодження менісків внаслідок автомобільної аварії особливо у старшої вікової групи також має тенденцію до зростання [38]. Класифікація ушкоджень менісків залежить від локалізації, глибини ушкодження та тесту на стабільність [3, 52]. Таким чином, розриви в периферичній васкуляризованій частині позначаються як ушкодження в червоно-червоній зоні, у середній третині меніска — як ушкодження в червоно-білій або біло-білій зоні, а у внутрішній безсудинній — як у біло-білій зоні. За глибиною розриву ушкодження розрізняють часткові або на повну товщину, останні поділяються на стабільні та нестабільні. Інший спосіб класифікації ушкоджень меніска базується на характері розриву [53].

Таким чином, розрізняють наступні найважливіші типи розривів меніска — це вертикальний (поздовжній), включаючи «ручку лійки», клаптевий (косий), радіальний (поперечний), та горизонтальний (комплексний), в тому числі дегенеративні [63]. Вищенаведена класифікація актуальна для ухвалення рішення при виборі найбільш відповідної та ефективної терапії. Дослідження показали, що також існує значна різниця в картині розриву між стабільними колінами та тими, що мають одночасне ураження передньої хрестоподібної зв’язки [55–57].

Діагностика ушкоджень меніска значною мірою залежить як від досвіду, так і від можливостей лікаря. Детальний збір анамнезу, ретельний медичний огляд пацієнта та сучасні методи візуалізації можуть допомогти в досягненні діагностичного консенсусу. Починаючи з анамнезу, точний опис отримання травми може закласти основу для підоз­ри на розрив меніска. Слід уважно поставитися до скарг пацієнтів на біль, припухлість або «блокування», наявність ознак ушкодження під час клінічного обстеження (наявність випоту, болючість при пальпації по суглобовій лінії) [3, 58]. Основні тести, які слід проводити кожного разу, коли у пацієнта наявна будь-яка із зазначених вище знахідок, — це тест Mc-Murray на згинання, тест Apley’s і тест Thessaly [59–61]. Методи візуалізації, які необхідно використовувати при діагностиці таких ушкоджень, — рентген та магнітно-резонансна томографія (МРТ) [3].

Периферичні розриви меніска

Існують численні методики, що використовуються для хірургічної корекції ушкодження меніска в периферичній (судинній) зоні. Хоч такі техніки постійно розвиваються, підходи до хірургічного лікування можна класифікувати за 4 основними видами: артроскопічні техніки «назовні-всередину», «зсередини назовні», «все всередині» та відкритий шов [62]. Ці методи були раніше докладно описані в літературі разом з їх супутніми ускладненнями та відповідними програмами реабілітації. Значна кількість досліджень зосереджена на ефективності та надійності цих методик, техніки досягнення анатомо-функціонального відновлення меніска. Постійно збільшується кількість літератури, що підтримує методики з відновлення меніска при лікуванні розривів судинної зони. Функціонально успішні результати у молодих людей зі стабільними колінними суглобами відзначають досить часто, показники успіху коливаються в межах 63–91% [36, 48, 63]. Однак необхідно провести більш довгострокові подальші дослідження, щоб підтвердити такі докази та виключити вірогідність дегенеративних змін суглобового хряща і меніска в довготривалій перспективі.

Розриви меніска в безсудинній зоні, як правило, є більш складними та великими, часто асоціюються з поганим прогнозом щодо можливості відновлення. Викликом для клініцистів і дослідників є покращення процесу загоєння при цьому типі травми. Запропоновано декілька різних підходів до лікування, але отримано неоднозначні результати. Найвідомішими з них є такі: використання параменіскальної синовіальної тканини, трепанація периферичного обідка меніска з ушиванням розриву меніска, створенням каналів для проростання судин, використання мезенхімальних стовбурових клітин (МСК) або факторів росту [5]. Проте жодна з наведених вище методик не набула загального визнання. Тому основна стратегія лікування таких розривів — часткова меніскектомія, що пов’язано з подальшими дегенеративними змінами суг­лобового хряща. Відсутність визнання та клінічного застосування вищевказаних методів пов’язана головним чином з недостатньою кількістю довгострокових подальших досліджень і повторення результатів, які могли б підтвердити висновки більшою кількістю клінічних випадків. У майбутніх дослідженнях особливу увагу слід приділити оцінці стану суглобового хряща у віддаленому спостереженні. Також необхідні додаткові експериментальні і клінічні дослідження біомеханічних властивостей загоєного меніска.

Розриви меніска у людей похилого віку та дітей

У пацієнтів середнього та літнього віку частіше відмічають ураження меніска на фоні дегенеративних змін у суглобі. Такі ураження меніска призводять до набряку суглоба, болю в проєкції суглобової щілини та механічного блокування [3, 4]. Повідомляється про поширеність ураження менісків на рівні 68–90% у пацієнтів із клінічними та рентгенологічними ознаками остеоартриту [21]. Ця висока кореляція створює ряд діагностичних проблем, головним чином щодо виявлення основної патології в симптоматичному коліні. Тому в деяких випадках симптоми, які можуть бути спричинені, наприклад, остеоартритом, можуть бути віднесені лікарем до наявності розриву меніска при МРТ, тоді як в інших випадках симптоми, які можуть виникати внаслідок травми (наприклад розрив меніска), можуть бути віднесені до остеоартриту. Це, звісно, впливає на вибір правильної терапії. Наприклад, часткова меніскектомія навряд чи зменшить вираженість симптомів, викликаних остеоартритом. Щодо успішного використання пластики меніска у людей літнього віку, то отримані дані, що це менш перспективно порівняно з пацієнтами молодших вікових груп [63]. Основною причиною незадовільних результатів при спробі відновлення дегенеративних розривів є зниження васкуляризації внаслідок старіння у таких груп пацієнтів. C.D. Morgan та співавтори [36] повідомили лише про невелику частку (6%) успішного відновлення дегенеративних ушкоджень у цій віковій групі пацієнтів. Тому більшість хірургів виконують меніскектомію, часткову або повну, залежно від ступеня ушкодження меніска.

Збільшення кількості випадків розриву меніска відзначали у дітей із незрілим скелетом. Основною причиною такого підвищення захворюваності є зростаюча участь дітей у важких спортивних заходах. Одночасно розширення медичних послуг, зосереджених на дитячій патології, і широке використання високоспеціалізованих методів візуалізації, як-от МРТ, допомогли у встановленні цих діагнозів. Ураження менісків у дітей відрізняється від таких у дорослих пацієнтів. У дітей більшість випадків (>71%) є ізольованими ураженнями меніска [36, 39]. Основний механізм розриву меніска у дітей — це скручування коліна, пов’язане зі спортом. У невеликій частці цих випадків фактором схильності є наявність дископодібного меніска [40]. Діагноз залежить від повної історії хвороби пацієнта та клінічної картини обстеження. Якщо після клінічного обстеження є підозра на розрив меніска, слід прагнути до використання техніки візуалізації. Тим не менш чутливість і специфічність МРТ для діагностики уражень менісків у дітей значно нижчі, ніж у дорослих [52].

Досить обмежену увагу в літературі приділено патології меніска у дітей щодо техніки відновлення ушкоджень. Більшість досліджень у цій групі стосується здебільшого дорослих, діти становлять лише невелику частку випадків з досить коротким періодом спостереження [54]. Більшість цих досліджень повідомляють, що загальна частка успіху відновлення меніска у дітей аналогічна такій у дорослих, особливо для випадків ізольованих розривів [62].

Джерела клітин для тканинної інженерії меніска колінного суглоба

Аутологічні клітини

Одне з провідних питань тканинної інженерії полягає в тому, чи має бути створена тканина як точна копія нативної тканини, чи вона має лише виконувати свої основ­ні функції. Деякі дослідники стверджують, що розробка біометичної копії нативного меніска потребує використання біорозкладального каркасу, збагаченого нативними клітинами, які вироблятимуть той самий фіброзно-хрящовий міжклітинний матрикс [37]. Однак цей підхід має кілька обмежень. Пацієнту потрібно два хірургічних втручання: по-перше, біопсія аутологічних клітин меніска, та, по-друге, процедура імплантації створеного тканинною інженерією меніска. Крім того, дефіцит тканин та ефективність сучасних методів дають лише обмежену кількість ізольованих клітин, з яких лише клітини внутрішньої частини меніска виробляють матричні GAG [20]. Щоб розв’язати ці проблеми, дослідження перейшли до досить простих експансій аутологічних клітин меніска в моношаровій культурі. Однак одношарове заселення клітин меніска призводить до значного зниження експресії гена ECM [18]. Подібним чином деякі підходи включали використання аутологічних хондроцитів для тканинної інженерії меніска, оскільки доведено, що вони виробляють більше GAG і колагену II типу порівняно з клітинами меніска після експансії, хоча вони також зазнають диференціації [19]. Хоча розробка функціональних тканинно-інженерних конструкцій меніска просунулася вперед, важливі проблеми все ще залишаються. Обмежена можливість ізоляції клітин для великомасштабних конструкцій є яскравим прикладом цього. Крім того, оскільки відбувається зниження диференціації клітин після експансії, а також зниження можливостей аутологічних клітин, які вже перебувають або в дегенеративному стані, або в стані захворювання, пов’язаного зі старінням, їх корисність у тканинній інженерії вважають сумнівною [17]. Тому для тканинної інженерії меніска слід розглядати широкий спектр клітинних джерел.

Джерела алогенних та ксеногенних клітин

Усвідомлення того, що розташувати достатню кількість придатних недиференційованих клітин в ушкодженій частині меніска важко або неможливо, та потреба в альтернативних джерелах клітин спонукали багатьох дослідників до використання алогенних клітин для тканинної інженерії меніска [16]. Перші випробування в цьому напрямку значною мірою базуються на позитивних результатах загоєння ушкоджень у безсудинній зоні меніска, у моделі на великих тваринах при використанні алогенних клітин із суглобового хряща, вушних раковин і реберних хондроцитів [20]. В іншому дослідженні як аутологічні, так і алогенні хондроцити розміщені в біорозкладальному каркасі та імплантовані 17 свиням для відновлення розриву меніска за типом «ручки лійки» [17]. Через 12 тиж автори виявили, що як алогенні, так і аутологічні клітини сприяли загоєнню порівняно з контрольною групою. Той факт, що не виявлено статистично значущої терапевтичної різниці між двома клітинними варіантами, є важливим, оскільки це свідчить про можливе використання алогенних клітин [18]. З точки зору використання ксеногенних клітин у тканинній інженерії, також зростає обсяг досліджень [16]. Так, у дослідженні було створено дефекти хряща у виростку стегнової кістки 30 кроликів, а потім намагалися усунути травму шляхом пришивання періостального клаптя до суглобового хряща, а також переміщення культивованих хондроцитів свині в порожнину вади. Через 24 тиж повідомили про появу тканини суг­лобового хряща, яка інтегрувалась у нативну тканину та відсутність реакції імунної системи.

В іншому дослідженні автори використали 4 різні типи клітин: алогенні хондроцити, МСК, фібробласти та стовбурові клітини пуповинної крові людини для відновлення вад хряща на моделі кролика [6, 7]. Хоча кращі результати показали при використанні алогенних МСК, але відсутність імунної відповіді відмітили при використанні ксеногенних стовбурових клітин hUCB, що спонукає до подальших досліджень у цій галузі. Результати цих досліджень вказують на можливість використання джерел ксеногенних клітин у тканинній інженерії меніска.

Ембріональні стовбурові клітини людини

Останнім часом зростає інтерес до використання стовбурових клітин для регенерації ушкоджених або дегенеративно змінених тканин (як-от суглобовий хрящ, меніск, міжхребцевий диск та серцевий м’яз) [2, 8]. Стовбурові клітини можуть відігравати важливу роль у відновленні ушкоджених менісків через їх здатність до диференціації та регенерації тканини, а також через їх здатність продукувати цитокіни та фактори росту [8]. Ембріональні стовбурові клітини людини (hESCs) виявилися новим джерелом клітин для інженерії фіброзно-хрящової тканини [6]. Деякі з основних характеристик, які роблять це джерело клітин ідеальним для тканинної інженерії, — це плюрипотентність і необмежена проліферативна здатність [2, 3]. Спроби щодо тканинної інженерії меніска з використанням цього джерела клітин усе ще знаходяться на ранніх стадіях. Основний крок у цьому напрямку зроблено при дослідженні потенціалів диференціювання hEScs у фіброхондроцитоподібні клітини та охарактеризовано отриманий результат як «диференційовані клітини». У цьому дослідженні hESC культивували з факторами росту (TGF-β3, BMP-2, BMP-4, BMP-6, PDGF-BB, шипастий білок) та/або первинними клітинами (хондроцитами або фіброхондроцитами) протягом 3 тиж. Після цього їх здатність виробляти GAG і колаген I, III і VI типів аналізували разом з наявністю певних поверхневих маркерів (CD105, CD44, SSEA, PDGFRa). Наступне порівняння результатів лікування показало, що комбінація TGF-β3 з BMP-4 робила ембріональні клітини позитивними на колаген I, II та VI типів з 6,7- та 4,8-кратним збільшенням GAG та колагену відповідно. Крім того, спільне культивування з фіброхондроцитами призвело до 9,8-кратного збільшення вироб­лення колагену II. Результати цього дослідження вказують на придатність hESC для тканинної інженерії меніска та визначають щонайменше 3 ефективні стратегії для створення hESC-похідних фіброзно-хрящової тканини [13].

Стовбурові клітини дорослих

Хоча використання hESC у тканинній інженерії меніска залишається на початковій стадії, багато досліджень були зосереджені на використанні МСК як джерела потенційної клітини. Це мультипотентні клітини — поперед­ники стромального походження, основним джерелом яких є кістковий мозок дорослих, хоча вони можуть бути виділені з іншої тканини як у дорослих, так і у плода [14]. Великий науковий інтерес до цих клітин зумовлений двома основними властивостями. По-перше, виявлено, що МСК диференціюються в багато кінцеводиференційованих клітин, які синтезують мезенхімальну тканину (тобто хрящову, кісткову, зв’язкову, м’язову, жирову, дермальну та іншу сполучну тканину), отже, можуть використовуватися для створення тканини мезенхімального походження [15]. По-друге, вони секретують велику різноманітність імунорегуляторних молекул, які сприяють процесу загоєння ушкодженої тканини, надаючи паракринні трофічні медіатори [12]. Різні техніки використання аутологічних сполучно­тканинних попередників в інженерії тканини на основі МСК описані в літературі. Підхід, який використали багато дослідників, — це активація міграції, проліферації та диференціації місцевих МСК in situ. Цього можна досягти за допомогою трансплантації безклітинного каркасу [14] або шляхом місцевого введення таких факторів росту, як VEGF, які активують функції MСК [16]. Іншою стратегією є місцеве введення аутологічних МСК для поповнення популяції локальних клітин, які були зменшені через травму, дегенерацію, вади тканин або порушення кровообігу. Нині багато хірургів для загоєння кісток використовують пересадку стовбурових клітин кісткового мозку (BMSCs) через їх високу цінність, низький ризик і вартість. Ця стратегія викликала великий інтерес з точки зору лікування ушкоджень меніска. Деякі з основ­них прийомів, які використовуються при цьому, включають створення каналів судинного доступу та судинних тунелів за допомогою трепанації або скарифікації в судинній ділянці меніска. Це покращує кровопостачання, а згодом появу МСК в ушкодженій безсудинній ділянці меніска. При інших методиках використовують васкуляризовані синовіальні клапті або фібринові згустки, виходячи з того самого обґрунтування [16]. Результати цих методів в наявній літературі недостовірні.

Трансплантація збагачених або модифікованих ауто­логічних МСК є іншим підходом у тканинній інженерії на основі МСК. Перша спроба цього методу відбулася у 2005 р., коли було використано аутологічні BMSCs від зелених флуоресцентних білкових трансгенних щурів; вони виділені, культивовані в одношаровій культурі, а потім пересаджені у вади меніска, нанесені в безсудинній зоні. Після 8 тиж спостереження дослідники виявили, що BMSCs можуть вижити і проліферувати в розривах меніска, водночас розвиваючи екстенсивний позаклітинний матрикс, сприяючи процесу загоєння в безсудинній зоні меніска [16, 18]. Так само в іншому дослідженні показано, що введення аутологічних BMSCs в ділянку ушкодження меніска у 8 випадках покращило загоєння. Проведені в тому самому напрямку дослідження довели, що розташування МСК на мембранах також досить ефективні у тканинній інженерії меніска [8].

Інше дослідження свідчить, що недиференційовані МСК, на відміну від попередньо культивованих клітин, демонструють більш потужну реакцію загоєння [9]. Тут дослідники вивчали терапевтичну цінність аутологічних МСК в ураженнях тканини меніска на кролячій моделі шляхом порівняння їх дії з плазмою крові, збагаченою тромбоцитами, і аутологічними МСК. Точніше вони створили кругові вади меніска (2 мм), в контрольній групі залишали отриману ваду недоторканою, в другій групі закривали її гіалуронан-колагеновою композицією матриці з використанням одного або декількох видів клітин з вищевказаних категорій.

Важливим є те, що деякі з матриць стовбурових клітин були попередньо культивовані в хондрогенному середо­вищі протягом 14 днів до пересадки. Через 12 тиж після трансплантації дослідники дійшли висновку, що некультивовані аутологічні МСК зумовили інтегроване меніскоподібне відновлення тканини, тоді як попередньо культивовані МСК — лише часткову інтеграцію. Безсумнівно, культивування МСК in vitro має значні переваги та недоліки. Основною перевагою культивування є збільшення кількості клітин. Недоліки включають можливе зараження клітин під час культивування, а також зниження здатності до імплантації [8]. Нарешті, ще одна небезпека, про яку в літературі не згадувалося багато, — розвиток пухлиноподібних аномалій після імплантації прекультури аутологічних МСК з мутаціями або епігенетичними змінами. Це виглядає як недостатньо вивчена тема, що свідчить про необхідність додаткових досліджень. Нарешті, іншою стратегією використання МСК є диференціація / генерація тканин in vivo з подальшою трансплантацією цієї тканини. Наразі проводяться дослідження з використанням цього підходу.

Основні виклики в цій галузі збігаються з основними викликами тканинної інженерії в цілому: розвиток функціональної тканини, що відображає склад нативної тканини, яка буде задовільно інтегруватися в реципієнта і яка дозволить довгострокове збереження життєздатності клітин і функції меніска.

Список використаної літератури

Надійшла до редакції/Received: 16.04.2026
Прийнято до друку/Accepted: 29.04.2026