Трансплантация на интервертебрален диск за лечение на дегенеративната болест на гръбначния стълб

Алотрансплантацията на прясно замразен интервертебрален диск води до много добро повлияване на неврологичната симптоматика при хора с дискова дегенеративна болест в шийния отдел на гръбначния стълб, като в същото време запазва стабилността и подвижността на засегнатия гръбначен сегмент, показаха резултатите от пилотно проучване на Ruan, He и Luk, публикувани в списание Lancet (1).

Въпреки белезите на умерена дискова дегенерация на трансплантираните нива, петгодишните резултати при тези пациенти са обнадеждаващи в търсенето на ефективен метод за лечението на дегенеративната дискова болест.

Успешното експериментално трансплантиране при примати на дисков автографт и прясно замразен алографт (нефузионна стратегия за лечението на дегенеративната дискова болест, която запазва подвижността и стабилността на засегнатия гръбначен сегмент) дава основание на изследователите от Китай да приложат за първи път при хора алотрансплантация на прясно замразен интервертебрален диск.

Използваният от тях трансплантат се състои от крайна вертебрална плочка, междупрешлен диск и крайна вертебрална плочка) в шийната част на гръбначния стълб след предна дисцектомия, извършена по повод на дискова херния.

Целта на изследването е да установи дали алотрансплантацията на интервертебрален диск при човек може да постигне поне отчасти жизнеспособност на диска, запазване на сегментната стабилност и подвижност и добър дългосрочен клиничен резултат.

Методът е приложен при общо пет пациенти (жена и четирима мъже), на средна възраст 47 години (41 до 56). Клиничната находка при четирима от тях показва цервикална спондилозна миелопатия с дегенеративна дискова херния на едно-единствено ниво.

Белезите на притискане на пирамидалния тракт в тези случаи варират от 9 до 11 по системата на Japanese Orthopedic Association (JOA), която оценява моторно-сензорния статус на горните и долни крайници и резервоарните функции на органите в малкия таз (скалата има 17 пункта).

В петия от случаите се касае за травматично херниране на диска на ниво С5-С6 с непълна параплегия степен В по Frankel, като пациентът е опериран по описания метод в спешен порядък. Оперативната интервенция е извършена в един от случаите на ниво С4-5 и в останалите четири – на ниво С5-6.

Интервертебрални дискови алографти (13 на брой) са взети от три здрави донора от женски пол, на възраст между 20 и 30 години, починали в следствие на травма*.

Резултати

Регистрирано е значително повлияване на неврологичната симптоматика при всички пациенти (параплегията при травматичния пациент се определя като степен D по Frankel, а средният JOA score при останалите пациенти достига 14.75 при последното проследяване).

Нито един от пациентите не демонстрира клинично значима или постоянна болка във врата при последното проследяване. Не са установени белези на имунна несъвместимост по време на цялото проучване.

Не е наблюдавана миграция или олистеза на алографта. Костното срастване между крайната плочка на графта и прешленното тяло се установява на втория месец и завършва напълно на третия следоперативен месец. Цервикалната лордоза е запазена в добра степен при всички пациенти.

Средната височина на диска е 5.32 мм предоперативно и съответно 5.88 мм и 4.33 мм непосредствено следоперативно и при последното проследяване. Средният флексионен ъгъл е +2,1 градуса непосредствено преди операцията, намален до -4,8 градуса непосредствено следоперативно и -0.8 градуса в края на проследяването.

Съответните стойности на средния екстензионния ъгъл са -8.0; -10.6 и -9.4 градуса. Средният обем на флексия-екстензия в засегнатия сегмент е 10.1 градуса предоперативно, 5.8 градуса непосредствено след операцията и 8.7 градуса при последното проследяване.

Следоперативното (1-2 седмица) магнитно резонансно изобразяване (МРИ/MRI) показва адекватна декомпресия на гръбначномозъчния канал при всички пациенти. Установено е и значимо моделиране на протрузиращата предна част на един от алографтите в рамките на проследяването. Два от трансплантираните дискове демонстрират висок Т2 сигнал на МРИ/MRI от nucleus pulposus при последното проследяване, показателно за наличие на вода.

При същото изследване сърцевината на останалите три диска остава тъмна, но не повече отколкото в съседните дискове. Както МРИ, така и стандартните рентгенографии в края на проследяването не демонстрират ускорена дегенерация в съседните на засегнатия диск сегменти.

Обсъждане

Резултатите от това проучване показват, че на петата година след трансплантиране на прясно замразен алографтен интервертебрален диск при хора подвижността и стабилността на засегнатия гръбначен сегмент е запазена, независимо от белезите на умерена дискова дегенерация. Възможно е, с бъдещи подобрения на метода, трансплантацията на интервертебрален диск да представлява ефективен метод за лечение на дискова дегенеративна болест.

Авторите смятат, че теоритично трансплантирането на цял диск може да предостави млада, недегенерирала “матрица”, която да създаде добри условия за оцеляване и регенериране на ендогенните или екзогенни клетки, заселени в nucleus pulposus.

Фиброзният пръстен и nucleus pulposus притежават ниска антигенност, поради липсата на клетки и на директна съдова перфузия. Предполага се, че субстратът на антигенност в дисковия алографт са живи костни и костно-мозъчни клетки, намиращи се в костните крайни плочки.

Товарът на тези клетки е бил сведен до минимум от китайските изследователи чрез механично промиване на плочките и чрез минималното количество на трансплантирана кост, сравнено с масивните костни алоприсадъци, използвани рутинно в ортопедични операции като ревизионни тазобедрени артропластики или тумор-обусловени реконструкции.

В предишни проучвания върху примати са доказани персистиращи жизнени донорни клетки във външния пръстен и отчасти в нуклеуса. Едно от обясненията на този факт е частичното дифундиране на презервиращия разтвор в малките приматни дискове, което предпазва клетките в повърхностния слой от смърт при замразяването.

Малко вероятно е същият механизъм да действа и при големите човешки алографтни дискове, но тъй като не е извършвана биопсия на трансплантиран на човек диск, персистирането на имуногенни жизнени донорски клетки не е доказано. Не съществуват и данни за ефекта на презервиращия разтвор върху имуногенността.

Все още не е постигнат и консенсус относно най-подходящия метод за съхранение на експлантираните интервертебрални дискове. Въпреки това, при нито един от пациентите в пилотното проучване не са регистрирани белези на системна имунна реакция и в нито един от случаите не се е наложила ревизия или отстраняване на алографта.

Оразмеряването и подбора на правилната големина на алографта са от основно значение за задържането му на място и за избягване на миграцията му. Прецизното напасване на размера премахва и нуждата от вътрешна фиксация, която може да наруши метаболизма на диска. Ранната контролирана мобилизация на шията е безопасна и вероятно подпомага костното срастване и играе роля за възстановяване на хранещия кръвоток.

В светлината на скорошни кинематични проучвания, които демонстрират, че моментната ос на ротация се намира в задната половина на междупрешленното пространство, китайските автори изтъкват сами недостатък в позиционирането на алографтите (малко по-вентрално) в своята серия.

Въпреки това, обемът на движение, който се осъществява в трансплантирания диск е задоволителен, а и установените в същата серия моделационни възможности дават основание за предположението, че биологичният диск е способен да “намери” моментната ос на ротация за разлика от изкуствения диск, при който оста на ротация е предопределена от дизайна.

Наблюдаваното при всички пациенти подобрение в неврологичния статус по-вероятно се дължи на адекватната дисцектомия и декомпресия отколкото на трансплантирането на диска.

Независимо от това, стабилността на гръбначния сегмент, която се постига благодарение на дисковата трансплантация, твърде вероятно играе важна рола за поддържане на благоприятното повлияване в дългосрочен аспект.

Всички трансплантирани дискове демонстрират загуба във височината скоро след операцията, но при по-нататъшното проследяване този параметър остава стабилен.

Наличието на безсимптомна дегенерация на междупрешленните дискове в голяма част от по-възрастните хора повдига въпроса доколко е необходимо запазване на живи клетки в трансплантирания диск. Не е изключено да се окаже, че мъртъв диск със запазена ануларна структура и крайни плочки може да осигури желаната от нас функция.

В подобна насока могат да се тълкуват данните от трансплантациите в други области на ортопедията, където присадъците играят ролята на “мъртъв тъканен спейсър”. Резултатите от пилотното проучване с трансплантация на диск при хора сочат, че след пет години трансплантираните дискове не успяват да възобновят напълно нормален метаболизъм. Възможно е в такъв случай функционалното подобрение да е вследствие на функцията на “мъртъв тъканен спейсър” на трансплантата.

Въпреки стесняването на диска, Т2 срезовете на МРИ показват белези на хидратация на nucleus pulposus при два от трансплантираните пет диска при последното проследяване. Предполага се, че това не се дължи на преживяване на донорни клетки, които най-вероятно загиват при замразяването. Липсата на хистологичен материал от трансплантиран на човек диск оставя този въпрос открит.

Наличието на подобен Т2 сигнал може да се дължи и на възпалителен оток, миксоидна дегенерация на хрущяла или имунореакция, но строгата му локализираност в средата на диска и липсата на ерозии в крайните плочки на Т1 последователностите, говорещи за възпалителен процес, говорят в полза на запазено водно съдържание в нуклеуса.

Едно от ключовите предимства на трансплантацията на междупрешленен диск е запазването на подвижността на съответния сегмент. В пилотното проучване на китайските автори обемът на флексия и екстензия в трансплантираните дискове е безспорно намален в сравнение с предоперативния.

Освен това, обемът на движение е изместен като цяло към екстензия, вследствие намаление на обема на флексията и увеличение обема на екстензията.

Това може да се дължи на няколко фактора. Предоперативният обем характеризира херниран диск, който принципно е хипермобилен във флексия и не толкова подвижен в екстензия. Интароперативното разтягане с вътрешен дистрактор отпред и поставянето на алографта леко напред са други възможни причини за подобна находка.

Подобно изместване на обема на движение към екстензия е установено и при изкуствената смяна на диск в лумбалния отдел на гръбначния стълб.

Всяка стратегия за запазване на подвижността на дегенеративния гръбначен стълб поставя три цели: стабилност, подвижност и възстановяване на анатомията. В сравнение с дисковите протези, алотрансплантацията на интервертебрален диск не успява да възстанови напълно височината на диска (т.е. анатомията). Въпреки това, резултатите от пилотното проучване на Ruan, Luk и сътр. показват, че методът постига останалите две цели. Леко изразеният спад във височината на диска корелира със задоволителни клинични резултати за 5-годишния период на проследяване.

Неизвестно е дали използваните тотално денервирани алографти могат да станат отново болезнени или да руптурират както и не може със сигурност да се определи дали поставени при равни условия, трансплантираните дискове са по уязвими спрямо подобни промени в сравнение с естествено дегенеративните съседни междупрешленни дискове.

Първоначалните резултати от това проучване са окуражителни заради липсата на имунна реакция и подобрената неврологична симптоматика. Окончателните изводи, обаче, могат да бъдат направени след по-дълго проследяване, когато евентуално би могла да настъпи изразена дегенерация на трансплантирания диск. МРИ с гадолиний би могло да осигури ценна информация за храненето на алографта.

С бъдещото развитие в областите на съхранението на присадъците, репопулацията им с живи клетки и хирургичните техники, алотрансплантацията на интервертебрален диск би могла да бъде индицирана за пациенти с дискова дегенеративна болест със слабо изразени дегенеративни промени в задните фасетъчни ставички, болни с доброкачествени туморни лезии, с травматични дискови хернии без значителни костни и лигаментарни увреждания и дори при пациенти с дисцит. Методът може да се окаже равностойна алтернатива на вертебродезата и дисковото протезиране при наличието на подходящ донор, особено при млади пациенти, където предотвратяването на ускорената дегенерация на съседните гръбначни сегменти е особено важно.

Бъдещо предизвикателство представлява прилагането на техниката и в лумбалния отдел на гръбначния стълб, където анатомията, кинематиката и степента на натоварване са много различни.

Д-р Максим Загоров

ортопед, МБАЛ “Света София”

* В рамките на два часа от установяване на смъртта, гръбначният стълб се експлантира en-bloc от С3 до Тh1 при спазване на строго-стерилни условия. С помощта на остри остеотоми интервертебралният диск се отделя заедно с 1.5-2 мм от вертебралната крайна плочка, включитено и унковертебралните ставички (стави на Lushka).

Костните крайни плочки на трансплантата се промиват обилно под налягане със солеви разтвор (0.9 % физиологичен разтвор на NaCl). След регистриране на размерите им, дисковете се потапят и съхраняват в контейнери, съдържащи RPMI-1640 криопрезервиращ разтвор. Контейнерите се замразяват до -196 градуса. Преди импантацията контейнерите с алографтите се поставят на водна баня при 37 градуса.

Приложен е десностранен достъп по Smith и Robinson, при положение на пациента по гръб и прилагане на Halter тракция на главата. След верифициране на нивото под флуороскопски контрол се инцизира предния лонгитудинален лигамент и се премахват наличните предни остеофити. Извършва се субтотална дискектомия и отстраняване на задния лонгитудинален лигамент и ставите на Lushka, с което се цели пълна декомпресия на гръбначния мозък и перифернонервните коренчета.

След оформяне на интервертебралното пространство в грубо кубоидна форма с помощта на високоскоростен бор, се определят размерите на реципиентното място при прилагане на временен вътрешен дистрактор или прилагане на 2 до 5 кг Halter тракция. Избраният спрямо съответните размери прясно замразен алографт се имплантира като зад него се оставят от 1 до 3 мм празно пространство с цел да се избегне ятрогенна компресия на гръбначния мозък. Вътрешна фиксация не се прилага.

Стабилността и позицията на новия диск се проверяват под визуален и флуороскопичен контрол след отстраняване на дистракцията. Средното оперативно време е 1.5-2 часа при средна количество на кръвозагубата 62 мл. Следоперативният рехабилитационен протокол се състои в постоянно носене на цервикална ортеза за 2 седмици и контролирана активна мобилизация на шията, редувана с носене на цервикална ортеза за последащите 4 седмици.

Не е прилагана терапия с имуносупресивни медикаменти. Наличието на имунна реакция е проследено чрез мониториране на СУЕ, С-реактивен протеин и диференциална кръвна картина всяка седмица.

Проследяването е осъществено на базата на динамични активни рентгенографии във флексия и екстензия, направени на 2-ия следоперативен месец и на всеки 3 месеца след това. Неврологичният и функционален статус са оценени с помощта на JOA скор. Болката във врата е проследена с визуалната аналогова скала. Оценка на декомпресията на гръбначния мозък и хидратацията на трансплантирания диск е извършена чрез МРИ, проведено пред, следоперативно и при последния контролен преглед.

С помощта на дигитална рентгенова система (AX AXIOM Aristos MX/VX, Siemens AG, Erlangen, Germany) са измерени височината на диска и сагиталните ъгли на Cobb с точност до десетичен знак. Цялостната сагитална кривина на шийния гръбначен стълб от C3 до C7. Ъгълът на Cobb за трансплантирания диск е измерен от каудалната крайна плочка на краниалния прешлен до краниалната крайна плочка на каудалния прешлен. Регистрирани са наличните кифоза, лордоза и предна или задна транслация на диска (олистеза). Височината на диска се определя като средна стойност от височините на диска в предната, средна и задна част (дискът обикновено е биконвексен). Измерванията са извършени двукратно от двама независими изследователи и стойностите са осреднени.

С помощта на Photoshop 7.0 (Adobe, USA) е определена степента на наситеност на сивия цвят на nucleus pulposus (съотнесен към сивия цвят на цереброспиналната течност) на диска на Т2 последователностите на сагиталното МРИ , което e позволило да се оцени хидратационният статус на интервертебралния диск и неговия nucleus pulposus.

Използван източник:

1.Ruan D., He Q., Ding Y. et al. Intervertebral disc transplantation in the treatment of degenerative spine disease: a preliminary study. Lancet 2007, 369 (9566): 993-999

http://www.thelancet.com