Трансплантация стволовых клеток костного мозга в лечении травматической болезни спинного мозга тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.28, кандидат медицинских наук Мурадов, Жохонгир Мамадалиевич

• Мурадов, Жохонгир Мамадалиевич
• кандидат медицинских наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат медицинских наук Мурадов, Жохонгир Мамадалиевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЛЕЧЕНИЯ ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СПИННОГО МОЗГА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

1.1. Некоторые аспещы течения патологических процессов в позднем периоде ТБСМ.

1.2. Восстановительная хирургия спинного мозга в позднем периоде ТБСМ.

1.3. Стволовые клетки костного мозга в лечении патологии центральной нервной системы.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

2.1. Законодательные аспекты экспериментальных и клинических исследований

2.2. Экспериментальный раздел.

2.2.1. Моделирование экспериментального повреждения спинного мозга.

2.2.2. Оценка неврологического статуса животных.

2.2.3. Приготовление клеточного материала.3,

2.2.4. Приготовление плазменного сгустка.

2.2.5. Морфологическое исследование.

2.3.Клинический раздел.

2.3.1. Общая характеристика больных.

2.3.2. Протокол клинического испытания.

2.3.3. Оценка неврологического статуса больных с ТБСМ.

2.3.4. Методы инструментального исследования.

2.3.5. Забор и приготовление аутологичных СККМ.

2.3.6. Оценка клеток костного мозга.

2.3.7. Методика оперативного лечения и трансплантации стволовых клеток костного мозга.

2.4. Статистические исследования.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТРАНСПЛАНТАЦИИ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК КОСТНОГО МОЗГА НА ВОССТАНОВЛЕНИЕ МОТОРНОЙ ФУНКЦИИ СПИННОГО МОЗГА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ.

3.1. Характеристика движений животных в динамике при экспериментальном повреждении спинного мозга.

3.2. Характеристика движения животных при трансплантации различных фракций клеток КМ на 7 сутки после экспериментального повреждения спинного мозга.

3.3. Характеристика движений животных при трансплантации различных фракций клеток КМ на 21 сутки после экспериментального повреждения спинного мозга.

ГЛАВА 4. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Морфологические исследования спинного мозга при моделировании экспериментального повреждения.

4.2. Морфологическое исследование спинного мозга при трансплантации различных фракций клеток КМ на 7 сутки после моделирования повреждения.

4.3. Морфологическое исследование спинного мозга при трансплантации различных фракций клеток КМ на 21 сутки после моделирования повреждения

ГЛАВА 5. АУТОЛОГИЧНЫЕ СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ КОСТНОГО МОЗГА В КОМПЛЕКСНОМ ЛЕЧЕНИИ ТРАВМАТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ СПИННОГО

МОЗГА В ПОЗДНЕМ ПЕРИОДЕ.

5.1. Клинико-неврологическая характеристика больных в позднем периоде ТБСМ.

5.2. Характеристика костного мозга у больных с ТБСМ.

5.3. Оценка безопасности и эффективности трансплантации аутологичных СККМ в позднем периоде ТБСМ.

ОТ АВТОРА.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Трансплантация стволовых клеток костного мозга в лечении травматической болезни спинного мозга»

По сведениям М.М. Косичкина (1999) в России ежегодно инвалидами вследствие травмы спинного мозга становятся более 8 ООО человек, что составляет 547 человек на 10 млн. населения. Число таких инвалидов постоянно увеличивается за счет того, что 54,5% из них имеют сроки заболевания более 10 лет (Нестеров В.А., 1977).

Если учесть, что госпитальная смертность в раннем периоде травмы составляет 16,3% (Дралюк М.Г. с соавт., 1993), то естественно, количество травмированных намного больше, чем получивших инвалидность.

В США встречаемость спинномозговых повреждений достигает до 1 случая на 1000 населения в год (Hulsebosch С.Е., 2002). Так, по данным Berkowitz М. et al. (1992) и Kakulas В.А. (1999) в настоящее время в США проживает около 400 000 больных с повреждениями спинного мозга и ежегодно регистрируется до 10-15 тыс. новых случаев, большая часть из которых приходится на возрастную категорию от 16 до 31 года. Затраты на лечение данной группы больных составляют 500 тыс. долл. США при параплегии и 1 млн. долл. США при тетраплегии (Stover S.L., Fine Р.В., 1987; Gutierrez P.A. et al., 1993).

Рост встречаемости и экономические затраты на лечение данной категории больных подчеркивают социально-экономическую важность проблемы и обосновывают поиск новых путей лечения ТБСМ.

Эффективность многочисленных оперативных вмешательств и способов восстановления функции спинного мозга в различные периоды травматической болезни спинного мозга, несмотря на оптимистичные публикации, очень низка (Ступак В.В., 1997; Басков A.B., 1998; Щевелев И.Н. и соавт., 2000; Кельмаков В.П., 2002, 2005; Benzel Е.С., LarsoT S.J., 1986; Anderson P.A., Bohlman H.H., 1992; Vaccaro A.R. et äl., 1997; Tator C.H., 2001). Об этом свидетельствует то, что почти все больные с ТБСМ от 80% до 95% остаются глубокими инвалидами, требующими постороннего ухода (Косичкин М.М., 1996, 1998, 1999; Bracken М.В., Holford T.R., 2002; Berkowitz М. et al., 1998; Gardenas D.D. et al., 2004).

Гибель клеточных и волоконных структур (нейронов и глии) в первичном очаге повреждения спинного мозга, продолжение и распространение процесса вторичного повреждения на значительное расстояние обусловливают клиническую картину травматической болезни спинного мозга (Басков A.B. и др., 2002; Beattie M.S. et al., 2000).

Перспективным направлением лечения патологии центральной нервной системы является клеточная заместительная терапия. Проводились клинические исследования по применению эмбриональных стволовых клеток при детских врожденных патологиях (Кафанова М.Ю. и соавт., 2000), ишемическом и геморрагическом инсульте (Семченко В.В. и соавт., 2004; Chen J. et al.,2001), черепно-мозговой травме (Рабинович С.С. и соавт., 1999; Савченко С.А., 2005), болезни Паркинсона (Cova L. et al., 2004).

При травме спинного мозга исследована возможность применения клеток миелиновой оболочки обонятельного тракта (Lu J., Ashwell К., 2002), олиго-дендроцитов, шванновских клеток (Bunge R.P., 2001), эмбриональных и нейральных стволовых клеток (Карпенко Д.О., 2005; Савченко С.Д., 2005; Zompa Е.А. et al., 1997; McDonald J.W. et. al., 1999). Авторы указывают, что после пересадки отмечается дифференцировка стволовых клеток в клетки нейронального и глиального ряда (Карпенко Д.О., 2005; Brazelton T.R. et al., 2000).

В экспериментальной биологии и медицине широко дискутируется вопрос полипотентности стволовых клеток костного мозга. По данным авторов, их использование в раннем периоде травматической болезни спинного мозга оказывает положительное влияние на неврологическое восстановление и гистоструктуру очага повреждения (Mezey Е. et al., 2000; Hofstetter С.Р. et al., 2002; Padovan C.S. et al., 2003; Chopp M. et al., 2000; David C. et al., 2002).

Однако, возможность применения трансплантации стволовых клеток костного мозга в позднем периоде травматической болезни спинного мозга, выбор вида клеток, оптимальных сроков трансплантации и их клиническая эффективность остаются неизученными, что определило цель нашего исследования.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: Изучить влияние трансплантации стволовых клеток костного мозга на восстановление функции спинного мозга в эксперименте и клинически апробировать возможность применения аутологичных стволовых клеток в комплексном лечении травматической болезни спинного мозга.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. На модели экспериментального повреждения спинного мозга изучить восстановление двигательной функции спинного мозга в зависимости от типа трансплантируемых клеток и сроков их введения.

2. Изучить морфологическую картину зоны повреждения спинного мозга при трансплантации различных фракций стволовых клеток костного мозга в ранние (7 суток) и поздние (21 сутки) сроки после повреждения.

3. Провести сравнительное изучение клеток костного мозга (стволовых кроветворных клеток, лимфоцитов) и возможность генерации мезенхимальных стволовых клеток у пациентов в позднем периоде травматической болезни спинного мозга и у здоровых доноров.

4. Разработать способ лечения травматических повреждений спинного мозга с использованием аутологичных стволовых клеток костного мозга, оценить его безопасность и эффективность в комплексном лечении больных в позднем периоде травматической болезни спинного мозга

НАУЧНАЯ НОВИЗНА

На модели экспериментального повреждения спинного мозга крыс породы Вистар впервые установлено, что достоверной эффективностью в отношении' восстановления неврологического дефицита обладает фракция мезенхимальных стволовых клеток. Положительная неврологическая динамика наблюдается при* трансплантации фракции мезенхимальных стволовых клеток как в ранние (через 7 суток), так и в поздние (через 21 суток) сроки после травмы.

Путем морфологических исследований впервые установлено, что трансплантация фракции мезенхимальных стволовых клеток ведет к формированию нежного рубца с большим количеством сосудов в области дефекта спинного мозга. В смежной с областью иссечения зоне спинного мозга отмечается меньшая выраженность кистозно-дегенеративных изменений и большее количество сосудов, чем в группе контроля.

Впервые проведено сравнительное исследование клеток костного мозга (стволовые кроветворные клетки, зрелые лимфоциты и мезенхимальные клетки) больных травматической болезнью спинного мозга и здоровых доноров. Выявлено отсутствие существенных изменений костного мозга (стволовых кроветворных клеток, лимфоцитов) и возможность генерации мезенхимальных стволовых клеток у больных в позднем периоде травматической болезни спинного мозга.

Разработан и клинически апробирован способ лечения травматических повреждений спинного мозга (заявка на изобретение №2005107988 с приоритетом от 22.03.2005), основанный на использовании аутологичных стволовых клеток костного мозга.

На основании клинической апробации метода впервые показана безопасность трансплантации аутологичных стволовых клеток костного мозга в комплексном лечении травматической болезни спинного мозга. Применение аутологичных стволовых клеток костного мозга позволяет добиться регресса нарушений двигательных и чувствительных функций у большего числа больных.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ

Результаты экспериментальных исследований могут стать основой для дальнейших работ по изысканию новых методик лечения травматической болезни спинного мозга с использованием стволовых клеток костного мозга. ->

Отсутствие изменений клеток костного мозга больных с травматической болезнью спинного мозга в позднем периоде, в том числе стволовых кроветворных клеток, лимфоцитов и возможность генерации мезенхимальных4 стволовых клеток позволяет применять клетки костного мозга в качестве источника стволовых клеток для аутологичной трансплантации.

Разработанный способ лечения травматических повреждений спинного' мозга путем трансплантации стволовых клеток костного мозга является безопасным и позволяет повысить эффективность лечения травматической болезни спинного мозга в позднем периоде за счет более четкой и стойкой положительной динамики неврологических показателей.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Применение фракции мезенхимальных клеток костного мозга как в раннем (на 7 сутки), так и в позднем (на 21 сутки) периоде после экспериментального повреждения спинного мозга по сравнению с другими фракциями оказывает наибольшее положительное влияние на восстановление двигательной функции.

2. Трансплантация фракции мезенхимальных стволовых клеток костного мозга в раннем (на 7 сутки) и в позднем (на 21 сутки) периоде после экспериментального повреждения спинного мозга приводит к уменьшению кистозно-дегенеративных изменений, увеличению количества сосудов в области иссечения и смежной с ней областях спинного мозга в сравнении с контрольной группой животных.

3. Костный мозг пациентов с травматической болезнью спинного мозга ввиду отсутствия изменений стволовых кроветворных клеток, лимфоцитов в сравнении со здоровыми донорами, возможности генерации мезенхимальных стволовых клеток является полноценным источником стволовых клеток для практического применения в клеточной терапии.

4. Трансплантация аутологичных стволовых клеток является безопасным методом лечения травматической болезни спинного мозга в позднем периоде и повышает эффективность комплексной терапии.

Основные положения работы доложены на: I Международной научно-практической конференции молодых ученых по вертебрологии и смежным дисциплинам. Новосибирск. 2005 г.; Научно-практической конференции с международным участием «Современные технологии диагностики, лечения и реабилитации больных с заболеваниями, повреждениями позвоночника, спинного мозга и периферической нервной системы. Курган. 2005 г.; Заседании ассоциации нейрохирургов г. Новосибирска. 2005 г.; V Республиканской научно-практической конференции «Актуальные проблемы организации экстренной медицинской помощи: малоинвазивные методы диагностики и лечения в экстренной медицине» г. Бухара. Узбекистан. 2005 г; Расширенном заседании Ученого совета Новосибирского НИИТО. 2005 г.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе за рубежом - 6.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ

Диссертационная работа изложена на 137 страницах. Содержит 54 рисунков, 24 таблиц и 2 приложения. Состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов и списка использованной литературы, содержащего 221 источник, из них 64 отечественных и 157 иностранных авторов.

Заключение диссертации по теме «Нейрохирургия», Мурадов, Жохонгир Мамадалиевич

выводы

1. Трансплантация фракции мезенхимальных стволовых клеток на 7 и 21 сутки после экспериментального повреждения спинного мозга приводит к восстановлению двигательной функции до 30% и 36,9%, соответственно (относительно животных без повреждения) и достоверно превышает показатели спонтанного восстановления у контрольных животных (13,6%).

2. При трансплантации на 7 сутки и 21 сутки после экспериментального повреждения фракции мезенхимальных клеток костного мозга в зоне дефекта и смежной с ней области спинного мозга к 35 суткам отмечается образование глиального рубца с меньшим количеством кист и большим количеством сосудов по сравнению с контрольными животными.

3. Костный мозг больных в позднем периоде травматической болезни спинного мозга характеризуется сохранным количеством стволовых кроветворных клеток, зрелых лимфоцитов и возможностью генерации мезенхимальных стволовых клеток, что указывает на его потенциальную полноценность для аутологичной трансплантации.

4. Способ лечения травматической болезни спинного мозга в позднем периоде с использованием трансплантации аутологичных стволовых клеток костного мозга является безопасным и приводит к положительному клиническому эффекту достоверно чаще (66,4%), чем в группе сравнения (27,8%).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

С учетом динамики течения травматической болезни спинного мозга в позднем периоде, даже при отсутствии рентгенологической картины сдавления и деформации позвоночного канала, необходимо периодическое проведение МРТ исследования на предмет выявления кистозно-дегенеративных изменений в зоне повреждения спинного мозга.

У больных в позднем периоде травматической болезни спинного мозга аутологичный костный мозг может применяться для проведения трансплантационного лечения в виду сохранения основных характеристик и возможности выделения мезенхимальных стволовых клеток.

Полное нарушение функции спинного мозга с отсутствием положительной динамики неврологического статуса в течение последних трех месяцев, дегенеративные изменения спинного мозга по данным МРТ исследования являются показаниями для операции менингомиелорадикулолиза с трансплантацией аутологичных стволовых клеток костного мозга при травматической болезни спинного мозга. . .

ОТ АВТОРА

Завершая свой труд, считаю своим долгом выразить признательность всем, кто был причастен к выполнению данной работы.

Глубокую и искреннюю благодарность приношу моим руководителям, доктору медицинских наук Ступак Вячеславу Владимировичу и доктору медицинских наук, профессору Черных Елене Рэмовне. Особо благодарю заслуженного деятеля науки РФ, д.м.н., профессора Зайдман Аллу Михайловну за близкое сотрудничество и неоценимую помощь.

Благодарю сотрудников клиник нейрохирургии, позвоночно-спинномозговой травмы ФГУ НИИТО РОСЗДРАВА и лаборатории клеточных технологий НИИ ИКИ СОРАМН за постоянную товарищескую помощь и поддержку.

Выражаю признательность всем сотрудникам экспериментального отделения, объединенного оперблока, рентгенологического отделения; МР-томографии, отдела научно-медицинской информации, научной библиотеки, группы развития компьютерных технологий за помощь, оказанную' на этапах исследования.

Отдельно хочу поблагодарить супругу и всю свою семью за долготерпение и взаимопонимание во время выполнения диссертационной работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат медицинских наук Мурадов, Жохонгир Мамадалиевич, 2005 год

1. Амин В. И., Степанов Г. А., Михайлов А. Ю. и др. Реконструктивные операции на спинном мозге в позднем периоде травмы. // Материалы 3 съезда нейрохирургов России. 4-8 июня 2002 года. Санкт-Петербург. Стр. 184.

2. Байкушев С.Т., Манович 3. X., Новикова В. П. Стимуляционная электромиография и электронейрография в клинике нервных болезней. // М., 1974.

3. Басков A.B., Шевелев И.Н., Яриков Д.Е. и соавт. Результаты оментомиелопексии в позднем периоде травматической болезни спинного мозга. //Вопр. нейрохирургии им. H.H. Бурденко 1998.-N5.-C. 17-19.

4. Беляев В.И.Травма спинного мозга. Диагностика.электростимуляционное и восстановительное лечение. //Москва. «Владмо». 2001. 240 С.

5. Борщенко И. А., Басков А. В., Коршунов А. Г. и соавт. Некоторые аспекты патофизиологии травматического повреждения и регенерации спинного мозга.// Вопр. нейрохирургии им. H.H. Бурденко -N2 2000. - С.32-38.

6. Борщенко И.А. Динамика апоптоза при травме спинного мозга. Экспериментальное и клиническое исследование. / Автореф.канд.мед.наук. М., 2003. 23 с.

7. Викторов И.В., Сухих Г.Т. Медико-биологические аспекты применения стволовых клеток.// Вестник РАМН. 2002,- N4.-C.24-30.

8. Временная инструкция о порядке исследований в области клеточных технологий и их использовании в учреждениях здравоохранения РФ от 18/04/2002.

9. Гланц С. Медико-биологическая статистика. // Практика. М.1999. С. 323 -365.

10. Джинджихашвили С.И., Компанеец Е.Б., Гусатинский В.Н. и соавт. К проблемам функционального восстановления при спинно-мозговой травме. // Первый съезд нейрохирургов Российской Федерации. Екатеринбург. 1995. - С.139-140.

11. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей. // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии. —2003. N4 (7) - С. 34-36.

12. Закон РФ «О трансплантации органов и (или) тканей человека (1992) Утвержден президентом РФ N4180-122 от 22/12/1992 г.

13. Зяблов В.И., Лысенко В.В., и др. Клинико-морфологический анализ травматической болезни спинного мозга.// Вопр. нейрохирургии им. H.H. Бурденко. 1984. - N4.- С.13-19

14. Карлсон Б.М. Регенерация.// М. Наука. 1986. - 296 с.

15. Карпенко Д.О. Репаративная регенерация травмированного спинного мозга при использовании нейральных столовых клеток (экспериментальное исследование). //Автореф.дисс.канд.мед.наук. М. 2005.

16. Кельмаков В.П. Комплексное нейрохирургическое лечение больных с посттравматическими кистами спинного мозга, сочетающимися с деформацией позвоночного канала. Автореф. Дис. канд. мед. наук./ Новосибирск. 2005.-21 с.

17. Кельмаков В.П. Хирургическое лечение посттравматических кист спинного мозга. // Актуальные вопросы имплантологии и < остеосинтеза. Часть 4. Новокузнецк-Санкт Петербург. 2002. — с.124-125.

18. Косичкин М. М. Социально-гигиеническая характеристика инвалидности вследствие травматического поражения спинного мозга и потребность инвалидов в медико-социальной помощи. // Обзор, информ. М., 1996.

19. Косичкин М. М. Социально-гигиенические проблемы инвалидности вследствие поражения нервной системы, перспективы и пути развития медико-социальной экспертизы и реабилитации: // Автореф. дис. .,. д-ра мед. наук. М., - 1996.

20. Косичкин М. М., Гришина Л. П. // Мед.-соц. эксперт, и реабилитация. 1998. -N 1. - С. 34-37.

21. Косичкин М. М., Гришина Л. П., Шапиро Д. М. Инвалидность вследствие травматического поражения спинного мозга, медико-социальная экспертиза и реабилитация. // Медико-социальная экспертиза и реабилитация. 1999. — N1.-C. 14-17.2528,29.