Синдром С.Т. Зацепина «Память формы костной ткани (тканей) и потеря памяти формы костной ткани»

19 Марта в 17:46 1917 0


Более 35 лет назад мы обратили внимание на некоторые клинические факты, причем их количество постепенно накапливалось и они требовали объяснений. И при сопоставлении с данными эмбриологии, биохимии, молекулярной биологии, генетики появилась возможность найти, создать стройную систему — гипотезу.

Врачам хорошо известно, что нормально развивающиеся и развившиеся кости сохраняют свою форму в течение всей жизни, несмотря на различные внешние воздействия. Кости нижних конечностей здорового человека сохраняют свою форму при нагрузке от 50 до 120—150 кг, а во время работы при занятиях некоторыми видами спорта — до 300 кг и более.

Шарль Боннэ (С. Bonnet, 1764) более 200 лет назад поставил очень актуальный вопрос: «Так скажите мне, пожалуйста, каковы механизмы, управляющие формированием мозга, сердца, легкого и столь многих других органов»*. Мы же должны добавить — и костной ткани, костей, всего скелета, всей опорно-двигательной системы.

В настоящее время известно, что идея, форма и механизм развития живых существ заложены в геноме.

Р. Рэфф, Т. Кофман (1986) писали «...Установлено, что организация развивающегося зародыша контролируется целой иерархией регуляторных генов. Эти гены действуют как переключатели, определяющие альтернативный путь развития, по которому пойдет данная клетка или группа клеток. После того как решение принято, возможности клеток в смысле дальнейшего выбора оказываются ограниченными, и их судьба в процессе развития становится все более и более определенной».

Первыми симптомами, которые дали основание развить эту теорию применительно к костной ткани, были следующими.

Рентгенологи, онкологи хорошо знают, что под влиянием постепенно растущей в костномозговом канале опухоли вследствие давления костная ткань некротизируется и исчезает, при этом соответственно кортикальный слой истончается, местами полностью исчезает и наступает патологический перелом кости, но в этом месте не наблюдается ни вздутия, ни искривления кости.

Эти наблюдения позволяют утверждать, что существует память формы костной ткани (наше определение), которая препятствует изменению формы нормальной кости даже под влиянием большой физической силы.

Однако память формы костной ткани при переломах, особенно патологических, оказалась биологически невыгодной для живых существ, имеющих кости, поэтому в филогенезе выработался защитный механизм: костная ткань костной мозоли, спаивающая концы сломавшейся кости, не обладает памятью, т.е. происходит потеря памяти формы костной ткани (тканей) и если опухоль продолжает расти, костная ткань мозоли, не обладающая памятью формы костной ткани, растягивается, приобретает новую форму и объем, но не ломается. Если же костная мозоль образовалась и спаивает концы кости, сломавшейся в результате травмы или остеотомии, то через 2—3 мес клетки костной мозоли вновь приобретают память формы костной ткани, и восстанавливается форма костной мозоли, причем ее форма становится постоянной, стабильной.

Наше определение двух явлений — память формы костной ткани (тканей) и потеря памяти костной ткани (тканей) является теорией , позволяющей клиницистам по-новому трактовать многие патологические процессы и их клинические проявления, а также ставить показания к различным методам лечения и оценивать их результаты.

То, что это теория научно обоснована, следует из приводимых ниже данных, полученных исследователями разных специальностей.

Раскрывая механизм развития, дифференцировки организма, Р. Рэфф, Т. Кофман пишут: «Сталкиваясь со сложным фенотипом, образовавшимся к концу ветвящегося и переплетающегося своими ветвями онтогенетического пути, необходимо помнить о существовании дихотомии. Геном можно теоретически разделить на две части. Одна его часть состоит из тех генов, которые определяют так называемые жизненно важные (house keeping) функции, а другая — из генов, непосредственно участвующих в детерминации, дифференцировке и морфогенезе (выделено нами. — С.З.). Жизненно важные функции — это те обычные метаболические процессы и процессы поддержания жизнедеятельности клетки, которые, хотя и не участвуют прямо в морфогенезе, создают биохимические условия, абсолютно необходимые для жизни».

Эмбриологи хорошо знают, что если осторожно механически переместить клетки, т.е. изменить их расположение в моруле, то клетки, подчиняясь каким-то «силам», вновь занимают первоначальное положение и строение морулы восстанавливается. Очевидно, эмбриологи первыми высказали мнение, что расположение клеток зависит от химических процессов.

Более того, ученые пришли к мнению, что все морфологические изменения, видимая дифференцировка клеток тканей объясняется предшествующим ей химическим процессом. Формирование специфических тканей, органов, происходит в тот период развития клеток, когда клетки приобретают способность к правильному расположению относительно друг друга, приобретая способность «узнавать идентичных себе партнеров». «Механизм ориентации или упорядоченной организации клеток связан с синтезом специфических клеточных белков». В.В. Edelstein (1971) указывает, что однородные клетки секретируют специфические вещества и направленно движутся друг к другу. Н.В. Bosmann (1977) показал, что к таким веществам относятся гликопротеиды, а среди ферментных систем — гликопротеидгликозилтрансферазы. G.D. Wassermann (1972) считал, что в каждой соматической клетке млекопитающих может образовываться до 40 000 уникальных типов белковых молекул, значительная часть которых входит в состав плазматических мембран. Только клетки одного клона имеют одинаковые наборы полипептидных цепей на поверхности плазматических мембран, тогда как все остальные клетки имеют различные — уникальные — наборы, выступающие на поверхности плазматических мембран структуры, которые назвали «молекулярными картами».

Если структуры молекулярных карт плазматических мембран двух контактирующих клеток взаимно комплементарны, то клетки избирательно прикрепляются друг к другу, образуя клеточные комплексы (по Б.В. Конюхову). Исходя из этих данных следует, что различные степени нарушения в образовании белковых молекул, образующих «молекулярные карты» на поверхности плазматических мембран клеток при диспластических и некоторых других процессах, приводят к разным степеням, формам нарушения строения ткани, органа — кости, в частности, что приводит к различным степеням нарушения «нарушения памяти формы». Е.А. Boyse, L.J. Old (1969), C.R. Scriver (1969) показали, что особенности плазматических мембран разных типов клеток генетически детерминированы. «Мутантные гены могут изменять свойства плазматических мембран, что приводит к ненормальному расположению клеток относительно друг друг а и нарушению морфогенеза » [Конюхов Б.В., 1980].

Отечественные авторы (Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина) следующим образом описывают происходящие процессы. Фундаментальную роль в пространственной организации отдельных клеток и живых организмов и в протекании биохимических процессов играет способность молекул белков и нуклеиновых кислот к опознаванию строго определенных партнеров, что выражается в резко преимущественном образовании комплексов именно с этими партнерами. Возможность высокоспецифичного образования комплексов обеспечивается наличием у биополимера набора функциональных групп, предназначенных для взаимодействия с адекватным набором групп в узнаваемой молекуле. Пространственная структура биополимера обеспечивает взаимное расположение этих функциональных групп, оптимальное для такого взаимодействия.

Как формирование биополимерами уникальной пространственной структуры, так и способность их к высокоспецифичному образованию комплексов с определенными биополимерами или молекулами низкомолекулярных соединений (лигандами) обусловлены нековалентными взаимодействиями — ван-дер-ваальсовыми электростатическими образованиями водородных связей. Важная и во многом определяющая роль относительно слабых нековалентных взаимодействий в системах, изучаемых биохимией, намного превосходящая их роль в формировании низкомолекулярных соединений и в протекании их превращений в растворах и в твердых телах — отличительные черты организации и функционирования живой материи.

Большую и интересную работу в связи с этим выполнил Scott F. Gilbert (Development Biology Third Edition), одна из 15 глав которой называется «Пространственное положение клеток. Роль поверхности клеток».



Таким образом, вопросы, поднятые нами, являются весьма актуальными и своевременными для ортопедов и костных патологов: как объяснить те или другие патологические процессы? Каковы изменения структуры костной ткани? Ответы на них необходимы для развития научных концепций костной патологии.

В настоящее время нам хорошо известны общие биохимические, молекулярные основы нарушения формы тканей. Однако необходимы специальные исследования костной ткани у больных с различными заболеваниями, в том числе дисплазиями.

На основании сказанного мы пришли к некоторым выводам.


Память строения костной ткани обеспечивает память строения кости (костей).

Потеря памяти строения костной ткани обусловливает потерю строения кости.

Потеря памяти строения костной ткани бывает разных степеней.

Бывают врожденные и приобретенные потери памяти строения. Потеря I степени — наиболее легкая потеря памяти — бывает при регенеративных процессах (после переломов); память может восстановиться.

При большинстве патологических процессов — заболеваниях костей — употребление термина ремоделяция недопустимо: нужно говорить о патологической ремоделяции, в результате которой никогда не восстанавливается нормальная костная ткань.

При несовершенном остеогенезе нет потери памяти формы костной ткани костей. Хирурги с успехом применяют корригирующие остеотомии. Нами предложен метод укрепления длинных костей с помощью накостных металлических фиксаторов, дающий стабильный положительный эффект.

При большинстве форм фиброзной дисплазии возможна разная степень потери памяти формы костной ткани, поэтому после остеотомии обычно деформация рецидивирует.

Некоторые ортопеды для укрепления костей стали применять накостные металлические пластины (ранее мы предлагали использовать их при несовершенном остеогенезе): оказалось, что у части больных они не в состоянии удержать кость в прямом, т.е. в правильном положении. Постепенно кость искривляется, а фиксирующие шурупы ломаются.

При остеопорозе у больных не наблюдается искривления костей, кости ломаются, т.е. нет потери памяти формы: остеопороз — это не остеопатия. При остеомаляции деформация костей — обычное, можно сказать, закономерное явление; т.е. имеется потеря памяти формы.

Хорошо известно, что при расшатывании ножки эндопротеза тазобедренного сустава исчезает костная ткань внутренней поверхности диафиза бедренной кости. Иммобилизация ноги и устранение вредных воздействий на стенки костномозгового канала не приводят к регенерации костной ткани. Известный немецкий ортопед Н. Wagner в качестве лечебного мероприятия предложил циркулярно распиливать кортикальный слой бедренной кости в 3 местах на протяжении ножки эндопротеза, что сопровождалось хорошим клиническим эффектом: костная мозоль, образующаяся на уровне остеотомии, разрастается, заполняет пространство в костномозговом канале, окружает и фиксирует ножку эндопротеза. Ясно, что костная мозоль не имеет памяти формы и, разрастаясь, заполняет все пустоты.

Потеря памяти формы костной ткани и кости наблюдается у больных, страдающих болезнью Педжета — деформирующим оститом. Заболевание начинается чаще всего на небольшом участке со стороны эндоста и имеет вид очага разряжения костной ткани U-образной формы, который постепенно доходит через всю толщину кортикального слоя трубчатой кости до периоста, распространяясь одновременно и по протяжению кости. На своде черепа, как правило, появляется определяемый пальпаторно и рентгенологически дефект костной ткани округлой формы и лишь в дальнейшем на месте дефекта появляются участки костной ткани в виде хаотично расположенных костных пятнышек, которые местами образуют плотные островки, а кое-где имеют вид тонких скорлупок, окружающих пустоты. В этих отделах полностью исчезает структура нормальной спонгиозы, характерная для костей свода черепа. Обычно толщина костей свода черепа, а часто и основания, утолщается кнаружи, в результате чего увеличивается окружность головы (эти больные вынуждены покупать шляпы большего размера). Чаще сдавливаются черепные нервы, причем сдавление тройничного нерва сопровождается сильнейшей болью. Уместно вспомнить, что кости свода черепа практически не реагируют на травматические или операционные дефекты, так как имеют только периост и не имеют эндоста.

Это является важнейшей приспособительной особенностью, возникшей в процессе филогенеза. Легко представить себе, какими тяжелейшими инвалидами становились бы люди с переломами костей свода черепа, если бы в зоне перелома и поврежденного (к счастью, отсутствующего) эндоста развилась обширная костная мозоль, вызвавшая нарушения функции значительных участков коры головного мозга. Совершенно ясно, что при этом происходило бы и обызвествление располагавшихся здесь же гематом с постепенным превращением их в кость.

Наблюдаемый процесс остеолиза с последующим возникновением костной ткани, резко отличающейся по своему строению от губчатой кости в метаэпифизарных отделах и диафизах длинных костей, имеет вид грубых трабекул с многочисленными кистевидными участками. При этом кости, как правило, теряют способность сохранять свою форму под влиянием нагрузки на нижних конечностях, да и на верхних конечностях они, как правило, дугообразно изгибаются, иногда в нескольких плоскостях — это выраженная форма потери памяти формы костной ткани и кости. Ясно, что клетки, образующие костную ткань, у больных в очагах болезни Педжета не имеют ничего общего с нормальными остеобластами и остеокластами.

Костная ткань в очагах болезни Педжета имеет свойство резко увеличиваться как в поперечном, так и в продольном направлении, а также обладает способностью, характерной для нормальной костной ткани: грубые костные трабекулы располагаются в основном вдоль длинной оси нагружаемых костей. При болезни Педжета происходит мутация остеобластов и остеокластов, что и приводит к извращенному остеогенезу с потерей памяти формы костной ткани. Говорить о ремоделяции костной ткани при этом заболевании нельзя: можно говорить лишь о патологической ремоделяции. Потеря памяти формы костной ткани наблюдается и при развитии костно-хрящевых экзостозов — экзостозной хондродисплазии, дисхондроплазии — болезни Олье—Маффуччи.

Считаем, что на основании изложенной нами гипотезы можно объяснить и процесс метастазирования (излюбленного) некоторых злокачественных опухолей.

Наличие одинаковых или близких по строению молекулярных структур на поверхностях клеток-карт плазматических мембран двух контактирую щих клеток — опухоли и какого-либо органа, возможно, приводит к избирательному метастазированию.

Память формы, присущая клеткам и тканям, имеет, очевидно, и большое значение в излюбленном избирательном метастазировании многих опухолей. Это относится в первую очередь к остеогенной саркоме, которая с таким постоянством метастазирует в легкие, как правило, на ранних этапах своего развития, когда в ток крови поступают первые опухолевые клетки. При этом некоторые авторы считали, что имеет место одновременное первичное развитие остеогенной саркомы в кости и легочной ткани.

На основании теории памяти формы следует считать, что клетки остеогенной саркомы, в первую очередь хрящевые опухолевые клетки, узнают себе подобные среди хрящевых клеток мелких и мельчайших бронхов, поэтому именно там фиксируются.

Биохимически это происходит потому, что макромолекулы полимеров оболочек тех или иных клеток способны к опознаванию определенных партнеров. Возможность высокоспецифичного образования комплексов обеспечивается наличием у биополимеров набора функциональных групп, предназначенных в узнаваемой молекуле, находящейся в капсуле клетки схожего строения (гистологического) в другом органе. В тех органах, где таких клеток мало или они не имеют абсолютно одинакового адекватного набора функциональных групп, метастазы развиваются реже, в тех же органах, где идентичных групп вообще нет, метастазы развиваются очень редко, случайно, например когда группа опухолевых клеток, представляющая собой эмбол, застревает в каком-либо мелком сосуде органа и не погибает, а дает рост, т.е. развивается метастаз.

Все изложенное выше подтверждается фактами, известными ортопедам. Мы надеемся, что положения этой теории найдут более широкое применение в травматологии, ортопедии, костной патологии.

С.Т.Зацепин
Костная патология взрослых
Похожие статьи
  • 14.05.2013 35436 12
    Деформации стопы

    Стопа человека — орган опоры и ходьбы. Статическая и динамическая функция стопы, а также ее форма обеспечиваются строением и взаиморасположением костно-суставного, сумочно-связочного и мышечного аппарата. Стопа является сложным сводчатым образованием.

    Костная патология
  • 19.03.2012 23478 22
    Фиброзная дисплазия костей (болезнь Брайцева)

    Как известно, наука и история умеют не только забывать, но и вспоминать.
    В 1927 г. В.Р. Брайцев на XIX съезде российских хирургов первым подробно привел точное описание клинической, рентгенологической, микроскопической картины измененных костей, сообщил о микроскопическом строении очага фиброз...

    Костная патология
  • 19.03.2012 20689 75
    Опухоли грудины

    Проблема очень важная, которая, к сожалению, не привлекает к себе должного внимания и интереса специалистов. Это приводит к недостаточным знаниям диагностики и возможностей лечения.К нам обращалось большое число больных, которым не был поставлен диагноз или было отказано в лечении в институтах хирур...

    Костная патология
показать еще
 
Травматология и ортопедия