Понад 35 років тому ми звернули увагу на деякі клінічні факти, причому їх кількість поступово накопичувалося і вони вимагали пояснень. І при зіставленні з даними ембріології, біохімії, молекулярної біології, генетики з'явилася можливість знайти, створити струнку систему - гіпотезу.
Лікарям добре відомо, що нормально розвиваються і розвинулися кістки зберігають свою форму протягом усього життя, не дивлячись на різні зовнішні впливи. Кістки нижніх кінцівок здорової людини зберігають свою форму при навантаженні від 50 до 120-150 кг, а під час роботи при заняттях деякими видами спорту - до 300 кг і більше.
Шарль Бонне (С. Bonnet, 1764) понад 200 років тому поставив дуже актуальне питання: «Так скажіть мені, будь ласка, які механізми, що керують формуванням мозку, серця, легені і настільки багатьох інших органів» *. Ми ж повинні додати - і кісткової тканини, кісток, всього скелета, всієї опорно-рухової системи.
В даний час відомо, що ідея, форма і механізм розвитку живих істот закладені в геномі.
Р. Рефф, Т. Кофман (1986) писали «. Встановлено, що організація розвивається зародка контролюється цілою ієрархією регуляторних генів. Ці гени діють як перемикачі, що визначають альтернативний шлях розвитку, за яким піде дана клітина або група клітин. Після того як рішення прийнято, можливості клітин в сенсі подальшого вибору виявляються обмеженими, і їх доля в процесі розвитку стає все більш і більш визначеною ».
Першими симптомами, які дали підставу розвинути цю теорію стосовно кісткової тканини, були наступними.
Рентгенологи, онкологи добре знають, що під впливом поступово зростаючої в костномозговом каналі пухлини внаслідок тиску кісткова тканина некротизируется і зникає, при цьому відповідно кортикальний шар стоншується, місцями повністю зникає і настає патологічний перелом кістки, але в цьому місці не спостерігається ні здуття, ні викривлення кістки.
Ці спостереження дозволяють стверджувати, що існує пам'ять форми кісткової тканини (наше визначення), яка перешкоджає зміні форми нормальної кістки навіть під впливом великої фізичної сили.
Однак пам'ять форми кісткової тканини при переломах, особливо патологічних, виявилася біологічно невигідною для живих істот, що мають кістки, тому в філогенезі виробився захисний механізм: кісткова тканина кісткової мозолі, споювали кінці поламаної кістки, не володіє пам'яттю, тобто відбувається втрата пам'яті форми кісткової тканини (тканин) і якщо пухлина продовжує рости, кісткова тканина мозолі, яка не володіє пам'яттю форми кісткової тканини, розтягується, набуває нової форми і обсяг, але не ламається. Якщо ж кістковий мозоль утворилася і споює кінці кістки, що зламалася в результаті травми або остеотомії, то через 2-3 міс клітини кісткової мозолі знову набувають пам'ять форми кісткової тканини, і відновлюється форма кісткової мозолі, причому її форма стає постійною, стабільною.
Наше визначення двох явищ - пам'ять форми кісткової тканини (тканин) і втрата пам'яті кісткової тканини (тканин) є теорією. що дозволяє клініцистам по-новому трактувати багато патологічні процеси і їх клінічні прояви, а також ставити показання до різних методів лікування і оцінювати їх результати.
Те, що це теорія науково обгрунтована, випливає з наведених нижче даних, отриманих дослідниками різних спеціальностей.
Розкриваючи механізм розвитку, диференціювання організму, Р. Рефф, Т. Кофман пишуть: «Стикаючись зі складним фенотипом, що утворився до кінця ветвящегося і переплітаються своїми гілками онтогенетичного шляху, необхідно пам'ятати про існування дихотомії. Геном можна теоретично розділити на дві частини. Одна його частина складається з тих генів, які визначають так звані життєво важливі (house keeping) функції, а інша - з генів, які безпосередньо беруть участь в детермінації, диференціювання і морфогенезі (виділено нами. - С.З.). Життєво важливі функції - це ті звичайні метаболічні процеси і процеси підтримки життєдіяльності клітини, які, хоча і не беруть участі прямо в морфогенезі, створюють біохімічні умови, абсолютно необхідні для життя ».
Ембріологи добре знають, що якщо обережно механічно перемістити клітини, тобто змінити їх розташування в Морула, то клітини, підкоряючись якимось «силам», знову займають початкове положення і будова морули відновлюється. Очевидно, ембріологи першими висловили думку, що розташування клітин залежить від хімічних процесів.
Більш того, вчені прийшли до думки, що все морфологічні зміни, видиме диференціювання клітин тканин пояснюється попереднім їй хімічним процесом. Формування специфічних тканин, органів, відбувається в той період розвитку клітин, коли клітини набувають здатність до правильного розташування відносно один одного, набуваючи здатність «дізнаватися ідентичних собі партнерів». «Механізм орієнтації або впорядкованої організації клітин пов'язаний з синтезом специфічних клітинних білків». В.В. Edelstein (1971) вказує, що однорідні клітини секретують специфічні речовини і направлено рухаються один до одного. Н.В. Bosmann (1977) показав, що до таких речовин відносяться глікопротеїди, а серед ферментних систем - глікопротеідглікозілтрансферази. G.D. Wassermann (1972) вважав, що в кожній соматичній клітині ссавців може утворюватися до 40 000 унікальних типів білкових молекул, значна частина яких входить до складу плазматичних мембран. Тільки клітини одного клону мають однакові набори поліпептидних ланцюгів на поверхні плазматичних мембран, тоді як всі інші клітини мають різні - унікальні - набори, виступаючі на поверхні плазматичних мембран структури, які назвали «молекулярними картами».
Якщо структури молекулярних карт плазматичних мембран двох контактуючих клітин взаємно комплементарні, то клітини вибірково прикріплюються один до одного, утворюючи клітинні комплекси (по Б.В. Конюхову). Виходячи з цих даних випливає, що різні ступені порушення в освіті білкових молекул, що утворюють «молекулярні карти» на поверхні плазматичних мембран клітин при диспластичних та деяких інших процесах, призводять до різних ступенів, формам порушення будови тканини, органу - кістки, зокрема, що призводить до різних ступенів порушення «порушення пам'яті форми». Е.А. Boyse, L.J. Old (1969), C.R. Scriver (1969) показали, що особливості плазматичних мембран різних типів клітин генетично детерміновані. «Мутантні гени можуть змінювати властивості плазматичних мембран, що призводить до ненормального розташуванню клітин відносно один друг а й порушення морфогенезу» [Конюхов Б.В. 1980].
Як формування биополимерами унікальною просторової структури, так і здатність їх до Високоспецифічні утворення комплексів з певними биополимерами або молекулами низькомолекулярних сполук (лігандами) обумовлені нековалентними взаємодіями - ван-дер-ваальсовими електростатичними утвореннями водневих зв'язків. Важлива і багато в чому визначальна роль щодо слабких нековалентних взаємодій в системах, що вивчаються біохімією, набагато перевершує їх роль у формуванні низькомолекулярних з'єднань і в протіканні їх перетворень в розчинах і в твердих тілах - відмінні риси організації та функціонування живої матерії.
Велику і цікаву роботу в зв'язку з цим виконав Scott F. Gilbert (Development Biology Third Edition), одна з 15 глав якої називається «Просторове положення клітин. Роль поверхні клітин ».
Таким чином, питання, підняті нами, є дуже актуальними і своєчасними для ортопедів та кісткових патологів: як пояснити ті чи інші патологічні процеси? Які зміни структури кісткової тканини? Відповіді на них необхідні для розвитку наукових концепцій кісткової патології.
В даний час нам добре відомі загальні біохімічні, молекулярні основи порушення форми тканин. Однак необхідні спеціальні дослідження кісткової тканини у хворих з різними захворюваннями, в тому числі дисплазиями.
На підставі сказаного ми прийшли до деяких висновків.
Пам'ять будови кісткової тканини забезпечує пам'ять будови кістки (кісток).
Втрата пам'яті будови кісткової тканини зумовлює втрату будови кістки.
Втрата пам'яті будови кісткової тканини буває різних ступенів.
Бувають вроджені та набуті втрати пам'яті будови. Втрата I ступеня - найбільш легка втрата пам'яті - буває при регенеративних процесах (після переломів); пам'ять може відновитися.
При більшості патологічних процесів - захворюваннях кісток - вживання терміна ремоделяціей неприпустимо: потрібно говорити про патологічну ремоделяціей, в результаті якої ніколи не відновлюється нормальна кісткова тканина.
При недосконалому остеогенезі немає втрати пам'яті форми кісткової тканини кісток. Хірурги з успіхом застосовують коригуючі остеотомії. Нами запропонований метод зміцнення довгих кісток за допомогою накісткового металевих фіксаторів, що дає стабільний позитивний ефект.
При більшості форм фіброзної дисплазії можлива різна ступінь втрати пам'яті форми кісткової тканини, тому після остеотомії зазвичай деформація рецидивує.
Деякі ортопеди для зміцнення кісток стали застосовувати накістковий металеві пластини (раніше ми пропонували використовувати їх при недосконалому остеогенезі): виявилося, що у частини хворих вони не в змозі утримати кістка в прямому, тобто в правильному положенні. Поступово кістка викривляється, а фіксують шурупи ламаються.
При остеопорозі у хворих не спостерігається викривлення кісток, кістки ламаються, тобто немає втрати пам'яті форми: остеопороз - це не остеопатія. При остеомаляції деформація кісток - звичайне, можна сказати, закономірне явище; тобто є втрата пам'яті форми.
Добре відомо, що при розхитуванні ніжки ендопротеза кульшового суглоба зникає кісткова тканина внутрішній поверхні діафіза стегнової кістки. Іммобілізація ноги і усунення шкідливих впливів на стінки кістковомозкового каналу не призводять до регенерації кісткової тканини. Відомий німецький ортопед Н. Wagner як лікувальний заходи запропонував циркулярно розпилювати кортикальний шар стегнової кістки в 3 місцях протягом ніжки ендопротеза, що супроводжувалося хорошим клінічним ефектом: кісткова мозоль, що утворюється на рівні остеотомії, розростається, заповнює простір в костномозговом каналі, оточує і фіксує ніжку ендопротеза. Ясно, що кісткова мозоль не має пам'яті форми і, розростаючись, заповнює всі порожнечі.
Втрата пам'яті форми кісткової тканини і кістки спостерігається у хворих, які страждають на хворобу Педжета - деформуючий остітов. Захворювання починається найчастіше на невеликій ділянці з боку ендоста і має вигляд вогнища розрядження кісткової тканини U-подібної форми, який поступово доходить через всю товщину кортикального шару трубчастої кістки до периоста, поширюючись одночасно і по протягу кістки. На зводі черепа, як правило, з'являється визначається пальпаторно і рентгенологічно дефект кісткової тканини округлої форми і лише в подальшому на місці дефекту з'являються ділянки кісткової тканини у вигляді хаотично розташованих кісткових цяток, які місцями утворюють щільні острівці, а подекуди мають вигляд тонких шкарлупок, оточуючих порожнечі. У цих відділах повністю зникає структура нормальної спонгіози, характерна для кісток склепіння черепа. Зазвичай товщина кісток склепіння черепа, а часто і підстави, потовщується назовні, в результаті чого збільшується окружність голови (ці хворі змушені купувати капелюхи більшого розміру). Найчастіше стискаються черепні нерви, причому здавлення трійчастого нерва супроводжується сильним болем. Доречно згадати, що кістки склепіння черепа практично не реагують на травматичні або операційні дефекти, так як мають тільки периост і не мають ендоста.
Це є найважливішою пристосувальної особливістю, яка виникла в процесі філогенезу. Легко уявити собі, якими важкими інвалідами ставали б люди з переломами кісток склепіння черепа, якби в зоні перелому і пошкодженого (на щастя, відсутнього) ендоста розвинулася велика кісткова мозоль, яка викликала порушення функції значних ділянок кори головного мозку. Абсолютно ясно, що при цьому відбувалося б і звапніння розташовувалися тут же гематом з поступовим перетворенням їх в кістку.
Спостережуваний процес остеолиза з подальшим виникненням кісткової тканини, що різко відрізняється за своєю будовою від губчастої кістки в метаепіфізарних відділах і диафизах довгих кісток, має вигляд грубих трабекул з численними кистевидними ділянками. При цьому кістки, як правило, втрачають здатність зберігати свою форму під впливом навантаження на нижніх кінцівках, та й на верхніх кінцівках вони, як правило, дугоподібно вигинаються, іноді в декількох площинах - це виражена форма втрати пам'яті форми кісткової тканини і кістки. Ясно, що клітини, що утворюють кісткову тканину, у хворих в осередках хвороби Педжета не мають нічого спільного з нормальними остеобластами і остеокластами.
Кісткова тканина в осередках хвороби Педжета має властивість різко збільшуватися як в поперечному, так і в поздовжньому напрямку, а також має здатність, характерною для нормальної кісткової тканини: грубі кісткові трабекули розташовуються в основному уздовж довгої осі навантажуються кісток. При хворобі Педжета відбувається мутація остеобластів і остеокластів, що і призводить до перекрученому остеогенезу з втратою пам'яті форми кісткової тканини. Говорити про ремоделяціей кісткової тканини при цьому захворюванні не можна: можна говорити лише про патологічну ремоделяціей. Втрата пам'яті форми кісткової тканини спостерігається і при розвитку кістково-хрящових екзостозів - екзостозной хондродисплазія, дисхондроплазії - хвороби Олье-Маффуччі.
Вважаємо, що на підставі викладеної нами гіпотези можна пояснити і процес метастазування (улюбленого) деяких злоякісних пухлин.
Наявність однакових або близьких за будовою молекулярних структур на поверхнях клітин-карт плазматичних мембран двох контактую щих клітин - пухлини і будь-якого органу, можливо, призводить до виборчого метастазування.
На підставі теорії пам'яті форми слід вважати, що клітини остеогенної саркоми, в першу чергу хрящові пухлинні клітини, дізнаються собі подібні серед хрящових клітин дрібних і найдрібніших бронхів, тому саме там фіксуються.
Біохімічно це відбувається тому, що макромолекули полімерів оболонок тих чи інших клітин здатні до опознаванию певних партнерів. Можливість Високоспецифічні освіти комплексів забезпечується наявністю у біополімерів набору функціональних груп, призначених в впізнаваною молекулі, що знаходиться в капсулі клітини схожого будови (гістологічного) в іншому органі. У тих органах, де таких клітин мало або вони не мають абсолютно однакового адекватного набору функціональних груп, метастази розвиваються рідше, в тих же органах, де ідентичних груп взагалі немає, метастази розвиваються дуже рідко, випадково, наприклад коли група пухлинних клітин, що представляє собою емболії , застряє в будь-якому дрібному посудині органу і не гине, а дає зростання, тобто розвивається метастаз.
Все викладене вище підтверджується фактами, відомими ортопедів. Ми сподіваємося, що положення цієї теорії знайдуть більш широке застосування в травматології, ортопедії, кісткової патології.
С.Т.Зацепін
Кісткова патологія дорослих