Костни фрактури

Много хора преживяват костна фрактура в някакъв момент от живота си. Благодарение на съвременната медицина повечето счупвания зарастват без сериозни усложнения. Обичайно костните фрактури се очаква да зараснат в рамките на няколко седмици до няколко месеца, в зависимост от вида на фрактурата, засегнатата кост, възрастта, общото здравословно състояние и начина на лечение.[1]

Проблем може да възникне, когато костта не показва признаци на зарастване в очаквания период. Това състояние се нарича несрастване на фрактурата, или non-union. В медицинската практика няма напълно единна времева граница, но често несрастване се обсъжда, когато няма признаци на костно зарастване след около 3–6 месеца или когато фрактурата не е зараснала след достатъчно дълъг период за съответния тип счупване.[1]

Несрастването може да бъде свързано с различни фактори, включително тежестта и мястото на фрактурата, нарушено кръвоснабдяване, инфекция, голям дефект на костта, тютюнопушене, диабет, остеопороза, някои медикаменти или други съпътстващи заболявания. В подобни случаи може да се наложи допълнително лечение, хирургична намеса, костна присадка или други специализирани подходи.[1]

Фрактурите на бедрената шийка и тазобедрената област са особено сериозни при възрастните хора, тъй като могат да доведат до загуба на самостоятелност, продължителна рехабилитация, усложнения и повишен риск от смъртност. Затова превенцията на паданията, ранната диагностика на остеопорозата и правилното лечение на костната чупливост са от голямо значение.[2]

Факти за костните фрактури

• Във Великобритания се оценява, че всяка година настъпват около 1,8 милиона фрактури само в Англия, като повечето са т.нар. неусложнени фрактури.[3]
• Международната фондация по остеопороза посочва, че в световен мащаб една от три жени и един от пет мъже над 50-годишна възраст ще преживеят остеопоротична фрактура през остатъка от живота си.[4]
• До 2050 г. глобалната честота на фрактурите на тазобедрената става се очаква да се увеличи значително — с приблизително 310% при мъжете и 240% при жените спрямо нивата от 1990 г.[4]
• Фрактурите, свързани с остеопороза, са важен здравен и социален проблем, защото могат да доведат до болка, инвалидизация, загуба на независимост, нужда от дългосрочни грижи и повишена смъртност, особено след фрактура на тазобедрената става.[4]
• Според SCOPE 2021 в България приблизително 20,9% от жените и 6,4% от мъжете на възраст 50 и повече години се оценява, че имат остеопороза.[5]
• Броят на новите фрактури, свързани с костна чупливост, в България през 2019 г. се оценява на около 56 000, или приблизително 150 фрактури дневно.[5]
• Средната честота на новите фрактури, свързани с костна чупливост, в България през 2019 г. е оценена на 19,3 фрактури на 1 000 души.[5]
• Остатъчният пожизнен риск от фрактура на тазобедрената става на 50-годишна възраст в България и е оценен на 11,2% при жените и 4,4% при мъжете.[5]
• Преките разходи, свързани с остеопоротични фрактури в България, са оценени на приблизително 186 милиона евро през 2019 г.[5]
• Очаква се броят на фрактурите, свързани с костна чупливост в България да се увеличи от около 56 000 през 2019 г. до около 61 000 през 2034 г.[5]
• Българско проучване върху костната минерална плътност показва високо разпространение на ниска костна минерална плътност сред изследваните лица, което подчертава значението на профилактиката, навременната диагностика и проследяването на остеопорозата.[6]

Костно образуване и стволови клетки

Стандартното лечение на костните фрактури зависи от вида и тежестта на счупването. То може да включва обездвижване, гипсова или ортопедична имобилизация, хирургично фиксиране, поставяне на импланти, костни присадки, рехабилитация и лечение на основни рискови фактори като остеопороза.

В случаите на тежки фрактури, костни дефекти или несрастване на фрактурата, регенеративната медицина изследва възможности за подпомагане на костното възстановяване чрез стволови клетки, биоматериали, костни скелета, хидрогел и 3D технологии.

Изследователи и хирурзи в Southampton извършват операция на тазобедрена става с използване на 3D принтиран имплант и костна присадка със стволови клетки. Имплантът е изработен от титан и е създаден по индивидуални размери чрез компютърна томография на пациента и CAD/CAM технология. Между таза и импланта е поставена присадка, съдържаща собствени костномозъчни клетки на пациента, които имат за цел да осигурят източник на костни стволови клетки и да подпомогнат костната регенерация около импланта.[7]

Идеята на този подход е присадката да запълни костния дефект, а стволовите клетки от костния мозък да се прикрепят към материала, да подпомогнат образуването на нова кост и да съдействат за срастването на зоната около 3D принтирания имплант. Подобни процедури са високоспециализирани и не представляват стандартно лечение за всички пациенти с фрактури, но показват възможностите на персонализираната ортопедична медицина.[7]

Друг екип изследователи разработва нова стратегия за преодоляване на един от основните проблеми при трансплантацията на стволови клетки — ниската преживяемост на клетките след въвеждането им в увредената тъкан. Подходът използва порест трансплантируем хидрогел, в които са вградени стволови клетки. Целта е хидрогелът да създаде благоприятна среда, която подпомага преживяването, размножаването и узряването на трансплантираните клетки.[8]

В експериментални животински модели изследователите установяват, че хидрогел с подходящи химични и еластични свойства води до по-добра костна регенерация в сравнение с трансплантация на стволови клетки самостоятелно. Освен това стволовите клетки в хидрогела изглежда усилват регенеративния ефект, като стимулират и околните собствени стволови клетки на организма да участват в костното възстановяване.[8]

Тези резултати са обещаващи, но остават предклинични и експериментални. Както при всички ранни животински модели, са необходими строги клинични проучвания при хора, за да се установи дали подобни подходи могат безопасно и ефективно да се превърнат в стандартна медицинска практика в бъдеще.

Бъдещето на изследванията

Костната тъкан има естествена способност за възстановяване, но при тежки травми, големи костни дефекти, нарушено кръвоснабдяване или несрастване този процес може да бъде недостатъчен. Затова регенеративната медицина търси начини да подпомогне естественото костно зарастване чрез комбинация от клетки, биоматериали, растежни фактори и персонализирани импланти.

Особено перспективни са подходите, които съчетават стволови клетки с 3D принтирани структури или биоматериали, способни да наподобят естествената среда на костта. Целта е не просто да се постави имплант, а да се създаде среда, която насърчава образуването на нова здрава кост.

Към момента тези методи не са рутинно стандартно лечение за костни фрактури. Те се развиват в рамките на специализирани хирургични подходи, предклинични изследвания и клинични проучвания.

Съхранението на стволови клетки при раждането не гарантира бъдещо лечение на костни фрактури. То обаче запазва ценен биологичен ресурс, който може да има значение, ако бъдещите научни и клинични разработки доведат до нови одобрени приложения в областта на регенеративната медицина.

Източници

[1] Patient.info. Complications from fractures.
https://patient.info/doctor/neurology/complications-from-fractures

[2] GOV.UK. Falls: applying All Our Health — fragility fractures and hip fracture burden.
https://www.gov.uk/government/publications/falls-applying-all-our-health/falls-applying-all-our-health

[3] NICE. Fractures (non-complex): assessment and management — context.
https://www.nice.org.uk/guidance/ng38/chapter/Context

[4] International Osteoporosis Foundation. Epidemiology of osteoporosis and fragility fractures.
https://www.osteoporosis.foundation/facts-statistics/epidemiology-of-osteoporosis-and-fragility-fractures

[5] International Osteoporosis Foundation. SCOPE 2021 — Scorecard for Osteoporosis in Europe: Bulgaria report.
https://www.osteoporosis.foundation/sites/iofbonehealth/files/scope-2021/Bulgaria%20report.pdf

[6] Borissova A.-M. et al. Prevalence of low bone mineral density at axial sites and fracture risk in Bulgarian population. Archives of Osteoporosis, 2022.
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36589513/

[7] University of Southampton. Ground breaking hip and stem cell surgery in Southampton.
https://www.southampton.ac.uk/news/2014/05/16-ground-breaking-hip-and-stem-cell-surgery.page

[8] Wyss Institute at Harvard University. Filling a void in stem cell therapy.

[9] Huebsch N. et al. Matrix elasticity of void-forming hydrogels controls transplanted-stem-cell-mediated bone formation. Nature Materials, 2015.
https://doi.org/10.1038/nmat4407

[10] Chaudhuri O. et al. Hydrogels with tunable stress relaxation regulate stem cell fate and activity. Nature Materials, 2016.
https://doi.org/10.1038/nmat4489