Możliwości regeneracji tkanek organizmu 8 W następstwie urazowego lub chorobowego uszkodzenia tkanek i narządów zachodzą w organizmie naturalne zmiany naprawcze, wyrównawcze i przystosowawcze, zmierzające do zminimalizowania powstałych zaburzeń czynności i przystosowania organizmu do funkcjonowania w nowych, mniej korzystnych warunkach. W procesie tym decydującą rolę odgrywają takie zjawiska, jak: regeneracja, kompensacja i adaptacja ustroju do zmienionych przez uraz (chorobę) warunkach działania. Regeneracja (łac. regeneratio odrodzenie, odnowienie) to odradzanie się uszkodzonych komórek, tkanek czy narządów. Takie odtworzenie zniszczonych struktur na drodze plastycznej autoreprodukcji komórek i struktur międzykomórkowych, a nawet tworów wielokomórkowych stanowiłoby najlepszą drogę do przywrócenia utraconych funkcji. U niektórych zwierząt regeneracja jest zjawiskiem naturalnym, np. u płazów istnieje możliwość odrastania części, a nawet całej kończyny czy ogona. Niestety, u człowieka możliwości regeneracji są ograniczone, chociaż w niektórych tkankach odgrywają znaczącą rolę w procesach naprawczych. Wyrazem tych procesów jest przecież gojenie się ran, nawet głębokich, a nie ograniczonych tylko do powłok skórnych, czy też zrastanie się kości po ich złamaniu lub przecięciu, a także odrastanie w określonych warunkach włókien uszkodzonych nerwów obwodowych. 8.1. Regeneracja tkanki kostnej W obrębie tkanki kostnej warunkiem wystąpienia procesu zrastania się kości jest dobre unaczynienie odłamów, właściwe ich nastawienie oraz wystarczające zarówno jakościowo, jak i w odniesieniu do czasu unieruchomienie. Regeneracja kości przebiega etapowo i jest procesem długotrwałym. Ostatnie badania udowodniły, że istnieje tu proces niejako sprzężenia zwrotnego uszkodzone komórki kostne (osteocyty) wysyłają sygnały do okostnej w celu pobudzenia procesu dojrzewania osteoblastów niezwykle ważny w uzupełnianiu istniejących ubytków strukturalnych. Jeśli przebieg gojenia się jest prawidłowy, zregenerowana kość odzyskuje w pełni swą podporową, ruchową funkcję. Proces gojenia bywa niekiedy zaburzony.
62 Możliwości regeneracji tkanek organizmu Rycina 8.1. Schemat zaburzenia unaczynienia złamanej kości. Dochodzi do tego, gdy nie są spełnione wymienione uprzednio warunki, a więc gdy dojdzie do uszkodzenia naczynia odżywiającego kość z zaburzeniem jej unaczynienia (ryc. 8.1), odłamy kości nie zostaną prawidłowo nastawione lub dojdzie do wtórnego ich przemieszczenia. Zaburzenie kostnienia może być następstwem zakleszczenia się między odłamami kostnymi tkanek miękkich (mięśni, ścięgna, powięzi, a nawet nerwu, zwłaszcza promieniowego, który leży bezpośrednio na trzonie kości ramiennej). Jak wspomniano, zaburzenia kostnienia mogą być też następstwem niewłaściwego unieruchomienia, np. po założeniu opatrunku gipsowego na zbyt grubym podkładzie waty lub zbyt wczesnej rezygnacji z unieruchomienia przez niecierpliwego pacjenta. W takich przypadkach można mieć do czynienia ze zrostem opóźnionym, który przebiega prawidłowo, ale wolno, i następuje np. zamiast w ciągu 3 miesięcy dopiero po 6 8 miesiącach. W przypadkach większych nieprawidłowości może nie dojść do zrostu kostnego (ryc. 8.2) i wytworzenia się tak zwanego stawu rzekomego. Końce odłamów pokrywają się wówczas tkanką chrzęstno-włóknistą, izolującą je od siebie, w miejscu tym występuje patologiczna ruchomość, np. w obrębie kości ra-
Regeneracja tkanki kostnej 63 Rycina 8.2. Staw rzekomy w miejscu złamania kości w obrazie rentgenowskim. miennej lub kości podudzia, zwykle zresztą niebolesna, ale upośledzająca funkcje podporowe czy ruchowe kończyny. Zdolności regeneracyjne tkanki kostnej umożliwiły wprowadzenie wielu ortopedycznych zabiegów rekonstrukcyjnych: różnego typu osteotomii korekcyjnych (przecięcia kości w celu skorygowania osi kończyny), a także chirurgicznego wydłużania kończyn. Zabieg taki staje się niekiedy konieczny, gdy dochodzi do znacznej dysproporcji w długości kończyn w następstwie urazu (zmiażdżenie części trzonu kości) lub zaburzenia wzrostu kostnego u dziecka spowodowanego uszkodzeniem przez proces chorobowy chrząstki wzrostowej. Małe różnice, rzędu 2 3 cm, zwykle wyrównuje się za pomocą wkładki ortopedycznej lub podwyższenia obcasa. Nierzadko dochodzi jednak do znacznej asymetrii kończyn, rzędu 6 8 albo więcej centymetrów. Rozważa się wówczas wyrównanie długości dzięki wydłużeniu krótszej części kończyny. Odbywa się to przez przecięcie kości i założenie odpowiedniego aparatu: Andersona, Wagnera, a ostatnio najczęściej Ilizarowa (ryc. 8.3), za pomocą którego kończynę stopniowo się rozciąga, zwykle z szybkością nieprzekraczającą 1 mm na dobę (nierzadko 2, a nawet 4 razy na dobę po 0,25 lub 0,5 mm), aż do momentu uzyskania wyrównania ubytku w długości
64 Możliwości regeneracji tkanek organizmu Rycina 8.3. Schemat działania aparatów służących do wydłużenia skróconej kończyny. kończyny. Wraz z wydłużaniem, dzięki zdolności do regeneracji, odbywa się tworzenie nowej kości wypełniającej ubytek. 8.2. Regeneracja tkanki mięśniowej Zdolność do regeneracji wykazuje również mięsień szkieletowy, zwłaszcza w przypadku częściowego odnerwienia. Procesy regeneracji włókien mięśniowych obserwuje się w uszkodzeniach urazowych oraz chorobach nerwowo-mięśniowych. Mogą one doprowadzić do częściowego, a niekiedy nawet niemal pełnego powrotu funkcji uszkodzonego mięśnia. Uzależnione jest to jednak od stopnia jego unaczynienia
Regeneracja tkanki nerwowej 65 (rewaskularyzacji) i ponownego unerwienia (na drodze reinerwacji) regenerujących się komórek mięśniowych. Ważne jest również niedopuszczenie do zaników, zwłóknienia mięśni (co jest domeną fizjoterapii), może to bowiem zniweczyć szanse na powrót jego użytecznej funkcji. Warunkiem prawidłowego przebiegu regeneracji jest obecność w uszkodzonym mięśniu zdolnych do podziału tak zwanych komórek satelitarnych umiejscowionych na obwodzie włókna mięśniowego pod błoną podstawną. Jądra tych komórek mają zdolność do replikacji DNA i podziału mitotycznego. DNA jest to skrót kwasu detoksynukleinowego, biorącego udział w biosyntezie białek i przenoszeniu cech dziedzicznych. W organizmie ludzkim jest około 50 miliardów komórek, z których każda zawiera 23 pary chromosomów (po jednym po ojcu i matce), zbudowanych właśnie z DNA oraz białek i będących nośnikami genów. Taki zespół genów w organizmie określa się nazwą genomu. Po podziale komórki te wbudowują się we włókna mięśniowe, umożliwiając przywrócenie ich fizjologicznych funkcji. Proces ten zapoczątkowuje uwolnienie się z uszkodzonej komórki mięśniowej produktów jej rozpadu enzymów proteolitycznych, co stymuluje sąsiednie komórki satelitarne do wspomnianego podziału mitotycznego. W procesie reinerwacji włókien mięśniowych występuje tak zwane bocznicowanie, to znaczy odgałęzienie od zachowanych aksonów zdrowych motoneuronów (włókien nerwowych) do uszkodzonych aksonów i tą drogą do odnerwionych włókien mięśniowych. 8.3. Regeneracja tkanki nerwowej Regeneracja ma również miejsce w obrębie układu nerwowego. Dotyczy jednak jedynie włókien nerwowych, a nie komórek nerwowych. Uszkodzony nerw obwodowy ma zdolność do regeneracji, jednak pod warunkiem zachowania jego ciągłości, a więc np. w sytuacji jego zgniecenia lub naciągnięcia. W takiej sytuacji dochodzi do uszkodzenia i obumarcia jedynie najwrażliwszych elementów nerwu włókien nerwowych (aksonów). Objawy kliniczne uszkodzenia obwodowego układu nerwowego są zależne od umiejscowienia uszkodzenia (poziomu i rodzaju uszkodzonego nerwu), rozległości uszkodzenia (pojedynczy korzeń splotu nerwowego, cały splot, pojedyncze lub mnogie uszkodzenie nerwów) oraz charakteru i stopnia uszkodzenia. Od tych czynników uzależnione jest też postępowanie terapeutyczne, zwłaszcza od stopnia uszkodzenia nerwu lub korzenia rdzeniowego. Najczęściej w diagnostyce wykorzystywany jest podział Seddona, który wyróżnił trzy podstawowe stopnie uszkodzenia nerwu: neurapraxia, axonotmesis, neurotmesis (ryc. 8.4). Neurapraxia stanowi najlżejszy, najlepiej rokujący stopień uszkodzenia, będącego zwykle następstwem przygniecenia lub naciągnięcia korzenia czy pnia nerwowe-
66 Możliwości regeneracji tkanek organizmu Rycina 8.4. Schemat stopnia uszkodzenia nerwu obwodowego. go. Uraz przebiega bez przerwania ciągłości struktur i bez istotnych zmian morfologicznych nerwu. Uszkodzenie to porównuje się do zaburzeń funkcji ośrodkowego układu nerwowego występujących w przebiegu wstrząsu mózgu lub rdzenia kręgowego. Pełny powrót czynności nerwu następuje szybko, nierzadko nawet w ciągu kilku kilkunastu godzin po urazie. Nie wymaga wobec tego postępowania terapeutycznego. Axonotmesis stwierdzane jest, gdy uszkodzenie następuje w czasie takiego samego mechanizmu urazu (zgniecenie, naciągnięcie), ale o większej sile i dynamice. Prowadzi to do przerwania ciągłości najbardziej wrażliwych elementów nerwu włókien osiowych, aksonów co powoduje powstanie zwyrodnienia Wallera obwodowej części włókna nerwowego z towarzyszącym temu rozpadem osłonek mielinowych. Ciągłość nerwu pozostaje zachowana, podobnie jak jego osłonek (Schwanna, epineuralna, perineuralna, endoneuralna). Po okresie rozpadu obwodowej części aksonów osłonki mielinowej istnieją warunki do spontanicznego odrostu włókien osiowych w obrębie zachowanych tub Schwanna. Po upływie czasu niezbędnego do zaistnienia regeneracji włókien nerwowych, ich dojrzewania z odtworzeniem osłonek mielinowych nerw ma szanse wznowić swoje działanie. Najczęściej nie
Regeneracja tkanki nerwowej 67 jest wówczas konieczne leczenie operacyjne. Wskazane jest ono jedynie w przypadkach utrzymującego się ucisku korzenia czy nerwu (przez ciało obce, odłam kostny, rozległą bliznę) uniemożliwiającego regenerację włókien nerwowych. Rozrost tkanki łącznej włóknistej wokół pnia nerwowego lub w jego wnętrzu (międzypęczkowej, śródpęczkowej) decyduje nierzadko o niemożności regeneracji uszkodzonych włókien nerwowych. Pomocne wówczas bywa uwolnienie nerwu od ucisku (neuroliza). Regeneracja włókien nerwowych przebiega wolno, średnio z szybkością 1 1,5 mm/ /dobę, dlatego też istotną rolę odgrywa tu leczenie usprawniające. Jest ono tym bardziej nieodzowne i długotrwałe, im większa jest odległość miejsca uszkodzenia nerwu od miejsca zaopatrzenia przez niego odnerwionych tkanek. Usprawnianie ma na celu zapobieganie powstawaniu przykurczów (skutek asymetrycznego działania mięśni na staw), niefunkcjonalnemu ustawieniu niedowładnej kończyny, postępującemu zanikowi, zwyrodnieniu mięśni, zmierza do przyspieszenia tempa regeneracji włókien osiowych. W miarę postępu reinerwacji tkanek należy dążyć do wzmocnienia niedowładnych mięśni, przywrócenia utraconych funkcji kończyny. Neurotmesis jest najcięższą formą uszkodzenia nerwu z całkowitym przerwaniem ciągłości wszystkich jego elementów (ryc. 8.5). W takiej sytuacji nie ma możliwości spontanicznego powrotu funkcji nerwu. Warunkiem stworzenia możliwości jej powrotu jest przywrócenie ciągłości nerwu w granicach zdrowych, pozbawionych blizny tkanek. W przypadku niewielkiego ubytku nerwu, rzędu 1 2 cm, istnieją warunki (po ułożeniu kończyny w pozycji zmniejszającej napięcie nerwu) do zespolenia jego kikutów koniec do końca za pomocą cienkich szwów jedwabnych zakładanych na osłonkę epineuralną lub za pomocą fibrynowych klejów tkankowych. W przypadku większych ubytków konieczne jest zwykle zastosowanie przeszczepów kablowych Rycina 8.5. Obraz operacyjny całkowitego przecięcia kilku nerwów na poziomie ramienia.
68 Możliwości regeneracji tkanek organizmu Rycina 8.6. Zespolenie nerwu za pomocą przeszczepów kablowych połączonych z końcami przeciętego nerwu klejem tkankowym (autogenne osocze). (ryc. 8.6) pobranych z nerwów skórnych (łydkowy, przedramienia), przez które regenerujące włókna osiowe przerastają z bliższego odcinka uszkodzonego nerwu do jego części obwodowej, a następnie do odnerwionych tkanek. Warunki regeneracji w tych przypadkach są jednak trudniejsze, gdyż w miejscu zespolenia nerwu zawsze powstaje blizna utrudniająca odrastanie włókien nerwowych, a w przypadku zastosowania przeszczepów blizna powstaje w dwu miejscach zespolenia przeszczepów z pniem nerwu. Po przywróceniu ciągłości nerwu niezbędne jest leczenie usprawniające według zasad wymienionych uprzednio. Możliwość regeneracji istnieje również w rdzeniu kręgowym, jednak nie ma ona dotychczas praktycznego znaczenia ze względu na małą dynamikę tego procesu oraz szybko powstającą w miejscu urazu bliznę glejową, stanowiącą zaporę dla regenerujących się z opóźnieniem włókien dróg rdzeniowych. Nie ma tu też możliwości zespolenia chirurgicznego przerwanych bezosłonkowych włókien. Tak więc regeneracja w przypadkach uszkodzeń ośrodkowego układu nerwowego nie ma praktycznie istotnego znaczenia. Jedynie w przypadku odwracalnego, częściowego uszkodzenia neuronów ruchowych można oczekiwać zwykle częściowego powrotu czynności ruchowej. Przy całkowitym uszkodzeniu neuronów mózgowych można jedynie rozważać możliwość przejęcia ich funkcji przez inne, zachowane struktury mózgu, ale nie należy to już do zagadnień regeneracji, a do sfery procesów kompensacyjnych, o których będzie mowa w następnym rozdziale.