RU2195941C2 - Method for treating traumatic spinal lesions - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine, neurosurgery. SUBSTANCE: a traumatic intramedullar cyst is evacuated, its wall is damaged. One should introduce a transplant of fetal spinal cord enriched with lining cells of olfactory nerve bulbs. Suspension of viable nerve cells in combination with blood-producing cells should be, also, introduced into subarachnoid space of a spinal cord. The method could be applied in traumatology, transplantology and rehabilitation. EFFECT: higher efficiency of therapy. 3 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к медицине и может быть использовано в нейрохирургии, травматологии, неврологии, реабилитации. The invention relates to medicine and can be used in neurosurgery, traumatology, neurology, rehabilitation.

Известен способ лечения последствий травматического повреждения спинного мозга, заключающийся в трансплантации мeжpeберныx нервов в поврежденный спинной мозг [2]. Однако этот метод дает незначительный клинический эффект. Оказалось, что аксоны в ЦНС, несомненно, способны регенерировать внутри таких трансплантатов, но они неспособны расти за пределы этих трансплантатов для того, чтобы восстановить связь с другими нейронами ЦНС; регенерирующие нейроны "застревают" внутри трансплантата вследствие образования рубца. There is a method of treating the effects of traumatic damage to the spinal cord, which consists in transplanting inter-nerves into the damaged spinal cord [2]. However, this method gives an insignificant clinical effect. It turned out that axons in the central nervous system are undoubtedly able to regenerate within such grafts, but they are unable to grow beyond these grafts in order to reconnect with other central nervous system neurons; regenerating neurons get stuck inside the graft due to scar formation.

Известен способ введения кусочков эмбриональной ткани между центральным и периферическим концами поврежденного спинного мозга [3, 4]. Он не может считаться достаточным, т. к. 1) для трансплантации авторами метода берется ткань 7-9-недельного донора, в то время как оптимальной для стимуляции репаративных процессов считается возраст 15-18 недель, 2) экспериментальными исследованиями доказано, что при пересадке фрагмента эмбрионального спинного мозга происходит прорастание вышележащих аксонов в лучшем случае на длину аллотрансплантата, т. е. на 1-1,5 см. Дистальнее трансплантата аксоны реципиента не растут, застревая в рубце. A known method of introducing pieces of embryonic tissue between the central and peripheral ends of the damaged spinal cord [3, 4]. It cannot be considered sufficient, because 1) for transplantation, the authors of the method take the tissue of a 7-9-week-old donor, while the age of 15-18 weeks is considered optimal for stimulating reparative processes, 2) it was proved by experimental studies that during transplantation In a fragment of the embryonic spinal cord, overlying axons germinate at best by the length of the allograft, i.e., by 1-1.5 cm. The recipient's axons do not grow farther than the graft, getting stuck in the scar.

Известен способ лечения последствий травмы спинного мозга помещением между концами поврежденного спинного мозга контейнера, содержащего Шванновские клетки в специальном геле. Шванновские клетки, полученные от эксплантатов периферических нервов человека или крысы культивируются, при этом их количество значительно возрастает. Затем клетки помещаются в матрикс, заполняющий полупроницаемые трубки, а те, в свою очередь, располагаются между перерезанными концами спинного мозга. Результатом, полученным при большинстве трансплантаций Шванновских клеток, становилась регенерация большинства аксонов ЦНС, их прорастание сквозь трансплантат, при этом, однако аксоны были неспособны покинуть микроокружение из Шванновских клеток, чтобы вновь внедриться в толщу тканей спинного мозга и сформировать новые межнейрональные связи [6]. A known method of treating the effects of spinal cord injury by placing a container containing Schwann cells in a special gel between the ends of the damaged spinal cord. Schwann cells obtained from explants of the peripheral nerves of humans or rats are cultured, while their number increases significantly. Then the cells are placed in a matrix filling the semipermeable tubes, and those, in turn, are located between the cut ends of the spinal cord. The result obtained during the majority of transplantations of Schwann cells was the regeneration of the majority of central nervous system axons, their germination through the graft, however, however, the axons were unable to leave the microenvironment from Schwann cells in order to reintroduce into the thickness of the spinal cord tissue and form new interneuronal connections [6].

Наиболее близким является способ, предложенный М.Л. Благодатским с соавт [1]. Однако способ не может считаться достаточным, т.к. 1) ложе вскрытой кисты спинного мозга не подготавливается для трансплантации, не иссекается стенка кисты, что делает сомнительным возможность установления анатомо-функциональных связей между введенными в кисту эмбриональными клетками и аксонами реципиента, 2) для трансплантации берется недифференцированная ткань 7-8-недельных плодов, 3) не создаются условия для преодоления ингибирующего клеточного окружения, что должно препятствовать прорастанию аксонов за пределы трансплантата, 4) не вводятся дополнительные факторы стимуляции роста трансплантатов. The closest is the method proposed by M.L. Blagodatsky et al. [1]. However, the method cannot be considered sufficient, because 1) the bed of the opened cyst of the spinal cord is not prepared for transplantation, the cyst wall is not excised, which makes it doubtful whether anatomical and functional connections between the embryonic cells and recipient axons introduced into the cyst are doubtful, 2) the undifferentiated tissue of 7-8-week-old fetuses is taken for transplantation 3) conditions are not created for overcoming the inhibitory cellular environment, which should prevent axons from growing beyond the graft, 4) additional factors of growth stimulation are not introduced ansplantatov.

Таким образом, перечисленные выше известные способы не могут быть использованы для эффективного восстановления функции спинного мозга, т.к. не удается преодолеть препятствия в виде рубца на пути роста аксонов. Аксоны неспособны расти за пределы трансплантатов для того, чтобы восстановить связь с другими нейронами ЦНС; регенерирующие нейроны "застревают" внутри трансплантата. Thus, the above known methods cannot be used to effectively restore the function of the spinal cord, because unable to overcome the obstacles in the form of a scar on the path of axon growth. Axons are unable to grow beyond the grafts in order to reconnect with other CNS neurons; regenerating neurons get stuck inside the graft.

Задачей изобретения является создание условий для прорастания аксонов в проксимальном и дистальном направлениях спинного мозга с целью восстановления его проводящей функции. The objective of the invention is to create conditions for the germination of axons in the proximal and distal directions of the spinal cord in order to restore its conductive function.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Больному с травмой спинного мозга проводят ЯМР-томографию спинного мозга. Определяют локализацию и размер дефекта спинного мозга, наличие кист и спаек. На основании этих определений заготавливается трансплантат спинного мозга, заданного размера. A patient with spinal cord injury is subjected to NMR imaging of the spinal cord. The localization and size of the spinal cord defect, the presence of cysts and adhesions are determined. Based on these definitions, a spinal cord transplant of a predetermined size is procured.

У 12-17-недельного фетуса, извлеченного в связи с прерыванием беременности по медицинским показаниям, в стерильных условиях производится тотальная ламинэктомия, рассекаются корешки и зубовидные связки, извлекается спинной мозг в оболочках и сразу же замораживается в жидком азоте. Извлекается головной мозг, из которого отпрепаровываются луковицы обонятельных нервов, из которых выделяются клетки обонятельной выстилки, а из больших полушарий изготавливается суспезия нервных клеток. Клетки обонятельной выстилки - это специализированные глиальные клетки, обнаруженные только в толще обонятельного нерва. В отличие от Шванновских клеток эти клетки способны мигрировать с места введения трансплантата и, по мере миграции, переносить регенерирующий аксон вслед за собой. Это уводит регенерирующий аксон в сторону от поврежденной и рубцующейся области, где отмечается высокая концентрация ингибиторных молекул, окружающих трансплантат, в область неповрежденных тканей. Здесь аксоны способны продолжать регенерировать и образовывать связи с клетками нервной системы хозяина. Клеточные и тканевые части трансплантатов замораживаются в жидком азоте при -196^oC. В таком состоянии они хранятся до момента пересадки больному. В день трансплантации они размораживаются, проверяются на жизнеспособность и доставляются в операционную.A 12-17-week fetus, extracted due to medical termination of pregnancy, undergoes a complete laminectomy under sterile conditions, roots and dentate ligaments are dissected, the spinal cord is removed in the membranes and immediately frozen in liquid nitrogen. The brain is removed from which the bulbs of the olfactory nerves are dissected, from which the cells of the olfactory lining are secreted, and a suspension of nerve cells is made from the cerebral hemispheres. Olfactory lining cells are specialized glial cells found only in the thickness of the olfactory nerve. Unlike Schwann cells, these cells are able to migrate from the site of transplantation and, as they migrate, transfer the regenerating axon after themselves. This leads the regenerating axon away from the damaged and scarring area, where a high concentration of inhibitory molecules surrounding the graft is noted in the area of intact tissues. Here, axons are able to continue to regenerate and form bonds with cells of the host nervous system. Cell and tissue parts of the grafts are frozen in liquid nitrogen at -196 ^o C. In this condition, they are stored until transplantation to the patient. On the day of transplantation, they are thawed, tested for viability and delivered to the operating room.

Больному в положении на боку проводится типичная ламинэктомия, вскрывается твердая мозговая оболочка. Под увеличением в 3,5 раза проводится менингомиэлолиз, опорожняется киста и иссекаются спайки. Разрушается стенка капсулы кисты с обнажением дистального и проксимального концов разорванного спинного мозга. A typical laminectomy is performed in a patient on the side, and the dura mater is opened. Under an increase of 3.5 times, meningomyelolysis is performed, the cyst is emptied and adhesions are excised. The wall of the capsule of the cyst is destroyed with exposure of the distal and proximal ends of the torn spinal cord.

Трансплантат спинного мозга, находящийся в собственном футляре из твердой мозговой оболочки, подгоняется по размеру дефекта спинного мозга. Затем дистальный край твердой мозговой оболочки донора подшивается к краям дефекта твердой мозговой оболочки реципиента в области дистального конца дефекта спинного мозга больного. Твердая мозговая оболочка донора разрезается вдоль по вентральной поверхности и края ее выворачиваются наружу так, чтобы при укладке трансплантат спинного мозга заполнил пространство между концами спинного мозга больного (фиг.1). Проксимальный конец трансплантата твердой мозговой оболочки подшивается к краям твердой мозговой оболочки реципиента (фиг.2). Затем в проксимальную культю спинного мозга и в трансплантат инъекционно вводится по 2 мл суспензии клеток луковицы обонятельного нерва (фиг. 3). Операционная рана зашивается послойно наглухо. Проводится спинно-мозговая пункция и интратекально вводится 10 мл суспезии нервных клеток большого мозга фетуса. Пересаженные нервные клетки способствуют аксональному росту, поскольку аксоны растут во всех отделах развивающейся нервной системы. Эта стратегия также позволила индуцировать регенерацию аксонов в спинном мозге и во всех других отделах [6]. A spinal cord transplant, located in its own case from the dura mater, is adjusted to the size of the spinal cord defect. Then the distal edge of the dura mater of the donor is sutured to the edges of the defect of the dura mater of the recipient in the region of the distal end of the defect of the spinal cord of the patient. The dura mater of the donor is cut along the ventral surface and its edges are turned outward so that when laying the spinal cord transplant fills the space between the ends of the patient’s spinal cord (Fig. 1). The proximal end of the dura graft is sutured to the edges of the dura of the recipient (figure 2). Then, 2 ml of a suspension of the olfactory nerve bulb cells are injected into the proximal stump of the spinal cord and into the graft (Fig. 3). The surgical wound is sutured in layers tightly. Spinal puncture is performed and 10 ml of a suspension of fetus nerve cells is intrathecally injected. Transplanted nerve cells contribute to axonal growth, as axons grow in all parts of the developing nervous system. This strategy also allowed the induction of axon regeneration in the spinal cord and in all other departments [6].

Использование предлагаемого изобретения позволяет:
1. Провести трансплантацию в любом периоде тяжелой травмы мозга сразу после купирования нарушений витальных функций, что способствует раннему и стабильному восстановлению проводимости его в остром периоде, предотвращает или уменьшают процессы димиелинизации. Восстановление функции спинного мозга устраняет пагубные последствия длительного неактивного состояния его, что имеет большое психоэмоциональное и социально-экономическое значение для пациента и его родственников.Using the invention allows:
1. To carry out transplantation in any period of severe brain injury immediately after the relief of vital functions, which contributes to an early and stable restoration of its conductivity in the acute period, prevents or reduces the processes of demyelination. The restoration of the function of the spinal cord eliminates the harmful effects of a prolonged inactive state of it, which is of great psychoemotional and socio-economic importance for the patient and his relatives.

2. Снизить инвалидность от тяжелой позвоночно-спинномозговой травмы. 2. Reduce disability from severe spinal cord injury.

3. Улучшить качество жизни пострадавших после тяжелой травмы спинного мозга. 3. Improve the quality of life of victims after a severe spinal cord injury.

В качестве примера приводим два случая трансплантации фетальной ткани. As an example, we cite two cases of transplantation of fetal tissue.

Пример 1. Больной З-ов, 23 лет. При нырянии получил компрессионный перелом С6 позвонка с синдромом полного перерыва спинного мозга. Через 8 ч была выполнена операция - удаление тела сломанного позвонка и замещение его имплататом из никелида-титана. При ЯМР-томографии через 2 месяца выявлена интрамедуллярная киста на уровне С6-С7 сегментов, перекрывающая спинной мозг на 2/3 поперечного сечения, размером 1,8х0,5 см, блок току ликвора. Клинически сохранялся синдром полного перерыва спинного мозга: верхний парапарез (сила - 2 балла в кистях), нижняя параплегия, нарушение всех видов чувствительности с Тh1 сегмента, нарушение функции тазовых органов по спастическому типу. Через 2,5 месяца после травмы выполнена микрохирургическая операция: гемиламинэктомия С7 позвонка, трансплантация фетальной нервной ткани. После вскрытия твердой мозговой оболочки пунктирована киста. Удалено 4 мл кистозной жидкости. По заднему столбу спинного мозга слева произведена миэлотомия. На глубине 2 мм вскрыта кистозная полость, жидкость из которой удалена отсосом. Разрушена стенка кисты в проксимальном и дистальном концах ее. Фрагмент спинного мозга фетуса сформирован по размеру кисты, по вентральной поверхности рассечена твердая мозговая оболочка трансплатата и он введен в полость кисты. Проксимальный и дистальные концы фиксированы путем подшивания донорской твердой мозговой оболочки к твердой мозговой оболочке реципиента. После этого в трансплантат инъекционно введено 1,5 мл суспензии клеток выстилки луковиц обонятельного нерва. Твердая мозговая оболочка реципиента зашита наглухо. Послойные швы. Произведена пункция субарахноидального пространства на уровне L3-L4 позвонков и субарахноидально введено 10 мл суспензии жизнеспособных нервных и кроветворных клеток. Через 3 месяца после операции у больного сила в кистях рук возросла до 5 баллов, в ногах остается параплегия, восстановились все виды чувствительности до уровня Th12-L1, восстановилась функция тазовых органов (контролирует опорожнение мочевого пузыря). На МРТ существенное уменьшение размеров очаговых изменений спинного мозга. Example 1. Patient Zs, 23 years old. When diving, he received a compression fracture of the C6 vertebra with the syndrome of a complete break of the spinal cord. After 8 hours, an operation was performed - removing the body of a broken vertebra and replacing it with an implant from titanium nickelide. When NMR imaging after 2 months revealed an intramedullary cyst at the level of C6-C7 segments, overlapping the spinal cord by 2/3 of the cross section, 1.8 x 0.5 cm in size, block of cerebrospinal fluid flow. The syndrome of a complete break of the spinal cord was clinically preserved: upper paraparesis (strength - 2 points in the hands), lower paraplegia, impaired all types of sensitivity with the Th1 segment, spastic pelvic dysfunction. 2.5 months after the injury, a microsurgical operation was performed: hemilaminectomy of the C7 vertebra, transplantation of fetal nerve tissue. After opening the dura mater punctured cyst. Removed 4 ml of cystic fluid. Myelotomy was performed on the left column of the spinal cord on the left. A cystic cavity was opened at a depth of 2 mm, the fluid from which was removed by suction. The cyst wall in the proximal and distal ends is destroyed. A fragment of the fetus spinal cord is formed according to the size of the cyst, the dura mater of the transplant is dissected along the ventral surface and it is inserted into the cavity of the cyst. The proximal and distal ends are fixed by suturing the donor dura to the dura of the recipient. After that, 1.5 ml of a suspension suspension of the olfactory nerve bulb lining cells was injected into the graft. The dura of the recipient is sewn tightly. Layered seams. A puncture of the subarachnoid space was performed at the level of the L3-L4 vertebrae and 10 ml of a suspension of viable nerve and hematopoietic cells was subarachnoid injected. 3 months after surgery, the strength in the hands of the patient increased to 5 points, paraplegia remained in the legs, all types of sensitivity were restored to the level of Th12-L1, the function of the pelvic organs was restored (it controls the emptying of the bladder). On MRI, a significant decrease in the size of focal changes in the spinal cord.

Пример 2. Б-ая Г., 34 лет, в 1997 году получила огнестрельное ранение спинного мозга на уровне Th11 сегмента, по поводу чего ей была произведена ламинэктомия Тh10-Тh11. Через 3 года при обследовании выявлен нижний спастический парапарез (сила мышц правой ноги - 2 балла, левой - 3 балла), больная сама может передвигаться при помощи костылей, гипостезия с уровня паховых складок по проводниковому типу, затруднение мочеиспускания. На МРТ выявлены наличие ламинэктомированного дефекта дужек на уровне Тh10-Th11 позвонков и интрамедуллярная киста на том же уровне размером 2,3х0,8 см, блок току ликвора. Произведена операция: вскрытие позвоночного канала в области бывшей ламинэктомии, трансплантация фетальной ткани. После вскрытия твердой мозговой оболочки рассечены спайки, вскрыта и опорожнена интрамедуллярная киста. В проксимальном и дистальном концах кисты рассечена ее оболочка до спинного мозга. Подготовлен по размеру дефекта мозга трансплантат спинного мозга, который помещен в полость кисты и фиксирован за твердую мозговую оболочку. Затем в периферический и проксимальный концы спинного мозга и в трансплантат инъекционно введены клетки выстилки луковиц обонятельных нервов. Послойное ушивание раны. В промежутке L3-L4 произведена люмбальная пункция и введено 10 мл суспензии жизнеспособных нервных клеток в субарахноидальное пространство спинного мозга. Через 14 дней повторно эндолюмбально введена суспензия нервных клеток в субарахноидальное пространство спинного мозга. Через 1,5 месяца после операции улучшилось мочеиспускание, сила в обеих ногах увеличилась до 4 баллов, больная ходит с помощью тросточки. Верификация характера повреждения и эффективности операции трансплантации осуществляется методами клинической оценки (Международный стандарт неврологической классификации позвоночно-спинномозговой травмы - American Spinal Injry Association) и ЯМР-томографии. Example 2. B-th G., 34 years old, in 1997 received a gunshot wound to the spinal cord at the level of the Th11 segment, about which she underwent a laminectomy Th10-Th11. After 3 years, the examination revealed lower spastic paraparesis (muscle strength of the right leg - 2 points, left - 3 points), the patient herself can move with crutches, hyposthesia from the level of the inguinal folds according to the conductor type, difficulty urinating. MRI revealed the presence of a laminectomized defect of the arches at the level of Th10-Th11 vertebrae and an intramedullary cyst at the same level measuring 2.3x0.8 cm, block of cerebrospinal fluid flow. The operation was performed: opening of the spinal canal in the area of the former laminectomy, transplantation of fetal tissue. After opening the dura mater, adhesions were dissected, an intramedullary cyst was opened and empty. In the proximal and distal ends of the cyst, its membrane is dissected to the spinal cord. A spinal cord transplant was prepared according to the size of the brain defect, which was placed in the cyst cavity and fixed to the dura mater. Then, cells of the lining of the bulbs of the olfactory nerves were injected into the peripheral and proximal ends of the spinal cord and into the graft. Layer wound closure. In the interval L3-L4, a lumbar puncture was performed and 10 ml of a suspension of viable nerve cells was introduced into the subarachnoid space of the spinal cord. After 14 days, a suspension of nerve cells was reintroduced into the subarachnoid space of the spinal cord. 1.5 months after surgery, urination improved, strength in both legs increased to 4 points, the patient walks with a cane. Verification of the nature of the damage and the effectiveness of the transplant operation is carried out by clinical assessment methods (International Standard for Neurological Classification of Spinal Injury - American Spinal Injry Association) and NMR imaging.

Литературные источники
1. Благодатский М.Л., Суфианов А.А., Ларионов С.Н. и др. // Вопр. нейрохир. - 1994. - 3 - С.27-29.Literary sources
1. Blagodatsky M.L., Sufianov A.A., Larionov S.N. and others // Issues. neurohir. - 1994. - 3 - S.27-29.

2. Юмашев Г. С., Зяблов В.И., Корж А.А. и др. // Ортопед. травматол. - 1989. - 1. - С.71-74. 2. Yumashev G. S., Zyablov V.I., Korzh A.A. and others // Orthopedist. traumatol. - 1989. - 1. - P.71-74.

3. Reier P.J., Stokes B.T., Thompson R.J., Anderson D.K. // Exp. Neurol. 1992. 115:117-188. 3. Reier P.J., Stokes B.T., Thompson R.J., Anderson D.K. // Exp. Neurol. 1992.115: 117-188.

4. Dou C.L., Levine J.M. // J. Neurosci, 1994; 14:7616-7628. 4. Dou C. L., Levine J.M. // J. Neurosci, 1994; 14: 7616-7628.

5. Xu XM., Guenard V., Kleitman N., Bunge M.B. // J. Comp. Neurol. 1995; 351:145-160. 5. Xu XM., Guenard V., Kleitman N., Bunge M.B. // J. Comp. Neurol. 1995; 351: 145-160.

6. Fawcett J.W. // Spinal Cord, 1998; V.36, N.12:811-881. 6. Fawcett J.W. // Spinal Cord, 1998; V.36, N.12: 811-881.

Claims (1)

Способ лечения травматческих повреждений спинного мозга путем трансплантации фетальной нервной ткани, отличающийся тем, что больному проводят ламинэктомию, опорожняют интрамедуллярную кисту, разрушают стенку кисты, в область образовавшегося дефекта спинного мозга вводят трансплантат спинного мозга фетуса, обогащенного клетками выстилки луковиц обонятельного нерва, и путем спинальной пункции в субарахноидальное пространство спинного мозга вводят суспензию жизнеспособных нервных клеток в сочетании с кроветворными клетками. A method of treating traumatic injuries of the spinal cord by transplantation of fetal nerve tissue, characterized in that the patient undergoes a laminectomy, empties the intramedullary cyst, destroys the wall of the cyst, introduces a transplant of the spinal cord of the fetus enriched with cells of the lining of the bulbs of the olfactory nerve, and by the spinal cord punctures in the subarachnoid space of the spinal cord inject a suspension of viable nerve cells in combination with hematopoietic cells.

Images