Ученые Института химической физики РАН, Института фотонных технологий, ФНИЦ кристаллографии и фотоники РАН и Научного центра волоконной оптики РАН совместно с отоларингологами из Первого МГМУ им. И. М. Сеченова разработали новый метод восстановления барабанной перепонки с использованием основного фактора роста фибробластов (FGF-b) и биодеградируемого скаффолда.
Как устроена барабанная перепонка
Звуковые волны (механические колебания воздуха) попадают в ухо и достигают мембраны — барабанной перепонки, которая натянута на фиброзном кольце, плотно спаянном с костными стенками слухового прохода, и имеет трехслойную структуру. В наружном эпидермальном слое клеточный состав представлен в основном кератиноцитами, средний фиброзный слой содержит фибробласты и коллаген II и III типа, внутренний эпителиальный — представлен плоским неороговевающим эпителием. Именно средний фиброзный слой определяет механические параметры барабанной перепонки, такие как упругость и эластичность, и, в конечном итоге,— остроту слуха.
Единственный выход для таких пациентов — трудоемкая и в большинстве случаев длительная хирургическая операция. Для пластического закрытия перфорации в перепонке используют фрагменты собственных тканей пациента — его хряща или кусочков соединительнотканной оболочки (фасции), но полного восстановления барабанной перепонки не получается: эти ткани гистологически неточно соответствуют ткани барабанной перепонки. Слух восстанавливается до 75–90%. Очень многое зависит от опыта и мастерства хирурга-оториноларинголога, то есть, иными словами, стандартной такая методика стать не может.
Выращивание перепонки
Надежду внушают последние достижения регенеративной медицины и тканевой инженерии. Теоретически можно выделить три основных направления, по которым сейчас идут исследования в этой области. Это, во-первых, использование клеточных культур из различных источников, являющихся основой любой ткани и главным «регенераторным материалом»; во-вторых, создание скаффолдов (материалов, создающих механический каркас для клеток и участвующих в регуляции дифференцировки и миграции клеток) и, в-третьих, использование регуляторных факторов.
Восстановление барабанной перепонки может быть достигнуто различными способами, например, созданием на основе скаффолда, факторов роста и стволовых клеток тканеинженерного конструкта для закрытия дефекта. Или введением в дефект перепонки скаффолда, предварительно пропитанного раствором факторов роста. Опубликовано уже более 70 экспериментальных и клинических работ, посвященных закрытию стойких перфораций барабанной перепонки с использованием тканеинженерных подходов.
Один из наиболее хорошо изученных методов — использование основного фактора роста фибробластов (FGF-b). Он вырабатывается после травмирования барабанной перепонки и усиливает регенерацию.
К примеру, в работе 2014 года японские исследователи во главе с Нобухиро Хакубой показали преимущества использования для пластики перфорации барабанной перепонки комплекса рекомбинантного фактора роста фибробластов и желатинового геля. Положительный результат был достигнут у 100% подопытных животных (морских свинок), в то время как в контрольной группе, где использовался только желатиновый гель, полноценное закрытие дефекта наблюдалось у 62,5% животных.
Обнадеживают и результаты первых клинических исследований. При прямой аппликации фактора роста фибробластов на края перфорации у 11 из 12 пациентов произошло полное закрытие дефекта барабанной перепонки, а в группе контроля спонтанное закрытие было отмечено лишь у 9 из 17 пациентов.
Российский метод
В Институте регенеративной медицины и кафедре болезней уха, горла и носа Сеченовского университета в эксперименте на шиншиллах также удалось добиться закрытия стойкой перфорации барабанной перепонки с использованием FGF-b и биодеградируемого скаффолда. Для этого была разработана модель стойкой перфорации барабанной перепонки, по многим параметрам эквивалентная реальной патологии.
Методика проведения операции включала так называемое освежение краев перфорации — удаление омозолелого края, препятствующего регенерации, и пластику дефекта с помощью полимерного носителя, содержащего FGF-b. Такая техника значительно более удобна для хирурга по сравнению с традиционной, предполагающей отделение остатков барабанной перепонки, забор аутотрансплантата, его подготовку, укладку и последующую тщательную тампонаду наружного слухового прохода.
Изучение свойств регенерированной ткани тоже было нетривиальной задачей, так как наряду с исследованием морфологических характеристик принципиально важна оценка способности перепонки вибрировать при звуковой стимуляции. Для этой цели была разработана экспериментальная установка, позволяющая фиксировать индуцированную сторонним источником звука вибрацию перепонок в диапазоне частот от 100 Гц до 10 кГц (частотный диапазон слуха у людей от 20 Гц до 20 кГц) и с помощью лазера считывать отклики волоконно-оптическим зондом (грант РФФИ 18-02-00658). Регенерированные структуры по своей морфологии и механическим свойствам значительно приближаются к нормальной барабанной перепонке.
Особенно интересными выглядят результаты, свидетельствующие о полноценном восстановлении всех слоев барабанной перепонки, которые присутствуют в нативной ткани, в том числе среднего слоя.
В ближайшее время планируется начать клинические исследования, документы подготовлены для подачи в локальный этический комитет Сеченовского университета, что приближает проведение такой операции людям.
Работа поддержана грантом РФФИ 18-02-00658 и проектом повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров (5-100).
