מה המשמעות? מהן דרכי הטיפול? מה צופן העתיד?
מבנה הסחוס המפרקי
כדי להבין את המורכבות של הסחוס המפרקי (“סחוס היאליני”) יש לראות אותו כמבנה צמוד בקשר מכאני ייחודי אל העצם אשר תחתיו. עצם זו נקראת “עצם תת-סחוסית”. כאשר מדברים על מבנה הסחוס המפרקי, חשוב להתייחס ליחידה שהיא “סחוס + עצם תת-סחוסית” כיחידה תפקודית בלתי – נפרדת אשר שינויים בחלק אחד של היחידה ישפיעו על חלקה האחר. במילים אחרות – סחוס ישפיע על העצם שתחתיו ולהפך.
החלק הסחוסי של יחידה זו מורכב גם הוא ממספר שכבות ייחודיות במבנה שלהן, כאשר בכל שכבה יש סידור ייחודי של תאי-סחוס, כמות ייחודית של מים וכמות ייחודית של סיבי חלבון הקולגן, כמו גם סידור מרחבי ייחודי של המרכיבים השונים באותה שכבה.
למשל, בשכבה השטחית של הסחוס (זו הפונה אל תוך המפרק) יש יכולת מכאנית פנטסטית לעמוד במפני כוחות גזירה הפועלים ללא לאות במפרק בעת שינויי כיוון ובעת כיפוף ויישור.
לעומת זאת, בשכבה העמוקה יותר של הסחוס יש יכולת פנטסטית לעמוד בפני כוחות דחיסה החשובים בעיקר בעת ניתור ונחיתה. היכולות הללו מתאפשרות הודות לסידור המיוחד של מרכיבי הסחוס שתוארו בכל שכבה. העצם התת-סחוסית המרכיבה כאמור את חלקה השני של היחידה “סחוס + עצם תת-סחוסית” הינה מבנה מורכב לא-פחות. יש בה מים, סיבי קולגן (מסוג שונה לעומת סיבי הקולגן אשר בשכבת הסחוס), ותרכובת של הידרוקסיאפטיט (Hydroxyapetite), כאשר השניים האחרונים מהווים את ה”שלד” הנותן “קשיחות” ליחידה זו כנגד עומסים. העובדה כי הגמישות של שכבת הסחוס שונה מהגמישות של העצם התת-סחוסית מחייבת את אזור המעבר בין שני מרכיבים אלה להיות בעל יכולת ייחודית לתיאום מכאני ביו שתי היחידות בעת הפעלת עומסים על המפרק.
במידה מסוימת, עובדה זו ממחישה ולו במעט כמה לא פשוט יהיה לחוקרי העתיד לייצר מבנה מלאכותי או ביולוגי אשר יחקה תכונות אלה בדיוק מושלם, וזאת כפי שנראה בהמשך הכתבה. ללא תיאום מכאני מושלם בין מרכיבים אלה, צפוי כל פתרון עתידי להיכשל במוקדם או במאוחר תחת העומסים העצומים המצטברים במפרק נושא-המשקל בפעילות ספורט.
כיצד נראה הסחוס המפרקי בניתוח ארתרוסקופיה?
כאשר מתבוננים בסחוס המפרקי הבריא, למשל במפרק ברך במהלך ניתוח ארתרוסקופיה, המראה הוא של משטח לבן וחלק עם קשיחות מסוימת, כזו המאפשרת בלימת זעזועי משקל הגוף ללא העברת עומס – יתר אל העצם אשר נמצאת מתחת לשכבת הסחוס.
כאשר מתרחשת פגיעה בשכבת הסחוס, היא יכולה לערב חלק מעובי הסחוס או את כל עובי הסחוס עד העצם התת-סחוסית ממש). במקרים מסוימים הפגיעה מערבת את כל עובי הסחוס ועד עובי מסוים של עצם תת-סחוסית ממש, ואז הפגיע נקראת “פגיעה אוסטאו-כונדראלית” (אוסטאו = עצם, כונדראלי = סחוסי).
כיצד נגרמת פגיעה בסחוס המפרקי בספורטאים?
הסחוס המפרקי בספורטאים עשוי להיפגע במספר מנגנונים עיקריים:
- פגיעת דחיסה חריפה ממוקדת. למשל במקרה של מעידה קשה על הברך עם קרע רצועה צולבת קדמית אשר בו נוצרת התנגשות בין הסחוס המכסה את עצם הירך לבין הסחוס המכסה את עצם השוק בתוך מפרק הברך.
- פגיעה כרונית. כאן הסכנה היא ליצירת פגיעה מפושטת יחסית בסחוס על פני שטח גדול יותר. למשל – במקרים שלאחר כריתת מניסקוס, במקרים של חסר-יציבות במפרק לאורך זמן כאשר יש קרע של רצועות הברך, במקרים של תסמונת צביטה במפרק הירך (התנגשויות חוזרות ונשנות בין חלקי המפרק בתנועה לאורך זמן) ועוד, אשר כולם גורמים לשחיקה המתקדמת לאיטה על פני מספר שנים.
- מנגנונים אחרים בהם לא ברורה סיבת הפגיעה אשר בהם יש היפרדות של חלק “סחוס + עצם” במפרק (Osteochondritis Dissecans = OCD).
נזכיר בהקשר זה נתון מעניין כי במחקרים רבים הסתבר שפעילות גופנית אינטנסיבית כשלעצמה כגון ריצה וקפיצות הנעשית על פני שנים, ללא פגיעה חריפה באירוע טראומתי ברור, איננה מובילה בהכרח לפגיעה בסחוס המפרקי. כמו כן מקובל כיום בעולם המדעי כי עומס מסוים על הסחוס המפרקי בהחלט רצוי, ודווקא חוסר מוחלט של פעילות יכול להוביל לדלדול של עובי רקמת הסחוס.
האם וכיצד פגיעה בסחוס המפרקי גורמת כאב?
פגיעה כשלעצמה בחלק מעובי הסחוס אינה גורמת כאב מכיוון שברקמת הסחוס אין חיישני כאב עצביים. ואולם, כאב בעקבות פגיעה בסחוס המפרק יכול להיגרם באחת משתי דרכים עיקריות: כאשר הפגיעה בעובי החלקי של הסחוס מעוררת דלקת של הברך המתבטאת בנפיחות וכאב (=סינוביטיס), או כאשר הפגיעה היא בכל עובי הסחוס עד העצם התת-סחוסית אשר בה יש אזור של קצות עצבים המעבירים תחושה של כאב. לעיתים החבלה עצמה אשר גרמה לפגיעה בסחוס, הובילה גם לפגיעה בעצם התת-סחוסית ולעיתים נגרמת ממש בצקת מתחת לשכבת הסחוס אשר גם היא יכולה להוביל לתחושת כאב על ידי עירור קצות עצבים באזור זה.
מה יכולת הריפוי הביולוגי של פגיעת סחוס?
הסחוס המפרקי הוא רקמה נטולת כלי – דם ועל כן חסר יכולת ריפוי יעילה. זאת בשונה למשל מהמניסקוס הקרוע באנשים צעירים אשר מאפשר הצטלקות יעילה לאחר תפירה במקרים רבים. כאשר הפגיעה בסחוס המפרקי היא פגיעה בעובי חלקי של הסחוס, התוצאה בדרך כלל תהיה שבאזור הפגיעה החלקית יוותר בעינו שנים רבות שקע (או חסר סחוס למעשה) ללא תהליך ריפוי כלשהו.
לעומת זאת, כאשר הפגיעה בסחוס היא פגיעה בעובי מלא והיא מגיעה עד העצם התת-סחוסית, מתאפשר דימום מאזור העצם והגעה של תאים ממוח העצם ומהדם. תהליך זה יכול להוביל להיווצרות רקמת ריפוי. הרקמה שתיווצר לא תהיה אמנם סחוס תקין נורמלי על כל השכבות הייחודיות והתכונות המכאניות הייחודיות כפי שהוסבר, אך היא תאפשר מענה חלקי בעומסים מסוימים עם תכונות מכאניות מופחתות כנגד כוחות דחיסה וכוחות גזירה. סחוס ריפוי צלקתי זה נקרא “סחוס-פיברוטי” והוא שונה מ”הסחוס ההיאליני” מבחינת ארגון שכבות התאים, סוג התאים המרכיבים אותו, תכולת הנוזלים, מבנה הקולגן, ועוד.
האם כל פגיעת סחוס בספורטאי דורשת טיפול כירורגי (ניתוח)?
מסתבר שלא כל פגיעת סחוס בספורטאי מחייבת טיפול ממשי למילוי חסר הסחוס. מסתבר כי עד היקף ועומק מסוימים של פגיעות סחוס, יש יכולת תפקוד טובה לעיתים קרובות ובמידה שהמפרק יציב מבחינת הרצועות המייצבות אותו וכן במידה שהשרירים הסובבים את המפרק חזקים ובעלי נפח תקין. כך ניתן לראות למשל במקרים שלאחר שחזור רצועות הברך, כי נוכחות פגיעות סחוס קלות אינה מובילה בהכרח להפסקת פעילות הספורט, וספורטאים רבים מסוגלים לפצות על הפגיעה הזו בעזרת מערכת בקרה עצבית-שרירית יעילה ובעזרת מסת שריר גבוהה.
מהם הפתרונות הקיימים כיום על המדף עבור פגיעת סחוס ומדוע הם עדיין אינם מיטביים?
הדרך היחידה המאפשרת כיום ליצור מחדש סחוס מפרקי היאליני מבחינת המבנה שלו באזור של חסר סחוס היא על ידי השתלה של גליל רקמה שהוא “עצם תת-סחוסית + סחוס” כיחידה אחת. במילים אחרות מדובר בהשתלה של גליל “אוסטאו-כונדראלי”. גליל זה יכול להילקח מהמטופל עצמו מאזור אשר אינו נושא משקל גוף (למשל אזורים מסוימים בשולי מפרק הברך מאפשרים זאת) או גליל אשר נלקח מבנק רקמות ביולוגיות (כאן מדובר בשתל “אלוגרפט” = על פי רוב מדובר בשתל רקמה מאדם אשר נפטר).
ברם, שתי הדרכים הללו סובלות מחסרונות.
לקיחת שתל סחוס מהמטופל
כאשר השתל נלקח מהמטופל עצמו נוצר בהכרח נזק באזור ממנו נלקח השתל, וכן אין אפשרות לקחת שתל בהיקף נרחב כי ברור שלא נרצה לגרום נזק נרחב מדי מהאזור ממנו נלקח השתל. לקיחת כמות רבה של שתלים קטנים יחסית מברך המטופל כדי למלא חסר גדול אפשרית אך אינה רצויה כמובן מאותן סיבות.
לקיחת שתל סחוס מבנק הרקמות
באשר לשתל הנלקח מבנק רקמות, יש צורך שתהיה זמינות של שתל “טרי” (כלומר, נקצר מהתורם זמן מוגבל טרם ניתוח ההשתלה) שיתאים בדיוק לממדי הברך של המטופל, דבר שלעיתים מצריך המתנה ממושכת ל”תורם” מתאים, וכן יש סיכונים של חוסר קליטה ביולוגית של השתל (המכונה “חוסר חיבור”) בברך של המטופל, סכנת העברת מחלות ויראליות ואחרות מהתורם אל המטופל, וכמובן יש גם לקחת בחשבון עלויות גבוהות של שימוש בשתל איכותי מבנק רקמות.
שחזור סחוס במפרק
כל אלה המריצו את החוקרים בעשורים האחרונים לפתוח במסע לחיפוש פתרונות יעילים יותר לשחזור הסחוס במפרק. אחת הטכניקות הראשונות שהועלתה בתחום השתלת הסחוס כללה לקיחת כמות זעירה של תאי סחוס מהמטופל עצמו וכעבור מספר שבועות לאחר שהתאים עברו תרבית במעבדה ומספרם גדל, הם מוחזרים בניתוח אל ברך המטופל במספר רב בהרבה מזה שהוצא מן הברך. הבעיה בפתרון זה היא, שבמקרים רבים הסחוס שנוצר אינו סחוס היאליני אלא סחוס באיכות ירודה מאוד, והוא אינו בעל תכונות יעילות של התנגדות לכוחות גזירה וכוחות דחיסה.
כמו – כן, השתלה זו לא נותנת מענה ליצירת יחידת “עצם תת – סחוסית + סחוס” עם החיבור המכאני המיוחד בין שני המרכיבים. כמו – כן, חסרון משמעותי נוסף הוא שיש לבצע את הניתוח בשני שלבים.
טכנולוגיות פופולריות יותר הקיימות כיום מאפשרות לבצע ניתוח לשחזור סחוס בשלב אחד והן נקראות AMIC (ראשי תיבות של Autologous Matrix-Induced Chondrogenesis). העיקרון של טכנולוגיות אלה לבצע קידוח זעיר של אזור העצם התת – סחוסית באזור הסחוס הפגוע, דבר המוביל לשחרור תאים מתוך מוח – העצם שהם בעלי יכולת התמיינות לתאי סחוס ובמקביל לפעולה זו, מונחת על אזור חסר הסחוס ממברנה מחומר מלאכותי או ביולוגי אשר “כולאת” את התאים שהשתחררו באזור חסר הסחוס ומונעת מהם לדלוף לאזורים אחרים בברך בהם הם אינם מועילים. התוצאה היא שתאים אלה אשר יצאו ממוח – העצם יוצרים שכבת סחוס בתוך הממברנה (העשויה מחומרים שונים בהתאם לחברה המפתחת את המוצר) ממש באזור חסר הסחוס.
לחילופין, ניתן לבצע “שאיבה” של תאי מוח-עצם מהמטופל בזמן הניתוח ולזרוע את התאים הללו על גבי הממברנה, אשר מושתלת באזור חסר הסחוס. לתאי מוח העצם יש יכולות חלקיות להתמיין תוך מספר שבועות לרקמת תאי סחוס. ואולם, למרות האטרקטיביות של הטכניקה הנובעת מהפשטות היחסית שלה ומהעובדה כי מדובר בניתוח בשלב אחד, הטכנולוגיה אינה מובילה בחלק ניכר מהמקרים לשחזור סחוס היאליני תקין ושחזור המבנה הייחודי של היחידה “עצם תת-סחוסית + סחוס היאליני” כפי שתיארנו בראשית הכתבה ולכן לא מתאפשר שחזור התכונות המכאניות הייחודיות והרצויות של הסחוס המקורי.
אם כך, לאן הולך העתיד בהקשר זה?
תשתיות דו-שלביות מהונדסות גנטית (Tissue-engineered biphasic scaffolds)
שיטות של הנדסת רקמות מאפשרות כיום לבנות במעבדה “שלד רקמה” אשר כולל שתי שכבות עיקריות: שכבה בעלת תכונות של חוזק מכאני אשר מדמה את הצד של העצם ונועדה ליצור חיבור ביולוגי אל העצם התת-סחוסית אשר סביב השתל, ושכבה המחוברת בקשרים חזקים לשכבה זו, אשר מדמה את השכבה של הסחוס ההיאליני. אל תוך המבנה ה”דו – שלבי” הזה הכוונה היא להשתיל תאים שיאפשרו הן התמיינות לסחוס עם הסידור המרחבי הייחודי של שכבות הסחוס כפי שראינו, והן התמיינות לתאי עצם בחלקו הגרמי של המבנה הזה.
חומרים רבים נבדקים בהקשר זה כמתאימים, כולל פולימרים מחומרים טבעיים, פולימרים סינתטיים, חומרי קרמיקה וזכוכית וחומרים מתכתיים. אפשרויות השתלת התאים הביולוגיים לתוך תשתיות דו-שלביות מעין אלה הן רבות ומורכבות, כולל לקיחת תאים מהמטופל עצמו וביצוע תרבית של התאים הללו בתוך מדיומים תלת-ממדיים על מנת ליצור את המבנה המורכב התלת-ממדי אשר הוא יוכנס אל תוך התשתית שיכינו עבור המטופל. מקורות התאים הנבדקים כוללים תאים ממוח-עצם, תאי שריר, ותאי רקמות אחרות אשר מסוגלות לייצר תאים שיתמיינו לתאי סחוס. את התרביות מבצעים בתוך סביבה של גורמי גדילה רבים ומגוונים שגם הם נבחנים ליעילות המרבית. תקצר היריעה כאן מלתאר את מורכבות התהליך, אך נציין כי יש כעת מספר רב של מחקרים בנושא, אם כי ברור שפתרון ביולוגי מיטבי יגיע בעוד שנים לא מעטות לאחר השלמת ניסויים לא רק במעבדה אלא גם במטופלים, וכן המתנה מספקת של זמן לאחר השלמת התהליך על מנת לוודא כי השתל המיטבי מתפקד היטב לאורך שנים של פעילות.
לסיכום, האתגר של שחזור רקמת סחוס מפרקי הינו מורכב ביותר. פתרון מיטבי טרם נמצא ואתגר זה מונח עדיין לפתחו של העתיד. נוסיף ונציין כי בשנים האחרונות הוקם אף ארגון אקדמי מחקרי בינלאומי המרכז את נושא חקר הסחוס בעולם ומקדם שיתופי פעולה בין מרכזים שונים. ארגון זה נקרא ICRS (International Cartilage Repair Society). הארגון עורך כינוסים מדעיים מספר רב של פעמים בשנה על מנת לערב את כלל החוקרים של הסחוס בעולם בכל התקדמות אפשרית ועל מנת לנתב את מיטב המוחות בעולם לכיוון של פתרון. נקווה שפתרון יעיל ימצא בהקדם!