Механизм влияния импульсного электромагнитного поля на регенерацию костной ткани

Stimulation of Bone Formation and Fracture Healing with Pulsed Electromagnetic Fields

Авторы: B. Chalidis, N. Sachinis, A. Assiotis, G. Maccauro
Журнал: International Journal of Immunopathology and Pharmacology, 2011

Импульсные электромагнитные поля (ИЭМП) — перспективный метод стимуляции остеогенеза и заживления переломов. Обладают множественными биологическими эффектами: активация остеобластов, экспрессия белков внеклеточного матрикса, стимуляция ангиогенеза, улучшение механических свойств кости.

ИЭМП применяются для лечения несращений и замедленных сращений костей более 50 лет. Механизм действия до конца не изучен, в литературе наблюдается высокая вариабельность данных. На клеточном уровне стимулируют синтез белков матрикса и транскрипционных регуляторов, активируют остеобласты, индуцируют ангиогенез, повышают прочность кости.

1. Первое сообщение об электрическом стимулировании костей — 1841 год; широкое применение началось с 1950-х (Yasuda).
2. ИЭМП вызывают электрическое поле в кости через индуктивную связь.
3. Современные устройства применяются совместно с любыми методами фиксации.
4. Типичные поля: 0.1–20 Гаусс; индуцируемое поле: 1–100 мВ/см.

• ИЭМП имитируют механическую нагрузку на кость.
• Стимулируют остеобласты к секреции BMP-2, BMP-4, TGF-β, остеопротегерина, остеокальцина, Runx2, ALP.
• Активируют рецепторы ПТГ, инсулина, IGF-2, ЛПНП, кальцитонина.
• Увеличивают плотность кости и снижают уровень IL-6.
• Активируют сигнальные пути IRS-1, eNOS, mTOR.
• Могут усиливать эффект BMP-2 и подавлять гены деградации матрикса (MMP-11, DUSP4).
• Влияют на экспрессию c-myc, c-fos, регулируют остеокластогенез в зависимости от мощности поля.

Кроме того:

• Усиливают ангиогенез (повышение ангиопоэтина-2 и FGF-2).
• Вызывают вазодилатацию артериол через несколько минут воздействия.
• Улучшают механические свойства костей, особенно при диабете; частично восстанавливают архитектонику костной ткани.

Эффективность при несращениях длинных костей — от 64% до 87%.
Применимы при переломах ладьевидной кости и нижней челюсти
Негативные факторы: инфекция, винт в зазоре, зазор >5 мм, плохая иммобилизация.
Пол, весовая нагрузка, тип и локализация перелома — незначимые факторы.
Мета-анализ: различия в протоколах ограничивают достоверность выводов.

ИЭМП могут применяться при остеохондральных дефектах (в сочетании с кальцийфосфатными трансплантатами).

Способствуют формированию гиалинового хряща