Научный журнал

Успехи современного естествознания

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Ступина Т.А. 1

---

1 ФГБУ «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России

Методами компьютерной морфо- и стереометрии в суставном хряще при удлинении голени у собак в режиме 1,0 мм в сутки за 4 и 8 приемов выявлены изменения деструктивно-репаративного характера. Сопоставительный анализ комплекса количественных параметров суставного хряща показал, что к концу дистракции при режиме «1 мм за 4 приема» более выражена деструктивно-пролиферативная реакция. Высокая интенсивность деструктивных процессов при режиме «1 мм за 4 приема», вероятно, связана с большей (0,25 мм), чем при режиме «1 мм за 8 приемов» величиной одномоментного удлинения (0,125 мм). Параллельно в хряще развиваются регенераторные процессы, наиболее выраженные в периодах фиксации и после снятия аппарата. Сравнивая течение восстановительного процесса, можно отметить, что при более дробной дистракции «1 мм за 8 приемов» восстановление структуры суставного хряща протекает наиболее интенсивно.

Статья в формате PDF

3244 KB

суставной хрящ

удлинение

морфометрия

1. Аранович A.M., Динидиберя Е.В., Климов О.В., Новиков К.И. Ошибки и осложнения при удлинении голени у больных ахондроплазией // Травматология и ортопедия России. – 2005. – № 1. – С. 36–37.

2. Вазина И.Р., Петров С.В. Феномен апоптоза в условиях длительного механического напряжения патологически измененных тканей у человека // «Морфофункциональные аспекты регенерации и адаптационной дифференцировки структурных компонентов опорно-двигательного аппарата в условиях механических воздействий». – Курган, 2004. – С. 54–56.

3. Данилов Р. К. Гистология. Эмбриология. Цитология. – Изд-во МИА, 2006. – 456 с.

4. Илизаров Г.А. Теоретические и практические аспекты удлинения конечностей методом чрескостного остеосинтеза / Г.А. Илизаров, В.И. Шевцов, В.И. Калякина и др. // Пленум науч. совета по травмотол. и ортопед. АМН СССР: Тез. докл. – Пермь, 1982. – С. 33–36.

5. Попков А.В., Попков Д.А. Особенности функционального восстановления после оперативного лечения детей с врожденным укорочением нижних конечностей // Гений ортопедии. – 2008. – № 1. – С. 19–26.

6. Патент 2397472 Р.Ф, МПК Способ подготовки образцов биологических тканей для исследования в сканирующем электронном микроскопе / Силантьева Т.А (РФ), Горбач Е.Н. (РФ), Ирьянов Ю.М. (РФ), Ступина Т.А. (РФ), Варсегова Т.Н. (РФ), РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова (РФ). – № 2008150910/12; Заявл. 22.10.2008.; Опубл. 20.08.2010. Бюл.№ 23.

7. Ступина Т.А., Щудло М.М. Способ количественной оценки состояния суставного хряща на разных уровнях структурной организации // Гений ортопедии. – 2009. – № 1. – С. 55–57.

8. Ступина Т.А., Щудло М.М. Способ изготовления препаратов недекальцинированного суставного хряща с подлежащей субхондральной костью для многоцелевых исследований // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2014. – № 3. – С. 388–390.

9. Щудло М.М., Ступина Т.А., Ерофеев С.А. Экспериментально-гистологическое исследование суставного хряща наружного мыщелка бедра при удлинении голени собак // Морфология. – 2005. – № 5. – С. 67–71.

10. Fink B., Schwinger G., Singer J., Sager M., Wilke C., Braunstein S. The effect of tibial lengthening using the Ilizarov method on the cartilage and the menisci of the knee joint // J Orthop Res. – 2001 – Jul;19(4). – Р. 665–670.

11. Nakamura E., Mizuta H., Takagi K.Knee cartilage injury after tibial lengthening. Radiographic and histological studies in rabbits after 3–6 months // Acta Orthop Scand. – 1995. – Aug;66(4). – Р. 313–316.

12. Stanitski D.F., Rossman K., Torosian M. The effect of femoral lengthening on knee articular cartilage: the role of apparatus extension across the joint // J Pediatr Orthop. – 1996. – Mar-Apr;16(2). – Р. 151–154.

Из всех существующих на сегодняшний день методов ортопедического удлинения именно метод Г.А. Илизарова получил международное признание и широкое внедрение в практику, однако вплоть до настоящего времени при его применении остаётся нерешённой проблема функциональной реабилитации пациентов – в частности, восстановление объёма движений в суставах [1, 5].

С целью уменьшения травматизации тканей при дистракционном остеосинтезе академик Г.А. Илизаров предложил разделить суточное удлинение (1 мм) на несколько приёмов (разовых удлинений) – принцип дробной и высокодробной дистракции [4]. В условиях дозированной низкодробной дистракции с разовым удлинением 0,5 мм зарубежными исследователями [10, 12] были отмечены истончение, разволокнение суставного хряща, в части наблюдений выявлены некротические изменения. При применении автодистракторов, позволяющих распределить суточное удлинение на 120 приёмов, повреждения суставного хряща существенно уменьшаются [11]. Меньшая травматизация суставного хряща в условиях высокодробной дистракции установлена также при автоматическом удлинении с темпом 1 мм за 60 приёмов [9]. В настоящее время недостаточно изучено состояние суставного хряща при наиболее часто применяемом в клинике режиме ручной дистракции «1 мм за 4 приёма» с разовым удлинением 0,25 мм, отсутствуют исследования по сопоставлению этого режима с высокодробным режимом ручной дистракции «1 мм за 8 приемов» (величина разового удлинения 0,125 мм). Актуальность исследования структурной реорганизации суставного хряща при биомоделировании ортопедического удлинения конечностей и сопоставительного количественного анализа по единому алгоритму определяется недостаточными знаниями об адаптивности и пластичности хрящевой ткани в обозначенных условиях и необходимостью этих знаний для оптимизации методик реконструктивной ортопедии.

Цель исследования

Изучение зависимости количественных характеристик суставного хряща от условий удлинения смежного сегмента конечности с темпом 1 мм за 4 и 8 приёмов.

Материалы и методы исследования

Исследован суставной хрящ наружных мыщелков бедра 5 интактных (контроль) и 28 опытных собак, которым после закрытой флексионной остеоклазии в течение 28 суток удлиняли голень аппаратом Илизарова в 1-й серии (n = 16) с темпом 1 мм за 4 приема, во 2-й серии (n = 12) с темпом 1 мм за 8 приемов. Экспериментаторы д.м.н. С.А. Ерофеев и к.в.н. А.А. Еманов. Содержание, оперативные вмешательства и эвтаназию животных проводили в соответствии с требованиями Министерства здравоохранения Российской Федерации к работе экспериментально-биологических клиник и принципами Европейской конвенции (г. Страсбург, 1986). Манипуляции, проводимые на животных, рассмотрены и одобрены этическим комитетом «РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова». Гистоморфометрические и стереологические исследования проведены через 28 суток дистракции, 30 суток фиксации и 30 суток без аппарата по серийным полутонким срезам увеличенной (6–8 мм²) площади [7, 8], окрашенным метиленовым синим и основным фуксином. Цифровые изображения получали с помощью АПК «ДиаМорф» (Москва) на фотомикроскопе «Оpton» (Германия). В графическом редакторе «ВТ-Мастер-Морфология» («ВидеоТест», С-Пб) измеряли толщину (h, мкм) хряща, рассчитывали долю хондроцитов в составе изогенных групп (NN_{is.gr., %}) от общего количества хондроцитов и долю пустых лакун (NN_{em.lac., %}) от общего количества лакун. В поверхностной, промежуточной и глубокой зонах хряща регистрировали объемную (VV_{ch, %}) и численную (NA_ch, мкм^-2) плотности клеток, площадь хондроцитов (S_ch, мкм²). В этих же клетках определяли объемную плотность ядер (VV_n) и цитоплазмы (VV_c) в долях единицы, а также их отношение (VV_n/ VV_c ) – ядерно-цитоплазматический индекс (NCI). Для анализа цифрового материала использовали описательную статистику. В зависимости от характера распределения и объема выборки достоверность различий оценивали с помощью критериев Стьюдента или Вилкоксона в программе AtteStat, версия 1.0 в электронных таблицах Microsoft Excel 97. Для исследования в сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) «JSM-840» (Jeol, Япония) образцы суставного хряща с подлежащей субхондральной костью дегидратировали в спиртах возрастающей концентрации, пропитывали в камфене (3,3-диметил- 2-метиленбицикло[2,2,1]гептан – ГОСТ 15039-76) по оригинальной методике [6], высушивали на воздухе, напыляли серебром.

Результаты исследования и их обсуждение

К концу дистракции в обеих сериях при исследовании в СЭМ отмечено разволокнение суставной поверхности, вскрытые клеточные лакуны (рис. 1). Наиболее интенсивные деструктивные изменения (разволокнение коллагенового каркаса поверхностной зоны) отмечены в серии 1.

В обеих сериях при исследовании полутонких срезов хряща деструктивно измененные хондроциты были выявлены во всех зонах, но наибольшая частота встречаемости отмечена в поверхностной и глубокой.

Морфометрический анализ комплекса параметров позволил уточнить различия в состоянии суставного хряща при ручной дистракции с темпом 1 мм за 4 и 8 приемов. К концу периода дистракции в 1-й серии отмечено достоверное (р < 0,001) увеличение h хряща относительно контроля (таблица), что обусловлено более выраженной дезорганизацией межклеточного вещества поверхностной зоны, набуханием основного вещества и коллагеновых волокон. На последующих этапах эксперимента выявлено достоверное (р < 0,001) снижение анализируемого параметра относительно контроля и 2-й серии эксперимента. Во 2-й серии к концу периода дистракции h хряща достоверно (р < 0,001) ниже контроля. На последующих этапах эксперимента выявлена тенденция к увеличению, через месяц после снятия аппарата h хряща сопоставима с контролем.

В поверхностной зоне через 28 суток дистракции NA_ch в серии 1 достоверно (p < 0,05) снижена, относительно контроля и серии 2, к концу эксперимента достоверно превышала контроль и значения серии 2 (таблица).

В серии 2 к концу эксперимента сохранялись сниженные значения NA_ch. В срок 30 суток фиксации в серии 1 VV_ch незначительно увеличивалась относительно предыдущего срока, но к концу эксперимента сохранялись достоверно (p < 0,05) сниженные значения. В серии 2 значения VV_ch через месяц фиксации и месяц после снятия аппарата сопоставимы с контролем (таблица). Низкие значения объемной плотности хондроцитов в серии 1 на фоне высокой численной плотности обусловлены резким снижением S_ch (таблица). На всех этапах эксперимента в поверхностной зоне хряща 2-й серии выявлено снижение (p < 0,05) NCI (0,54 ± 0,03 через 28 суток дистракции; 0,35 ± 0,03 через 30 суток фиксации; 0,64 ± 0,03 через 30 суток баз аппарата; 0,75 ± 0,03 в контроле). В серии 1 снижение (p < 0,05) NCI выражено в меньшей степени, чем в серии 2 (0,64 ± 0,02 через 28 суток дистракции; 0,61 ± 0,05 через 30 суток фиксации и через 30 суток баз аппарата). Снижение параметров VV_ch, S_ch в серии 1 к концу эксперимента может являться отражением деструктивных изменений хондроцитов, апоптоза. Самым ранним морфологическим проявлением апоптоза является появление в ядре резко очерченных уплотненных масс хроматина с внутренней стороны ядерной оболочки [2]. Морфологические признаки апоптоза чаще наблюдали в суставном хряще серии 1, при исследовании в СЭМ отмечены явления сжатия клеток с сохранением контактов с межклеточным матриксом (рис. 2, А).

А Б

Рис. 1. СЭМ, поверхность, обращенная в полость сустава. Конец периода дистракции. А – 1 серия, увеличение 850, Б – 2 серия, увеличение 500

Библиографическая ссылка