Введение
Позвоночный столб выполняет одновременно две взаимоисключающие функции: устойчивость и подвижность. Его статическое положение обеспечивается за счет формы позвонков и связочного аппарата. Динамическое равновесие позвоночного столба осуществляется паравертебральными мышцами. Им же принадлежит исключительная роль в поддержании физиологической формы позвоночника, а также в развитии его патологических состояний [6].
На большом клиническом и экспериментальном материале доказано превалирующее влияние нарушения баланса мышц спины в формировании сколиозов [1, 11]. Изучены морфологические и функциональные изменения паравертебральных мышц у данной группы больных [2, 14, 15]. Однако, не смотря на многочисленные исследования, роль мышц в патогенезе идиопатического сколиоза остается предметом непрекращающихся дискуссий [14].
Цель работы – выявить морфологические особенности малой поясничной мышцы собак в различных условиях формирования сколиотической деформации поясничного отдела позвоночного столба.
Материалы и методы исследования
Эксперименты выполнены на 16 беспородных собаках обоего пола в возрасте 4 мес. с массой тела 5,7±0,5 кг. Животные содержались в стандартных условиях вивария. Оперативные вмешательства и эвтаназию осуществляли в соответствии с требованиями «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» и были одобрены этическим комитетом ФГБУ «РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова [7]. Операции проводили в стерильных условиях под тиопенталовым внутривенным наркозом. Осуществляли моделирование сколиотической деформации поясничного отдела позвоночного столба: в I серии (n = 4) путем односторонней эндоскопической коагуляции спинальных ганглиев на 5 сегментах LII-LVI (модифицированный метод Г.И. Гайворонского с применением минимально инвазивной техники EasyGo) [3, 4], во II серии (n = 4) выполняли фиксацию тел смежных позвонков скобой из никелида титана, в III серии (n = 4) тела смежных позвонков фиксировали скобой из никелида титана и имплантировали пластины в субхондральную область пластинки роста позвонков [8, 9] и в IV серии (n = 4) – посредством имплантации пластин для накостного остеосинтеза и шурупов [10]. Животных выводили из опыта через 90 (n = 8) и 180 (n = 8) суток, 2 особи соответствующего возраста составили интактную норму (контроль).
Для морфологических исследований иссекали фрагменты малой поясничной мышцы (МПМ) в поясничном отделе позвоночника на вершине сколиотической деформации с выпуклой и вогнутой сторон, расправляли на твердом картоне, фиксировали в 1% растворе нейтрального формалина и заливали в парафин. Часть фрагментов фиксировали в смеси равных объемов 2% глютарового альдегида и 2% параформальдегида на фосфатном буфере (рН 7,4), постфиксировали в 1% растворе тетраоксида осмия, с дальнейшей дегидратацией и полимеризацией в эпоксидных смолах. С парафиновых блоков изготавливали срезы, используя микротом «Bromma-2218» (LKB, Швеция), окрашивали гематоксилином и эозином и по Ван-Гизону. С эпоксидных блоков изготавливали полутонкие срезы, используя ультратом «Nova» (LKB, Швеция), окрашивали по M. Ontell, метиленовым синим и основным фуксином. Препараты исследовали с помощью светового микроскопа (Opton, Германия), изображения оцифровывали с использованием встроенной фотокамеры в программе «Color» аппаратно-програмного комплекса «ДиаМорф» (ДиаМорф, Россия).
Результаты исследования и обсуждение
Препарированная МПМ характеризовалась строго продольной ориентацией пучков мышечных волокон. В мышце интактных животных наблюдались полигональные профили волокон относительно единообразных диаметров с немногочисленными собственными ядрами в состоянии покоя, минимальными прослойками эндо- и перимизия (рис. 1 А). Артерии с умеренно выраженной t. media, содержащей циркулярно ориентированные гладкомышечные клетки (ГМК) и нормальной наружной соединительнотканной оболочкой – t. adventitia, «состоящей из рыхлой соединительной ткани, где коллагеновые волокна имеют косое и продольное направление, а так же проходят собственные кровеносные сосуды и нервы» [5] (рис. 1 Б).
А 
Б
Рис. 1. Гистоструктура МПМ собак контрольной группы: А – полигональные профили мышечных волокон с немногочисленными ядрами. Б – артерия с умеренно выраженной t. media с циркулярной ориентацией ГМК. Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение – об.16×, ок.12,5×
В I серии опытов через 90 суток в МПМ с обеих сторон профили мышечных волокон утрачивали свою полигональность, приобретая округлые контуры с уменьшением среднего диаметра и повышением их вариативности (рис. 2 А, Б), что являются свидетельством вовлечения мышечной ткани в процессы активной структурной перестройки [13]. На выпуклой стороне деформации в пучках наблюдались единичные волокна, замещённые адипоцитами, а так же небольшие группы мелких жировых клеток в интерстициальном пространстве (рис. 2 А). В сосудах артериолярного звена преобладала циркулярная ориентация ГМК. В мышце вогнутой стороны деформации отмечалось значительное разнообразие: от нормы до массовой дегенерации волокон со значительным фиброзом и обширными полями жировой инфильтрации (рис. 2 Б). Наблюдались мелкие атрофичные волокна, многочисленные дегенерирующие с центрально расположенными бледными набухшими «лизисными» ядрами [5] и ореолом, слабо воспринимающим краситель; крупные переживающие волокна, заполненные группами аналогичных ядер, когда множественные ядра миосимпласта концентрируются в больших количествах перед гибелью волокна (рис. 2 В). Просветы артериол были сужены, наружная оболочка значительно увеличена (адвентициальный фиброз, возможен периваскулит), ГМК с частичной потерей циркулярной ориентации (рис. 2 Г).
А 
Б
В 
Г
Рис. 2. Гистоструктура МПМ в I серии через 90 суток опыта: А – с выпуклой стороны деформации, округлые профили волокон. В, Г – с вогнутой стороны.Б – мелкие атрофичные волокна, пучки массовой жировой инфильтрации. В – дегенерация волокон с центрально расположенными набухшими светлыми ядрами; крупные переживающие волокна, заполненные аналогичными ядрами (стрелка). Г – суженный просвет артерии, ГМК с потерей циркулярной ориентации, адвентициальный фиброз. А – полутонкий срез, окраска по M. Ontell, Б, В, Г – парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение: А, Б – об. 6,3×, ок. 12,5×, В – об. 40×, ок. 12,5×, Г – об. 16×, ок. 12,5×
К 180 суткам опыта в МПМ выпуклой стороны деформации возрастала вариативность диаметров мышечных волокон, наблюдались атрофичные и гипертрофированные волокна, обширные поля адипоцитов, сосуды перимизия с cуженными просветами, дезориентацией ГМК и увеличенной наружной оболочкой (рис. 3 А, В). В мышце с противоположной стороны деформации визуализировались сохранные пучки волокон полигональных профилей, минимальная доля эндо- и перимизия, симпластические ядра в инактивированном состоянии, в единичных волокнах наблюдались внутренние ядра, которые могут отражать вторжение макрофагов (рис. 3 Б, Г).
Во II серии через 90 и 180 суток опыта морфология исследуемой МПМ на выпуклой стороне деформации подвергалась значительным изменениям относительно контроля (рис. 4 А). Отмечены волокна с признаками некроза, где по периферии характерно слабое окрашивание (рис. 4 А), а так же фрагменты мышечных волокон с пересокращениями различной степени. На вогнутой стороне сколиотической деформации МПМ по своей гистоструктуре была близка к интактной норме (рис. 4 Б).
В III серии на 90 и 180 сутки исследования в МПМ наблюдались аналогичные описанным выше признаки пластической реорганизации, а также спиральные волокна, волокна с возможными скоплениями макрофагов (рис. 5).
А 
Б
В 
Г
Рис. 3. Гистоструктура МПМ в I серии через 180 суток опыта. Слева – мышца выпуклой, справа – вогнутой стороны деформации. А – разнокалиберные диаметры округлых профилей мышечных волокон. Б – сохранные пучки волокон с минимальной долей эндомизия. В – сосуды мышечного типа с увеличенным t. adventitia и дезориентацией ГМК t. media. Г – полигональные профили волокон, в единичных – внутренние ядра, которые могут отражать вторжение макрофагов (стрелка). Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение: А, Б, В – об. 16×, ок. 12,5×, Г – об.40×, ок. 12,5×.
А 
Б
Рис. 4. Гистоструктура МПМ во II серии через 180 суток опыта. Слева – мышца с выпуклой, справа – с вогнутой стороны деформации. А – округлые профили мышечных волокон, начало некроза – светлый ореол (стрелки). Б – полигональные профили, инактивированные ядра волокон. Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение – об. 16×, ок.12,5×
А 
Б
Рис. 5. Гистоструктура МПМ в III серии через 180 суток опыта. Слева – мышца с выпуклой, справа – с вогнутой стороны деформации. Некротические волокна со скоплениями макрофагов (стрелки). Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение: А – об. 40×, ок. 12,5×, Б – об. 16×, ок. 12,5×
А 
Б
Рис. 6. Гистоструктура МПМ в IV серии через 180 суток опыта. А – Увеличение доли эндомизия с множеством микрососудов, аналогично мышцам растущих щенков (мышца выпуклой стороны). Б – Полигональные профили волокон, минимальные прослойки эндомизия (мышца вогнутой стороны). Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение – об. 16×, ок. 2,5×
В IV серии к 180 суткам опыта для МПМ выпуклой стороны деформации были характерны полигональные профили мышечных волокон единообразных диаметров с немногочисленными саркоплазматическими ядрами в состоянии покоя, а так же хорошо выраженный эндомизий с развитой системой гемомикроциркуляторного русла (рис. 6 А). Последнее является признаком активного роста, характерного для щенков в периоде раннего постнатального онтогенеза и в условиях дистракции [12]. В противоположной мышце наблюдалась гистологическая картина, аналогичная интактной норме (рис. 6 Б).
При светооптическом исследовании МПМ было выявлено большее число реактивно измененных мышечных волокон с вогнутой стороны сколиотической деформации, разница с интактной нормой нивелировалась с увеличением сроков фиксации. Полученные результаты находят отражение в данных литературы по исследованию двусторонних мышц спины у больных со сколиозом: площадь поперечного сечения многораздельной мышцы была значительно меньше, а процент жировой инфильтрации – выше именно на вогнутой стороне [15]. Наименьшие патологические изменения в МПМ с обеих сторон поясничного отдела позвоночного столба отмечались у животных IV серии опытов, что объясняется менее стабильной фиксацией позвоночно-двигательного сегмента вследствие миграции фиксирующих винтов и, соответственно, более физиологичным состоянием паравертебральных мышц [10].
Таким образом, гистогенез МПМ характеризуется стандартными для поперечно-полосатой мышечной ткани признаками дегенеративно-дистрофических изменений с последующей репаративной регенерацией, протекающей по типу реституции либо субституции. В мышцах как выпуклой, так и вогнутой сторон сколиотической деформации позвоночного столба наблюдается вариативность диаметров волокон и разнообразие их контуров, многочисленные активированные ядра, обширные поля жировой инфильтрации. В артериолах и мелких артериях перимизия просветы сужены, t. media и t. adventitia увеличены в объеме, ГМК с утраченной циркулярной ориентацией. Наблюдаются многочисленные дегенерирующие мышечные волокна с центрально расположенными ядрами, мелкие атрофичные волокна, гипертрофированные, цепочки центрально локализованных ядер, возможно являющиеся фрагментами ядерно-цепочечных волокон в составе нервно-мышечных веретен.
Полученные данные могут быть использованы для оценки адаптивно-структурных преобразований МПМ при создании моделей сколиотической деформации в целях разработки новых и усовершенствования имеющихся методик ее хирургической коррекции.