Динамическое равновесие позвоночного столба осуществляется паравертебральными мышцами, им принадлежит исключительная роль в поддержании его физиологической формы [2, 6]. На большом клиническом и экспериментальном материале доказано превалирующее влияние нарушения баланса мышц спины в формировании сколиозов [8]. При идиопатическом сколиозе асимметричное действие мышц спины имеет под собой морфологическую основу, связанную с развитием в них дистрофического процесса [5]. Изучены морфологические и функциональные изменения паравертебральных мышц у данной группы больных [7]. Однако, несмотря на многочисленные исследования, роль мышц в патогенезе идиопатического сколиоза остается предметом непрекращающихся дискуссий [10].
Целью настоящего исследования явилось выполнение морфофункционального анализа длиннейшей мышцы поясницы собак при экспериментальном моделировании сколиотической деформации поясничного отдела позвоночного столба.
Материалы и методы исследования
Эксперименты выполнены на 10 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» [1].
Осуществляли моделирование сколиотической деформации поясничного отдела позвоночного столба: в I серии (n = 4) выполняли одностороннюю фиксацию тел смежных позвонков скобой из никелида титана, во II серии (n = 4) тела смежных позвонков фиксировали скобой из никелида титана с пластинами, установленными в субхондральную область позвонков [3, 4]. Животных выводили из опыта через 90 (n = 4) и 180 (n = 4) суток; 2 особи соответствующего возраста составили контрольную группу (интактная норма).
Фрагменты длиннейшей мышцы поясницы – m. longissimus lumborum иссекали в поясничном отделе позвоночника на вершине сколиотической деформации с выпуклой и вогнутой сторон, 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 посредством светового микроскопа (Opton, Германия), изображения оцифровывали с помощью встроенной фотокамеры и аппаратно-програмного комплекса «ДиаМорф» (Россия) в программе «Color». Дополнительно был осуществлён выборочный количественный анализ мышц на продольных срезах с целью определения числа реактивно измененных мышечных волокон, содержащих скопления ядер. Данные обрабатывали методами непараметрической статистики в программе AtteStat 13.1 (Гайдышев И.П., 2012), достоверность различий определяли на основании критерия Вилкоксона, различия показателей считали достоверными при р ≤ 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
При препарировании m. longissimus lumborum наблюдалось перистое расположение пучков мышечных волокон – продольно ориентированные пучки чередовались с косо ориентированными. Вероятно, это обусловлено большой нагрузкой, которую несёт данная мышца, поддерживая позвоночник. Мышцы интактных животных отличались минимальными прослойками эндо- и перимизия, профилями волокон полигональной формы и единообразных диаметров с немногочисленными мелкими ядрами в состоянии покоя (рис. 1, А). В артериолах наблюдались умеренно выраженные средний и адвентициальный слои, гладкомышечные клетки (ГМК) t. media циркулярно ориентированы (рис. 1, Б).
В I серии эксперимента на 90-е сутки опыта для гистоструктуры мышцы с выпуклой стороны деформации были характерны полигональные волокна с минимальной долей эндомизия, также наблюдались волокна со сглаженными, округлыми контурами и волокна с начальными признаками дегенерации – слабо окрашиваемый ореол по периметру, фиброз эндомизия (рис. 2, A). Визуализировались интрафузальные ядерно-цепочечные волокна под соединительнотканной капсулой в составе нервно-мышечных веретён. Противоположная мышца отличалась незначительными соединительнотканными прослойками, наблюдались базофильные регенерирующие волокна с активированными ядрами (рис. 2, Б). Через 180 суток эксперимента мышцы по обе стороны формирования сколиотической деформации имели морфологические признаки нормальной функциональной активности (рис. 2, В, Г).
Во II серии опытов через 90 суток после операции в m. longissimus с выпуклой стороны деформации преобладали пучки волокон разнообразных диаметров, с минимумом эндомизия, в некоторых пучках наблюдался фиброз, в широких прослойках перимизия визуализировались тяжи из адипоцитов (рис. 3, A). В мышце вогнутой стороны деформации гистологическая картина существенно отличалась: преобладали волокна полигональных профилей с инактивированными ядрами и минимальным эндо- и перимизием (рис. 3, Б). Артериолы и мелкие артерии обеих мышц имели массивный средний слой с частичной циркулярной дезориентацией ГМК. К 180 суткам в мышце выпуклой стороны деформации в подавляющем числе полей зрения сохранялась округлость контуров волокон, доля эндо- и перимизия незначительно уменьшалась, также наблюдались единичные пучки мышечных волокон, морфологически напоминающие интактную норму, в противоположной мышце гистологическая картина изменялась несущественно относительно предыдущего срока.
По результатам количественного анализа продольных срезов m. longissimus lumborum на выпуклой и вогнутой сторонах формирования сколиотической деформации было установлено, что по окончании эксперимента большее количество волокон со скоплениями активированных ядер наблюдается в мышце вогнутой стороны (p < 0,05) (таблица). Разница с интактной группой нивелируется с увеличением сроков фиксации. Установленный факт может отражать большую интенсивность процессов репарации на вогнутой стороне формирования сколиоза. По данным научной литературы при исследовании двусторонних мышц спины у больных со сколиозом было выявлено, что площадь поперечного сечения многораздельной мышцы значительно меньше, а процент жировой инфильтрации выше с вогнутой стороны [9]. Во II серии в случае формирования сколиоза посредством фиксации тел смежных позвонков скобой из никелида титана с пластинами, установленными в субхондральную область позвонков, разница между числом реактивно изменённых мышечных волокон в мышцах с двух сторон позвоночника была недостоверной.
А) Б)
Рис. 1. Гистоструктура m. longissimus собак контрольной серии (интактная норма). (А) Полигональные профили мышечных волокон. (Б) Артериола с умеренно выраженным слоем t. media и циркулярной ориентацией ГМК. Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение: A – 500×, Б – 200×
А) Б)
В) Г)
Рис. 2. Гистоструктура фрагментов m. longissimus lumborum собак в I серии на 90-е (А, Б) и на 180-е (В, Г) сутки эксперимента. Слева – с выпуклой стороны деформации, справа – с вогнутой. А – слабо окрашиваемый ореол по периметру волокна (стрелка), округлые профили волокон, фиброз эндомизия. Б – базофильное регенерирующее волокно с активированными ядрами. В, Г – функционально активная мышца с полигональными профилями волокон. Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение: А – 500×, Б – 1200×, В, Г – 200×
А) Б)
Рис. 3. Гистоструктура m. longissimus lumborum во II серии на 90-е сутки эксперимента. Слева – с выпуклой стороны деформации, справа – с вогнутой. А – разнокалиберные волокна, фиброз эндомизия, адипоциты в перимизии. Б – полигональные профили инактивированных волокон, незначительные прослойки эндомизия. Парафиновые срезы, окраска гематоксилином и эозином, увеличение: А – 79×, Б – 200×
Количество реактивно измененных мышечных волокон m. longissimus lumborum, %
|
Серия эксперимента |
Срок эксперимента |
|||
|
90 суток |
180 суток |
|||
|
Выпуклая сторона сколиотич. деформации |
Вогнутая сторона сколиотич. деформации |
Выпуклая сторона сколиотич. деформации |
Вогнутая сторона сколиотич. деформации |
|
|
Интактная |
5,2 ± 0,1 |
|||
|
I серия |
5,2 ± 0,5 |
13,3 ± 1,6 |
7,1 ± 0,3 |
9,7 ± 0,9 |
|
II серия |
20,1 ± 0,9 |
16,6 ± 2,9 |
5,7 ± 0,2 |
7,1 ± 0,9 |
Примечание. Р < 0,05. Жирным выделены достоверные отличия между выпуклой и вогнутой сторонами деформации.
Таким образом, в результате проведенного исследования изучена структурная реорганизация длиннейшей мышцы поясницы в условиях моделирования сколиотической деформации позвоночного столба у собак в период активного роста. Установлено, что для мышц обеих сторон формирования сколиоза характерны стандартные признаки дегенеративно-дистрофических изменений с репаративной регенерацией по типу реституции/субституции. Полученные данные могут быть использованы для оценки адаптационно-структурных преобразований паравертебральных мышц при создании моделей сколиотической деформации в целях разработки и апробации новых и усовершенствования имеющихся методик её хирургической коррекции.