Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Структура и роль надкостницы в процессах развития и репаративной регенерации кости (обзор литературы). 13
1.1. Общие сведения о структуре надкостницы 13
1.2. Особенности формирования надкостницы в процессе онтогенеза... 17
1.2.1. Источники остеогеннБгх клеток при формировании надкостницы... 18
1.2.2. Метаболические и функциональные особенности клеток в растущей надкостнице. 22
1.3. Структура-и роль надкостницы в процессе репаративной регенерации кости 23
1.4. Роль надкостницы в процессе репаративного костеобразования в условиях дистракционного остеосинтеза 30
ГЛАВА II. Условия и методика эксперимента, материал, методы исследования 35
2.1. Распределение экспериментальных животных: по срокам эксперимента 35
2.2. Исследуемый материал. 35
2.3. Условия и методики эксперимента 36
2.4. Методы исследования. 39
2.4.1. Методики исследования при: помощи световой микроскопии гастотопографических и полутонких срезов 39
2.4.1.1. Вырезка образцов, фиксация, заливка. 39
2.4.1.2.Световая микроскопия гастотопографических срезов 42
2.4.1.3. Световая микроскопия полутонких срезов. 43
2.4.2. Исследование образцов при помощи сканирующей электронной микроскопии в отраженных и вторичных электронах 44
2.4.3. Методика проведений исследований при- помощи рентгеновского электронно-зондового микроанаяизатора.
2.4.4. Исследования- при помощи трансмиссионной: электронной микроскопии. 45
2.4.5. Количественные исследованиями статистическая.обработка.. 45
ГЛАВА III. Морфологическое строение надкостницы диафиза большеберцовых костей у экспериментальных животных в зоне повреждения период 47
3.1. Гистологическое строение надкостницы диафиза большеберцовых костей интактных- собак ... 47
3.2. Строение надкостницы; диафизов большеберцовых костей экспериментальных животных.в зоне повреждения в преддистракционный период. 55
ГЛАВА IV. Морфофункционалъная характеристика надкостницы регенератов диафизов большеберцовых костей в период удлинения голени методом дистракционного отеосинтеза 66
4.1. Особенности морфологического строения; надкостницы: дистракционных регенератов. 66
4.1.1. Гиетоструктура. надкостницы регенератов диафизов большеберцовых костей: собак вфазяичные периоды, удлинения.: голени 66
4.1.2. Результаты морфометрического анализа толщины слоев: надкостницы различных зо» дистракционных. регенератов» диафизов большеберцовых костей . 91
4.1.3: Результаты морфометрического анализа численной плотности клеток камбиального слоя надкостницы диафизов.большеберцовых костей собак в различные периоды:удлинения голени 94
4.1.4. Влияние дистракции на особенности морфогенеза эластического каркаса надкостницы диафиза болыпеберцовой, кости при удлинении голени методом чрескостного дистракционного остеосинтеза 96
4.1.5. Количественная оценка кровоснабжения периоста дистракционного регенерата диафиза болыпеберцовой кости при удлинении голени 100
4.2 Анализ биосинтетической активности клеточных компонентов надкостницы дистракционных регенератов большеберцовых костей в различные периоды удлинения голени 109
4.2.1. Содержание остеотропных химических элементов (кальция, фосфора, серы) в надкостнице и в периостально образованной костной ткани дистракционных регенератов 109
4.2.2. Гистохимическая характеристика надкостницы дистракционных регенератов и периостально образованной костной ткани в различные периоды удлинения голени 120
ГЛАВА V. Морфофункциональные особенности надкостницы новообразованного участка диафиза кости собаки 130
5.1. Морфологическая характеристика надкостницы новообразованного участка диафиза после прекращения воздействия растягивающих усилий 130
5.1.1. Гистоструктура надкостницы регенератов диафизов большеберцовых костей собак в постдистракционный период 130
5.1.2. Морфометрическая- характеристика толщины слоев надкостницы различных зон новообразованного участка диафиза болыпеберцовой кости в постдистракционный период— 148
5.1.3. Изменение численной плотности клеток камбиального слоя надкостницы диафиза болыпеберцовой кости собаки на: этапе фиксации конечности в аппарате и через месяц после снятия аппарата. 152
5.1.4. Характеристика эластогенеза в надкостнице новообразованного участка диафиза болыпеберцовой кости в постдистракционный период 153
5.1:5. Количественная оценка кровоснабжения периоста новообразованного участка диафиза в постдистракционный период 158
5.2. Анализ биосинтетической активности клеточных компонентов надкостницы новообразованных участков диафизов в периоды фиксации и после снятия аппарата 165
5.2.1. Содержание остеотропных химических элементов в надкостнице и в периостальной костной ткани диафизов большеберцовых костей собак в постдистракционный период 165
5.2.3. Гистохимическая характеристика межклеточного вещества надкостницы и периостально образованной костной ткани дистракционного регенерата на этапах фиксации голени в аппарате и через месяц после его снятия 173
Обсуждение 180
Выводы 213
Список использованной литературы 215
Приложение 245
- Структура-и роль надкостницы в процессе репаративной регенерации кости
- Исследование образцов при помощи сканирующей электронной микроскопии в отраженных и вторичных электронах
- Гистологическое строение надкостницы диафиза большеберцовых костей интактных- собак
- Результаты морфометрического анализа толщины слоев: надкостницы различных зо» дистракционных. регенератов» диафизов большеберцовых костей
Введение к работе
Морфологические исследования репаративного костеобразования при дистракционном остеосинтезе направлены на совершенствование технологии выполнения операций и разработку новых экспериментально-теоретических подходов в: решении данной проблемы с целью сокращения сроков лечения ортопедо-травматологических больных.
Несмотря на выполненные ранее исследования по различным вопросам дистравдионного остеосинтеза многие аспекты данной проблемы остаются недостаточно изученными и дискуссионными. В серии экспериментальных исследований отмечено, что основное значение для успешной регенерации костной ткани имеет стабильная фиксация костных отломков и сохранение внутрикостного кровоснабжения. Показано, что при дистракционном остеосинтезе ведущая роль в, репаративном костеобразовании принадлежит эндосту, а процесс новообразования костной ткани протекает по десмальному типу [35, 36, 38, 39, 60, 64]. Установлено, что в дистракционном регенерате кости при адекватном кровоснабжении и стабильной фиксации костных отломков эндостальное костеобразование преобладает над периостальным [32, 58, 98, 147, 151, 153]. При этом особенности эндостального костеобразования на различных этапах чрескостного дистракционного остеосинтеза изучены в ряде морфологических исследований [36, 37, 40, 41, 45,80, 81]..
Вместе с тем, известно, что надкостница является обязательным атрибутом кости и источником ее роста в толщину. Многими исследователями отмечена ее роль, как одного из источников регенерации кости [152]. В некоторых единичных работах, посвященных удлинению конечности интрамедуллярным аппаратом [5, 135, 206], а также при одновременном использовании наружного фиксатора и интрамедуллярного стержня [4і 149, 223], показана важная роль надкостницы как одного из основных источников костной ткани дистракционного регенерата.
7
В отдельных работах установлена роль надкостницы, как источника
кровоснабжения дистракционного регенерата кости, показана необходимость
сохранения ее целостности [152], отмечено морфологическое и
гистохимическое сходство надкостницы с зоной роста дистракционного регенерата [140].
В одной из работ, посвященной исследованию особенностей формирования костного регенерата в зоне диафиза болыпеберцовой кости при удлинении конечности с высоким суточным темпом в условиях автоматической дистракции, показано, что в конце этапа фиксации конечности в аппарате активно протекает периостальный остеогенез, который способствует формированию новообразованного участка диафиза [27]. В публикациях других авторов, проводивших экспериментальные исследования репаративного костеобразования при удлинении конечности методом дистракционного остеосинтеза, выполненные на кроликах, приведены данные о превалирующей роли периостального костеобразования [2], что противоречит результатам других исследователей, полученных при экпериментах на собаках [97,158, 153].
Таким образом, вопрос о роли надкостницы в репаративном костеобразовании при дистракционном остеосинтезе нельзя считать решенным. В современной литературе отсутствуют сведения о степени повреждения надкостницы при нарушении целости кости наиболее щадящим методом - методом флексионной остеоклазии и об ее строении на ранних этапах чрескостного остеосинтеза. Ультраструктурные особенности надкостницы дистракционного регенерата практически не исследованы. Единичны данные о биосинтетической и пролиферативной активности клеток остеогенного (камбиального) слоя надкостницы дистракционного регенерата. Не изучено строение коллагенового и эластического каркаса надкостницы на различных этапах дистракционного остеосинтеза. Наличие этих проблем послужило основанием для выполнения настоящей работы и определило цель исследования.
Цель, исследования:,; анализ- морфофункциональных' особенностей: надкостницы, регенератов; бопьшеберцовых: костей» на различных этапах удлинения1 голени:по;Илизарову; Задач И! исследования:
ІІ Изучить морфологические особенности: репаративно-восстановительных. процессов в.- надкостнице: после: операции- в предциетракционном, периоде:
2. Изучить влияние:дистракции. на структуру надкостницы регенератов;; болынеберцовых костей;.
3-і- Провести анализ количественных характеристик и морфологических: особенностей периостального костеобразования в: дистракционньгх регенератах.
4, Изучить структуру надкостницы: в. новообразованных, участках диафизов бопьшеберцовых костей. Научная новизна исследования?
В результате: проведенных; исследований: на: светооптическом; и ультраструктурному уровне впервые выявлен; зональный характер гистоструктурных изменений надкостницы; дистракционньгх:. регенератов- и прилежащих к ним костных? отломков диафизов; проанализирована динамика: изменений.; дифференцировки:: и; биоеинтетичеекои активности- клеточных элементов на. раз личных этапах чрескостного- диетракционного^ остеоеинтеза: Полученные:: результаты; позволили.! оценить, состояние сосудистого русла надкостницы^ особенности :фиброархитектоники:;и: эластогенеза; в надкостнице на различных' этапах.: чрескостного' диетракционного остеоеинтеза; Жри помощи; методов; гистохимии-: и рентгеновского; электронно-зондового микроанализа;: изучена характеристика- биосинтетичееких: процессов; происходящих: в? различных, слоях, надкостницы;: на этапах., чрескостного: диетракционного; остеоеинтеза. Впервые изучен; химический; (элементный' состав): надкостницы: и лериостальной; новообразованной1 костной, ткани; дистракционных; регенератов диафизов.;болынеберцовых костей;еобак. Выходе
выполнения работы получены новые знания о механизмах и роли периостального остеогенеза на различных этапах чрескостного дистракционного остеосинтеза..
Разработано новое устройство для взятия образцов недекальцинированной костной ткани для электронно-микроскопического исследования, подготовлена заявка и получено свидетельство на полезную модель № 2023 0: РФ, 7 А 61 В 17/34 «Устройство для биопсии костной ткани».
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты диссертационного исследования освещают актуальные теоретические и прикладные проблемы - роль надкостницы и периостального костеобразования в формировании новообразованного участка диафиза методом чрескостного дистракционного остеосинтеза. Проанализирована динамика изменений дифференцировки и биосинтетической активности клеточных элементов надкостницы на различных этапах чрескостного дистракционного остеосинтеза. Полученные результаты позволили оценить состояние сосудистого русла надкостницы, особенности фиброархитектоники и эластогенеза в надкостнице на различных этапах чрескостного дистракционного остеосинтеза. Изучен химический (элементный состав) надкостницы и периостальной новообразованной костной ткани дистракционных регенератов диафизов болыпеберцовых костей собак.
Рекомендованы оптимальные условия для сохранения надкостницы в-зоне повреждения кости. Обоснована необходимость максимального сохранения надкостницы при удлинении сегмента конечности методом чрескостного. дистракционного остеосинтеза.
Результаты проведенного исследования могут использоваться в научно-исследовательской работе и диагностической практике в морфологических и. патоморфологических лабораториях, а также в курсах лекций и практических
10 занятий по гистологии на биологических факультетах- университетов, медицинских и ветеринарных академий.
Полученные новые знания позволят более эффективно использовать метод чрескостного дистракционного остеосинтеза при исправлении различных деформаций и укорочений трубчатых костей в лечебных учреждениях медицинского: и ветеринарного профилей.
На основании проведенных исследований обоснованы и внедрены в практическую гистологию новые способы и устройства для гистологических исследований надкостницы дистракционных регенератов.
Подготовлено пособие для врачей «Эксперимент, гистологическая техника и методы окрашивания полутонких срезов костной ткани при чрескостном дистракционном остеосинтезе». Разработанные приемы, описанные в данном пособии, позволяют проводить морфологические исследования на органном, тканевом и клеточном и субклеточном уровнях.
Положения, выносимые на защиту
Дистракция стимулирует в надкостнице пролиферативную активность клеток, коллагено-, эласто- и фибриллогенез, что сопровождается увеличением толщины ее слоев. На уровне срединной прослойки регенерата клетки камбиального слоя надкостницы под влиянием дистракции дифференцируются в фибробластическом направлении.
После прекращения- дистракции клетки камбиального слоя надкостницы сохраняют биосинтетическую и пролиферативную активность, дифференцируются в остеогенном направлении и формируют костную ткань коркового слоя новообразованного участка диафиза. Фибриллярный каркас надкостницы в этот период полностью не сформирован и находится в стадии органотипической перестройки.
Внедрение результатов исследования
Результаты исследования внедрены в практическую деятельность научного экспериментально-клинического отдела морфологических исследований и лаборатории экспериментальной травматологии и ортопедии ФГУН «Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г. А. Илизарова Росздрава» города Кургана, включены в программу кафедры травматологии и ортопедии ФПК и ППС Тюменской государственной медицинской академии.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены: на научно-практической
конференции с международным участием «Новые технологии в медицине», Курган, 2000; на научно-практической конференции молодых ученых «Медицина в XI веке : Эстафета поколений», Курган, 13-15 июня, 2001; на IV международной научно-практической конференции: «Актуальные проблемы биологии и ветеринарной медицины мелких домашних животных», Троицк, 2001; на международной дистанционной научно-практической конференции «Современные информационные технологии в диагностических исследованиях», СИДТИ, Днепропетровск, 15 марта, 2002; на XIII Российском симпозиуме по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, Черноголовка, 2-4 июня, 2003; на Всероссийской научной конференции «Реактивность и пластичность гистологических структур в нормальных, экспериментальных и патологических условиях», Оренбург, 18-20 ноября, 2003; на XI Московском международном ветеринарном конгрессе, Москва, 17-19 сентября 2003; на заседании областного общества ортопедов и травматологов, Курган, апрель, 2003; на научной конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей», Санкт-Петербург, 7-8 апреля, 2004.
12 Публикации
По теме диссертации опубликовано 28 научных работ, в том числе и в ведущих центральных журналах морфологического профиля, получено свидетельство на полезную модель и 9 удостоверений на рационализаторские предложения.
Объем и структура работы
Рукопись диссертации состоит из введения, обзора литературы, раздела собственных исследований, обсуждения, выводов, списка литературы и приложения. Раздел собственных исследований состоит из трех глав. Список литературы представлен 250 источниками, из которых отечественных - 161, зарубежных - 89. Диссертация представлена на 248 страницах рукописного текста, проиллюстрирована 137 рисунками, содержит 32 таблицы.
Диссертационная работа выполнена по основному плану ФГУН РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова Росздрава» в рамках темы НИР 034/1-34 (№ гос. Регистрации 01.200.201795).
Структура-и роль надкостницы в процессе репаративной регенерации кости
К проблеме репаративной регенерации, костной ткани: постоянно-приковано; пристальное внимание: ученых. Еще в- 1937 году S, Krompecher, [ 196]:; установил, что степень образования- мозоли, полностью:: зависит, от фиксации:: чем полнее иммобилизация тем: меньше развивается периостальная-мозоль. Динамика; сращения; переломов1- глубоко: изучена в; работах Т.Ш.Виноградовой 1964 1 967): [8;..9];,А,А. Коржа;є соавт. (1972 И,. ГЖ Лаврищевойїссоавті (:1996) j59]і
Применение чрескоетных. аппаратов- Ил-изарова,. Волкова- ганесянау, шурупов; ( ряде; случаев :;костных; переломов) или внутрикоетного: фикеатора Єеппо обеспечивает достаточную: обездвиженность; костных ОТЛОМКОВ: При этом сращение: иерелома.:. на. уровне; диастаза: происходит за счет эндостальной и интермедиарной мозоли.[60].: Нериоетальная, мозоль при этом отсутствует. Такой .тип сращения рассматривается как первичное [ 10].
О важной- роли, камбиального слоя надкостницы- в;, репаративной регенерации , костной ткани отмечалось в работах А.А. Заварзина, АВ; Румянцева (1946) [30], В;Д: Чаклиш:(1964 [143];, F.P Rispoli. (1967) [231]; Z; Stankiewiez, I Wainert: (1970) [237], Suda S.. (1976) [238]; и др. Авторами: сообщалось что именно: между камбиальным: слоем; надкостницы и поверхностью, кости происходит интенсивное образование новых костных-трабекул как .в норме, в процессе роста кости, так и при. её повреждениях.
Ш. Лаврищева: с: еоавт. (19&1); [62] обращали большое внимание на-сохранение периостальной- сосудистой сети, кости;. увеличивающей объем: костной мозоли; Trueta (1963); [244],;считал; что: наружная треть компактного;;вещества питается -заг.счет сосудов; надкостницы...М: Brookes (1963) [171]; показал, что блокада периоетального; кровообращения путем; отделения;: надкостницы:, от компактного-вещества., футляром-1 из; полиэтилена:, приводит к: гибели верхней трети;костного; вещества: Маличие: сосудов, проникающих из надкостницы;,в: коет% было показано;также;гиетологически;[:16;,62,, 172, 24:4]:
IT.Mv Лаврищева; с соавт: р981)- [62]; подтвердили: активное; участие: надкостницы; в. васкуляризации;кости. Ими;отменено;.что при.диафизарных переломах: незначительная; подвижность: костных отломков, и сохранение периоетальной; сосудистой сети, приводит к- формированию периоетальной, костно-хрящевош мозоли; которая1: обездвиживает; отломки, создавая; тем самым.- условия; для: формирования; интермедиарнош мозоли (вторичное костное сращение).
А.. Хэм, Д; Кормак (Г983)- [142],, изучая регенерацию ребра, у кролика,. отмечали, что: самая = высокая; скорость: пролиферации в: глубоком:: слое; надкостницы, расположенном близко от места, перелома, наблюдается1 в.: течение первых двух дней:. Этот слой;, утолщающийся результате активной; пролиферации; остеогенных клеток, приподнимает фиброзный слой-надкостницы над костью. Авторами установлено что в: течение последующих нескольких дней пролиферация остеогенных клеток: продолжается как в области; надкостницы, так и- в? области эндоста, но скорость пролиферации клеток, находящихся в глубоком слое надкостницы,, выше.. Они. очень: быстро делятся и вскоре; образуют отчетливую манжету вокруг каждого, отломка около; линии, перелома , тмечено, что наряду с пролиферацией эти клетки обнаруживают признаки; дифференцировки. Одновременно, но несколько: медленнее, пролиферируют и; капилляры. В результате более выраженного кровоснабжения оетеогенные клетки, расположенные в, более глубоких слоях манжеты-, дифференцируются, превращаясь в остеобласты которые образуют новые костные трабекулы, Оетеогенные клетки, расположенные в- поверхностных: слоях: манжеты (т.е. находящиеся; дальше от кости), растут очень, быстро,, и капилляры из надкостницы не успевают. за; ними. В; условиях отсутствия кровеносных сосудов; они превращаются: в; хондробласты, в результате: чего; в наружных частях, костной мозоли развивается хрящ-Ил А, Ибатулиным Н;И. Ханновым; (2000); [3.4]; при. изучении; перестройки артериального отдела; сосудистой; системы голени при закрытых поперечных диафизарных, переломах с фиксацией отломков гипсовой: надкостнице: зона;, обедненная сосудами; зоны шнерваскуляризации и относительно нормальной; васкуляризации: На, 7-е сутки было отмечено-утолщение- надкостницы, в -. облает перелома: На Ы-&.- сутки периоетальная: реакция имела вид- густой петлистой: сети, более выраженной ; в: дисталъном отломке.
В зоне гиперваскуляризации:. надкостницы отмечался; интенсивный пролиферативно-репаративный: процесс в; виде мозолеобразования; более выраженного в. дистальном-: отломке: Образование периостальной мозоли наблюдалось на: 14-2Ї-Й. день, а: её оссификация;к; бОчугсуткам;...
Исследование. &Е. Utvag et all. (1996)- [246]. показало, что, удаление: периоста задерживает заживление-переломами нормализацию кровотока.
И: Лаврищева, СП, Карпов; И-Є. Бачу (1981) [62], применяя костно-надкостничную декортикацию, выявили, что сохранение камбиального слоя надкостницы, её связь с подлежащим1 костным: слоем: и кровоснабжение обусловливают раннее коетеобразование в зоне оперативного вмешательства на кости. В первые часы после операции признаки сепаративной. регенерации: в костно-надкостничных; пластинках начинают проявляться: в; виде: раздражения и клеточной пролиферации: внутреннего слоя надкостницы. Авторами- отмечено,, что реакция- надкостницы, возникает только в: тех местах, где сохранена связь, с костным слоем. Через 3-4 дня надкостница принимала, вид фиброблаетическои ткани, с обильной- пролиферацией! клеточных- элементов;. В: этот же срок- наблюдалось- большое количество новообразованных костных трабекул между надкостницей и: корковой пластинкой. Интенсивность периоетального: костеобразования- была максимальной-к концу 3-4-й: недели:: с момента формирования: пластинок о чём:; свидетельствовало: образование объемистой і периостальной: костной; мозоли; Окончательная: перестройка корковой: пластинки отмечалась через 3-4 месяца. Таким: образом, компактная:- кость, выполняла роль своеобразного: матрикса,. на основе которого: в ранние: сроки начиналось интенсивное периоетальноекостеобразование:.
Исследование образцов при помощи сканирующей электронной микроскопии в отраженных и вторичных электронах
Через 30 суток после снятия аппарата толщина камбиального слоя на уровне проксимального костного отломка достоверно не отличалась от аналогичных показателей в этой зоне в период фиксации (р 0,05) и превышала значения в контрольной группе в 1,66 (р 0,05) раза (табл.20). На уровне дистального костного отломка толщина камбиального слоя была выше, чем на уровне проксимального в 1,28 (р 0,01) раза и выше нормы в 2,31 раза (р 0,01). Показатели толшины камбиального слоя надкостницы участков костных отделов и бывшей соединительнотканной прослойки, находящихся на этапе перестройки и формирования пластинчатой костной ткани коркового слоя диафиза, достоверно не отличались, превышая контрольные значения в 2,5-2,7 раза (р 0,01).
Через 30 суток фиксации конечности в аппарате толщина фиброзного слоя надкостницы во всех исследуемых зонах новообразованного участка диафиза и надкостницы дистального костного отломка была достоверно выше нормы (р 0,01) (табл.20). Исключение составили определяемые показатели фиброзного слоя надкостницы проксимального костного отломка. Они совпадали со значениями, полученными при морфометрии толщины фиброзного слоя надкостницы диафизов большеберцовых костей интакт-ных животных (р 0,05). Максимальные измеряемые величины были характерны для зон костных отломков и замещающейся костной тканью соединительнотканной прослойки, которые достоверно не отличались друг от друга (р 0,05) и превышали показатели контроля в среднем в 2,4 раза.
На-уровне дистального костного отломка эти показатели были значительно ниже, чем в новообразованной части диафиза, но выше, чем на уровне проксимального костного отломка и выше контрольных показателей: в 1,88 раза (р 0,01).
Через 30 суток после снятия аппарата показатели толщины наружного слоя надкостницы всех исследуемых зон значительно уменьшались по сравнению с предыдущими этапами эксперимента, за.исключением уровня проксимального: костного отломка, где толщина наружного слоя надкостницы соответствовала норме (р 0,05). Однако все они оставались увеличенными по отношению к контрольным данным (р 0,01). Значения всех зон новообразованного участка диафиза достоверно не отличались (p 0,05)i превышая контроль в 1,85-1,87 раза (р 0,01). Фиброзный слой надкостницы на уровне дистального костного отломка был в 1,22 раза толще, чем на уровне проксимального костного отломка и в 1,29 раза выше нормы (р 0,05).
Через 30 суток фиксации конечности в аппарате численная плотность (N А) клеток камбиального слоя надкостницы во всех исследуемых зонах достоверно превышала показатели контроля (р 0,01) (табл. 21). На уровне проксимального костного отломка эти показатели были минимальными, но в 1,8 раза превышали контрольные значения (р 0,01). Численная плотность клеток фиброзного слоя надкостницы проксимального и дистального костных отделов достоверно не отличалась (р 0,05) и в 2,64-2,5 раза превышала норму (р 0,01). На уровне замещающейся костной тканью соединительнотканной прослойки значения NA были самыми высокими, превышая показатели контроля в 3 раза (р 0,01). Величины 1Чд клеток камбиального слоя надкостницы дистального костного отломка были выше таковых на уровне проксимального костного отломка в 1,2 раза и в 2,18 раза выше нормы (р 0,01).
Через 30 суток после снятия аппарата значения численной плотности были ниже, чем в предыдущий период, при этом во всех зонах они оставались достоверно выше контроля (р 0,01). На уровне проксимальных и дис-тальньгх костных отломков и костных отделов регенерата, которые к этому периоду формировали корковый слой диафиза, значения численной плотности клеток камбиального слоя надкостницы также были достоверно неразличимы (р 0,05). Они превышали нормальные величины в 1,88-2 раза (р 0,01). При этом, показатели численной плотности на уровне костных отломков были приближены к аналогичным значениям этих же зон в предыдущий период эксперимента (р 0,05) На уровне бывшей зоны роста значения были увеличены в 2,45 раза (р 0,01), что связано с недостаточной сформированиестью коркового слоя диафиза, т.е. незавершенностью перестроенного процесса в котором участвуют клетки камбиального слоя надкостницы.
В период фиксации эластические волокна в участках надкостницы на уровне проксимального костного отломка имели строение, сходное со строением у интактных животных. Волокна были направлены вдоль длинной оси кости. Более крупные волокна соединялись между собой тангенциально направленными более тонкими волокнами.
Гистологическое строение надкостницы диафиза большеберцовых костей интактных- собак
Одной из важнейших задач настоящего исследования являлось изучение морфологических особенностей; репаративно-восстановительных процессов ..в надкостнице после операции в преддистракционном периоде, определяющих дальнейшее участие. надкостницы в процессах репаратив-ного костеобразования в условиях дистракционного оетеосинтеза...
Проведенные исследования: показали, что через 1-5 суток после флексионной :остеоклазии. в надкостнице происходит гиперемия, усиленная серозногфиброзная экссудация; нейтрофильная: инфильтрация сменяющаяся:- макрофагальной реакцией; что-отражает проявление восналительно.-репаративной реакции;: и адаптивной регенерации; структурных компонентов : надкостницы - в ответ на травматическое повреждение! 25].
Изменение структуры надкостницы В:преддистракционный период появление;,, наряду с: клетками: фибробластического ряда: на: уровне, зоны повреждения, палочкоядерных лейкоцитов: (ПЯЛ), тучных клеток, базофи-лов, макрофагов лимфоцитов свидетельствует о наличии воспалительного процесса. [1 %,.. 99] ; Извеетно;..что указанные клетки: вырабатывают: тканевые медиаторы воспаления. Они; аккумулируются в ответ на.операционное повреждение,. осуществляют миграцию, фагоцитоз, «контакты» с системой плазменных, структур. Тучные клетки и базофильъ при: дегранулировании высвобождают, вазоактйвные- амины, что. ведет к повышению сосудистой-, проницаемости; экссудации и: изменению строения:, сосудистых: мембран; и:: основного вещества: соединительной; тканин 150]:., Макрофаги; кроме: выполнения фагоцитарных функций, являются; также регуляторами метаболизма:: в очаге воспаления [ %6%. 191];.
Наличие- признаков воспаления; пролиферация:: фибробластов и их миграция, рост сосудов, появление грануляционной ткани, активизация, биосинтеза коллагена и фибриллогенеза указывают на: единство1 процессов воспаления: и регенерации, являющихся неразрывными компонентами адаптивной тканевой реакции надкостницы на. повреждение при флекси-онной остеоклазии. Эта реакция реализуется и регулируется на основе кооперативного взаимодействия, клеток соединительной ткани надкостницы и крови,, а также межклеточного матрикса [20, 150; 175].
Формирование ретикулофиброзной. (грубоволокниетой); костной ткани . остеогенными клетками надкостницы.: к 5 -м суткам: послеоперационного периода свидетельствует об: увеличении, их биосинтетической:, активности: к этому периоду, что подтверждают результататы других исследователей: [№},
Таким образом, процессы; происходящие в надкостнице через; 1-5 суток. после. флексионной остеоклазии; имеют защитно-приспособительный- характер, присущий: адаптивной.: регенерации [1:19]] При этом; структура, надкостницы: на- значительном; протяжении сохранялась,, что обеспечивало выполнение, ею: важной барьерной функции- препятствовать врастанию: параосеальных мягких тканей в область диастаза. В первые: трое суток"после операции; надкостница - в. зоне- диастаза значительно1 утолщалась за счет отечности; фибриноидного и мукоидного набухания: волокон; а. через 5 суток ее утолщение было связано-с ангиогенезом, пролиферацией-клеток: и активизацией:синтеза.коллагена. Известно, что очаги. микрокровоизлияний, отмечаемые нами в участках надкостницы на уровне перелома, замедляют периостальный оетеогенез [146]. Вместе с тем, уже через 3-5 суток после операции индуцибельные остеогенные клетки камбиального слоя надкостницы формировали трабекулы ретикулофиброзной костной ткани.
Для изучения влияния дистракции на структуру надкостницы регенератов болыпеберцовых костей, а также при исследовании гистострук-турных особеностей в постдистракционный период в работе использовался целый комплекс методов, включающих исследования на светооптическом и ультраструктурном уровне, гистохимию, трансмиссионную и сканирующую электронную микроскопию электронно-зондовый микроанализ, мор-фометрию и стереологию, позволяющих дать объективную оценку изучаемым нами процессам.
Морфологические особенности надкостницы на протяжении всего периода дистракции были связаны с воздействием растягивающих усилий, которые оказывали влияние в первую очередь на пролиферацию и диффе-ренцировку клеток. В зависимости от силы воздействия растяжения влияние на различные участки надкостницы дистракционного регенерата было неодинаковым, в результате чего нами выявлялись зональные изменения гистоструктуры надкостницы, проявляющиеся в изменении толщины ее слоев, численной плотности, различной дифференцированное и синтетической активности клеток.
Результаты морфометрического анализа показали, что во всех исследованных зонах в различные периоды дистракции толщина слоев надкостницы значительно увеличивалась,, по -сравнению:- с надкостницей у интакт-ных животных;
Наибольшее утолщение фиброзного:слоя надкостницы:воївсе периоды дистракции; отмечалось в: участках: на: уровне: соединительнотканной-прослойки; где влияние дистракции .было максимальным1 (рис.138), В- фиброзном слое надкостницы костныхотделовЇпоказатели: толщины- фиброзного слоя; по- сравнению: с таковыми в: зоне прослойки; уменьшались, и еще значительнее уменьшались на уровне: костных отломков3 что связано: с ослаблением: влияния растяжения:
Значительное утолщение фиброзного: слоя через 7 суток дистракции\ по. сравнению с периодом: 14 суток дистракции: связано с отечностью кол-лагеновых волокон: и сохранением: признаков воспалительной реакции в надкостнице в этот период эксперимента. Максимального: утолщения:фиб-розный: слой; надкостницы достигал через 28 суток: дистракции:
Результаты морфометрического анализа толщины слоев: надкостницы различных зо» дистракционных. регенератов» диафизов большеберцовых костей
Проведенные: морфометрические исследования; показали; что: с увеличением продолжительности: диетракции увеличивалась толщинам слоев надкостницы;: дистракционного регенерата и. прилежащих к; нему костных отломков; а также численная;, плотность клеток ее внутреннего слоя, Шри; этом наибольшие изменения были характерны., для: слоев; надкостницы, на уровне: растягивающейся срединной соединительнотканной прослойки. После: прекращения воздействия диетракции; толщина: слоев и численная плотность клеток уменьшались, но еще значительно превышали аналогичные показатели интактных животных. Подобные морфологические изменения; происходят при:окончании физиологического роста кости [25]. Так, в исследованиях П.М., Мажуги, Е.й; Домашевской (1990) [76]; показано; что периоду интенсивного роста скелета соответствует наиболее выраженная ; пролиферативная: активность клеток- периоста. Є уменьшением темпов-роста скелета пролиферирующие свойства клеток периоста, снижаются в связи с потерей:ими остеогенной активности, и фактическим;-прекращением роста: самого периоста. Полученные нами; данные подтверждают гипотезу о предопределенной смене типов клеток [228]; в которой;клеточные механизмы генетически; запрограммированы на пролиферацию; созревание: и гибель,клеток по;типу апоптоза, что наблюдалось в слоях надкостницы на различных этапах: чреекостного: дистракционного остеосинтеза;
Исследования последних лет показали, что: большие потенциальные возможности" скелетогенной ткани к дифференцировке: в;полношмере: могут проявляться при применении биомеханических факторов; связанных с использованием: специальных, более совершенных аппаратных устройств; Ж 210]::
Наблюдаемые нами, зональные изменения - гистоструктуры надкостницы дистракционных регенератов: связаны с; различной; дифференциро-ванностью клеток внутреннего слоя; надкостницы. .В; результате проведенных исследований, методами; световой: и трансмиссионной электронной; микроскопии выявлено- влияние дистракции на дифференцировку клеток надкостницы.
Через 7 суток, дистракции в- цитоплазме клеток- внутреннего слоя: надкостницьт костных отломков и. отделов регенерата, содержался гранулярный: компонент ШИК-положительного вещества а некоторые клетки синтезировали аморфное костное вещество, что свидетельствовало о дифференцированное этих клеток, в оетеогенном направлении. Исследования на улБтраструктурном уровне показали,, что для клеток внутреннего слоя надкостницы было характерно высокое: ядерно-цитоплазматичеекое соотношение, обширная цитоплазма, имеющая развитую энд он л азматическую сеть с расширенными, цистернами, к поверхности которых прикреплялись, рибосомы; хорошо развитый комплекс Гольджи, крупные митохондрии, лизосомы и вакуоли. В; цитоплазме: преоетеобластов: присутствовали свободные полисомы и рибосомы, в более зрелых остеогенных клетках преобладали рибосомы, прикрепленные к мембранам эндоплазматической сети; Оетеогенные клетки окружались, оетеоидом, в котором обнаруживались участки, содержащие: кристаллы гидроксиаппатита, что свидетельствовало об участии клеток камбиального слоя- надкостницы на. уровне костных отломков не только в; процессах биосинтеза костного межклеточного вещества, но и в его минерализации.
На- протяжении всего периода дистракции клетки камбиального слоя надкостницы- костных отломков и костных отделов: регенерата имели разг личную степень дифференцированное в: зависимости, от места локализации; Клеточные: элементы, прилегающие непосредственно К: костной: ткани, образовывали однорядные цепочки из: клеток — остеобластов;имеющих кубовидную форму, объемную базофильную вакуолизированную цито -плазму, синтезирующих костное.вещество. Оетеогенные:клетки выше: расположенных; рядов:(2-3- ряда): имели: черты, преостеобластных клеток. Следующие 2-3 ряда были представлены клетками, имеющими:: сходство с фибробластными. клеточньгми:элементами.. Особенности дифференцировки клеток камбиального слоя, наблюдаемые.на уровне костных отделов регенератов и прилежащих отломков диафиза в период удлинения голени многие авторы связывают с гистогенетической преемственностью разнодиф-ференцированных клеток периоста, в чем прослеживается очень близкое сходство с процессами, происходящими в периоды эмбрионального развития и физиологического роста кости [76, 173, 219].
На уровне соединительнотканной прослойки камбиальный слой надкостницы был представлен малодифференцированными соединительнотканными клетками, которые были схожи с клетками соединительнотканной прослойки и располагались между вытянутыми по вектору растяжения коллагеновыми волокнами. Исследования методом трансмиссионной электронной микроскопии показали, что цитоплазма малодифференцирован-ных фибробластных клеток содержала умеренное число органелл. В гранулярной эндоплазматической сети выявлялось незначительное количество расширенных каналов, заполненных фибриллярной субстанцией, что свидетельствовало об участии этих клеток в биосинтезе межклеточного вещества. Этот факт подтверждался и присутствием коллагеновых микрофибрилл в перицеллюлярном пространстве. В более дифференцированных фибробластных клетках выявлялось светлое с эухроматином ядро, в котором находилось 1-2 ядрышка, в цитоплазме определялись хорошо развитые органеллы белкового синтеза: гранулярная эндоплазматичеекая сеть, комплекс Гольджи, митохондрии, лизосомы.
Воздействие дистракции, стимулирующее биосинтетическую активность фиброблаетоподобных остеогенных клеток, было отмечено и другими авторами [72]. Ими также установлено торможение темпа кальцифика-ции коллагеновых волокон в соединительнотканной прослойке регенерата в результате их растяжения, что также связано с особенностями диффе-ренцировки клеток этой зоны регенерата.
Зональность дифференцирования клеток надкостницы дистракцион-ного регенерата была связана с различной степенью воздействия дистракции на волокнистые и минерализованые участки регенерата, а также обеспечивалась межклеточными взаимодействиями, относящихся к морфогене-тическим процессам. Последние контролируют дифференцировку, специализацию, формообразование клеток в тканях и органах и осуществляются с помощью позиционно-информационных и индукционных взаимодействий [167,197,207].
Известно, что все процессы остеогенеза происходят сопряженно с ангиогенезом, а их источником являются мало дифференцированные клетки соединительнотканного характера [79].
Врастающие в зону диастаза из наружного слоя надкостницы сосуды микроциркуляторного кровеносного русла сопровождались периваскуляр-ными клетками, которые также пополняли популяцию преостеобластных клеток внутреннего слоя надкостницы, что подтверждается результатами и других научных исследований [2, 36, 46, 110, 129].
Похожие диссертации на Морфофункциональные особенности надкостницы регенерата большеберцовой кости при удлинении голени методом дистракционного остеосинтеза
![Лечение больных с эпифизеолизами и переломами дистального эпиметафиза берцовых костей голени методом чрескостного остеосинтеза [Электронный ресурс]](/i/i/4230/203335.png "Лечение больных с эпифизеолизами и переломами дистального эпиметафиза берцовых костей голени методом чрескостного остеосинтеза [Электронный ресурс] Насыров Мусхут Зуфарович")
