Содержание к диссертации
Введение
1. Введение 4
1.1. Цель и задачи исследования 5
1.2. Научная новизна 6
1.3. Практическая ценность 6
1.4. Положения, выносимые на защиту 7
2. Обзор литературы 8
2.1. Структура и функции пластинки роста тела позвонка человека 8
2.1.1. Структурные компоненты ПР тела позвонка 8
2.1.2. Зоны пластинки роста тела позвонка человека 10
2.1.3. Возрастной аспект формирования хрящевой ткани 11
2.1.4. Биосинтез протеогликанов 12
2.1.5. Распад протеогликанов 12
2.1.6. Регуляция обмена протеогликанов в тканях животных и человека 14
2.2. Исторические и современные взгляды на этиологию и патогенез ИС 15
3. Материалы и методы 28
4. Результаты собственных исследований 31
4.1. Структурно функциональные характеристики пластинок роста тел позвонков в постнатальном онтогенезе 31
4.1.1 .Результаты морфологических исследований 31
4.1.2. Результаты биохимических исследований 43
4.2. Структурно — функциональные особенности пластинок роста тел позвонков при идиопатическом сколиозе 49
4.2.1.Морфологические данные 49
4.2.2. Гистохимические данные 53
4.2.3. Ультраструктурные данные 62
4.2.4. Результаты биохимических исследований 62
5. Обсуждения полученных результатов исследования 78
5.1. Обсуждение результатов исследования: «Структурно -функциональные особенности ПР тел позвонков человека в критические периоды роста» 78
5.2. Обсуждение результатов исследования: «Структурно — функциональные особенности пластинки роста тела позвонка человека при идиопатическом сколиозе» 82
Выводы 85
- Исторические и современные взгляды на этиологию и патогенез ИС
- Структурно — функциональные особенности пластинок роста тел позвонков при идиопатическом сколиозе
- Ультраструктурные данные
- Обсуждение результатов исследования: «Структурно — функциональные особенности пластинки роста тела позвонка человека при идиопатическом сколиозе»
Исторические и современные взгляды на этиологию и патогенез ИС
Идиопатический сколиоз (ИС) - наиболее распространенный тип латерального искривления позвоночника. Он впервые был описан Гиппократом, а термин «сколиоз» предложен Галеном (131-201 н.э.). Хотя клинические проявления сколиоза известны давно, до сих пор нет единого взгляда на этиологию ИС. Проблема ИС складывается из ряда аспектов: неизвестная этиология, прогрессирование в процессе роста ребенка, неуправляемость течения, невозможность прогнозирования процесса развития болезни. Частота распространенности ИС, по данным разных исследователей, варьирует от 0.8 до 16 %. Такой разброс обусловлен, прежде всего, различными подходами к диагностике заболевания. ЕААбальмасова [1] одной из первых исследовала роль нервной системы в развитии сколиоза. Попытка объяснить происхождение так называемых диспластических сколиозов заставила автора обратить внимание на группу костных дисплазий пояснично-крестцовой области (дефекты дужек, сакрализация, люмбализация, спондилолиз, спондилолистез). Хорошо известна точка зрения [26], в соответствие, с которой эти дефекты вызывают наклон поясничных позвонков с последующим развитием грудных противоискривлений. Е.А.Абальмасова провела детальное неврологическое обследование 224 - х больных диспластическим сколиозом. У 92,4 % из них была выявлена неврологическая симптоматика различной степени выраженности: неравномерность рефлексов, нистагм, нарушения чувствительности, вегетотрофические нарушения и многое другое. Автором был сделан вывод: данная симптоматика является результатом врожденного порока развития головного и спинного мозга, описанного Д.А.Шамбуровым, С.Н.Давиденковым и др. (цит. по ЕААбальмасовой, 1965) [3] как дистрофический статус. К этому состоянию относятся и дисплазий пояснично-крестцовой области. Именно передающийся по наследству дистрофический статус является, по мнению ЕААбальмасовой, причиной развития диспластических и семейных сколиозов [1]. Причины ИС рассматривались исследователями в нескольких аспектах, прежде всего механические влияния, которые включали нарушения мышечной и сухожильной тканей.
Так называемая «мышечная теория» сколиоза родилась одной из первых. Многим исследователям и хирургам представлялось весьма соблазнительным объяснить развитие сложной деформации позвоночника достаточно простой причиной - изменением воздействия на позвоночник многочисленных ( разнонаправлено работающих мышц. Всесторонне исследовалась скелетная мускулатура при ИС: сократимость мышечных волокон [119], нервно-мышечный аппарат [8, 30], тонкая морфология миофибрилл [121, 183], электромиографическая активность паравертебральной мускулатуры [43, 148], концентрация микроэлементов в паравертебральных мышцах и т.д. Однако, по признанию большинства авторов, изменения в скелетных мышцах развиваются на поздних стадиях ИС, что свидетельствует о вторичности этих нарушений. Неоднократно изучалось состояние коллагеновых структур - связок и сухожилий. Однако исследования коллагеновых волокон больных ИС с помощью биохимических методов, изучение химического состава сухожилий и межпозвонковых связок, зрелости коллагеновых волокон [24, 39, 134] показали, что изменения механических свойств сухожилий и связок так же не являются причиной, а следствием развития ИС. В своих исследованиях Bradford с соавторами (1977) [48] доказал, что структура коллагеновых волокон больных ИС не изменена. Некоторые общие особенности фенотипа при ИС и синдроме Марфана побудили Had ley-Miller с коллегами [88] исследовать возможную роль фибриллина в патогенезе ИС. Исследовалась lig. flavum (желтая связка) от 23 больных ИС и 5 контрольных случаев с применением самых современных методов. Результаты подтвердили возможную роль системы эластических волокон в патогенезе ИС у некоторых индивидов. Авторы подчеркнули необходимость генетического исследования пациентов с дефектом формирования фибриллинового матрикса. В последующие годы исследования Miller (1999) [129], не выявили генетической зависимости нарушения структуры эластина и ИС. Однако тот факт, что больные ИС часто выше ростом, чем здоровые сверстники [135,174], привел некоторых исследователей к предположению, что нарушение гормонального фона является ответственным за развитие деформации позвоночника. Однако исследования гормональных нарушений у этой группы больных не выявили очевидных доказательств гормональной основы ИС. По данным S.Misot, I.Ponseti с соавторами (1971) [130] уровень гормона роста в плазме у девочек с ИС соответствовал возрастной норме. Л.Л.Каплун с соавторами (1972) [23] выявила нарушение функции половых желез и коры надпочечников у больных ИС. Е.Н.Бахтина (1990) [11] установила, что прогрессирование деформации позвоночника у детей с ИС происходит на фоне гормонального дисбаланса, который выражается в повышении уровня сывороточных андрогенов и в меньшей мере степени тестостерона. Концентрация этих гормонов у детей с ИС повышена на всех стадиях развития и во все возрастные периоды, причем, в значительно большей степени у девочек. Косвенное подтверждение роли гормонов роста в развитии ИС у детей было получено S.Willner с соавторами (1976) [173]. Авторы исследовали соматомедины, плазменные белки-медиаторы гормона роста, и обнаружили значительное повышение их уровня у девочек с ИС, по сравнению со здоровыми девочками. Другие авторы [71, 75, 92, 118, 133, 137, 146, 160, 173] целенаправленно изучали гормоны, связанные с ростом и созреванием, у пациентов с ИС в сравнении с контрольной группой, используя тест со стимуляцией выработки гормона роста. Они обнаружили более выраженную реакцию на этот тест при ИС у девочек 7-12 лет, чем в контрольной группе, но не выявили значительной разницы в группе более старших девочек.
Кроме того, был обнаружен значительно более высокий уровень тестостерона у девочек со сколиозом в возрастном периоде 9-12 лет. Эти исследования продемонстрировали варианты гормональной активности у детей, как контрольной группы, так и опытной группы. В 1981 году LB.Skogland [161] с соавторами обнаружил нормальный уровень соматомедина А в плазме у девочек с ИС до 13-летнего возраста, а в контрольной группе девочек старше 13 лет был обнаружен повышенный уровень соматомедина А в сравнении с больными ИС. Исследования секреции гормона роста за 24-часовой период у девочек с ИС в начале пуберантного периода в сравнении с контрольной группой показали, что уровень секреции гормона роста у девочек ИС выше, чем в контрольной группе. В своем исследовании G.Haggland, J.Karlberg, S.Wilier (1992) [89] так же констатировали повышение активности гормона роста у девочек с ИС. М.Г.Дудин (2003) [14] изучал содержание остеотропных гормонов (кальцита ни на, паратирина, соматотропина и кортизола) у пациентов с ИС в сравнении с контрольной группой. У пациентов с ИС среднее содержание трех из четырех остеотропных гормонов прямого действия достоверно отличалось от физиологической нормы. При этом концентрация стимулирующих костеобразование кальцитонина и соматотропина - выше, а паратинина, их антагониста - ниже, чем у здоровых детей. В большой группе характеристики остеотропного гормонального профиля четко коррелировали с характером течения ИС. При высоких уровнях в крови гормонов, отвечающих за стимуляцию синтетических процессов в костной ткани (кальцитонин, соматотропин), заболевание имело прогрессирующее течение, а при высоких концентрациях их функциональных антагонистов (паратирин, кортизол) - непрогрессирующее. С нашей точки зрения, отправные моменты, объясняющие патогенез ИС, являются ошибочными, так как автор рассматривает формирование деформации позвоночника, как результат нарушения в костной ткани тел позвонков, а не в хрящевой ПР тела позвонка [15].
Структурно — функциональные особенности пластинок роста тел позвонков при идиопатическом сколиозе
В настоящем разделе представлены структурные и метаболические преобразования хондроцитов и матрикса ПР тел позвонков выпуклой и вогнутой сторон кривизны деформации при ИС. 4.2.1 .Морфологические данные На выпуклой стороне кривизны ПР тела позвонка состоит из четырех слоев клеток (рис.29). Герминативный слой достаточно широкий. По морфологическим признакам в этом слое можно выделить две популяции клеток (рис.30): клетки, прилежащие к диску - это малодифференцированные одиночные хондробласты с центрально расположенным круглым ядром и базофильной цитоплазмой. Этиклетки располагаются в интенсивно базофильном матриксе. Вторая популяция представлена крупными округлыми хондробластами, среди которых встречаются митотически делящиеся клетки и клетки, находящиеся в апоптозе. Здесь среди базофильного матрикса клетки располагаются регулярно, с хорошо контурирующимися ядрами и объемной цитоплазмой. Матрикс этой зоны гомогенен и базофилен (рис.31). Зона пролиферирующих клеток узкая и состоит из 3-4 групп клеток без морфологических признаков дистрофии. В колонковых структурах хондробласты располагаются в виде вертикальных рядов, количество клеток в них до десяти. Зона гипертрофических клеток значительно уже, чем в интактных пластинках роста детей аналогичного возраста. Эта зона представлена двух-трех клеточными структурами, окруженными оазофильным матриксом, в который внедряются кровеносные сосуды (Рис.32). Зона остеогенеза состоит из молодой костной ткани с включением фрагментов хрящевой ткани. В межбалочных пространствах располагается миелоидный костный мозг с большим количеством мегакариоцитов. На вогнутой стороне кривизны ПР тела позвонка узкая, слои клеток дифференцируются с трудом. В камбиальном слое клетки расположены более регулярно, параллельно длинной оси позвонка, здесь встречаются двуядерные хондробласты и клетки, находящиеся в состоянии апоптоза. При помощи пакета программ "Morpho Images" были проведены измерения диаметров и площадей клеток исследуемых препаратов, а так же вычисление ядерно-цитоплазматических отношений и статистическая обработка полученных результатов. Результаты статистической обработки представлены в виде пакета приложений (Приложения 8 - 15). Было установлено, что среднее отношение площадей ядер к площадям клеток для вогнутой стороны герминативного и колонкового слоев ПР тела позвонка при ИС меньше единицы.
Среднее отношение площадей ядер к площадям клеток для выпуклой стороны герминативного и колонкового слоев ПР тела позвонка при ИС больше единицы. Полученные результаты свидетельствуют о снижении синтетических потенций хондроцитов вогнутой стороны кривизны по сравнению с клетками выпуклой стороной кривизны деформации (рис.37, 38). Значения среднего отношения площадей ядер к площадям клеток для выпуклой стороны герминативного и колонкового слоев ПР тела позвонка при ИС численно сравнимы с аналогичными значениями, полученными для клеток герминативного и колонкового слоев нормальной ПР тела позвонка 8-ми летнего ребенка. 4.2.2. Гистохимические данные На выпуклой стороне кривизны ПР тела позвонка выявляется интенсивная Шик-реакция межтерриториального матрикса и цитоплазмы остеобластов «молодых» костных балок. В цитоплазме герминативных, изогенных и колонковых клеток выявляются гранулярные (рис.39) мелкие включения, исчезающие под воздействием панкреатической амилазы, идентифицированные нами как гликоген. При окрашивании альциановым синим препаратов ПР тел позвонков При исследовании качественного состава препаратов ГАГ ПР тел позвонков больных ИС были сформированы три группы больных по составу ГАГ ПР тел позвонков. К первой группе мы отнесли больных ИС с преобладанием хондроитинсульфагов в составе образцов ГАГ ПР тел позвонков и с низким содержанием кератансульфатов. Ко второй группе были отнесены больные ИС с умеренным количеством кератансульфатов и хондроитинсульфатов. К третьей группе были отнесены больные ИС с преобладанием кератансульфатов и низким содержанием хондроитинсульфатов в образцах ГАГ ПР тел позвонков. При рестрикции хондроитиназой АС нативных образцов ГАГ ПР тел позвонков больных ИС, отнесенных нами к первой группе, и последующем электрофорезе в геле агарозы выявляется очень слабая или отсутствует фиолетовая кератансульфатная полоса (рис.59). Полученный факт свидетельствует о том, что в образцах содержится малое количество кератансульфатов, которые плохо регистрируются данным методом. При рестрикции кератаназой нативных образцов ГАГ ПР тел позвонков больных ИС первой группы и последующем электрофорезе в геле агарозы выявляются две полосы: менее электрофоретически подвижная широкая синяя полоса хондроитинсульфата и более подвижная, в виде следовых количеств, розовая -кератансульфатсвязанная фракция (рис.59). Эта фракция — это составляющая хрящевой ткани ПР тел позвонков, ранее не описанная в литературе и обнаруженная нами впервые. Мы назвали ее так, поскольку она выявляется на гель - электрофорезе после обработки нативных образцов ГАГ ПР тела позвонка кератаназой и не выявляется при аналогичной реакции с хондроитиназой АС. Данная фракция обладает уникальными свойствами, она устойчива к действию хондроитиназ, кератаназы, гепариназы, гиалуронидазы, протеиназы К. Кератансульфатсвязанная фракция может быть охарактеризована как самая подвижная, этот ГАГ имеет относительно небольшой молекулярный вес, низкий заряд и не является ни хондроитинсульфатом, ни дерматансульфатом, ни кератансульфатом.
При последовательной рестрикции образцов ГАГ обеими рестриктазами (хондроитиназой АС и кератаназой) в агарозном геле выявляется тонкая полоска кератансульфатсвязанной фракции, почти незаметная, а в некоторых случаях эта полоса не регистрируется. При рестрикции кератаназой нативных образцов ГАГ ПР тел позвонков больных ИС, объединенных нами во вторую группу, и последующем электрофорезе в геле агарозы выявляются две четкие полосы: менее электрофоретически подвижная синяя полоса хондроитинсульфата и более подвижная розовая -кератансульфатсвязанная фракция, причем обе половы выявляются в достаточных количествах. При рестрикции образцов ГАГ хондроитиназой АС и последующем электрофорезе в геле агарозы выявляется кератансульфат. При последовательной рестрикции образцов ГАГ обеими рестриктазами (хондроитиназой АС и кератаназой), в агарозном геле в достаточном количестве выявляется кератансульфатсвязанная фракция (рис.60). Количество кератансульфатсвязанной фракции, характерное для второй группы больных, значительно превышает таковое для первой группы больных. При рестрикции кератаназой нативных образцов ГАГ ПР тел позвонков больных ИС, объединенных нами в третью группу, и последующем электрофорезе в геле агарозы выявляются две четкие полосы: менее электрофоретически подвижная синяя полоса хондроитинсульфата и более подвижная розовая -кератансульфатсвязанная фракция, причем обе полосы выявляются в достаточных количествах (рис.61). Нужно отметить, что хондроитинсульфаты в образцах ГАГ ПР тел позвонков данных больных обнаруживаются в следовых количествах, тогда как кератансульфатсвязанная фракция присутствует в достаточно большом количестве. При рестрикции образцов ГАГ хондроитиназой АС и последующем электрофорезе в геле агарозы выявляется большое количество кератансульфатов, сильно превышающее количество таковых во второй группе. При последовательной рестрикции образцов ГАГ обеими рестриктазами (хондроитиназой АС и кератаназои), в агарозном геле в большом количестве выявляется кератансульфатсвязанная фракция (рис.61). При исследовании электрофоретической подвижности в агарозном геле образцов ГАГ ПР тел позвонков больных ИС был выявлен следующий градиент количественного состава исследуемых образцов: с увеличением количества кератансульфатов нарастает количество кератансульфатсвязанной фракции и соответственно уменьшается количество хондроитинсульфатов (рис.62).
Ультраструктурные данные
При обсуждении полученных данных заслуживают внимания следующие вопросы: структурно-функциональная организация ПР тел позвонков, особенности метаболизма и специфических синтезов, регуляция процессов роста на различных стадиях онтогенеза. Процесс роста представляет собой последовательность морфогенетических событий, продолжающихся до достижения половой зрелости. Однако морфофункциональная организация и регуляция роста в разные периоды онтогенеза различны. В раннем постнатальном периоде онтогенеза процесс роста тел позвонков осуществляется радиально расположенной зоной роста. Как и в «дефинитивной» хрящевой пластинке роста популяция клеток неоднородна: от малодифференцированного хондробласта через форму высоко дифференцированного к деградирующему хондроциту. Особенности этого периода развития позвоночника заключаются в наличии сосудов в провизорной хрящевой ткани. Предложенная и обоснованная концепция хондрогематического барьера [15] объясняет сохранение гомеостаза на разных стадиях дифференцировки хондробластов. В раннем постнатальном периоде процесс дифференцировки прехондробластов (малодифференцированных форм, по современной терминологии) осуществляется под индуцирующим влиянием хорды [15, 28]. Детерминированные клетки проходят ряд стадий: 1. Преддифференцировка. Это митотически активные клетки {поверхностная зона), синтезирующие низкомолекулярные цитоплазматические ГАГ и гиалуроновую кислоту. Отсутствие реакции на ГАГ в окружающем матриксе и ультраструктурная организация этих клеток свидетельствуют о преимущественно аутосинтетических процессах. Для этой стадии дифференцировки характерен синтез коллагена I типа, гиалуроновой кислоты, которая является активатором митотической активности клеток, что определяет следующую стадию развития клеток.
Вопрос об индукции митотической активности клеток гиалуроновой кислотой рассматривался в доступной литературе весьма противоречиво [117, 167]. Экспериментальные исследования Фиалковой М.А. [37] с введением ингибиторов гиалуроновой кислоты на стадии хондрогенной дифференцировки в опытах in vivo подтвердили роль гиалуроновой кислоты в активации процессов митотической активности клеток. 2. Стадия дифференцировки (изогенные группы клеток), для которой характерен ауто- и гетеросинтез высокополимерных ГАГ - хондроитин сульфатов и коллагена II типа [16], выявляемых в цитоплазме и матриксе зон ПР тел позвонков. Для этой стадии дифференцировки хондробластов характерна митотическая активность и высокая ультраструктурная организация клеток (комплекс Гольджи, широкая эндоплазматическая сеть с рибосомами, многочисленные митохондрии). 3. Стадия дифференцированного хондроцита (колонковые структуры). Клетки теряют способность к митотическому делению, но сохраняют способность к интенсивному синтезу хондроитинсульфатов и кератансульфатов, коллагена II типа и минорных коллагенов [15, 35]. Ультраструктура хондроцита на этой стадии развития соответствует функциональным возможностям клетки; Фактором, блокирующим митотическую активность клетки, по типу контактного ингибирования является интенсивный синтез хондроитинсульфатов [15, 34]. 4. Конечный этап хондрогенной дифференцировки, постепенное инактивирование генома, стабилизация матричной РНК [107, 117]. Для данного периода характерен короткий период синтеза щелочной и кислой фосфатаз, коллагена IX типа [16]. Проникающие сосуды с активными клетками эндотелия индуцируют гибель клеток. В позднем постнатальном периоде (12-14 лет) закономерности структурно-функциональной организации хрящевой ПР тела позвонка сохраняются: фенотипическая неоднородность, полярность и зональность клеток. В поверхностном слое, вплоть до завершения роста, выявляются клетки на стадии дифференцированного хондроцита. Эти клетки после завершения роста формируют замыкательную хрящевую пластинку. В процессе интерстициального роста происходит увеличение массы и объема пролиферирующих клеток и матрикса в результате секреции клетками его компонентов. Малодифференцированные клетки оттесняются к периферии. Здесь эти клетки формируют замыкательную пластинку. В этих клетках не наблюдается фигур митозов, клетки синтезируют хондроитинсульфат, кератансульфат и коллаген II типа. С функциональной точки зрения это дифференцированные хондробласты, которые не принимают участия в процессе роста. Как показали полученные данные, метаболизм хрящевой ткани в процессе формирования тела позвонка и ПР остается стабильно бессосудистым. Наличие сосудов в провизорном хряще тела позвонка не является противоречием для сказанного. За счет клеток эндотелия формируется хондрогематический барьер, и последующий его лизис в период остеогенеза осуществляется также эндотелиальными клетками. В процессе формирования ПР тела позвонка барьерная функция переходит к матриксу хрящевой ткани. Матрикс представлен агрегированными протеогликанами, пространственно ориентированными и создающими феномен переплетения и эффект исключенного объема, своеобразное «молекулярное сито», которое регулирует диффузию низкомолекулярных продуктов обмена [15, 125]. Особая роль в транспорте метаболитов принадлежит сульфатированным ГАГ, которые обладают ионообменной активностью [15, 34]. Заслуживает внимания вопрос о специфических синтезах на разных стадиях дифференцировки клеток. На ранних стадиях дифференцировки клеток преимущественно осуществляется синтез гиалуроновой кислоты, которая стимулирует митотическую активность хондробластов. Вопрос о разных типах и количестве ГАГ на разных стадиях хондрогенной дифференцировки клеток может быть рассмотрен следующим образом: в процессе дифференцировки хондробластов специфика кор-протеина определяет присоединение ГАГ в разных количественных соотношениях. На ранних стадиях дифференцировки малодифференцированные клетки синтезируют макромолекулы с преимущественным содержанием хондроитинсульфата и незначительным количество кератансульфата. На стадии хондробласта увеличивается количество цепей хондроитинсульфата и кератансульфата [115], при этом увеличиваются размеры макромолекул ПГ. В процессе формирования пластинки роста тела позвонка ПҐ формируют агрегаты, связывающиеся с коллагеном водородными связями. С возрастом размер молекул ПГ уменьшается за счет домена хондроитинсульфата 1117], ПГ теряют способность формировать агрегаты.
Синтез хондроитинсульфатов блокирует митотическую активность дифференцированных клеток. Высокодифференцированные клетки синтезируют кератансульфаты, выполняющие функцию стабилизации гомеостаза матрикса. Этот процесс завершает стадии формирования дифференцированного провизорного хряща ПР тела позвонка. Регуляция процессов роста представляет собой сложный двухэтапный механизм пролиферации, дифференцировки хондробластов и адекватный остеогенез, который включается под влиянием следующих факторов: синтез соматотропного гормона факторов роста, рецепторная функция хондробластов, механизмы экспрессии генного аппарата клетки, реализация генетической программы на уровне транскрипции и трансляции, синтез тканеспецифических веществ [168]. Не менее сложен процесс остеогенеза, который является второй основной составляющей роста. По данным Dangrifielp (2002) [64], секреция гипоталамуса рилизинг-факторов эстрогена усиливается в 6-7 лет у девочек и на год позже у мальчиков. Взаимодействие эстрогена, паратгормона, паратириокальцитонина и мелатонина обеспечивает адекватность процессов пролиферации хондробластов - остегогенезу. Процесс роста стабилизируется с наступлением полового созревания. К этому моменту заканчивается рост и провизорный хрящ ПР тела позвонка замещается костной тканью. В связи с этим исследование нарушения многоэтапных регуляторных механизмов процессов роста является практической и теоретической основой построения модели патогенеза таких заболеваний, как ИС и БШМ.
Обсуждение результатов исследования: «Структурно — функциональные особенности пластинки роста тела позвонка человека при идиопатическом сколиозе»
Ранее было показано, что ИС II - IV степени не возникает при отсутствии мутации в гене [5]. «Чтобы выяснить, как реализуется в онтогенезе информация, содержащаяся в генах, влияющих на «поведение» клеток, важно установить, какие биохимические процессы затрагиваются этими генами, в определении каких структур эти гены участвуют...» [13], Надо полагать, что основные морфологические изменения - хаотичное распределение хондробластов, нарушение синтетических потенций клеток - редукция эндоплазматической сети, спавшиеся вакуоли комплекса Гольджи, изменение ядерно-цитоплазматических отношений, нарастание количества кератансульфата на фоне снижения выявляемых сульфатированных ГАГ и появление кератансульфатсвязанной фракции, являются отражением генетических нарушений. Известно [15], что процесс роста обеспечивается адекватной пролиферацией и дифференцировкой хондробластов на фоне интенсивных синтезов ПГ, Молекулы ПГ формируют микроокружение (матрикс), которое выполняет барьерную, информационную, трофическую функции. Все это укладывается в понятие гомеостаз - «клетка-матрикс»: динамическое равновесие между процессами синтеза и деградации. Регуляция этих процессов осуществляется экспрессией генного аппарата клеток, обеспечивающих интенсивность роста. В случае экспрессии мутантного гена происходит нарушение гомеостаза в стройной системе процессов: дифференцировки, пролиферации, остеогенеза, что приводит к развитию деформации позвоночника, основой, которой является асимметрия роста. Вопрос об асимметрии роста рассмотрен нами следующим образом. Тело позвонка в онтогенезе формируется из 4-х зачатков, регуляция которых осуществляется экспрессией разных генов [28] Экспрессия мутантного гена, регулирующего формирование латеральных зон тел позвонков, приводит к развитию сколиотической деформации [21]. Возникает, казалось бы, противоречие: на фоне нарушения пролиферации и дифференцировки хондробластов ПР процесс остеогенеза остается без изменений. Известно, что процессы остео - и хондрогенеза контролируются разными группами генов [168]. Это согласуется с исследованиями V. Putti (1910) [144]: «Позвонок следует рассматривать не как простую однородную морфологическую единицу, но как совокупность частей. Все части связаны между собой, но генетически и морфологически друг от друга не зависят». Значительный интерес представляет выявленный факт пролиферации хондробластов в латеральных отделах рыхло волокнистой части диска (вогнутая сторона кривизны). Между коллагеновыми волокнами располагаются клетки типа колонковых структур, тесно прилежащие друг к другу.
Цитоплазма хондробластов интенсивно базофильна, содержит гранулы гликогена. Вокруг клеток и в цитоплазме выявляются хондроитинсульфаты А и С. Вопрос о природе этих клеток и побудительных причинах их пролиферации могут быть объяснены следующим образом. В связи с торсией тел позвонков возникает напряжение волокнистых структур диска, подобно тому, что происходит при действии аппарата Елизарова (формирование «атипичной» зоны роста) (рис.67), пролиферация клеток, синтез тканеспецифических ПГ являются факторами, определяющими продолжающийся процесс роста, даже при удалении ПР тела позвонка. Логично возникает вопрос: почему «компенсаторная ПР» возникает в рыхловолокнистой части диска, а не в замыкательнои пластинке? Объяснение может быть следующим: хондробласты замыкательнои пластинки относятся к 3-му типу клеток. Они дифференцированные и утратившие способность к делению, выполняют специфические функции поддержания местного гомеостаза. Кроме того, если признать, что процесс тракции является одним из побудительных мотивов пролиферации (репродукции клеток), то волокнистые структуры диска в процессе торсии подвергаются напряжению. В этих зонах диска, как показали наши исследования [15], выявлены малодифференцированные хондробласты, способные к репродукции. Вероятно, на фоне глубоких деструктивных процессов в пластинке роста, происходит своеобразная агрегация жизнеспособных и функционально активных клеток, способствующая их взаимодействию и активному синтезу специфических биополимеров. Исследование макромолекулярной организации основного вещества вокруг таких хондроцитов показало, что вновь образованные агрегаты клеток синтезируют высокоупорядоченные сульфатированные ГАГ. Полученные факты объясняют феномен продолжения роста у детей после оперативного вмешательства на передних отделах тел позвонков. 1. В раннем постнатальком онтогенезе (стадия провизорного хряща) процесс роста тел позвонков осуществляется радиально расположенной зоной роста с характерной зональностью 3-х популяций клеток: от мал дифференцированных к высокодифференцированным до деградирующих хондроцитов. 2. Малодифференцированные хондробласты синтезируют гиалуроновую кислоту и коллаген I) типа. Ультраструктурная организация клеток и отсутствие сформированного матрикса свидетельствуют о преимущественно аутосинтетических процессах, характерных для этой стадии дифференцировки. 3. Для стадии дифференцированного хондробласта характерен ауто-и гетеросинтезы высокополимерных молекул ПГ, коллагена II типа и высокая ультраструктурная организация клеток. Третья популяция клеток - это конечный этап дифференцировки, который характеризуется инактивацией генома, стабилизацией матричной РНК, коротким периодом синтеза коллагена IX типа и щелочной фосфатазы, индукцией остеогенеза. 4. Стадия провизорного хряща характеризуется присутствием і I іС0сУДв- Тканевой гомеостаз осуществляется за счет хондрогематического барьера. 5. Основным фактором формирования деформации позвоночника при ИС является асимметрия роста, обусловленная несоответствием пролиферации, дифференцировки и остеогенеза в латеральных зонах ПР тел позвонков. Эти изменения отражают нарушение генетической регуляции процессов роста. 6. Увеличение количества кератансульфатсвязанной фракции в матриксе ПР тел позвонков при ИС является одним из патогенетических механизмов развития ИС. 7. Три метаболических профиля функционирования хондробластов ПР тел позвонков отражают степень прогрессирования ИС. 8. На вогнутой стороне кривизны деформации ПР тел позвонков при ИС в рыхловолокнистой части МПД формируется вторичная компенсаторная зона роста с соответствующей морфо-гистохимической и ультраструктурной характеристикой.
