Моделирование дисплазии эпифиза малоберцовой кости у золотистых хомячков

Одним из актуальных вопросов ортопедии, требующих своего решения, является вопрос об эпифизарных дисплазиях. Их клиническая картина весьма разнообразна [2, 5], патогенез нуждается в дальнейшем изучении, а хирургическое лечение требует своей последующей разработки, так как сроки реабилитации и повторных операций являются очень длительными [3]. Всё это требует создания экспериментальных моделей тех или иных форм этого заболевания, патогенез которых представляет теоретический и клинический интерес. Несомненно, что изучать эти заболевания целесообразно начинать с моделирования наиболее простых форм их проявления. Это и определяет планирование и решение новых задач ортопедии. Наиболее простой моделью получения эпифизарной дисплазии является оперативное нарушение роста внутрикостных сосудов [1, 7]. Морфологическая картина дисплазий, полученная оперативным путем выглядит в виде замедления роста сосудов и формирования костного ядра эпифизов дисталь- ного конца большеберцовой кости и проксимального бедренной [8, 9]. Однако данные модели формирования эпифизарной дисплазии по своему патогенезу не соответствуют таковому у человека, так как у его плодов травматического повреждения сосудов не установлено. Нужен консервативный метод нарушения роста внутрикостных сосудов и формирования костных ядер эпифизов. Подобный метод был использован Ю.М. Емельянчиком [4] на белых крысах путем применения лазерного облучения беременных животных. Им было выявлено уменьшение размеров костных ядер в диафизах длинных костей конечностей. Таким образом была найдена возможность консервативной задержки формирования костной ткани у растущих животных. Это позволило использовать данный метод для угнетения роста внутрикостных сосудов и формирования костных ядер в эпифизах длинных костей животных, стоящих на эволюционной лестнице по созреванию скелета ближе к человеку, чем белые крысы [6]. При этом сро- ки задержки развития внутрикостных сосудов и костного ядра головки бедра удалось увеличить до 15 дней в сравнении с контрольными одноименными головками бедер [10]. Исходя из этого дальнейшее увеличение срока задержки формирования внутрикостных сосудов и костного ядра можно осуществить 2 способами: поиск режимов лазерного излучения и выбор длинной кости с наименьшими анатомическими параметрами эпифиза. Второй способ как более экономичный было решено использовать для дальнейшего увеличения срока замещения хрящевой ткани костной. Для его реализации был использован проксимальный эпифиз малоберцовой кости грызунов, в частности у золотистых хомячков. Его объём в течение всего периода роста скелета животного значительно меньше эпифизов большеберцовой и бедренной костей. Это способствует использованию в течение всего периода облучения одинаковой мощности лазерного излучения, диаметра световода и угла облучения, что позволяет более точно учитывать время задержки роста внутрикостных сосудов и формирования костного ядра эпифизов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Опыты проведены на 60 золотистых хомячках, составивших 5 серий опытов. В 1-й серии 20 особей были подвергнуты изучению как контрольная группа, с длительностью наблюдения 1–365 дней. Четыре серии опытов, включающие 40 животных, по 10 особей в каждой серии, подверглись лазерному облучению с частотой чередования импульсов в 250, 1000, 2500 и 5000 Гц. Облучение осуществляли через 10 дней после рождения животных с помощью лазерного аппарата марки «Агнис». Мощность лазерного излучения на выходе составила 2 мВт, длина волны инфракрасного импульсного излучения – 0,89 мкм, диаметр световода – 9 мм, количество сеансов у того или иного хомячка составило 5– 80.

Методика лазерного облучения заключалась в следующем. Подопытного хомячка берут в ладонь левой руки, правой отводят правую заднюю ногу кнаружи и вверх, слегка сгибая в коленном суставе для более точного определения концов берцовых костей. Удерживая ногу за стопу плотно соприкасают поверхность голени и световода так, чтобы длинная ось световода располагалась под углом 45 к фронтальной плоскости голени и 90 к латеральной поверх- ности голени. При этом поверхность световода должна перекрывать концы берцовых костей. Это позволяет облучать суставные концы берцовых костей и их ростковые пластинки и предупреждать врастание сосудов в эпифиз малоберцовой кости из окружающих тканей. Включают аппарат и проводят облучение в течение 10 мин., затем аппарат выключают, и животное помещают в клетку к матери. При работе с другими колебаниями частот излучения проводят настройку соответствующих параметров и производят облучение.

Выведение животных в заданные сроки из опыта осуществляют парами эфира. После эвтаназии животных вычленяют тазовый пояс и конечности. Проводят препаровку мягких тканей, анатомическое исследование с измерением костей таза и голени. Кости помещают в 10 % раствор нейтрального формалина. После этого проводят рутинную гистологическую обработку костей по общепринятой методике: декальцинируют, обезвоживают, заключают в целлоидин, изготавливают продольные гистологические срезы, окрашивают их и заключают в канадский бальзам.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

При изучении контрольных малоберцовых костей установлено, что врастание сосудов из мягких тканей межберцового пространства в проксимальный эпифиз малоберцовой кости начинается с 24-го дня после рождения хомячков. При этом сосуды входят в эпифиз выше и рядом с ростковой пластинкой. На 30-й день жизни в области эпифиза отмечено начало формирования костного ядра и вытеснение костной тканью хрящевой по всей поверхности среза. В последующем происходит формирование кортикальной пластинки и суставного хряща с уменьшением высоты ростковой пластинки.

В серии опытов с облучением коленного сустава при частоте импульсов в 250 Гц морфологическая картина растущих проксимальных эпифизов малоберцовых костей соответствовала таковой у контрольных животных.

При лазерном облучении с частотой импульсов в 1000 Гц врастание сосудов из мягких тканей в эпифиз малоберцовой кости и формирование костного ядра наступает на 3–5 дней позже в сравнении с контрольными эпифизами.

Лазерное облучение эпифизов малоберцовых костей с частотой импульсов в 2500 Гц и более вызывает врастание сосудистой сети в эпифизы малоберцовых костей на 45-й день жизни особей, а формирование костного ядра в эпифизах на 50-й день. То есть, в этих опытах отмечено дальнейшее увеличение срока начала формирования внутрикостной сосудистой сети и костного ядра в эпифизах.

ОБСУЖДЕНИЕ

Таким образом, проведенное экспериментальное исследование показало, что увеличение частоты импульсов лазерного излучения позволяет сдерживать рост сосудов и начало формирования костной ткани в хрящевой модели эпифиза малоберцовых костей. Однако в связи с увеличением толщины мягких тканей в области эпифиза и его объёма перестройка хрящевой ткани и её замещение костной приводит к увеличению поглощения лазерного излучения в мягких тканях и поверхностных слоях хряща. Это приводит к снижению угнетающего воздей- ствия лазерного излучения на клетки растущей сосудистой сети, она начинает более активно врастать в хрящевую ткань эпифиза и способствовать её замещению костной тканью. Замещение хрящевой ткани костной в эпифизе опытной кости на 20 дней позже, чем в контрольной, можно расценивать как состояние дисплазии, наступившее в эпифизах вследствие нарушения трофической функции, как со стороны эпифизарных сосудов, так и замедленного врастания в хрящ эпифиза сосудов со стороны диафиза.

ВЫВОДЫ

Данная модель получения дисплазии объективно доказывает прямую зависимость между сроками врастания в хрящ сосудов и формированием в нём костной ткани. Это связано только лишь с лазерным излучением, оказывающим отрицательное воздействие на пролиферацию клеток сосудов. Другие источники вредного воздействия на ткани при данной модели формирования дисплазии отсутствуют. Получение более длительных сроков сохранения нужного объёма хрящевой ткани в модели эпифиза малоберцовой кости требует дальнейшего поиска необходимых параметров лазерного излучения.