Оценка численности хондроцитов в суставном хряще при дистракционном остеосинтезе голени в комбинации с накостной пластиной

Одной из важнейших проблем при удлинении конечности является нарушение функции смежных с оперированным сегментом суставов. Патологические изменения суставного хряща, в том числе при использовании метода управляемого чрескостного остеосинтеза, нередко осложняют лечение ортопедотравматологических больных [1]. В проведенных нами ранее исследованиях установлено, что при удлинении голени в суставном хряще смежных суставов наблюдаются изменения деструктивно-репаративного характера, степень выраженности которых зависит от условий удлинения [2, 3].

В суставном хряще количество хондроцитов едва достигает 2–3 % от общей массы. Соответственно и восстановление значительно снижается, пропорцио- нально численности клеток. Хондроцитам принадлежит исключительная роль в поддержании состояния внеклеточного матрикса в процессах нормальной жизнедеятельности и развития дегенеративных заболеваний. Увеличение числа активно пролиферирующих и продуцирующих клеток – основной источник восстановительных процессов в суставном хряще [4].

Современные требования к качеству оказания медицинской помощи и комфортности лечения диктуют свои приоритеты, наиболее важными из которых являются качество жизни пациента и сокращение сроков стационарного лечения.

С целью сокращения периода нахождения пациента в аппарате и уменьшения частоты осложнений в экспе-

рименте апробирована методика дистракционного остеосинтеза голени в комбинации с накостной пластиной [5].

Цель . Провести анализ численности хондроцитов

МАТЕРИАЛЫ

Исследования выполнены на 7 беспородных собаках обоего пола, массой 12–15 кг в возрасте от 1 года до 5 лет. Содержание животных, оперативные вмешательства и эвтаназию проводили в соответствии с требованиями Министерства здравоохранения Российской Федерации к работе экспериментально-биологических клиник (приказ МЗ СССР №755 от 1977 г.). Все манипуляции, проводимые на животных, были рассмотрены и одобрены этическим комитетом «РНЦ «ВТО» им. академика Г.А. Илизарова».

Всем животным в условиях операционной под общим наркозом выполняли чрескостный остеосинтез костей правой голени аппаратом Илизарова. На границе средней и верхней трети голени осуществляли остеотомию берцовых костей. Через небольшой дополнительный разрез мягких тканей на уровне проксимального метафиза с медиальной поверхности сегмента устанавливали накостную пластину оригинальной конструкции [5] на диафиз большеберцовой кости, предварительно отслоив мягкие ткани от кости. Конструкцию располагали от верхней до нижней трети голени, без контакта со спицами аппарата Илизарова. К проксимальному отломку большеберцовой кости пластину крепили при помощи 3-х винтов, а к дистальному ее фиксировали при помощи винта, проведенного только через верхнюю часть паза. Винт в пазе плотно к пластине не притягивали, чтобы он имел возможность скользить по пазу во время дистракции. Удлинение осуществлялось в ручном режиме с темпом 1 мм в сутки за 4 приема на 14–16 % в суставном хряще мыщелков бедра и блока таранной кости при дистракционном остеосинтезе голени в комбинации с накостной пластиной.

И МЕТОДЫ от исходной длины сегмента. Дистракцию продолжали в течение 21–28 суток в зависимости от длины голени. В день окончания дистракции аппарат снимали. Формирующийся регенерат располагался на уровне сплошной части пластины, что препятствовало возникновению деформаций на уровне регенерата после снятия аппарата. Животных выводили из опыта передозировкой тиопентала натрия через 30 и 90 суток фиксации пластиной.

После вскрытия коленного и заплюсневого суставов с мыщелков бедра и блока таранной кости перпендикулярно суставной поверхности с помощью скальпеля вырезали образцы суставного хряща размером 2–3 × 4–5 мм. Гистоморфометрические исследования проведены по серийным полутонким срезам суставного хряща с подлежащей субхондральной костью большой площади (до 8 мм²) [6], которые окрашивали метиленовым синим-основным фуксином. Изображения микропрепаратов оцифровывали с помощью фотомикроскопа «Оpton» (Германия) на АПК «ДиаМорф» (Москва) и анализировали в программе «ВидеоТест-Мастер-Морфология». Определяли долю хондроцитов ( N_ch, % ), долю пустых лакун ( NN_em.lac., % ) и изогенных групп ( NN_is.gr., % ) в общем объёме выборки из 200 лакун. В качестве нормы морфометрировали суставной хрящ 5 интактных животных.

Цифровой материал анализировали по критериям вариационной и непараметрической статистики в программе AtteStat, версия 1.0 в электронных таблицах Microsoft Excel 97.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При светооптическом исследовании полутонких срезов в суставном хряще мыщелков бедра и блока таранной кости на всех сроках эксперимента выявлены однотипные изменения. Суставной хрящ обеих суставных поверхностей сохранял зональное строение (рис. 1, А, рис. 2, А), деструктивные изменения проявлялись нарушением гомогенности суперфициальной части поверхностной зоны и нарушением структуры части хондроцитов (рис. 1, Б, В; рис. 2, Б). Изогенные группы клеток встречались редко и были отмечены единично в промежуточной и поверхностной зонах. Отмечено увеличение частоты встречаемости пустых лакун в суставном хряще мыщелков бедра преимущественно в промежуточной и глубокой зонах, в суставном хряще блока таранной кости – в поверхностной зоне. Во всех наблюдениях целостность базофильной линии не нарушена.

При гистоморфометрическом анализе в суставном хряще мыщелка бедренной кости интактных животных доля хондроцитов составила 71,89 %, изогенных групп – 14,5 %, пустых лакун – 13,6 % (рис. 3). В срок 30 суток фиксации пластиной значения доли хондроцитов в общем объеме выборки достоверно (p < 0,05) ниже контроля на 5,74 %, в 2,3 раза увеличена доля пустых лакун. При этом отмечено снижение пролиферативной активности, доля изогенных групп составила 2,06 %. Через 90 суток фиксации пластиной по сравнению с предыдущим сроком доля хондроцитов незначительно увеличивалась, по сравнению с контролем этот показатель снижен на 3,73 %. Сохранялись низкие значения доли изогенных групп – 4,3 %, высокие значения (p < 0,05) доли пустых лакун – 27,54 %.

Рис. 1. Суставной хрящ мыщелка бедра, 90 суток фиксации пластиной. Полутонкие срезы, окраска метиленовым синим-основным фуксином. Об. – 6,3; ок. – 12,5× (А). Об. – 100МИ; ок. – 12,5× (Б, В). А – общий вид. Б – поверхностная зона хряща. В – пустые лакуны в промежуточной зоне хряща

Рис. 2. Суставной хрящ блока таранной кости. 90 суток фиксации пластиной. Полутонкие срезы, окраска метиленовым синим-основ-ным фуксином. А – общий вид. Об. – 6,3; ок. – 12,5×. Б – пустые лакуны в поверхностной зоне хряща. Об. – 40; ок. – 12,5×

Рис. 3. Морфометрические показатели суставного хряща мыщелка бедра

Рис.4. Морфометрические показатели суставного хряща блока таранной кости

В суставном хряще блока таранной кости интактных животных доля хондроцитов составила 79,3 %, изогенных групп – 9,9 %, пустых лакун – 10,8 %. В срок 30 суток фиксации пластиной доля хондроцитов в общем объеме выборки ниже (p > 0,05) контроля на 1,98 %, в 1,5 раза увеличена доля пустых лакун. Доля изогенных групп снижалась до 4,7 % относительно контроля. Через 90 суток фиксации пластиной значения доли пустых лакун оставались на том же уровне, что и на предыдущем сроке эксперимента. Отмечено увеличение пролиферативной активности хондроцитов, значения доли изогенных групп сопоставимы с контролем.

ДИСКУССИЯ

Таким образом, при светооптическом исследовании полутонких срезов в суставном хряще мыщелков бедренной кости и блока таранной кости в условиях удлинения голени с темпом 1 мм в сутки за 4 приема в комбинации с накостной пластиной выявлены сходные изменения: нарушение гомогенности межклеточного вещества верхней суперфициальной части поверхностной зоны и деструкция части хондроцитов. Суставной хрящ обеих суставных поверхностей сохранял зональное строение, целостность базофильной линии не нарушена.

Распространенность остеоартроза варьирует в различных суставах, голеностопный сустав имеет очень низкую распространенность заболевания по сравнению с коленным суставом [7, 8].

Гистоморфометрический метод позволил выявить различия состояния суставного хряща мыщелков бедра и блока таранной кости. Так, количественный анализ показал, что у интактных животных процессы гибели хондроцитов интенсивнее выражены в суставном хряще мыщелков бедра, чем в суставном хряще блока таранной кости (выше показатели NNem.lac.), эта же закономерность прослеживалась и в эксперименте. Наиболее уязвимым в данных условиях эксперимента оказался суставной хрящ мыщелков бедра. Степень травматизации суставного хряща мыщелков бедренной кости характеризует большее, чем в суставном хряще блока таранной кости увеличение NNem.lac. на всех сроках эксперимента, при этом значения NNis.gr резко снижены, в большей степени снижена и численность хондроцитов.

В проведенных нами ранее исследованиях при дистракционном остеосинтезе голени аппаратом Илизарова в режиме 1 мм за 4 приема в срок эксперимента 30 суток фиксации аппаратом процессы гибели хондроцитов в суставном хряще мыщелков бедра были менее выражены [9].

Поскольку хондроциты – единственный тип клеток, формирующих хрящ и поддерживающих динамическое равновесие между синтезом и деградацией внеклеточного матрикса [4], разрушение хряща связано, прежде всего, со смертью хондроцитов, а затем уже с потерей матрикса. Соответственно восстановительные процессы определяются степенью активации биосинтетической активности выживших хондроцитов, их пролиферации, постпролиферативного восстановления биосинтетической активности и участием в реорганизации матрикса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенного исследования показали, что апробированная методика дистракционного остеосинтеза голени в комбинации с накостной пластиной является малотравматичной для смежных суставов, сохраняется зональное строение хряща, целостность базофильной линии. Сопоставительный анализ количественных параметров суставного хряща выявил, что наиболее уязвимым в данных условиях эксперимента оказался суставной хрящ мыщелков бедра.