CC BY
41
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 166-170
УДК: 616-003.93 - 611.748.54
АНАЛИЗ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ЗОН СУХОЖИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА В ФИБРОПЛАСТИЧЕСКУЮ ФАЗУ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ
А.В. ИВАНОВ
ФГБОУ ВО «Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова», Московский просп., 15, Чебоксары, Чувашская Респ., 428010, Россия
Аннотация. В данной научной работе рассмотрены морфофункциональные изменения различных зон сухожильного комплекса в фибропластическую фазу репаративной регенерации после ушивания экспериментального разрыва сухожилия. Эксперимент проведен на 23 половозрелых кроликах-самцах породы шиншилла. Определены особенности инфильтратов, структурных изменений сухожильного волокна и перестройки сосудов микроциркуляторного русла в проксимальной, средней и дистальной части сухожилия. Даны морфологические критерии диагностики вторичных альте-ративных изменений. Выявлены количественные и качественные показатели взаимосвязей между реактивными изменениями и формирующимся регенератом. Указаны роли исследуемых зон сухожильного комплекса в процессе заживления ахиллова сухожилия. Таким образом, на 7 сутки раннего послеоперационного периода процессы, представленные в месте послеоперационной раны кожи и подкожножировой клетчатки, являлись завершением стадии контракции послеоперационной раны и соответствовали началу пролиферативной стадии заживления кожи. В проксимальной части сухожильного комплекса превалировали реактивные процессы в виде сосудистых реакций микроцирку-ляторного русла, миграции форменных элементов крови из микрососудов в эндотенониальное пространство, участвующих в клеточном ответе на развитие воспаления в средней трети сухожилия. Процессы, идущие в средней части сухожильного комплекса, соответствовали экссудативной фазе воспаления и началу фибропластической стадии репарации, причем экссудация более выражена в перитенониальных пространствах. Морфологическая картина формирования регенерата в центральной части не имела органотипичный характер и проходила на фоне выраженных вторичных альтера-тивных процессов в результате травматического отека тканей, что подтверждалось выявленными закономерностями площадей сухожильных волокон и оптической плотности. Дистальный отдел Ахиллова сухожилия оставался интактным к репаративным процессам.
Ключевые слова: Ахиллово сухожилие, морфометрия сухожилия, регенерация сухожилия, фиб-ропластическая фаза заживления, зоны сухожильного комплекса.
Введение. Проблема оптимизации репаративной регенерации после травмы Ахиллова сухожилия (АС) не теряет своей актуальности. Как известно АС имеет индивидуальное зональное кровоснабжение [4,3]. В настоящее время наибольший интерес представляют способы коррекции ангиогенеза фибропластиче-ской фазы репарации с целью укорочения срока заживления сухожильного комплекса [5,7]. Многие авторы отмечают снижение прочности АС в зоне недостаточной васкуляризации, где питание в основном идет за счет микроциркуляторного русла (МЦР) эпитенона. В ряде работ имеется упоминание о процессах регуляции клеточных популяций при репаративной регенерации после травмы АС [2,6]. В современной литературе практически нет упоминаний о роли различных зон АС в репаративной регенерации сухожильного комплекса.
Цель исследования - сравнение морфо-функциональных особенностей сухожильных волокон, сосудистого компонента и воспалительных инфильтратов трех анатомических зон АС на 7 сутки заживления сухожильного комплекса после ушивания экспериментального разрыва сухожилия.
Материалы и методы исследования: Эксперименты выполнены на 23 половозрелых кроликах-самцах породы шиншилла в возрасте 10±2 мес., массой 3,2±0,5 кг. Испытуемые были разделены на две группы: интактная группа животных (п=10) и основная группа животных (п=13). В основной группе животным после проведения экспериментального рассечения сухожилия камбаловидной и икроножной мышцы левой задней конечности на 2 см выше костно-сухожильного контакта, выполняли ушивание сухожилия Х-образным швом. Ин-
тактная группа животных экспериментальному вмешательству не подвергались. Животные выводились из эксперимента в утренние часы передозировкой наркоза на 7-е сутки. Умерщвленные животные подвергались аутопсийному исследованию. Для исследования проводилось иссечение сухожильного комплекса левой задней конечности с окружающей тканью (сухожильный комплекс). Полученный материал фиксировался в 10% нейтральном формалине, забуференном до рН 7,0, причем объем фиксирующей жидкости превышал объем фиксируемого материала в 10 раз. Сухожильный комплекс рассекался срединными разрезами на два продольных фрагмента. Один фрагмент использовался для получения срезов целевых анатомических зон сухожилия поперечного сечения. Второй фрагмент - для получения срезов с продольным сечением целевых зон. Срезы толщиной 10 мкм окрашивали гематоксилином и эозином для гистологического описания стадии целостной картины репаративной регенерации; трехцветным одномоментным методом Касона дифференцировали коллаге-новые, ретикулярные и эластические волокна. Изучению подлежали следующие анатомические зоны: проксимальная часть АС, средняя треть сухожильного комплекса, дистальная часть сухожильного комплекса, сухожильное влагалище. В указанных триггерных областях проводили измерения удельных площадей коллагенового волокна, МЦР и воспалительных инфильтратов в перитенониальных и эндоте-нониальных пространствах сухожильного комплекса по методике Автандилова Г.Г. [1]. Изучение каждого из полученных срезов велось в 10 полях зрения. Морфометрическое исследование выполняли в программе scope photo 3.0. В каждом из полей зрения проводили 10 замеров структур сухожилия. Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью свободного пакета анализа данных приложения Apache OpenOffice Calc версии 4.1.2, а также приложение SPSS 17.0. Для проверки результатов количественной оценки использовали двухсторонний биноминальный тест и критерий согласия выборок Хи-квадрат. Сравнительный межгрупповой анализ показателей проводили при помощи [/-критерия Манна-Уитни. Внутригрупповые и межгрупповые связи описывали при помощи ранговой корреляции Спирмена.
Результаты и их обсуждение. На 7 сутки
послеоперационного периода во фрагментах кожи из краев операционной раны в средней части АС на фоне сформированной области рыхлой соединительной ткани с большим количеством вновь образованных сосудов определялись участки «наползания» поверхностного эпителия на область грануляции. Очаговые воспалительные лимфо-лейкоцитарные инфильтраты в основном располагались в периваскулярных зонах и по краям фрагмента. В дерме умеренно выраженный отек и полнокровие сосудов МЦР, с единичными кровоизлияниями.
В проксимальном отделе сухожильного комплекса со стороны эпитенона отмечалось запустение магистральных сосудов с явлением их перекалибровки и гиперемии сосудов мик-роциркуляторного русла. Единичные очаговые воспалительные инфильтраты, состоящие из большого количества лимфоцитов, гистиоцитов и нейтрофилов располагались вдоль сухожильных волокон и имели периваскулярный характер. Сухожильные волокна представляли собой мышечно-фиброзные пучки волокон, которые при окраске по методу Касона имели более выраженный эластический компонент. Обращало на себя внимание наличие в пучках мышечно-фиброзного волокна АС второго порядка единичных жировых включений и жировых клеток.
В средней трети АС на 7 день послеоперационного периода при гистологическом исследовании ткань сухожильного комплекса можно условно разделить на две области: зона реактивного воспаления, расположенная преимущественно в области эпитенона с наличием очагов перифокального воспаления вокруг фокусов шовного материала в центральной части сухожильного комплекса и область активного формирования рыхлой соединительной ткани, преимущественно расположенная в глубине сухожильного тяжа. В реактивной области ведущим микроскопическим признаком являлась диффузная густая воспалительная инфильтрация с наличием большого количества лимфоцитов, фибробластов различной степени зрелости и нейтрофилов в тенониальных пространствах. Воспалительные инфильтраты также встречались вокруг фокусов шовного материала. Здесь инфильтраты были представлены нейтрофилами, макрофагами, гистиоцитами с единичными фибробластами и наличием единичных клеток типа инородных тел. На этом фоне отмечалось небольшое количество вновь
образованных сосудов МЦР. Сосуды МЦР резко полнокровные с множественными периваску-лярными кровоизлияниями. Сами сухожильные волокна резко отечные, с картиной фибри-ноидного набухания. Местами коллаген рыхлый, коллагеновые фибриллы имели волнистый, прерывистый вид с формированием единичных участков некроза. Область активного формирования рыхлой соединительной ткани (очаг регенерата) четко отграничена от окружающей ткани, представляет собой компактный участок незрелой рыхлой соединительной ткани с наличием большого количества полнокровных сосудов МЦР, между которыми располагаются густые очаговые инфильтраты с преобладанием в клеточной популяции фибробла-стов, лимфоцитов и включением единичных нейтрофилов. Единого вектора сухожильных волокон определить в срезах не удалось, участок регенерата представляет собой хаотично направленные тонкие коллагеновые фибриллы с большим количеством расположенных по периферии фибробластов разной степени зрелости местами с картиной краевого лизиса.
В зоне участков прикрепления связочно-сухожильного компонента сустава (энтезиса) при микроскопическом исследовании на 7 сутки послеоперационного периода на фоне выраженного отека тенониальных пространств определяются единичные запустелые магистральные сосуды. Просвет их спазмирован. Коллаген сухожильных фибрилл местами с картиной фибриноидного набухания, по периферии фибрилл зрелые фибробласты.
Для определения выраженности альтера-тивных изменений в таргетных зонах сухожилия была определена площадь сухожильных пучков 2 порядка и оптическая плотность коллагена в этих сухожильных волокнах (табл. 1). В интактной группе средняя оптическая плотность коллагена АС у не оперированных кроликов равнялась 0,97 при стандартном отклонении выборочного среднего 0,02. у.е. Эта величина была принята за относительную норму оптической плотности коллагена сухожильного пучка 2 порядка. При изучении АС в основной группе, во всех трех исследуемых зонах имело место снижение оптической плотности коллагена сухожильных пучков относительно ин-тактной группы. В средней части сухожильного комплекса этот показатель имел наименьшее значение и составил 0,074 у.е. при стандартном отклонении выборочного среднего 0,03. При
изучении удельных площадей отмечалось резкое повышение этого показателя в проксимальной зоне АС. Коэффициент корреляции между оптической плотностью и удельной площадью сухожильного пучка проксимальной части ахиллова сухожилия составил 0,55, т.е. имелась сильная положительная связь (р=0,037). В средней части АС коэффициент корреляции между оптической плотностью и удельной площадью сухожильного пучка составил -0,83, т.е. имелась сильная обратная связь (р=0,041). В зоне энтезиса этот показатель составил 0,12, т.е. имелась слабая положительная связь (р=0,026).
Таблица 1
Сравнительная характеристика площадей сухожильных пучков 2 порядка и оптической плотности коллагена в различных зонах ахиллова сухожилия кролика интактной группы и на 7 сутки послеоперационного периода
Таргетные зоны АС Средняя площадь сухожильного пучка 2 порядка (мкм) Средняя оптическая плотность коллагена (у.е.)
Интактная группа Основная группа Интактная группа Основная группа
Проксимальный отдел 161,93±5,78 168,38±2,61 0,97±0,02 0,089±0,01
Средняя часть 147,02±8,34 0,074±0,03
Энтезис 155,17±6,29 0,081±0,03
С целью выявления качества перекалибровки сосудов МЦР в таргетных зонах сухожилия были определены их суммарные площади (табл. 2). У основной группы АС в проксимальной части на фоне суммарного снижения площади просветов кровеносных капилляров отмечалось увеличение этого показателя в подгруппе сосудов с большим диаметром. В средней части отмечалась тенденция к увеличению суммарной площади МЦР сосудов с диаметром просвета меньше 30 мкм. В области энтезиса сосуды с диаметром просвета более 30 мкм отсутствовали.
Потенциал реактивности и репаративной регенерации определяли при помощи удельных площадей инфильтрата реактивной зоны средней части АС и зоны формирования регенерата. На 7 сутки послеоперационного периода средняя удельная площадь инфильтрата составила 3793,19 при стандартном отклонении выборочного среднего 277,56. Площадь зоны формирующегося регенерата составила 7355,16±486,72, при этом на долю формирующегося регенерата пришлось 34,87±1,3% всей
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 166-170
поверхности изученных срезов средней части АС. Коэффициент корреляции между средней площадью инфильтратов и регенератов в средней части составил -0,34, т.е. имелась средняя обратная связь (р=0,028).
Выводы: Процессы, представленные в месте послеоперационной раны кожи и под-кожножировой клетчатки, являлись завершением стадии контракции послеоперационной раны и соответствовали началу пролифератив-ной стадии заживления кожи. В проксимальной части сухожильного комплекса превалировали реактивные процессы в виде сосудистых реакций микроциркуляторного русла, миграции форменных элементов крови из микрососудов в эндотенониальное пространство, участвую-
щих в клеточном ответе на развитие воспаления в средней трети АС. Процессы, идущие в средней части сухожильного комплекса, соответствовали экссудативной фазе воспаления и началу фибропластической стадии репарации,
причем экссудация более выражена в перитенониальных пространствах. Морфологическая картина вания регенерата в центральной части изучаемой области на этом сроке живления не имела органотипичный характер и проходила на фоне выраженных вторичных альтеративных процессов в результате травматического отека тканей, что ждалось выявленными закономерностями площадей сухожильных волокон и оптической плотности. Дистальный отдел АС оставался ин-тактным к репаративным процессам, в этой области сухожильного комплекса отмечались исключительно признаки дистрофических изменений сухожильных волокон и нарушения кровообращения.
Таблица 2
Сравнительная характеристика суммарных площадей сосудов МЦР в различных зонах ахиллова сухожилия кролика интактной группы животных и на 7 сутки послеоперационного периода
Сосуды МЦР Проксимальная часть Средняя часть Энтезис
интактная основная интактная основная интактная основная
кровеносные капилляры (5-12 мкм) 340,01±13,61 337,75±18,42 281,94±6,15 379,75±22,15 323,56±3,42 64,39±15,6
Посткапиллярные венулы (12-30 мкм) 634,47±22,9 793,06±14,17 398,62±19,63 435,39±10,08 314,53±7,13 653,53±21,31
Собирательные венулы (30-50 мкм) 441,28±9,7 429,19±0,52 440,55±9,42 630,9±14,76 - -
артериолы и мышечные венулы (50-100 мкм) 1202,66±38,2 1450,42±21,88 1274,7±62,8 758,56±2,71 - -
ANALYSIS OF MORPHOFUNCTIONAL FEATURES OF DIFFERENT ZONES OF THE TENDON COMPLEX IN THE FIBROPLASTIC PHASE OF REPARATIVE REGENERATION
А.V. IVANOV
"Chuvash State I.N. Ulyanov University", Moskovky Ave., 15, Cheboksary, Chuvash Rep., 428010, Russia
Abstract. In this research we consider the morphofunctional changes of different zones of the tendon complex in the fibroplastic phase of reparative regeneration after suturing the experimental tendon rupture. The experiment was carried out on 23 mature male rabbits of chinchilla breed. The features of infiltrates, structural changes of the tendon fiber and restructuring of the vessels of the microcirculatory bed in the proximal, middle and distal part of the tendon are determined. The morphological criteria for the diagnosis of secondary alterative changes on the 7th day of reparative regeneration of tendons are given. The quantitative and qualitative indicators of interrelations between reactive changes and the emerging regenerate are revealed. The roles of the studied zones of the tendon complex in the process of healing of the Achilles tendon are indicated. Thus, on the 7th day of the early postoperative period, the processes presented at the site of the postoperative wound of the skin and subcutaneous tissue were the completion of the stage of postoperative wound contraction and corresponded to the beginning of the proliferative stage of skin healing. In the proximal part of the tendon of the complex was dominated by reactive processes in the form of vascular reactions of the microvasculature, migration of blood cells from the microvasculature in endotelialna space
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2018 - V. 25, № 3 - P. 166-170
involved in the cellular response to the development of inflammation in the middle third of the tendon. The processes taking place in the middle part of the tendon complex, consistent with the exudative phase of inflammation and the early stages fibroplastic reparations, and exudation are more pronounced in peritoneal-ny spaces. Morphological picture of the formation of the regenerate in the central part had organotypical in nature and took place against the background of pronounced secondary alterative processes as a result of the traumatic edema of tissues, which was confirmed by the revealed regularities of the areas of tendon fibers and optical density. The distal section of the Achilles tendon remained intact to the reparative processes.
Key words: Achilles tendon, tendon morphometry, tendon regeneration, fibroplastic healing phase, tendon complex zones.
Литература
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия. М.: Медицина, 2007.
2. Банин В.В. Роль перицитов в механизме новообразования сосудов регенерирующей соединительной ткани // Морфология. 2004. Т. 125, № 1. С. 45-50.
3. Казакова И.А. Механизмы влияния макрофагов на репаративную регенерацию: автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Екатеринбург, 2007. 24 с.
4. Лаврищева Г.И., Оноприенко Г.А. Морфологические и клинические аспекты репаративной регенерации опорных органов и тканей. М.: Медицина, 1996. 208 с.
5. Ackermann P.W. Neuronal regulation of tendon homoeostasis // International journal of experimental pathology. 2013. Vol. 94, N4. P. 271-286.
6. Lui P.P.Y., Peng Z., Chan K.M., Oin L. Biology and augmentation of tendon-bone insertion repair // J Orthop Surg Res. 2010. Vol. 5, N1. P. 1-7.
7. Zantop T., Tillmann B., Petersen W. Quantitative assessment of blood vessels of the human Achilles tendon: an immunohistochemical cadaver study // Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 2003. Vol. 123, N9. P. 501-504.
References
1. Avtandilov GG. Medicinskaya morfometriya [Medical morphometry]. Moscow: Medicina; 2007. Russain.
2. Banin VV. Rol' pericitov v mekhanizme novo-obrazovaniya sosudov regeneriruyushchej soedini-tel'noj tkani [The role of pericytes in the mechanism of vascular neoplasm of regenerating connective tissue]. Morfologiya. 2004;125(1):45-50. Russian.
3. Kazakova IA. Mekhanizmy vliyaniya makrofagov na reparativnuyu regeneraciyu [Mechanisms of macrophage influence on reparative regeneration] [dissertation]. Yekaterinburg; 2007. Russian.
4. Lavrishcheva GI, Onoprienko GA. Morfologi-cheskie i klinicheskie aspekty reparativnoj regeneracii opornyh organov i tkanej [Morphological and clinical aspects of reparative regeneration of supporting organs and tissues]. Moscow: Medicina; 1996. Russian.
5. Ackermann PW. Neuronal regulation of tendon homoeostasis. International journal of experimental pathology. 2013;94(4):271-86.
6. Lui PPY, Peng Z, Chan KM, Oin L. Biology and augmentation of tendon-bone insertion repair. J Orthop Surg Res. 2010;5(1):1-7.
7. Zantop T, Tillmann B, Petersen W. Ouantitative assessment of blood vessels of the human Achilles tendon: an immunohistochemical cadaver study. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 2003;123(9):501-4.
