CC BY
36
Орипнальы досл1дження
Original Researches
УДК 616.718.7:616.75-001-002-092.9 DOI: 10.22141/1608-1706.3.18.2017.105366
Касатка О.В., 1ванов Г.В., lстомiн А.Г., Петренко Д.€.
Навчально-науковий медичний комплекс «Ун'терситетська клiнil<cl» ХНМУ, м. Харюв, Украна
Харювський на^ональний медичний ун'терситет МОЗ Укра!ни, м. Харюв, Украна
ДУ «1нситут патологи хребта та суглоб'ю ¡м. проф. М.1. Ситенка» НАМН Украни, м. Харюв, Украина
Експериментальна модель ушкодження ажллова сухожилля в лабораторних щур1в
Резюме. Актуальнсть. Ушкодження ахллова сухожилля спостергаеться в осб, як ведуть активний спосб життя або профеайно займаються спортом. Хрончне запалення та ушкодження ахллова сухожилля при-зводять до стйко! та тривало! втрати працездатност хворого, а також до значних матеральних затрат на лкування. Мета дослдження: розробити та верифкувати за допомогою магнтно-резонансно! томографа експериментальну бюлогчну модель ушкодження ахллова сухожилля в лабораторних щурв. Матер'юли та методи. Експериментальне моделювання здйснювалося на 10лабораторних щурах вком до 12 м1сяц1в, вагою до 300-350 г. Моделювання травми сухожилля ^епСо оа1уапеив) блих лабораторних щур1в викону-вали хрургчним шляхом за артротомчним типом в асептичних умовах п д наркозом. З метою вивчення змн, що вдбуваються в ушкодженому сухожилл¡, через 7, 14,21 та 28дб псля хрургчного втручання в щур1в проводили магнтно-резонансно-томографчнедослдження ушкоджено!зони ахллова сухожилля. Результати. У результат проведених хрурпчних втручань у жодного щура не було виявлено ускладнень як пд час хрур-пчного втручання, так й у псляоперацйному перюд. УсI псляоперацйнI рани зажили первинним натягом. Вдпов дно до цього вс'1 щури повнстю пройшли протокол обстеження. Установлено, що запальний процес в ахлловому сухожиллI продовжуеться протягом 21 доби псля х'рург'чного втручання, а вдновлення дефекту сухожилково! тканини залежить вд репаративного потенцалу конкретно! особини. Висновки. Роз-роблено та верифковано експериментальну болотну модель тендопатП ахллова сухожилля, що можна використовувати для дослджень ефективност застосування рзних видв лкування.
Ключовi слова: тендопатя; ахллове сухожилля; експериментальне моделювання; магнтно-резонансна томографя
Травма
Вступ
Ушкодження ахтлова сухожилля спостертаеться в ошб, яю ведуть активний спошб життя або професшно займаються спортом. Дане захворювання може про-являтися як у виглядi повного розриву сухожилля, що потребуе проведення х^рурпчного втручання, так й у вигавдд тендинпу. Хрошчне запалення та ушкодження ахтлова сухожилля призводять до стшко! та тривало! втрати працездатност хворого, а також до значних ма-тер1альних затрат на лшування [1].
Прогрес у лшуванш цього захворювання пов'язаний iз розробками новгтшх методiв лшуван-ня, метою використання яких е прискорення вщ-новлення сухожилка та швидке повернення хворого до звичного життя та професшно! дiяльностi. Осно-вними напрямками у виршенш даного питання е
вдосконалення фармацевтичних i реабтггацшних заходiв, але, незважаючи на деяке просування в да-ному напрямку, залишаються поодиноы обмеження в можливост лшування [2].
Подальше вдосконалення та розробка новггшх технологш л^вання тендопати ахтлова сухожилля пов'язаш i3 застосуванням бюлопчних методiв лшу-вання, оцшку результату використання яких доцть-но проводити в умовах бюлопчного експерименту [3]. При цьому експериментальне моделювання ушкодження ахтлова сухожилля в лабораторних тварин мае бути наближеним до реального патолопчного стану в людини. На сучасному етат розвитку дiагностичних технологш верифшащя тако! втповтносп можлива iз застосуванням сучасних дiагностичних методiв. На жаль, бтьшють бюлопчних моделей, яы використову-
© «Травма», 2017 © Trauma, 2017
© Видавець Заславський О.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017
Для кореспонденцп: Касатка О.В., Харювський нацюнальний медичний уыверситет, пр. Науки, 4, м. Харюв, 61022, Украша; e-mail: redact@i.ua For correspondence: O. Kasatka, Kharkiv National Medical University, Nauky аve., 4, Kharkiv, 61022, Ukraine; e-mail: redact@i.ua
ють тепер, не вщповщають цiй умов^ що робить наше дослiдження актуальним.
Мета дослщження: розробити та верифшувати екс-периментальну бiологiчну модель ушкодження ахиллова сухожилля в лабораторних щурiв.
Матер1али та методи
Дослщження проведене в умовах експерименталь-но-бюлопчно! клiнiки та лаборатори морфолог!! спо-лучно! тканини державно! установи «1нститут патолог!! хребта та суглобiв iм. проф. М.1. Ситенка НАМН Укра-!ни». Експериментальне моделювання здшснювалося на 10 лабораторних щурах вшом до 12 мюящв, вагою до 300—350 г. Виконавщ експериментального дослiдження ознайомлеш з вимогами бвропейсько! конвенц!! захис-ту хребетних тварин, яких використовують в експери-ментальних та шших наукових цiлях (Страсбург, 1986), закону Укра!ни № 3447-IV вщ 21.02.2006 р. «Про захист тварин в!д жорстокого поводження» та зобов'язуються гуманно поводитись iз пiддослiдними тваринами.
Моделювання травми сухожилля (!епёо еа1уапеш) бтих лабораторних щурiв виконували хiрургiчним шляхом за артротомiчним типом в асептичних умовах тд наркозом. Щура фшсували за лапи в положеннi лежачи на живота. Часткове пошкодження сухожилля виконували у виглядi прямо! травми скальпелем. Опе-рацiйне поле визначали в першiй третинi вiд мюця крь плення сухожилля до бугра п'ятково! кiстки (рис. 1), у цьому мющ кровопостачання сухожилля прше. Роз-рiзом широко вiдкривали передбачувану зону пошкодження. Дтянку сухожилля вщокремлювали вiд при-леглих тканин. Пд сухожилля проводили распатор i скальпелем фронтально до упору в распатор розшкали сухожилля на третину його ширини. Рану обробляли сухим антибютиком i ушивали пошарово.
З метою вивчення змш, що вщбуваються в ушко-дженому сухожиллi, через 7, 14, 21, та 28 дiб тсля хь рургiчного втручання щурам проводили магнггно-ре-зонансно-томографiчне дослщження ушкоджено! зони ахиллова сухожилля.
Результати
У результатi проведених хiрургiчних втручань у жодного щура не було виявлено ускладнень як пiд час х!рурпчного втручання, так i в шсляоперацшному перiодi. yci пiсляоперацiйнi рани зажили первинним натягом. В!дпов!дно до цього вш щури повнiстю про-йшли протокол обстеження. Через 7 та 14 дiб пiсля моделювання магштно-резонансна томографiя (МРТ) ахiллова сухожилля у вшх щурiв виявила шдвищення iнтенсивностi сигналу в зонi хiрургiчних манiпуляцiй у режимi Т2, а також наявнють дефекту прооперованого сухожилля (рис. 2 а, б).
Через 21 добу тсля х^рурпчного втручання в проопе-рованих щурiв, як i при минулих МРТ-дослiдженнях, вщзначали пiдвiщену iнтенсивнiсть сигналу в зош хь рургiчного втручання, при цьому у 8 щурiв спостерта-ли незначне зменшення дефекту прооперовано! дтян-ки сухожилля (рис. 3). Через 28 дiб пiсля хiрургiчних маншуляцш на ахiлловому сухожиллi в 6 щурiв штен-сивнiсть томографiчного сигналу значно зменшилась, у 2 щурiв — у режимi Т2 незначно зменшилась порiвня-но з дослщженням через 21 добу пiсля операци. Повне вiдновлення зони дефекту ахтлова сухожилля зазначе-но у 2 щурiв, у 6 — часткове, а ще у 2 щурiв сухожилля не вiдновилось (рис. 4).
Патолопя опорно-рухового апарату становить бть-ше нiж 50 % в!д усiх хронiчних захворювань в ошб вь ком понад 50 роыв. При цьому в 30—50 % випадюв це пов'язано iз заняттями спортом. Тендопати займають одне з перших мюць серед спортивних травм м'язово-скелетно! системи [4].
Лабораторних щурiв достатньо часто використову-ють для експериментального моделювання розриву ахтлова сухожилля або його тендопати, застосовуючи хiмiчнi або фiзичнi методи його травматизаци [5]. Ме-ханiчна шдукщя тендопати в лабораторних щурiв до-сягаеться примушенням тварин бiгти нагору по схилу до 10° або завдяки бiгу тiльки на задшх кiнцiвках. Аль-тернативним варiантом е електрична стимулящя ско-рочення м'язiв гомiлки [6].
Рисунок 1. Х1рург!чний доступ до ахллова сухожилля в лабораторного щура
Рисунок 2. Фотов'щбитки з МРТ ах'шлова сухожилля лабораторних щурiв через 7 (а) та 14 (б) д!б тсля х'рурпчного втручання. Вiдмiчаються
пщвищення ¡нтенсивност! сигналу в зон! хiрургiчноl машпуляцп, а також дефект ахллова сухожилля
Том 18, № 3, 2017
www.mif-ua.com,http://trauma.zaslavsky.com.ua
87
Рисунок 3. Фотовдбитки з МРТ ахллова сухожилля лабораторних щур!в через 21 добу п!сля х!рург1чного втручання. 1нтенсивн1сть
сигналу в зон! хiрургiчного втручання збергаеться. Дефект ахллова сухожилля незначно зменшився
Рисунок 4. Фотов дбитки з МРТ ахллова сухожилля лабораторних щурiв через 28 дiб тсля х'рурпчного втручання. 1нтенсивнсть сигналу зменшена, вдзначено часткове вдновлення ушкодженоi длянки ахллова сухожилля
Привабливою з точки зору швидкост отримання бажаного результату та фшансових витрат е xÍMÍ4Ha шдукщя тендопатп ахшлова сухожилля. Найбшьш часто використовують введення колагенази в сухожилля, але юнують i новггш методи, так як внутрш-ньосухожилкове введення TGF-P1 [7]. Ще одним з останшх варiантiв стимуляцп розвитку тендопатп' е введення субстанцп Р, що е нейропептидом i модулятором болю, який призводить до пролiферацil тен-доцитiв та 1х нейроваскуляризацп. Повторнi ш'екци ще1 речовини призводять до запальних процеав у сухожиллi [8].
Поряд iз даними варiантами моделювання ушко-дження ахшлова сухожилля вiдомi моделювання ушко-дження за допомогою радiочастотних хвиль [9] або методика звичайного перерiзання сухожилля [10].
У нашому дослщженш ми проводили хiрургiчне моделювання ушкодження ахиллова сухожилля в лабораторних щурiв шляхом механiчного створення його дефекту. МРТ ушкоджених сухожиль виявила, що у вшх прооперованих тварин виникло запалення в зош хiрур-пчно1 маншуляци. Зменшення ознак запалення визна-чено в бшьшосл щурiв (у 8 з 10 тварин у груш, що до-слщжували) через 21 добу тсля хiрургiчного втручання. Часткове вщновлення дефекту сухожилля в поеднаннi зi зменшенням запального процесу спостерiгали тльки в 60 % прооперованих тварин, що свщчить про обмеже-шсть репаративного потенцiалу тканини сухожилля без проведення лкувальних заходiв. Таким чином, засто-сування розроблено! нами моделi створюе in vivo тен-допатш ахшлова сухожилля, а здiйснення подальших експериментальних дослiджень дозволить проводити випробування рiзних лiкувальних заходiв, що використовують при тендопатп ахшлова сухожилля.
Висновки
1. Розроблено та верифтэвано експериментальну бiологiчну модель тендопатп ахшлова сухожилля, що можна використовувати для дослщжень ефективностi застосування рiзних видiв лiкування.
2. Запальний процес в ахшловому сухожиллi про-довжуеться протягом 21 доби, а вшновлення дефекту сухожилково1 тканини залежить вiд репаративного по-тенцiалу конкретно1 особини.
3. Доцшьним е проведення гiстологiчних досль джень, метою яких буде визначення репаративних про-цесiв у зош запалення як без л^вання, так i iз застосу-ванням терапевтичних заходiв.
Конфлiкт ÍHTepecÍB. Автори заявляють про вщ-сутнiсть конфлiкту штереав при пiдготовцi дано1 статтi.
Список л1тератури
1. Mafulli N. Achilles tendinopathy: etiology and management / Mafulli N, Sharma P., Luscombe K.L. // Journal of Social Medicine. — 2004. — Vol. 97(10). — P. 472-476.
2. Alfredson H. A treatment algorithm for managing Achilles tendinopathy: new treatment options / Alfredson H, Cook J. // British Journal of Sport Medicine. — 2007. — Vol. 41. — P. 211-216.
3. Sen B. The effect of autologous platelet rich plasma in the treatment of Achilles tendon ruptures: an experimental study on rabbits / Sen B, Guler S, Cecen B., Kumptepe E. // Balkan Medical Journal. — 2016. — Vol. 33. — P. 94-101.
4. Kannus P. Tendons — a source of major concern in competitive and recreational athletes // Scand. J. Med. Sci. Sports. — 1997. — 7. — P. 53-54.
5. Silva R.D., Glazebrook M.A., Campos V.C., Vasconcelos A.C. Achilles tendinosis: a morphometrical study in a rat model//Int. J. Clin. Exp. Pathol. — 2011. — 4. — P. 683-691.
6. Ng G.Y., Chung P.Y., Wang J.S., Cheung R.T. Enforced bipedal downhill running induces Achilles tendinosis in rats // Connect. Tissue Res. — 2011. — 52. — Р. 466-471
7. Bell R.., Li J., Gorski D.J. et al. Controlled treadmill exercise eliminates chondroid deposits and restores tensile properties in a new murine tendinopathy model // J. Biomech. — 2013. — 46. — P. 498-505.
8. Andersson G., Backman L.J., Scott A. et al. Substance P accelerates hypercellularity and angiogenesis in tendon tissue
and enhances paratendinitis in response to Achilles tendon overuse in a tendinopathy model // Br. J. Sports Med. — 2011. — 45. — P. 1017-1022.
9. Experimental model of Achilles tendon injury in rats Flavia Emi Akamatsu I, Samir Omar Saleh II, Walcy Rosolia Teodoro III, Alexandre Queiroz da Silva I // Acta Cirurgica Brasileira. — 2014. — Vol. 29(7). — P. 417.
10. Xiong X, Wu L, Xiang D, Ni G, Zhao P, Yu B. Effect of platelet-rich plasma injection on early healing of Achilles tendon rupture in rats // Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi. — 2012 Apr. — 26(4). — P. 466-71.
OmpuMaHO 25.04.2017 ■
Касатка О.В., Иванов Г.В., Истомин А.Г., Петренко Д.Е.
Научно-учебный медицинский комплекс «Университетская клиника» ХНМУ, г. Харьков, Украина Харьковский национальный медицинский университет МЗ Украины, г. Харьков, Украина ГУ «Институт патологии позвоночника и суставов им. проф. М.И. Ситенко» НАМН Украины, г. Харьков, Украина
Экспериментальная модель повреждения ахиллова сухожилия у лабораторных крыс
Резюме. Актуальность. Повреждение ахиллова сухожилия наблюдается у лиц, ведущих активный образ жизни или профессионально занимающихся спортом. Хроническое воспаление и повреждение ахиллова сухожилия приводят к устойчивой и длительной потере трудоспособности больного, а также к значительным материальным затратам на лечение. Цель исследования: разработать и верифицировать с помощью магнитно-резонансной томографии экспериментальную биологическую модель повреждения ахиллова сухожилия у лабораторных крыс. Материалы и методы. Экспериментальное моделирование проводилось на 10 лабораторных крысах в возрасте до 12 месяцев, весом до 300—350 г. Моделирование травмы сухожилия (1еш!о са1уапеш) белых лабораторных крыс выполняли хирургическим путем по артро-томическому типу в асептических условиях под наркозом. С целью изучения изменений, происходящих в поврежденном сухожилии, через 7, 14, 21, и 28 суток после хирургического вмешательства у крыс проводили магнитно-резонансно-то-
мографическое исследование поврежденной зоны ахиллова сухожилия. Результаты. В результате проведенных хирургических вмешательств ни у одной из крыс не были обнаружены осложнения как во время хирургического вмешательства, так и в послеоперационном периоде. Все послеоперационные раны зажили первичным натяжением. В соответствии с этим все крысы полностью прошли протокол исследования. Установлено, что воспалительный процесс в ахилловом сухожилии продолжается в течение 21 суток после хирургического вмешательства, а восстановление дефекта сухожильной ткани зависит от репаративного потенциала конкретной особи. Выводы. Разработана и верифицирована экспериментальная биологическая модель тендопатии ахиллова сухожилия, которую можно использовать для исследования эффективности применения различных видов лечения. Ключевые слова: тендопатия; ахиллово сухожилие; экспериментальное моделирование; магнитно-резонансная томография
O.V. Kasatka, G.V. Ivanov, A.G. Istomin, D.E. Petrenko
Educational-Research Medical Complex "University clinic" of Kharkiv National Medical University, Kharkiv, Ukraine
Kharkiv National Medical University Ministry of Health of Ukraine, Kharkiv, Ukraine SE "Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology", Kharkiv, Ukraine
Experimental model of Achilles tendon injury in laboratory rats
Abstract. Background. Achilles tendon injury occurs in persons leading an active lifestyle, or professionally engaged in sport. Chronic inflammation and damage to the Achilles tendon result in sustained and longtime disability, as well as to significant expenditures for treatment. The purpose of the study was to develop and verify an experimental biological model of damage to the Achilles tendon in laboratory rats using magnetic resonance imaging. Materials and methods. Experimental modeling was performed in 10 laboratory rats aged up to 12 months, weighing up to 300—350 g. Simulation of tendon calvaneus injury in white laboratory rats was performed surgically by arthrotomy, under aseptic conditions, under anesthesia. In order to study the changes taking place in the injured tendon, on the 7th, 14th, 21st, and 28th days after the surgical intervention, the rats underwent magnetic
resonance imaging (MRI) of the zone of the damaged Achilles tendon. Results. As a result of the surgical interventions, one rat was found to have no complications, either during surgery or during the postoperative period. All postoperative wounds healed with primary tension. Accordanly, all rats passed the complete protocol of the study. It was established that the inflammatory process in the Achilles tendon lasts for 21 days postoperatively, and the restoration of the tendon tissue defect depends on the reparative potential of an individual. Conclusions. The experimental biological model of Achilles tendonpathy has been developed and verified, that can be used to study the effectiveness of various types of treatment.
Keywords: tendopathy; Achilles tendon; experimental modeling; magnetic resonance imaging
TOM 18, № 3, 2017
www.mif-ua.com,http://trauma.zaslavsky.com.ua
89
