CC BY
23
Орипнальы дослiдження
Original Researches
УДК 617.586.6-009.7:[611.748.9:57.086] DOI: 10.22141/1608-1706.3.20.2019.172093
Турчин О.А., Григоровська А.В., Коструб О.О., Лябах А.П. дУ «1нститут травматологи та ортопед!! НАМН Укра'ни», м. Ки!в,Укра1на
Пстолопчш особливост будови плантарноТ пластинки капсули плеснофалангового суглоба
Резюме. Мета роботи: аналз результат пстолопчного досл1д>кення плантарноi пластинки капсули плеснофалангового суглоба; виявлення особливостей будови, характернихдля структури ентезису. Матерали та методи. Досл1джено 11 зразюв тканин плантарноi'пластинки капсули 2-4-го плеснофалангових суглобв, шють ¡з яких були взят у двох свжих травматичних ампутованих юн^вках. 1нш1 п'ять зразюв отримали при екзартикуляцИ другого пальця у пац1ент1в ¡з крайнм ступенем ф1ксованоi' молоткоподбно! деформацИ. Середнй вк пац1ент1в становив 65,28 ± 10,32 (45-74) року, чоловШ було 3, ж1нок — 4. Для пстолопчного досыдження вдбирали фрагменти сухожильно-юсткового з'еднання, як проходили звичайну пстолопчну обробку. Препарати досл1джували в свШ, що проходить через систему л1нз мкроскопа OLYMPUS CX-41. ГрадацИ вираженост морфологчних показниюв оц1нювали зпдно з визуальною аналоговою шкалою вд низького до високого ступеня при збльшенн х 100. Результати. У дослдкуваних зразках плантарноi' пластинки виявили характерн1 пстолопчн'1 ознаки, властивi для структури ф1брозно-хрящового ентезису. У мсц кр1плення сполучноi' тканини до суглобовоi' поверхн спостергалась поступова трансформа^я ф'брозно! тканини в мiнералiзовану юсткову тканину, що мкроскопчно характеризувалось зональнстю цього переходу. Ентезис плантарноi' пластинки мав чотири окрем'1 зони: перша зона представлена Щ1льною оформленою сполучною тканиною; друга зона — волокнистим хрящем без ознак звапнення; третя — мiнералiзованим волокнистим хрящем; четверта — власне юсткою. Висновки. Описана пстолопчна будова длянок кр1плення плантарноi' пластинки капсули плеснофалангового суглоба до головок плеснових юсток в'1дпов'1дае типовiй структур ф'брозно-хрящового ентезису, характерною ознакою якого е наявнсть волокнистого хряща, локалiзацiя переважно бля епiфiзiв, обмеженсть зони при^плення. Ключовi слова: плантарна пластинка; метатарзалг'я; стопа; ентезис; пстолопчне дослдкення
Травма
Вступ
Плантарна пластинка (ПП) капсули плеснофалангового суглоба (ПлФс) е основною структурою, що стабшзуе ПлФс. Вона перешкоджае перерозгинанню проксимально! фаланги в ПлФс та захищае його вщ перевантаження з кшця середньо! фази кроку до вщ-штовхування стопи [1, 2].
За даними бшьшосл авторiв, тривале циктчне перевантаження ПП iз розвитком у нш дегенеративних змш та розриву е причиною для виникнення больово-го синдрому при метатарзалги та нестабтьносп ПлФс
[1-3].
Анатомiчно ПП являе собою широку, мщну, але гнучку сщчку прямокутно! або трапещеподiбноí фор-ми та е точкою мщного кршлення сухожилюв, зв'язок i
дистальних волокон плантарного апоневрозу. Через це деяю дослщники вважають и ентезисом [4, 5]. За даними лггератури, окремi зони ентезису ПП вiдрiзняються за кштинним складом, мають рiзнi мехашчш власти-восп та функцюнальне призначення [5].
Анатомо-топографiчнi параметри ПП дослщжеш детально, у той час як пстолопчш особливост будови недостатньо висвгтлеш в сучаснш лiтературi [1, 4].
Поглиблене дослщження пстологи цього утворення сприятиме уточненню патофiзюлогií та мехашзму болi при метатарзалги.
Мета роботи — аналiз результатiв гiстологiчного дослщження плантарно! пластинки капсули плесно-фалангового суглоба; виявлення особливостей будови, характерних для структури ентезису.
© «Травма» / «Травма» / «Trauma» («Travma»), 2019
© Видавець Заславський О.Ю. / Издатель Заславский А.Ю. / Publisher Zaslavsky O.Yu., 2019
Для кореспонденци: Турчин Олена Андрнвна, кандидат медичних наук, молодший науковий сшвробгтник в1дд1лення патологи стопи та складного протезування, ДУ «1нститут травматологи та ортопедн НАМН УкраТни», вул. Бульварно-Кудрявська, 27, м. КиТв, 01601, УкраТна; e-mail: olenaturch@gmail.com; контактний тел.: +38 (097) 901-02-71.
For correspondence: Olena Turchin, PhD (Med), Department of foot pathology and complex prosthetics, State Institution "Institute of Traumatology and Orthopaedics of the NAMS of Ukraine', Bulvarno-Kudriavska st., 27, Kyiv, 01601, Ukraine; e-mail: olenaturch@gmail.com; phone: +38 (097) 901-02-71.
Рисунок 1. Кстково-сухожилкове з'еднання пе-редбачае поступовий перехд вд власне тканини сухожилка до пластинчасто/ к!стки i складаеть-ся з 4 зон: фiброзноí тканини, немiнералiзова-но/ хрящово/ тканини, фiброзно-хрящовоí зони з ознаками звапнення I к!стково/ тканини
Матерiали та методи
Матерiалом для дослщження стали 11 зразыв тканин ПП капсули 2-4-го ПлФс, шють iз яких були взят у двох свiжих травматичних ампутованих кш-цiвках. Iншi п'ять зразыв отримали при екзартику-ляцп другого пальця у пацieнтiв iз крайшм ступенем фшсовано! молоткоподiбноl деформацп. Середнш вiк пацieнтiв становив 65,28 ± 10,32 (45—74) року, чоловiкiв було 3, жшок — 4. Використання даних з юторш хвороби проведене з урахуванням вимог комитету з бюетики ДУ «1нститут травматологи та орто-педп НАМН Украши».
Для гiстологiчного дослiдження вiдбирали фрагмента сухожильно-шсткового з'еднання, якi проходили звичайну пстолопчну обробку (зразки тканини фшсували в 10% розчиш нейтрального формалiну
(рН 7,4) протягом 24 годин). Шсля фiксацii у фор-малiнi зразки промивали в проточнш водi, вирiзали вiдповiднi дшянки. Препарати зневоднювали шляхом проводки через спирти зростаючоi мiцностi та заливали в парафш; з парафшових блокiв на рота-цiйному мiкротомi виготовляли серiйнi гiстологiчнi зрiзи завтовшки 5 мкм, якi потiм забарвлювали ге-матоксилiном i еозином. Препарати дослщжували в свiтлi, що проходить через систему лшз мiкроскопа OLYMPUS CX-41. Градаци вираженостi морфоло-пчних показникiв оцiнювали згiдно з вiзуальною аналоговою шкалою вiд низького до високого ступе-ня при збшьшенш х 100.
Результати
У дослщжуваних зразках ПП ПлФс визначали ште-грацiю щiльноi оформленоi сполучноi тканини в истку, тобто характерш пстолопчш ознаки, властивi для структури ентезису. У мiсцi крiплення сполучноi тканини до суглобовоi поверхш спостерiгалась поступова трансформацiя фiброзноi тканини в мiнералiзовану кiсткову тканину, що мшроскошчно характеризува-лось зональнiстю цього переходу (рис. 1).
Типовий фiброзно-хрящовий ентезис мае чотири окремi зони, яы структурно утворюють безперервний перехщ вiд сполучноi до кiстковоi тканини (рис. 2А). Перша зона — збагачена фiбробластами щтьна оформлена сполучна тканина; щiльнi тяж фiбробластiв орь ентованi переважно в однш площиш (рис. 2Б).
Друга зона — волокнистий хрящ без ознак звапнення або вторинноi осифшацп, з численними авас-кулярними дтянками. Основу даноi зони складають зрш хондроцити та м!жкштинний колагеновий ма-трикс (рис. 3А). Описана зона в!дмежована вщ на-ступноi базофтьною лМею, що вщокремлюе мше-рал!зоваш та немшерал!зоваш зони волокнистого хряща (рис. 3Б, В).
Рисунок 2. А — зональнсть трансформац!/' щльно/ оформлено/ сполучно/ тканини плантарно/ пластинки в спонпозу головки плесново/ к!стки; Б — зрла сполучна тканина являе собою щiльнi тяж! фi-бробласт!в, ор1ентован! в однй площиш; м1жкл!тинна речовина — колагенов! пучки, в оформлешй сполучн!й тканин! вони здебльшого однонаправлеш, /х об'ем переважае над кл'/тинними елемента-ми. М1ж паралельно ор!ентованими колагеновими волокнами розмiщенi ф'броцити
Рисунок 3. А — на сухожильному боц демаркац'/йно!'л'шп спостергаеться помрна пролфераця хон-дроцит!в, а сухожильн! волокна можуть поширюватись до остеохондрального переходу; Б — роз-межувальна л!н!я в структурi ентезису, як правило, демонструе бльш плавну трансформац!ю хряща ук!стков!балки, нiжпод'бний перехщ одше/ тканинив 1ншуна остеохондральномуз'еднанш; В — ви-ражен!сть звапнення кластер!в хондроцилв може широко варiювати I являе собою смугу р!зко базо-
фльного забарвлення
Рисунок 4. А — м1нерал1зований ф'/брозно-хрящовий шар в'щокремлений в'щ пщлеглоI кстковоI тканини однiею або деклькома базофльними л!н!ями (л!н!я цементацИ); Б — межа мiж ф!брозним хрящем з ознаками звапнення i субхондральною юстковою тканиною виражена нечтко; В — пщ час росту кютково/ тканини колагеновi волокна сухожилка проростають глибше в п'щлеглу спонпозу; Г — остеогенез у сухожильно-юстковому з'еднанш дозволяе зд!йснити плавний мехашчний перехщ
щльно/ оформленоI сполучноI тканини в спонпозу
Третя зона — мшер^зований волокнистий хрящ. Це аваскулярна зона, представлена хрящовою тканиною з ознаками звапнення, основну кштинну популя-цiю в яий становлять хондроцити i фiброцити серед колагенових пучкiв, орieнтованих переважно в однiй площинi (рис. 4А, Б). Ця зона являе собою справжнш перехiд тканини сухожилка до истки i створюе межу з субхондральною спонгiозою. Четверта зона представлена власне истковою тканиною (рис. 4В, Г).
Обговорення
Сухожилок, зв'язка, апоневроз або суглобова капсула може кршитися до истки рiзними способами, за-лежно вiд мюця прикрiплення — епiфiза або дiафiза. Фiброзно-хрящовий ентезис — анатомiчна структура складно! будови, що представляе один iз варiантiв прикрiплення щтьно! оформлено! сполучно! тканини (сухожилля, зв'язки, фасци або капсули) до поверхш кустки, переважно в мiсцях, де немае оистя, напри-клад у дтянках епiфiзiв [6]. Ентезис складаеться iз 4 зон: щiльно! волокнисто! сполучно! тканини, некаль-цифiкованого волокнистого хряща, кальцифшованого волокнистого хряща та истки [7]. Волокна фiброзно! тканини при^плюються безпосередньо до кiстки або оистя головним чином через шар волокнистого хряща, в якому колагеновi волокна зв'язки з'еднуються з аморфною мiжклiтинною речовиною, а фiбробласти iнкапсулюються та стають схожими на хондроцити. Така перехщна зона характерна для мюця при^плен-ня синовiально! оболонки до периферй' суглобового хряща. Пдошовна поверхня ПП, звужуючись дис-тально, стае бiльше подiбна до зв'язки, складаючись iз бiльшо! илькосл фiбробластiв та меншо! хондроцитiв. Фiброзно-хрящовi ентезиси присутнi на епiфiзах до-вгих кiсток i на дрiбних кустках кистей та стоп. N. Maas та ш. вважають, що фiброзно-хрящова будова ПП по-дiбна до будови менiска та annulus fibrosis мiжхребце-вих дисков [5].
У мющ крiплення сухожилка до истки пучки колагенових волокон (шарпеевсьи), орieнтованi у на-прямку найбтьшо! напруги, вростають у истку. В такому випадку мiж волокнами колагену розташоваш остеобласти, якi продовжують продукувати матрикс истково! тканини, чим забезпечують можливють апо-зицiйного росту истки та функцш оистя в зош при-крiплення [5, 8].
J.T. Deland та iн. не виявили еластичних волокон, а R.B. 3rd Johnston, навпаки, виявив невелику концен-трацш еластину [9, 10]. У нашому дослiдженнi елас-тичш волокна не були виявленi.
Колагеновi волокна центрально! та периферично! частин ПП орieнтованi поздовжньо та е дистальним продовженням волокон пiдошовного апоневрозу, за рахунок чого забезпечуеться «лебщковий» мехашзм у кожному ПлФс. На рiвнi глибоко! пiдошовно! мiж-плесново! зв'язки волокна набувають поперечно! орь ентацй' [5].
Нещодавнiми дослiдженнями було показано, що кровопостачання ПП вщбуваеться за рахунок ото-
чуючих м'яких тканин проксимально та дистально, у той час як центральна частина аваскулярна [11]. Ми не виявили васкуляризаци ПП, бшьша !"! частина представлена аваскулярними дшянками. Слаб-псть васкуляризаци ентезиса сповiльнюe його вщ-новлення при хронiчному перенавантаженш. Цей факт може бути важливим для подальшого розумш-ня патофiзiолоri!' ПП.
Висновки
Описана гiстологiчна будова дшянок крiплення ПП капсули ПлФс до головок плеснових исток вщповщае типовш структурi фiброзно-хрящового ентезису, характерною ознакою якого е наявнiсть волокнистого хряща, локалiзацiя переважно бiля епiфiзiв, обмеженiсть зони прикрiплення. Пучки сухожильних колагенових волокон проростають в хрящову частину ентезису, дифузно поширюючись у мiнералiзованому волокнистому хрящi. Шарпеевсьи волокна безпосередньо проникають в ком-пактну кiсткову тканину кортикального шару, штегруючись з кiстковими трабекулами. Немше-ралiзована та мiнералiзована частини фiброзного хряща розмежованi чiткою демаркацiйною лшею, а межа мiж фiброзним хрящем з ознаками звапнення i субхондральною кiстковою тканиною ви-ражена нечггко. За рахунок особливостей будови ПП здатна витримувати навантаження в рiзних на-прямках.
Етичний аспект. Ус процедури, що проводилися в дослщженш за участю пацieнтiв, вiдповiдали етичним стандартам шституцшного та/або нацiонального до-слiдницького комiтету, а також Гельсшсько! деклара-ци 1964 року i Г! бiльш пiзнiм змiнам або порiвнянним етичним стандартам.
Конфлiкт штереав. Дана публiкацiя не викликае будь-якого конфлшту мiж авторами, не була i не буде предметом комерцшно! зацiкавленостi чи винагороди в жоднш формi.
Список лiтератури
1. Doty J.F., Coughlin M.J. Metatarsophalangeal joint instability of the lesser toes and plantar plate deficiency // J. Am. Acad. Orthop. Surg. — 2014. — 22(4). — P. 235-245. doi: 10.5435/JAAOS-22-04-235.
2. Umans H., Srinivasan R., Elsinger E, Wilde G.E. MRI of lesser metatarsophalangeal joint plantar plate tears and associated adjacent interspace lesions // Skeletal Radiol. — 2014. — 43(10). — P. 1361-1368. doi: 10.1007/s00256-014-1920-8.
3. CoughlinM.J., BaumfeldD.S., Nery C. SecondMTPjoint instability: grading of the deformity and description of surgical repair of capsular insufficiency // Phys. Sportsmed. — 2011. — 39(3). — Р. 132-41. doi: 10.3810/psm.2011.09.1929.
4. Nery С., Umans H., Baumfeld D. Etiology, Clinical Assessment, and Surgical Repair of Plantar Plate Tears // Seminars in Musculoskeletal Radiology. — 2016. — 20(2). — P. 204-212. http://dx.doi.org/10.1055/s-0036-1581114.
5. Maas N.M.G., Grinten M., Bramer W.M., Kleinren-sink G.-J. Metatarsophalangeal joint stability: a systematic review on the plantar plate of the lesser toes // J. Foot Ankle Res. - 2016. - 9. - 32. doi: 10.1186/s13047-016-0165-2.
6. Apostolakos J., Durant T., Dwyer C, Russell R. et al. The enthesis: a review of the tendon-to-bone insertion // Muscles Ligaments Tendons J. - 2014. - 4(3). - P. 333-342. PMID: 25489552.
7. Benjamin M, McGonagle D. Entheses: tendon and ligament attachment sites // Scand. J. Med. Sci. Sports. — 2009. — 19. - P. 520-527. doi: 10.1111/j.1600-0838.2009.00906.x.
8. Benjamin M, Kaiser E, Milz S. Structure-function relationships in tendons: a review // J. Anat. - 2008. - 212(3). -P. 211-228. doi: 10.1111/j.1469-7580.2008.00864.x.
9. Deland J.T., Lee K.T., SobelM, DiCarlo E.F. Anatomy of the plantar plate and its attachments in the lesser metatarsal phalangeal joint // Foot Ankle Int. — 1995. — 16(8). — P. 4806. DOI: 10.1177/107110079501600804.
10. Johnston 3rd R.B., Smith J., Daniels T. The plantar plate of the lesser toes: An anatomical study in human cadavers // Foot Ankle Int. — 1994. — 15(5). — P. 276-82. DOI: 10.1177/107110079401500508.
11. Finney F.T., McPheters A., Singer N.V. et al. Microvas-culature of the Plantar Plate Using Nano-Computed Tomography // Foot Ankle Int. — 2018. — 19. — 1071100718816292. doi: 10.1177/1071100718816292.
OmpuMaHO 26.03.2019 ■
Турчин Е.А., Григоровская А.В., КострубА.А, ЛябахА.П.
ГУ «Институт травматологии и ортопедии НАМН Украины», г. Киев, Украина
Гистологические особенности строения плантарной пластинки капсулы
плюснефалангового сустава
Резюме. Цель работы: анализ результатов гистологического исследования плантарной пластинки капсулы плюснефалангового сустава; определение особенностей строения, характерных для структуры энтезиса. Материалы и методы. Исследовано 11 образцов тканей плантарной пластинки капсулы 2-4-го плюснефаланговых суставов, шесть из которых были взяты у двух свежих травматических ампутированных конечностей. Остальные пять образцов получены при экзартикуляции второго пальца у пациентов с крайней степенью фиксированной молоткообразной деформации. Средний возраст пациентов составил 65,28 ± ± 10,32 (45—74) года, мужчин было 3, женщин — 4. Для гистологического исследования отбирали фрагменты сухожильно-костного соединения, которые проходили обычную гистологическую обработку. Препараты исследовали в свете, который проходит через систему линз микроскопа OLYMPUS CX-41. Градации выраженности морфологических показателей оценивали согласно визуальной аналоговой шкале от низкой до высокой степени при увеличении х 100. Результаты. В исследованных образцах плантарной
пластинки выявили характерные гистологические признаки, свойственные структуре фиброзно-хрящевого энтезиса. В месте крепления соединительной ткани к суставной поверхности наблюдали постепенную трансформацию фиброзной ткани в минерализованную костную ткань, что микроскопически характеризовалось зональностью этого перехода. Энтезис плантарной пластинки имел четыре зоны: первая зона представлена плотной оформленной соединительной тканью; вторая зона — волокнистым хрящом без признаков обызвествления; третья — минерализованным волокнистым хрящом; четвертая — собственно костью. Выводы. Описанное гистологическое строение области крепления плантарной пластинки капсулы плюс-нефалангового сустава к головкам плюсневых костей соответствует структуре фиброзно-хрящевого энтезиса, характерным признаком которого является наличие волокнистого хряща, локализация преимущественно возле эпифизов, ограничение зоны прикрепления.
Ключевые слова: плантарная пластинка; метатарзалгия; стопа; энтезис; гистологическое исследование
O.A. Turchin, A.V. Grigorovskaya, O.O. Kostrub, A.P. Liabakh
State Institution "Institute of Traumatology and Orthopaedics of NAMS of Ukraine", Kyiv, Ukraine
Histological features of metatarsophalangeal plantar plate structure
Abstract. Background. Objective was to analyze the plantar plate histology results, to reveal the features of the plantar plate enthesis structure. Materials and methods. Eleven samples of metatarsophalangeal joint plantar plates were obtained for histology assessment: 6 plantar plates from fresh traumatic amputated limb, five after second toe exarticulation. Three persons were males, 4 — females, the average age of patients was 65.28 ± 10.32 years (range 45—74). Paraffin sections (5 microns) were analyzed with bright-field light microscopy (Olympus CX41). Grades of severity of morphological signs were evaluated by the visual analogue scale from low to high grade, with 100*. Results. The characteristic histological signs were revealed in the structure of fibrocartilaginous enthesis. There was a gradual transformation of
fibrous tissue into mineralized bone tissue that microscopically was characterized by the zonation of this transition. The plantar plate enthesis had four zones: zone 1 — dense connective tissue, zone 2 — non-calcified fibrous cartilage, zone 3 — calcified fibrous cartilage, zone 4 — the bone. Conclusions. The histological structure of the attachment of the plantar plate of metatarsopha-langeal joint capsule to the heads of metatarsal bones corresponds to the typical structure of the fibrocartilaginous enthesis, the characteristic feature of which is the presence of fibrous cartilage, localization predominantly near epiphyses, and the limited attachment area.
Keywords: plantar plate; metatarsalgia; foot; enthesis; histological examination
