CC BY
29
УДК 611.717/718.06:615.849.19:599.323.4
П.Ф. Переслыцких, Н.И. Арсентьева, В.Н. Федчишин
ИЗМЕНЕНИЕ РОСТА СОСУДОВ В ГОЛОВКЕ БЕДРА ЗОЛОТИСТЫХ ХОМЯЧКОВ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ОБЛУЧЕНИИ
ГУ НЦ РВХ ВСНЦ СО РАМН (Иркутск)
Данная работа посвящена изучению роли кровоснабжения, как одного из ведущих факторов в своевременном формировании, костной ткани проксимального эпифиза бедренной кости растущих хомячков. Было установлено, что при увеличении частоты, лазерного излучения, но сохранении, одной и. той же экспозиции облучения тазобедренного сустава, рост, внутрикостных сосудов из диафиза в проксимальный эпифиз бедренной кости замедляется, что приводит, к более позднему появлению в головке бедра костного ядра.
Ключевые слова: головка бедра, лазерное облучение, остеогенез
CHANGES OF VESSELS GROWTH IN FEMORAL HEAD OF GOLDEN HAMSTERS AT LASER ILLUMINATION
P.F. Pereslitskikh, N.I. Arsentyeva, V.N. Fedchishin SC RRS ESSC SB RAMS, Irkutsk
The article is devoted, to the study of blood supply as one of the leading factors in timely formation of bone tissue of proximal epiphysis of growing hamsters.
It was established, that when frequency of laser emission is growing and exposition of illumination of hip joint remains the same, growth of intraosseous vessels from diaphysis to proximal epiphysis of femoral bone slow down; it brings to later appearance of bone nucleus in femoral head.
Keywords: femoral head, laser illumination, osteogenesis
Известно, что рост диафиза длинных костей происходит за счет пролиферации клеток зон ростковой пластинки. Увеличению всей кости в длину способствуют и эпифизы, за счет интерстициального роста их хряща с последующим формированием зон роста возле образующегося костного ядра. Этому предшествует рост сосудов из разных мест проксимального конца бедренной кости, в том числе и из круглой связки головки. Можно полагать, что одним из факторов, определяющим замедление роста костной ткани эпифизов является недостаток питания за счет патологического нарушения кровоснабжения еще во внутриутробном периоде развития особи. В ряде работ установлено уменьшение размеров костных ядер в диафизе и эпифизах костей плодов и новорожденных при облучении беременных крыс инфракрасными лазерными лучами [1, 3]. Однако динамику состояния костного ядра, например, в головке бедренной кости при воздействии лазерного излучения на беременную матку мелких грызунов оценить невозможно, так как у крысят костные ядра в эпифизах появляются после рождения животных: у белых крысят — в середине третьего месяца после рождения, у золотистых хомячков — в конце первого месяца после рождения. Поэтому объективно те или иные изменения в костном ядре головки бедра можно получить только после рождения этих животных. Тем более это касается случаев получения изолированных изменений только в костном ядре головки бедренной кости.
Установить зависимость развития объема костного ядра от воздействия лазерного излучения важно для объективного выявления функциональных связей между состоянием тканевых каналов, затем появлением сосудов в головке бедра и последующим формированием в ней костного ядра. Это позволит определить возможность управления процессами непрямого остеогенеза, что необходимо для профилактики и лечения заболеваний костей, связанных с недостаточным развитием вышеуказанных элементов микроциркуляции. Одновременно с этим будет показана возможность влияния индивидуального нарушения функций сосудов на динамику формирования костного ядра эпифиза бедренной кости.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Работа проведена на 80 золотистых хомячках, у части которых (58 шт.) в возрасте 14 дней после рождения использовано облучение правого тазобедренного сустава монохроматическими прерывистыми инфракрасными лазерными лучами, испускаемых лазерным аппаратом типа «АдшБ» в течение 1—8 мин. Диаметр головки бедренной кости в этом возрасте составляет около 1,5 мм. Диаметр световода равен 9 мм, что позволяет при облучении осуществлять воздействие на все сосуды, расположенные в области тазобедренного сустава. В этом возрасте животных сосуды еще не проникли из зоны диафиза в эпифиз, то есть в головку бедренной кости, также как и со стороны круглой связки головки. Таким образом, в этот
срок жизни животных возможно начинать задержку роста сосудов, которые у хомячков в возрасте 25 дней пройдут вдоль наружной поверхности ростковой пластинки к ее центру и здесь сформируют сеть капилляров для образования костного ядра. Указанный диаметр лазерного стержня позволяет обеспечить облучение тазобедренного сустава в течение всего периода роста диаметра головки и впадины, так как их величина по окончании роста особи составляет 3,5 мм. Мощность лазерного излучения на выходе составила 2 мВТ.
Количество использованных животных, время облучения и частота следования импульсов, количество сеансов в каждой группе животных приводится в таблице 1.
Количество сеансов на одного хомячка при его выведении из опыта составило от 1 до 16, а возраст животных равнялся от 15 до 70 дней. Эвтаназия животных осуществлялась парами эфира. После этого вычленяли тазовый пояс и помещали его в 10% раствор нейтрального формалина на 7 дней, после чего осуществляли их декальцинацию, обезвоживание и заливку в целлоидин. Продольные срезы препаратов окрашивали гематоксилин-эозином и заключали в канадский бальзам. Изучение срезов осуществляли с помощью светового микроскопа с микронасадкой при увеличении об.8, ок.15.
Морфологическая картина головки бедра контрольной группы хомячков, включающей 22 животных
У новорожденного хомячка длина бедра составила 6 мм. Его головка представлена мелкими хон-дроцитами и лежит на ростковой пластинке, включающей спокойную, столбчатую и пузырчатую зоны. Далее следует зона минерализации, где пузырчатые клетки подвержены апоптозу и замещению костными балочками. Пластинка роста лежит на субхондральной пластинке из костной ткани, по строению адекватной губчатой костной ткани. В ее ячейках лежит кроветворный костный мозг. Сосудов, выходящих из губчатой костной ткани и покрывающей ее надкостницу не выявлено. Но среди клеток костного мозга видны капилляры, прилежащие к хрящевым клеткам.
Через 3 дня после рождения отмечено увеличение размеров головки и ростковой пластинки. В хрящевой ткани проксимального эпифиза бедренной кости наличия сосудов не выявлено. В то же время в подвздошной кости недалеко от внутренней пластинки роста отмечено врастание сосудистого клубочка диаметром до 200 мкм, идущего из мягких тканей в толщу кости.
На 7 день рождения отмечено дальнейшее увеличение размеров бедренной и тазовой костей. В зоне головки бедра и ростковой пластинки наличия сосудов не выявлено.
Спустя 2 недели после рождения длина бедренной кости равна 12 мм. Врастания сосудов в ростковую пластинку и головку бедра из окружающих тканей не выявлено.
Через 15 дней после рождения в одном случае из трех на продольном срезе бедренной кости выявлен рост сосудистой почки с наружной стороны кортикальной пластинки. Сосудистая почка идет выше конца кортикальной пластинки, огибает наружную поверхность ростковой пластинки и внедряется в хрящевую ткань головки на расстоянии 80 мкм от поверхности суставного хряща.
На 16 день на срезе проксимального конца бедренной кости в 3 случаях выявлена сосудистая почка диаметром 300 мкм, расположенная на расстоянии 100 мкм от боковой поверхности головки, при ее ширине 1,7 мм. Сосудистая почка внедрилась в толщу головки на расстояние 400 мкм.
Таким образом, установлено, что врастание сосудов из диафизарной части бедренной кости в ее эпифизарный отдел осуществляется через 2 недели после рождения хомячков. Указанные сроки служат ориентиром для начала воздействия на сосуды, чтобы замедлить их прорастание из диафиза в эпифиз. Несомненно, что для более эффективной задержки роста сосудов использование ингибирующих рост сосудов факторов можно начинать и в более ранние периоды после рождения особей. В наших исследованиях облучение лазером тазобедренных суставов начинали через 14 дней после рождения животных.
С 17 по 27 день после рождения на срезах отмечено прохождение сосудистых ветвей от наружной поверхности ростковой пластинки к центру головки бедра. При этом сосуды идут вдоль верхней поверхности ростковой пластинки и входят в основание головки на расстоянии 80—100 мкм от поверхности суставного хряща.
На 28 — 30 день отмечено начало формирования тонких костных балочек в области микроцир-куляторной сети, расположенной в головке бедра, то есть начинается формирование костного ядра в проксимальном эпифизе бедренной кости.
Спустя 5 — 6 недель костное ядро занимает почти всю поверхность продольного среза головки бедра, за исключением краевой зоны, где расположен суставной хрящ толщиной до 200 мкм.
Таблица 1
Основные количественные данные проведенного эксперимента
Количество животных 5 5 6 7 19 5 5 4 2
Время облучения, мин. 1 2 4 6 1 2 4 6 8
Количество сеансов 6-16 6-16 6-16 6-16 1-16 11-16 11-16 11-16 16
Частота, Гц 250 2500
Морфологическая картина головки бедра хомяков, подвергнутых лазерному облучению при колебании 250 Гц
При облучении хомячков через 14 дней после рождения в течение 6 дней при длительности однодневного сеанса в 1 мин. макроскопическое изучение проксимальных концов бедренных костей с помощью лупы и мощного света наличия сосудов в хрящевой ткани не выявлено.
При микроскопическом изучении продольных срезов костей роста сосудов из окружающих головку тканей через 6 сеансов облучения в течение
1 мин. тазобедренного сустава не установлено.
Через 11 сеансов облучения макро- и микроскопически выявлено наличие сосудистых почек толщиной до 90 мкм, идущих от концов кортикальной пластинки, проходящих по боковой поверхности ростковой пластинки и слегка надвигающихся по верхней поверхности пластинки роста на хрящ в центральной зоне головки.
После 13 сеансов облучения толщина сосудистых ветвей составляет 120 мкм и они идут вдоль верхней поверхности ростковой пластинки, не доходя до ее центра.
Через 16 дней облучения, то есть в возрасте хомячков 30 дней, в опытной и контрольной головках бедренных костей макро- и микроскопически отмечено формирование костной ткани почти вдоль всей поверхности ростковой пластинки, за исключением суставного хряща.
Через 10 дней после окончания облучения у 40дневных хомячков головки бедренных костей представлены костной тканью, покрытой суставным хрящом. При этом в опытной головке толщина суставного хряща на 20 — 30 мкм больше, чем в контрольной головке.
При лазерном облучении головок в течение
2 мин. картина прорастания сосудистых ветвей из диафиза в головку бедра аналогична таковой при облучении в течение 1 мин. Можно лишь отметить более плотное расположение костных балочек в костном ядре бедренной кости у 40-дневных хомячков.
При длительности лазерного облучения до 4 мин. отмечено отсутствие сосудов в опытной головке у хомячков в возрасте 27 суток и появление сосудистых почек к 30 дню животных после рождения. В контрольной головке на 30 день отмечено наличие костной ткани в хрящевой головке бедренной кости.
При длительности лазерного облучения в 6 мин. наличие сосудов в области ростковой пластинки определено лишь у 30-дневного животного.
Таким образом, можно отметить, что при частоте лазерного излучения в 250 Гц и длительности сеансов в 1 и 2 мин. формирование сосудов и костных ядер в опытных и контрольных головках бедренных костей протекает практически одинаково.
При длительности облучения в 4 и 6 мин. отмечено угнетение роста сосудов, идущих со стороны диафиза в эпифиз, что сопровождается в последующем задержкой формирования костно-
го ядра. В то же время после прекращения облучения костное ядро интенсивно развивается и приближается по объему к величине контрольной головки, а также костному ядру головок животных контрольной группы особей.
Морфологическая картина головок бедра у хомячков, подвергнутых лазерному излучению при колебании 2500 Гц
При длительности сеансов в 1 мин. отмечено, что после облучения головок в течение 6 дней появления сосудов в них не определялось. Через 7 сеансов, то есть на 21 день жизни особи, отмечено появление сосудистых почек у концов кортикальной пластинки и приближающихся к ростковой пластинке: в опытной кости толщина сосуда равна 180 мкм, в контрольной — 650 мкм. Ширина основания головок составила 2550 мкм.
После 16 сеансов облучения на продольных срезах отмечено появление сосудов. В области опытной головки площадь сосудистой почки имела диаметр 100 мкм и она располагалась на поверхности ростковой пластинки, на расстоянии 200 мкм от суставной поверхности головки. В контрольной головке сосудистое пятно имело площадь 400 х 200 мкм, а ее ножка шла вдоль наружного края ростковой пластинки и имела толщину 90 мкм и на столько же она располагалась от поверхности головки.
Однако через 5 дней после прекращения облучения при микроскопическом изучении срезов в головках опытных костей отмечено появление костных балочек и формирование в последующем костного ядра, приближающегося по строению к таковому контрольной головки бедренной кости.
При длительности лазерного облучения в 2 мин. появление сосудов выявлено макро- и микроскопически в течение 20 — 27 дней. В то же время по истечении 30 дней (14 дней до облучения и 16 ежедневных сеансов облучения) в головках бедренных костей отмечено формирование сосудистых пятен: в опытной — площадью 0,4 х 0,8 мм, в контрольной — 0,5 — 0,9мм. Через 6 дней после прекращения облучения отмечено активное формирование костных балочек в головках, но площадь хрящевой ткани в опытных головках была больше, чем в контрольных.
При длительности облучения в 4 мин. появление сосудистых почек в опытных головках отмечено в начале 4 недели после рождения. Но и на 30 день жизни сосуды в опытной головке остаются у концов ростковой пластинки и незначительно вдаются в хрящевую ткань головки выше поверхности ростковой пластинки. Однако после прекращения облучения сосуды быстро проникают в толщу хряща головки и через 6 дней в ней микроскопически выявляется сеть костных балочек, а через 10 дней в головке видно костное ядро с плотно упакованными костными балочками.
При длительности сеансов облучения до 6 мин. наличие сосудистых почек отмечено лишь к 30 дню жизни животных, при этом они расположены у ростковых пластинок и слегка возвышаются над
их поверхностью. Диаметр сосудистой почки в области опытной головки равен 400 мкм, в контрольной — 600 мкм. Формирования костной ткани в этот срок в опытной головке не отмечено. Но через 5 дней после окончания облучения в головках отмечено наличие костных ядер площадью
0,6 х 1,6 мм в опытной головке, в контрольной — площадью 0,8 х 1,8 мм.
У двух животных длительность облучения составила 8 мин. После 16 сеансов одно из них наблюдалось еще в течение 20 дней, а другое — в течение 40 суток. При микроскопическом изучении срезов головок было отмечено, что в первом случае костные ядра были в обеих головках, но в опытной оно окружено хрящевой тканью большей толщины, чем в контрольной головке. Во втором случае площадь костной ткани в головках была примерно одинаковой, но в опытной головке редукция ростковой пластинки протекала более медленно, чем в контрольной. Это выражалось в большей толщине и длине отрезка ростковой пластинки в опытной головке у второго животного.
Анализ сравнения картины и динамики формирования сосудистых образований при росте бедренных костей без и при их лазерном облучении разной частотой позволяет сделать заключение о том, что у контрольных животных наличие сосудистых образований в виде тонких сосудистых ветвей в области ростковой пластинки отмечено на 15—16 дни после рождения хомячков. В последующие 12—13 дней отмечено прорастание их в толщу головки, где они образуют обширные микроциркуляторные сети. В период 28 — 30 дней жизни особей в проксимальном эпифизе бедренных костей формируется костное ядро.
При частоте лазерного излучения в 250 Гц и длительности сеанса облучения тазобедренного сустава в 1 и 2 мин. развитие сосудистых образований протекает почти аналогично контрольной группе животных. При экспозиции облучения в 4 и 6 мин. отмечается угнетение роста сосудистых образований и замедление формирования костного ядра.
При частоте лазерного излучения 2500 Гц сосудистые почки появляются в области ростковых
пластинок еще позже, то есть на 21 день после рождения. В последующем они прорастают до хрящевой ткани головки в области ростковых пластинок, но и на 30 день после рождения в головках не отмечено формирования костного ядра.
При отмене облучения формирование костного ядра в головках отмечено во всех группах в течение недели, то есть на 5 неделе после рождения животных.
В некоторых случаях отсутствие сосудистых образований в виде тонких сосудистых ветвей или мелких почек может быть связано с особенностью их анатомического расположения или технических погрешностей при изготовлении срезов, когда сосуды не попадают в плоскость среза. В других случаях их отсутствие или одинаковая площадь в опытной и контрольной головках связана с содружественной реакцией контрольной кости, на которой сказывается влияние лазерного облучения, проводимого на опытной кости, что отмечено ранее в работах некоторых авторов [2]. Это можно связать и с тем, что тазобедренные суставы в течение первого месяца жизни расположены очень близко относительно друг друга.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бандажевский Ю.И. Формирование костной системы зародышей белых крыс при воздействии лазерного излучения / Ю.И. Бандажевский, Ю.М. Емельянчик // Новости спортивной и медицинской антропологии: Ежеквартальный научноинформационный сборник. — М.: Научно-информационный кооператив «Спортинформ», 1990. — Вып. 2. - С. 156-157.
2. Возможности низкоинтенсивной лазерной терапии атеросклеротических поражений сердечно-сосудистой системы / А.Ф. Цыб, М.А. Каплан, Н.П. Ткаченко и др. // Вестник Российской Академии медицинских наук. — 2003. — № 12. — С. 45 — 52.
3. Емельянчик Ю.М. Влияние инфракрасного импульсного лазерного излучения на ранние этапы эмбриогенеза и формирования костного скелета крыс в эмбриональном периоде: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. — Тюмень, 1991. — 17 с.
