CC BY
154
Сведения об авторах статьи: Исаев Александр Петрович - д.б.н., профессор, директор научно-исследовательского центра спортивной науки ФГБОУ ВПО ЮУрГУ (НИУ). Адрес: 454080, г. Челябинск, проспект им. В.И. Ленина, 76. Е-шаИ: [email protected]. Гайнуллин Руслан Анварович - к.б.н., доцент, зав. кафедрой физической культуры ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Е-шаН: [email protected].
Моторин Владислав Борисович - аспирант, инструктор-методист центра оздоровления ФГБОУ ВПО ЮУрГУ (НИУ). Адрес: 454080, г. Челябинск, проспект им. В.И. Ленина, 76. Е-mail: [email protected].
ЛИТЕРАТУРА
1. Александров, Ю.И. Нейрон. Обработка сигналов. Пластичность. Моделирование / Ю. И. Александров, К.В. Анохин, Б.Н. Безденежных [и др.]// Фундаментальное руководство. - Тюмень: Изд-во Тюменского государственного университета, 2008. - 548с.
2. Гнездицкий, В.В. Обратная задача ЭЭГ и клиническая электроэнцефалография (картирование и локализация источников электрической активности мозга) / В.В. Гнездицкий. - Таганрог, 2000. - С. 357-424,
3. Исаев, А.П. Биологические ритмы сезонных механизмов адаптационно-компенсаторных изменений функционального состояния студентов / А.П. Исаев, Р.У. Гаттаров, В.Б. Моторин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». - 2009. - Вып. 21, №39 (172). - С. 48-52.
4. Королева, М.В. Особенности гемодинамики и биоэлектрической активности головного мозга у женщин 20-40 лет при занятиях фитнесом: автореф. дисс. ... канд. биол. наук / М.В. Королева. - Челябинск, 2009. - 22 с.
5. Романов, Ю.Н. Моделирование физкультурно-спортивного образовательного пространства на основании новых нейрофизиологических данных в системе интегральной подготовки / Ю.Н. Романов, А.П. Исаев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». - 2012. - Вып. 33, .№42 (301). - С. 9-17.
УДК 611.728.3:612.65:616.728.3-018.3-053.8-053.9-091.8 © Д.Ю. Рыбалко, В.Ш. Вагапова, О.Х. Борзилова, 2015
Д.Ю. Рыбалко, В.Ш. Вагапова, О.Х. Борзилова ОСОБЕННОСТИ ГИСТОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ЗОН МЕНИСКОВ КОЛЕННОГО СУСТАВА ЧЕЛОВЕКА НА ЭТАПАХ ПОСТНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА
ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа
Было изучено гистологическое строение менисков коленного сустава человека. Материалом служили мениски от 60 трупов людей зрелого, пожилого и старческого возраста. Выбор возрастных групп постнатального онтогенеза обусловлен наиболее частыми травмами менисков, а также увеличением числа заболеваний коленного сустава дегенеративно-дистрофического характера, связанных с возрастом. Окраска гистологических срезов осуществлялась гематоксилином и эозином, по Ван-Гизону и по Харту. На горизонтальных срезах менисков выделены три зоны: наружная, средняя и внутренняя. Выявлены особенности клеточного состава и фиброархитектоники каждой из них. Определены линейные характеристики внутренней зоны и хондроцитов в ее пределах. Достоверных отличий в размерах ширины внутренней зоны и диаметра хондроцитов в половом и возрастном аспектах не найдено. В некоторые возрастные периоды обнаружено достоверное увеличение количества изогенных групп во внутренней зоне по сравнению с предыдущим возрастом.
Полученные данные свидетельствуют о том, что наименьшими возрастными изменениями подвергается наружная зона менисков и их связки, а наиболее выраженные дегенеративные процессы обнаруживаются во внутренней их зоне.
Ключевые слова: коленный сустав, мениски, гистологическое строение, возрастные изменения.
D.Yu. Rybalko, V.Sh. Vagapova, O.Kh. Borzilova PECULIARITIES OF HISTOLOGICAL TRUCTURE OF KNEE JOINT MENISCI ON THE STAGES OF POSTNATAL ONTOGENESIS
Histological structure of human menisci was under study. Materials included menisci of 60 corpses of middle-aged, elderly and senile people. The choice of postnatal ontogenesis age groups is determined by the most frequent meniscus injuries as well as an increase in knee joint disease of degenerative-dystrophic character in these periods of life. Histologic sections were stained with hematoxylin and eosin, with Van Gieson and Hart stains. Horizontal sections revealed three zones: external, middle and internal ones. The study determined the characteristics of cellular structure and fiberarchitectonics of either of them. The investigation also determined linear characteristics of internal zone and chondrocytes within its limits. No significant differences among width of internal zone and chondrocytes' diameter in sex and age aspects were found. Some age periods reveal a significant increasing of isogenic groups in the internal zone in comparison with previous age.
The obtained data show that the external meniscus zone and their ligaments are least affected by aging, though the most significant degenerative processes are determined in their internal zone.
Key words: knee joint, menisci, histological structure, age changes.
Вопросу о гистологическом строении менисков было посвящено значительное количество исследований [3,6,7]. В последнее десятилетие отмечается некоторый спад интереса к изучению строения менисков на разных уровнях организации, включая гистологический. Современные исследования этой про-
блемы носят единичный характер [1,4]. В то время как выявление особенностей строения менисков именно на тканевом и клеточном уровнях может дать ответ на чрезвычайно важные вопросы о репаративной регенерации этих структур и замедлении в них дегенеративных процессов.
Большинство исследователей при изучении горизонтальных срезов менисков выделяет в их строении три зоны - внутреннюю, среднюю и наружную [1,5,6]. Предпринятое авторами статьи исследование посвящено изучению фиброархитектоники и клеточного состава всех трех названных зон менисков коленного сустава человека в постнатальном онтогенезе. Однако основное внимание было уделено изучению его внутренней зоны, так как именно она дает представление о верхней и нижней поверхностях целого мениска, контактирующих с сочленовыми поверхностями большеберцовой и бедренной костей коленного сустава.
Материал и методы
Для гистологического исследования были взяты мениски от 60 трупов людей обоего пола в возрасте от 20 до 92 лет. Мениски были разделены на 4 части: передний и задний рога со связками и две части тела. Затем они последовательно подвергались фиксации, обезвоживанию и заключению в парафиновые блоки с последующим изготовлением срезов толщиной 7-15 мкм. Для этого использовался ротационный микротом МПС-2. Окраска осуществлялась гематоксилином и эозином, по Ван-Гизону и по Харту.
Изучение микроскопических срезов производилось под тринокулярным микроскопом серии МС-300 (Австрия) с увеличением от 40 до 400, а также на микровизоре. Морфометрия осуществлялась на горизонтальных срезах менисков при помощи окуляра-микрометра МОВ-1-15. В каждой части мениска определялись ширина внутренней зоны, диаметр хондроцитов в этой зоне, количество одиночно лежащих клеток во внутренней зоне и число изогенных групп. Изучались размеры клеток, имеющих ровные границы цитоплазмы и ядра. Ширина внутренней зоны измерялась при сохранении целостности внутреннего края. Данные морфометрии подвергнуты сравнительному анализу в возрастном аспекте. Микрофотографирование осуществлялось на микроскопе МС-300 с помощью фотоаппарата Nikon CoolPix 4500.
Результаты и обсуждение
Внутренняя, средняя и наружная зоны мениска нами были выявлены на протяжении всех изучаемых периодов постнатального онтогенеза. Границы между его зонами нечеткие.
В первом периоде зрелого возраста внутренний край мениска ровный. На протяжении внутренней зоны мениска клетки имеют различную форму и величину. Здесь встречаются хондробласты, одиночные хон-
дроциты, а также изогенные группы, состоящие из двух клеток (рис. 1). Плотность расположения их непостоянна. Пучки коллагено-вых волокон в основном тонкие и слабо выражены. Местами определяется параллельное расположение коллагеновых волокон, между которыми находятся хондроциты веретенообразной формы с палочковидными ядрами. Их длинная ось ориентирована вдоль волокон и продольной оси мениска. Обнаруживаются также бесклеточные участки внутренней зоны и области с малым количеством хондроцитов. Наши данные подтверждают мнение других исследователей [2], которые считают, что коллагеновые структуры волокнистого хряща поверхностей мениска, контактирующих с суставными поверхностями большеберцовой и бедренной костей, сходны с таковым мат-рикса гиалинового хряща.
н■_
1
Рис. 1. Клетки внутренней зоны мениска. Задний рог медиального мениска, женщина, 21 год. Окр. гематоксилином и эозином. Микрофото. Об.40, ок.10. 1 - хондробласт; 2 - одиночно лежащий хондроцит; 3 - изогенная группа
В средней зоне по сравнению с внутренней коллагеновые волокна и пучки колла-геновых волокон выражены более четко; лишь на границе с внутренней зоной они тонкие и диаметр их пучков также небольшой. По мере приближения к наружной зоне волокна утолщаются, и пучки, которые они образуют, становятся также толще. Кроме того, увеличивается извитость коллагеновых волокон. Пучки волокон пересекаются друг с другом под разными углами: под меньшим - в области рогов, где они располагаются почти параллельно друг к другу, под большим - в области тела.
В средней зоне мениска выявляются преимущественно две разновидности хондро-цитов. Одни клетки имеют веретенообразную форму с палочковидными ядрами и узким ободком цитоплазмы, которые располагаются по цепочке между коллагеновыми волокнами и их пучками, а другие имеют овальную форму, овальное ядро и тонкий ободок цитоплазмы. Также обнаруживаются хондроциты округлой формы с округлым ядром. Клетки
средней зоны в большинстве случаев располагаются одиночно, но встречаются и изогенные группы, состоящие из двух клеток. В средней зоне хондроциты также распределены неравномерно. Как и во внутренней зоне нами выявлены участки с разным количеством клеток: одни из них характеризуются высокой и средней их плотностью, другие - низкой.
В наружной зоне диаметр коллагеновых волокон и их пучков больше, чем в средней. Здесь пучки коллагеновых волокон ориентированы параллельно друг к другу и расположены вдоль его наружного края, некоторые из них пересекаются друг с другом под острым углом. В отличие от волокон средней зоны они имеют большую извитость. Между волокнами и пучками волокон располагаются фибробласты и фиброциты.
Эластические волокна в большом количестве обнаруживаются во всех трех зонах мениска. Во внутренней зоне они тонкие, образуют нежную сеть и залегают вдоль колла-геновых волокон, в средней - имеют больший диаметр и ориентированы в различных направлениях, а в наружной зоне эластические волокна в основном располагаются параллельно к коллагеновым и к их пучкам.
На горизонтальных срезах видны границы перехода рогов мениска в их связки. Они проходят косо по отношению к продольной оси мениска, образуя тупой угол, открытый в сторону его медиального края. В этой переходной области пучки коллагеновых волокон наружной зоны, направляясь в связку, занимают всю ширину среза. Пучки волокон средней зоны простираются в связку лишь на небольшую глубину, а коллагеновые волокна внутренней зоны в связку не продолжаются вообще.
В первой половине II периода зрелого возраста по сравнению с I периодом заметных отличий микроскопического строения менисков нами не обнаружено. Во второй половине II периода зрелого возраста во внутренней зоне появляются единичные гипертрофированные хондроциты, которые располагаются либо в глубине этой зоны, либо выходят на ее поверхность. Эти клетки имеют округлую форму, овальное ядро и широкий светлый ободок цитоплазмы. Также обнаруживаются хондроциты с признаками кариопикноза и кариорексиса, размеры которых меньше, чем у большинства клеток внутренней зоны.
Особенности гистологического строения средней зоны тела и рогов менисков, характерные для I периода зрелого возраста, определены нами и во II периоде. В этом возрасте, как и в предыдущем, эластические во-
локна выявляются во всех зонах мениска и его связках. Они характеризуются небольшой толщиной и разнонаправленностью.
В пожилом возрасте во внутренней зоне мениска возрастают изменения, характерные для конца II периода зрелого возраста. Так, увеличивается количество гипертрофированных хондроцитов и число хрящевых клеток с проявлениями кариопикноза, кариорексиса и лизиса. Внутренний край мениска становится фестончатым, появляются расслоения и изъязвления различной глубины и протяженности. Средняя и наружная зоны мениска подвергаются меньшим изменениям. Происходит разрыхление их структуры. Эластических волокон становится меньше. Количество клеток, расположенных в средней зоне, по сравнению с предыдущим возрастным периодом не изменяется.
В старческом возрасте наряду с небольшим количеством неизмененных и гипертрофированных клеток, а также хондроцитов с признаками кариопикноза и кариорексиса появляются пустые лакуны (рис. 2). Нарушается целостность внутреннего края мениска: встречаются его глубокие изъязвления и разрывы. Организация волокнистой структуры и количество хондроцитов средней и наружной зон напоминают таковые мениска предыдущего возраста.
Ч -
Рис. 2. Пустые лакуны (|) во внутренней зоне мениска. Задний рог латерального мениска, мужчина, 77 лет. Окр. гематоксилином и эозином. Микрофото. Об.40, ок.10.
Ширина внутренней зоны и диаметр хон-дроцитов этой зоны достоверных возрастных и половых различий не имеют. Средние значения ширины внутренней зоны колебались в пределах от 68,73±15,34 до 81,93±25,24 мкм, а величины диаметра хондроцитов - от 11,19±3,02 до 12,51±1,97 мкм. Это можно объяснить большим разбросом размеров клеток даже в пределах одной возрастной группы (например, в пожилом возрасте диаметр хондроцитов варьирует от 6,25 до 22,01 мкм). Начиная со второго периода зрелого возраста нами были обнаружены также гипертрофированные хондроциты, максимальное количество и размер которых отмечались в старческом возрасте.
Кроме линейных характеристик внутренней зоны и клеток, расположенных в ней, нами также определялось общее количество одиночных хондроцитов и изогенных групп клеток в поле зрения (см. таблицу). Так, в первом периоде зрелого возраста нами обнаружены бесклеточные участки внутренней зоны, а также участки с небольшим количеством хондроцитов (от 1 до 3 клеток), а в некоторых полях зрения выявлено значительное число клеток - до 30. Однако изогенные группы в большинстве полей зрения нами не обнаружены. Во II периоде зрелого возраста так же, как и в первом, отмечается неравномерное распределение клеток во внутренней зоне: наряду с бесклеточными участками выявлены места с максимальным количеством хондроцитов в поле зрения - до 33. Изогенные группы по сравнению с предыдущей воз-
растной группой встречаются чаще. В некоторых полях зрения нами выявлено по две изо-генные группы. В пожилом и старческом возрасте характер распределения клеток во внутренней зоне, свойственный описанным выше возрастным периодам, сохраняется. Однако по сравнению с двумя периодами зрелого возраста уменьшается количество бесклеточных участков. Также снижается и наибольшее число хондроцитов в поле зрения: в пожилом возрасте нами выявлено до 31 клетки, а в старческом - до 25 клеток. В то же время количество изогенных групп увеличивается: в поле зрения выявляется до трех изогенных групп. Увеличивается также и число клеток в каждой изогенной группе. Так, в зрелом возрасте в одной изогенной группе встречаются две клетки, а в пожилом и старческом возрастах их количество достигает трех.
Таблица
Количество изогенных групп и одиночно лежащих хондроцитов внутренней зоны мениска в поле зрения (М±т, усл. ед.)
Возрастной период Часть мениска
передний рог тело задний рог
хондроциты изогенные группы хондроциты изогенные группы хондроциты изогенные группы
I период зрелого возраста 10,94±2,34 0,31±0,15 9,89±5,56 0,45±0,11 11,47±6,31 0,56±0,03
II период зрелого возраста 12,67±5,45 0,58±0,07 11,87±4,40 0,65±0,03 10,71±6,06 0,71±0,02*
Пожилой 12,18±4,35 0,98±0,05* 11,17±4,44 0,98±0,09* 12,28±4,02 1,12±0,15*
Старческий 11,76±4,38 1,54±0,11* 11,75±5,76 1,55±0,17 11,89±5,17 1,88±0,21*
* Достоверная разница со значением предыдущей возрастной группы (p<0,05).
Нами обнаружено достоверное увеличение с возрастом количества изогенных групп во внутренней зоне (см. таблицу). Так, например, среднее значение этого показателя в области заднего рога в пожилом возрасте по сравнению со вторым периодом зрелого возраста увеличивается на 0,41, а в старческом возрасте по сравнению с пожилым - на 0,76.
Гистологическое строение менисков коленного сустава человека на этапах постна-
тального онтогенеза в зрелом, пожилом и старческом возрасте имеет возрастные особенности. Наши данные позволяют заключить, что наименьшим возрастным изменениям подвергаются наружная зона менисков и область перехода их в связки, в то время как наиболее выраженные дегенеративно-дистрофические процессы обнаруживаются во внутренней их зоне, отражающей состояние контактных поверхностей мениска.
Сведения об авторах статьи: Рыбалко Дмитрий Юрьевич - к.м.н., доцент кафедры анатомии человека ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел.: 8(347)272-58-81. E-mail: [email protected].
Ваганова Василя Шарифьяновна - д.м.н., профессор, зав. кафедрой анатомии человека ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел.: 8(347)272-58-81.
Борзилова Ольга Хамзиновна - к.м.н., доцент кафедры анатомии человека ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел.: 8(347)272-58-81. E-mail: [email protected].
ЛИТЕРАТУРА
1. Ирисметов, М.Э. Морфологические изменения менисков при их травматических повреждениях / М.Э. Ирисметов, Б.К. Бакиев // Врач-аспирант. - 2012. - Т. 54, № 5.1. - С. 163-167.
2. Хрящ / В.Н. Павлова [и др.]. - М.: Медицина, 1988. - 320 с.
3. Histologic examination of meniscal repair in rabbits / N. Takeuchi, Y. Suzuki, Y. Sagehashi [et al.] // Clin. Orthop. - 1997. - N° 5. - Р. 253-261.
4. Kalniev, M. Initial ultrastructural changes of the menisci in the knee joint after rupture of the collateral ligaments - experimental study / M. Kalniev // Medical and Health Science Journal. - 2011. - Vol. 8. - Р. 59-63.
5. Naoaki, I. Experimental study on thermal welding for the knee meniscal white zone / I. Naoaki, K. Akihiro, I. Yoshiaki // Journal of Orthopaedic Science. - 2003. - Vol. 8, № 5. - Р. 683-692.
6. Petersen, W. Collagenous fibril texture of the human knee joint menisci / W. Petersen, B. Tillmann // Anatomy and Embryology. - 1998. -Vol. 197, № 4. - P. 317-324.
7. Petersen, W. Functional anatomy of the menisci: collagen fiber texture and biomechanics / W. Petersen, B. Tillmann // Arthroskopie. -1998. - Vol. 11, № 3. - Р. 133-135.
