CC BY
27
УДК 616.833.586: 616.718.5/.6-001.5-089.227.84]-032.9
Т.Н. Варсегова
РЕАКТИВНО-ДЕСТРУКТИВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ БОЛЬШЕБЕРЦОВОГО НЕРВА ПРИ УДЛИНЕНИИ ГОЛЕНИ ДРОБНОЙ И ВЫСОКОДРОБНОЙ ДИСТРАКЦИЕЙ ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» им. академика
Г.А. Илизарова (Курган)
Сопоставительный анализ реактивно-деструктивных изменений большеберцовых нервов 33 собак показал, что удлинение голени автодистрактором. с темпом. 1 мм. за 60 приемов в течение 12 часов сопровождается его успешной структурно-функциональной адаптацией, к увеличению длины, конечности. Автодистракция с суточным, темпом. 3 мм. обуславливает более выраженную демиелинизацию нервных проводников. Удлинение голени с темпом. 1 мм. за 4 приёма является, для большеберцового нерва наиболее травматичным, из исследованных режимов, так как сопровождается более выраженными, деструктивными, изменениями миелиновых волокон с преобладанием, аксональной дегенерации и. прогрессивной потерей их численности.
Ключевые слова: удлинение голени, большеберцовый нерв
REACTIVE-AND-DESTRUCTIVE CHANGES IN TIBIAL NERVE AT THE LENGTHENING OF SHIN WITH USE OF FRACTIONAL AND HIGH-FRACTIONAL DISTRACTION IN EXPERIMENT
T.N. Varsegova
Russian Scientific Center “Restorative Traumatology and Orthopedics” named after academician
G.A. Ilizarov, Kurgan
Comparative analysis of reactive-and-destructive changes in tibial nerves of 33 dogs showed, that lengthening of shin with an auto-distractor at 1 mm. in 60 times during 12 hours was accompanied, by its successful structural-and-functional adaptation, to the increase of limb length. Auto-distraction with the daily rate of 3 mm. causes more apparent demyelination of nerve conductors. Lengthening of shin at 1 mm. in 4 times is the most traumatic of studied, modes for tibial nerve, because it is accompanied, by more apparent destructive changes of myelin fibers with, prevalence of axonal degeneration, and. progressive loss of their number.
Key words: lengthening of shin, tibial nerve
ВВЕДЕНИЕ
В современной ортопедии задача коррекции длины сегмента конечности решается хирургическими средствами, в том числе методом дистракци-онного остеосинтеза, разработанным академиком Г.А. Илизаровым. Полнота восстановления функциональной активности удлиненной конечности зависит от морфофункционального состояния периферических нервов.
Получены сведения о том, что удлинение голени в режиме «1 мм за 4 приема» сопровождается преимущественно реактивными и единичными дегенеративными изменениями структурных компонентов нервов с рано начинающейся их активной репарацией [4]. Авторы обнаружили признаки повышенной биосинтетической активности нейролеммоцитов, обеспечивающей вставочный рост (интеркаляцию) нервных волокон, в частности, интернодальных сегментов миелина. По мере разработки новых методических подходов возрастает интерес к изучению стереологических показателей периферических нервов, объективно характеризующих направленность и временные параметры изменений их морфофункционального состояния при удлинении конечности в режиме «1 мм за 4 приема». Такие данные в доступной литературе не найдены.
Поиски оптимальных режимов дистракционно-го остеосинтеза продолжаются, так как проблема улучшения результатов оперативного удлинения конечностей и сокращения сроков лечения остается актуальной.
Доказано [4], что наиболее благоприятные условия для нервов конечности создает круглосуточная высокодробная дистракция в режиме «1 мм за 60 приемов», при которой превалируют процессы вставочного роста нервных волокон. Но в доступной литературе не содержится сведений об изменениях большеберцового нерва при удлинении голени собак автодистрактором со скоростью 1 мм за 60 приемов в течение 12 часов и 3 мм в сутки за 180 приемов. Однако изучение таких режимов удлинения представляет как теоретический, так и практический интерес.
Цель работы: сопоставительный анализ деструктивных и адаптационно-пластических изменений большеберцового нерва собак при удлинении голени автодистракцией и ручными подкрутками гаек дистракционного аппарата.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
24 собакам удлиняли голень аппаратом Илиза-рова с автоматическим приводом в течение 28 суток (темп — 1 мм в сутки за 60 приемов в течение 12
часов, разовое удлинение 0,017 мм — I серия) и в течение 10 суток (темп — 3 мм в сутки за 180 приемов, разовое удлинение — 0,017 мм — II серия). 9 собакам осуществляли удлинение посредством ручных подкруток в течение 28 суток (темп — 1 мм в течение рабочего дня за 4 приема, разовое удлинение 0,25 мм — III серия).
Участки большеберцового нерва оперированной и контралатеральной голени иссекали на уровне дистракционного регенерата (средняя треть) по окончании дистракции (КД), через 30 суток фиксации (Ф 30) и через месяц после снятия аппарата (БА 30). Содержание, операции и эвтаназию животных осуществляли в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных», утверждённых приказом МЗ СССР № 755 от 12 августа 1977 г. и Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации
о гуманном обращении с животными (1996).
Материал фиксировали в смеси 2% растворов глутарового и параформальдегидов на фосфатном буфере (рН = 7,4) с добавлением 0,1% пикриновой кислоты. Часть материала заливали по стандартной методике в парафин и изготавливали продольные импрегнированные серебром срезы. Остальной материал постфиксировали в 1% растворе тетраоксида осмия с 1,5% красной кровяной солью и заливали в аралдит. Поперечные полутонкие (1,0 мкм) срезы окрашивали метиленовым синим и основным фуксином. В оцифрованных на аппаратно-программном комплексе «DiaMorph» (Россия) изображениях полутонких срезов определяли площадь поперечного сечения большеберцового нерва (An), суммарную площадь пучков нервных волокон с периневрием (Af_pn), объемную плотность нервных волокон (Vvnf) и эндоневрия (Vve) [1, 5], численную плотность миелиновых нервных волокон (NAmf) и долю их деструктивно измененных форм (Deg%). Контроль — большеберцовые нервы 5 интактных собак. Статобработку проводили по парному двухвыборочному t-тесту и критерию Вилкоксона для независимых выборок (тесты запрограммированы И.П. Гайдышевым [3] и помещены в динамически подключаемую библиотеку программы Microsoft Excel 97).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
По окончании дистракции в продольных срезах большеберцовых нервов всех серий на уровне удлинения отчетливо различались протяженные участки со сглаженной извитостью нервных волокон, хотя проксимальнее и дистальнее она сохранялась. Часть аксонов имела неровные контуры, признаки дисхромии. Встречались единичные удлиненные узлы Ранвье (паранодальная демиели-низация), «овоидные» структуры, а также короткие (вставочные) интернодальные сегменты.
Динамику изменения длины интернодальных сегментов на этапах эксперимента можно косвенно оценить по изменению доли профилей ядросодержащих миелинизированных нервных волокон крупного калибра в поперечных срезах [2]. Повы-
шение по окончании удлинения данного показателя в I и III сериях (суточная скорость дистракции — 1 мм) до 4,2 ± 0,3 % и 4,7 ± 0,4 % соответственно (в норме — 3,2 ± 0,1 %) свидетельствует о том, что количество коротких «вставочных» интернодальных сегментов значительно превышает норму. Причем в серии с высокодробной автодистракцией на этапе фиксации данный показатель становился немного ниже контроля (2,7 ± 0,1 %), указывая на адаптационный рост нерва после прекращения дистракции. К концу эксперимента показатель приближается к контролю, составляя в I и III сериях 3,0 ± 0,4 % и
3,1 ± 0,3 % соответственно, что указывает на восстановление длин интернодальных сегментов.
В серии с удлинением голени в ускоренном суточном темпе 3 мм снижение данного показателя до 2,4 ± 0,5 % свидетельствует об удлинении интернодальных расстояний по окончании дистракции, несмотря на наличие небольшого числа коротких «вставочных» сегментов миелина. Повышение показателя до 5,0 ± 0,6 % и 4,5 ± 0,4 % в последующие сроки эксперимента свидетельствует о происходящих в нерве процессах демиелинизации, не завершающихся в изученные сроки.
В поперечных срезах обнаруживались ми-елиновые волокна с признаками реактивно-деструктивных изменений, среди которых преобладали миелинизированные волокна крупного калибра. Среди деструктивных изменений чаще отмечались демиелинизация (паранодальная или сегментарная) и аксональная дегенерация. Картины валлеровской дегенерации встречались очень редко. Большинство же мякотных волокон имели нормальную структуру.
В III серии (удлинение с суточным темпом 1 мм за 4 приема) по окончании дистракции Deg% составляла в среднем 4,4 ± 0,6 %, превышая значения
I (2,4 ± 0,7 %), II (2,6 ± 0,3 %) серий и интактного большеберцового нерва (1,6 ± 0,2 %) в 1,8, 1,7 и 2,8 раза соответственно. В III серии по окончании этапа фиксации (4,0 ± 0,6 %) и после снятия аппарата (4,4 ± 2,4 %) Deg% оставалась высокой. В I и II сериях с высокодробной дистракцией Deg% по окончании этапа фиксации снижалась до 0,6 ± 0,2 % и 1,4 ± 0,2 % соответственно, приближаясь к значениям интактного нерва.
В I серии по окончании дистракции отсутствовали различия по параметру Ап, а А(_рп снижалась ф < 0,05) на 9,2 % относительно контралатерального нерва (табл. 1), обнаруживались единичные новообразованные миелиновые волокна, NAшf на 13,8 % превышала (p < 0,001) значения интактного нерва (рис. 1), а снижалась ф < 0,01) на 13,6 % (рис. 2). Через 30 дней фиксации различия по параметрам Ап и А^ отсутствовали (табл. 1), NAшf оставалась повышенной (p < 0,001) на 12,7 %, а пониженной ф < 0,01) на 7,1 %. В конце опыта различия по данным параметрам отсутствовали.
Во II серии через 10 дней дистракции NAшf (рис. 1) снижалась ф < 0,001) на 21,1 %, возрастала ф < 0,01) не только (на 10,7 %), но и А (на 21,7 %; p < 0,05). Через 30 суток фиксации различия
піімміїмімімп мммммгп м 11 ї і г nil ї її 111
235
Таблица 1
Общая площадь поперечного среза нервного ствола (Лп), суммарная площадь пучков нервных волокон с периневрием (А-р1) в поперечном срезе нервного ствола
№ собаки An (103 мкм2) Af.pn (1G3 мкм2)
(срок эксперимента) опытный контралатеральный опытный контралатеральный
I серия (КД) 287З,5 ± 595,7 29З1,2 ± 994,З 8З7,4 ± 135,9* 922,5 ± 138,9
I серия (Ф 30) З567,7 ± 766,4 265О,З ± З44,8 868,2 ± 135,7 9ОЗ,З ± 9О,З
I серия (БА 30) 2248,1 ± З11,6 2О29,1 ± 221,О 82О,8 ± 64,9 778,7 ± 58,2
II серия (КД) 2З22,2 ± 2ОЗ,1 22З4,7 ± З85,1 917,О ± 64,7* 718,5 ± 2З,9
II серия (Ф 30) 2194,4 ± З96,6 2З48,1 ± 19З,4 654,1 ± З5,5 665,1 ± ЗЗ,О
II серия (БА 30) 199З,4 ± З8З,7 1897,1 ± З75,О 71З,З ± 14,5* 678,1 ± 12,З
III серия (КД) З5З7,6 ± З48,1 З425,4 ± З9З,З 687,2 ± 69,2* 74О,З ± 82,1*
III серия (Ф 30) 2916,1 ± 262,4 ЗО2З,4 ± 224,1 7З5,4 ± 58,6 792,8 ± 56,4
III серия (БА 30) 2485,7 ± 29О,2 242О,8 ± ЗО6,1 542,9 ± 48,З 499,8 ± 65,З
Примечание: * - различия между опытной и контралатеральной конечностями достоверны по результатам парного двухвыборочного ^еста ф < 0,05).
■ I серия ■■•■■II серия III серия
—— интактный большеберцовый нерв
Конец дистракции
Фиксация в аппарате 30 суток
30 дней после снятия аппарата
Рис. 1. Численная плотность миелиновых нервных волокон в опытных и интактном большеберцовых нервах (M ± m): * - различия относительно аналогичного параметра интактного нерва достоверны по критерию Вилкоксона для независимых выборок ф < 0,001).
I серия nVvnf 0Vve
II серия HVvnf 0Vve
III серия nVvnf ElVve
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
А
3І4 27.5 21.8 —
шш,
щ шё шж
щж
{
67.6 7І.5 78.8 78.І
1111 Шш
ЙШ
111 щщ
И
Конец Фиксация 30 дней после Интактный дистракции в аппарате снятия нерв
30 суток аппарата
ШИ WZ
245 ш
21,8
Конец Фиксация 30 дней после Интактный дистракции в аппарате снятия нерв
30 суток аппарата
ш 27,7 : 29.7 Н
78 . 2
7:5.4 7І3 7053
I
11
fill
Конец Фиксация 30 дней после Интактный дистракции в аппарате снятия нерв
30 суток аппарата
Рис. 2. Динамика изменения объемных соотношений нервных волокон и эндоневрия в опытных нервах на этапах эксперимента (М ± m): * - различия между объемными плотностями нервных волокон и эндоневрия опытного и интактного нервов достоверны по критерию Вилкоксона для независимых выборок при p < 0,01.
%
%
в An, Af-pn отсутствовали (табл. 1). Vve продолжала возрастать, превышая значения интактного нерва на 27,1 %. Возрастала и NArf превышая (p < О,ОО1) значения интактного нерва на 1О %. В конце опыта Vvnf повышалась относительно предыдущего срока
на 5,9 %, NA^ не имела достоверных различий с интактным нервом.
В III серии через 28 суток дистракции показатели A , Vv и NA снижались относительно
f-pn' nf rnf
контралатерального и интактного нервов на 7,2 %
(p < 0,05), 6,1 % (p < 0,01) и 1З,9 % (p < 0,001) соответственно (табл. 1; рис. 1, 2). Через ЗО суток фиксации при отсутствии различий по показателям An и Af-pn параметры Vvnf и NArf оказались сниженными относительно интактного нерва на 7,5 % (p < 0,01) и
8,2 % (p < 0,001), а после снятия аппарата — на 9,7% (p < 0,01) и 16,5 % (p < 0,001) соответственно.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, при удлинении голени автоди-страктором с темпом 1 мм за 60 приемов в течение 12 часов отклонение морфометрических и стере-ологических параметров от интактных значений наиболее выражено в конце дистракции, а после снятия аппарата достоверные отличия от интакт-ного материала отсутствуют: происходит успешная структурно-функциональная адаптация нейронов к увеличению длины конечности.
Удлинение голени автодистрактором с суточным темпом З мм за 180 приемов является более травматичным режимом для большеберцового нерва, так как повышение доли ядросодержащих профилей нервных волокон на этапах фиксации и после снятия аппарата свидетельствует о происходящих в нерве процессах демиелинизации нервных проводников. В данной серии удлинение производилось в ускоренном режиме в течение короткого промежутка времени (10 дней), поэтому пластические перестройки большеберцового нерва, требующие определенного времени, наиболее выражены на этапе фиксации и не завершаются к концу эксперимента.
Существенно то, что при высокодробных режимах происходит увеличение численной плотности миелинизированных волокон, что связано
не только с изменениями объемных отношений эндоневрия и нервных проводников, но и с мие-линизацией униаксональных комплексов Ремака.
Удлинение голени в режиме 1 мм в день за 4 приёма ручными подкрутками гаек аппарата Г.А. Илизарова является более травматичным для большеберцового нерва по сравнению с автодистракци-ей с темпом 1 мм за 60 приемов в течение 12 часов и 3 мм за 180 приемов, так как сопровождается более выраженными деструктивными изменениями миелинизированных волокон с преобладанием аксональной дегенерации и прогрессивной потерей их численности, которая не компенсируется в изученные сроки эксперимента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфоме-трия. — М.: Медицина, 1990. — 384 с.
2. Гайдышев И.П. Анализ и обработка данных: специальный справочник. — СПб.: Питер, 2001. — 752 с.
3. Илизаров Г.А., Щудло М.М., Карымов Н.Р., Сайфутдинов М.С. Значение ритма дистракции для реализации «эффекта Илизарова» в нервах удлиняемого сегмента конечности // Гений ортопедии. - 1995. - № 1. - С. 12-18.
4. Варсегова Т.Н., Борисова И.В., Щудло Н.А., Щудло М.М. Метод косвенной оценки интерно-дальных расстояний мякотных нервных волокон // Актуальные проблемы биологии и ветеринарной медицины мелких домашних животных: матер. науч.-практ. конф. - Троицк, 2003. - С. 55-57.
5. Непомнящих Л.М., Лушникова Е.Л., Непомнящих Г.И. Морфометрия и стереология гипертрофии сердца. - Новосибирск: Наука, 1986. - 301 с.
Сведения об авторе
Варсегова Татьяна Николаевна - кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории морфологии экспериментального отдела травматологии и ортопедии Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» им. акад. Г.А. Илизарова (640014, г. Курган, ул. М. Ульяновой, 6; тел.: 8 (3522) 41-52-27; e-mail: varstn@mail.ru)
