CC BY
30
УДК 611-018.2: 615.36: 611-01385-032-089.843
Минигазимов Р.С.
Кафедра анатомии человека ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии» Минздравсоцразвития России E-mail: [email protected]
РЕГИОНАРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТЕРЕОМОРФОЛОГИИ КОЛЛАГЕНОВОГО МАТРИКСА МЕМБРАННЫХ ТРАНСПЛАНТАТОВ
С использованием разработанного автором метода трехмерной световой микроскопии исследованы серозные оболочки человека: перикард, плевра, брюшина. Описаны локальные особенности фиброархитектоники указанных анатомических образований с учетом возможности их использования в качестве донорского материала. Предложенный метод стереометрии может использоваться в работе тканевых банков на этапе контроля качества изготавливаемых трансплантатов.
Ключевые слова: серозные оболочки, аллогенные трансплантаты, фиброархитектоника.
Актуальность
В клинической офтальмологии широкое распространение получили различные соединительнотканные трансплантаты, которые используются при выполнении восстановительных и реконструктивных операций на органе зрения [5]. При заготовке, консервации и стерилизации донорских тканей значительное место отводится методам морфологических исследований с целью определения структурных особенностей, биомеханических и пластических свойств аллогенных трансплантатов [3, 6].
Цель
Изучить регионарные особенности стереоморфологии коллагенового матрикса мембранных трансплантатов.
Материал и методы
Проведено исследование серозных оболочек (СО) и мембранных трансплантатов, изготовленных из донорского материала брюшины, плевры и перикарда от 15 трупов лиц мужского и женского пола в возрасте 25-45 лет, без признаков сопутствующих заболеваний и поражений исследуемых СО. Морфология СО изучена методами трехмерной световой микроскопии, суть которых заключается в придании светоотражательной способности исследуемым структурам, восстановлением импрегнированного в них нитрата серебра в металлическое состояние и микроскопии их при круговом и одностороннем (азимутальном) косом падающем освещениях [1, 2]. Изучены так же серийные срезы правых и левых глаз кроликов (в 6 случаях).
Результаты исследования
Поверхностные и глубокие волокнистые слои СО имеют различное строение. В составе глубоких слоев встречаются одиночные коллагеновые волокна (КВ), но большая часть волокон консолидированы в пучки разнонаправленной ориентации, формирующих волокнистую сеть. В плане нашего исследования, особый интерес представляет поверхностный волнистый слой (ПВС), представляющий собой континуум упорядоченного одинарного параллельного, тангенциально ориентированного, ряда КВ. В нем, в отличие от глубоких слоев, КВ обладают относительно большой пространственной свободой, связанной с близостью к интималь-ной поверхности, к серозной полости, и, в связи с этим, множеством разнообразных переходных форм трехмерного строения.
КВ ПВС имеют спиралевидную конформацию. При определенной общей мозаичности, спирали смежных КВ отдельно взятых участков ПВС синхронизированы между собой и придает регулярную, синусоидального профиля, волнистость всему ПВС. Спирали КВ подобных участков СО имеют относительно правильную геометрическую форму, в виде равномерного на протяжении диаметра вращения (d) и длину шага (ks). Так, для большинства участков париетального и висцерального листков СО ks=41,08±0,54 мкм (min. 36 мкм, max. 45мкм), d=12,55±0,69 мкм (min. - 6мкм, max. - 20 мкм). При совпадении фаз вращения спиралей смежных КВ длина шага спиралей равняется длине (k) формируемых ими волн, то есть k=ks, а диаметр спиралей равняется высоте (h) волн (d=h). Вариации параметров спиралей КВ и форми-
руемых ими волн обусловлены, в первую очередь, наличием или отсутствием сдвига фаз вращения спиралей смежных КВ в связи с вариациями трехмерных форм рельефа субмезотели-альных структур и геометрии покрываемого органа. Параметры спиралей КВ меняются также при дивергенции и конвергенции формируемых ими волн ПВС. В фигурах дивергенции волн, формирование одной новой волны связано с удлинением смежных КВ на протяжении фронта новообразованной волны на длину шага одной спирали. Соответственно, направление дивергенции волн является вектором расширения площади ПВС путем удлинения КВ на одну дискретную величину, равную длине шага спирали. Фигуры конвергенции волн связаны с сужением площади ПВС путем укорочения КВ на длину шага одной спирали. Так как расширение площади поверхности соответствует ее сужению в обратном направлении, то фигуры дивергенции волн, в обратном направлении, являются фигурами конвергенции волн.
ПВС адаптируется к изменениям статических форм и площади покрываемого органа (на его протяжении), изменением своей площади путем структурных преобразований архитектоники КВ. Эти изменения сопровождаются увеличением или уменьшением площади ПВС за счет изменения количества, удлинения или укорочения КВ, соответственно, появлением или исчезновением волн ПВС. Каждой волне ПВС соответствует определенный участок поверхности ПВС, равный площади проекции данной волны. Структурная организация каждого участка ПВС адаптирована к определенному участку поверхности покрываемого органа с учетом функциональных особенностей данного органа.
К примеру, тонкая кишка характеризуется постоянным, неизменным на протяжении диаметром. Развернутая поверхность ее цилиндрической формы брюшины является двумерной и имеет относительно неизменные контуры и удельную площадь на протяжении кишки. Характерным признаком волнистости ее ПВС является однообразие и элементарность, заключающиеся в том, что все ее волны ориентированы параллельно друг к другу на большом расстоянии. Это связано с немногочисленностью и отсутствием фигур новообразования или исчезновения волн в ПВС, как признаков
расширения или сужения его площади. Малое число указанных фигур обуславливает большую длину фронта волн - 1372±65 мкм (min. 330 мкм , max. 2450 мкм).
Перикард характеризуется постоянно и значительно изменяющимися параметрами формы и площади поверхности на ее протяжении. Картина волнистости ПВС перикарда отличаются выраженной мозаичностью (рис. 1, 2 цветная вкладка). Характерной особенностью ее является большое количество фигур дивергенции-конвергенции волн (ФДКВ), небольшая длина фронта волн (186,0±8,37 мкм, min. 45 мкм , max. 470 мкм) и частые изменения его направления. На участках с относительно ровной (двумерной) поверхностью, встречаются ряды последовательно расположенных ФДКВ одинаковой ориентации (рис. 1, 1 цветная вкладка), которые меняют направление фронта последующих за ними волн (рис. 1, 2 цветная вкладка). Участки поверхности с новообразованными волнами соответствуют приращенной площади (в направлении дивергенции волн). Увеличение площади (AS) ПВС вычисляется как AS=kxX/, где X/ - суммарная длина новообразованных волн.
Адаптация ПВС СО к трехмерной поверхности возвышений или углублений осуществляться путем одновременного увеличения площади ПВС по трем координатным осям: по Х, Y - по проекции возвышения, по Z - по его высоте. Увеличение площади ПВС осуществляется за счет удлинения и увеличения количества КВ, причем оба процесса совершаются в одном ло-кусе и одновременно. Удлинение КВ происходит на двух противоположных склонных возвышения в парных фигурах дивергенции волн в направлении вершины возвышения (рис 2, 1 цветная вкладка). Внутриконтурное удлинение КВ приводит к выпячиванию их по оси Z. Длина КВ (ЬКВ) на возвышении равняется суммарной длине волн на нем: LКВ=kxNВ, где, NВ -количество волн на возвышении. Она же равняется длине профиля возвышения по оси Y вдоль этих волокон (LY), то есть длина профиля LY=LКВ=kxNВ. Общая высота возвышения предопределяет, соответственно удлинению КВ на нем, общее количество новообразованных волн на нем. Суммарная длина новообразованных волн на возвышении равняется величине внутриконтурного удлинения КВ. Расчетные показатели длины КВ, удлинения КВ, длины
профилей возвышения больше от таковых на фотографии, как на проекции.
На возвышениях рельефа поверхности перикарда каждая новообразованная волна «поднимает» уровень поверхности в среднем на 9 мкм (8,81±0,42 мкм, min. 8 мкм, max. 16 мкм). Высота возвышений (Нв) с тремя новообразованными волнами (рис. 3, 2 цветная вкладка) составляет 27мкм (Hв=AHxNНВ=9мкмx3=27мкм, где AH=9 - градиент повышения уровня поверхности на новообразованных волнах, NНВ=3 - количество новообразованных на возвышении волн). Высота возвышения предопределяет количество последовательно расположенных ФДКВ, а крутизна падения склонов возвышения - количество параллельно расположенных ФДКВ и их протяженность.
КВ на своем протяжении естественным образом разделены на структурные единицы своей длины в виде регулярной волнистости. При синхронизации волнистостей КВ, каждая волнистость ряда смежных волокон формирует одну волну и, занимаемый ею, участок ПВС СО. На двумерной поверхности, с неизменной на протяжении площадью, волны расположены параллельными рядами. То есть, волны (их структурный эквивалент) подобный участок ПВС составляют из параллельно ориентированных, дискретной ширины участков (ширина этих участков равна k). Любые изменения контуров поверхности или внутриконтурные (рельефные) изменения ее площади, вносят в структурную организацию волнистости поверхности специфические преобразования в виде дивергенции и конвергенции волн, изменения направления фронтов волн. Волновая дискретность площади поверхности и детерминированность показателей волнистости (при k=^nst) параметрами рельефа этой поверхности, позволяют интерпретировать волновую картину рельефа поверхности как своеобразную контурную карту. Волны, очерчивает контуры возвышения через дискретные промежутки поверхности возвышения с интервалом k, то есть, по волновым участкам склонов возвышения (а не через дискретные значения высоты, как в географических контурных картах). Наложение, на двумерное изображение рельефа, волновой картины, открывает возможность определения основных параметров рельефа с учетом их направленности и по оси Z. В частности, таких,
как протяженность поверхности возвышения по отдельным его профилям по оси Y (вдоль КВ), общую высоту возвышения и высоту отдельных его профилей; величину удлинения КВ по ним. В свою очередь, волновая картина рельефа позволяет определить величину и направление свершившихся изменений площади поверхности на ее протяжении.
Спиралевидные подпокровные КВ брюшины матки, селезенки и печени имеют иную архитектонику. Они ориентированы в различных направлениях, расположены на разных уровнях и образуют сетевидную структуру, т.е. не формируют обособленный ПВС (рис. 3 цветная вкладка)
Подпокровные КВ ПВС СО в основном являются спиралями правого вращения. Исключение составляют КВ ПВС правой париетальной и висцеральной плевры и левой широкой связки матки, где они представлены в виде левовинтовых спиралей. В глубоких коллагеноэластических слоях СО встречаются синусоидальной конформации КВ с синусоидальной волнистостью в тангенциальной плоскости.
Известно, что коллагеновые фибриллы имеют конформацию спиралей левого или правого вращения [4, 7]. В этих работах, как и в общих руководствах по гистологии, не упоминается направление вращения спиралей коллагеновых волокон. Так же нет специальных исследований, посвященных изучению элементов и стереометрии волнистости биологических оболочек.
Представляемая методика стереоморфоло-гического исследования может быть успешно использована также для описания анатомических структур глазного яблока. В частности, проведенные нами предварительные исследования показали, что наиболее характерной особенностью строения КВ роговицы (и склеры) кроликов является отсутствие волнистости. На отдельных участках склеры левого глаза КВ проявляют слабовыраженные признаки левовинтовой спиралевидной волнистости, а в склере правого глаза - слабовыраженные признаки спиралей правого вращения. Возможно, что эти признаки волнистости КВ связаны с некоторым нарушением пластинчатости и пучково-сти строения волокон при изготовлении срезов. Результаты подобных исследований востребованы в пластической офтальмохирургии при разработке восстановительных операций на
органе зрения с использованием аллогенных трансплантатов.
Заключение
При выделении и препарировании соединительнотканных трансплантатов на основе серозных оболочек необходимо учитывать локальные и органные особенности строения последних, направления преимущественной ориентации и конформационных вариантов строения КВ в них. Представленные данные по ре-
гионарным особенностям фиброархитектони-ки перикарда, плевры и брюшины необходимо учитывать в работе тканевых банков при заготовке донорских тканей и последующего изготовления мембранных аллотрансплантатов. Кроме того, разработанный нами метод импрегнации нитратом серебра с последующей стереомикроскопией в отраженном свете может быть использован для оценки качества аллоген-ных трансплантатов на этапах их консервации, химической обработки и стерилизации.
4.10.2011
Список литературы:
1. Минигазимов, Р.С. Способ исследования рельефа поверхности гистологических препаратов. Патент на изобретение RU № 2270446 С1 от 20.02.2006. БИПМ №5. С.469.
2. Минигазимов, Р.С., Вагапова В.Ш., Мухаметшина Г.Р. Способ исследования рельефообразующих структур биологических оболочек. Патент на изобретение RU № 2413943 С1 от 10.03.2011. БиПм №7. С.357.
3. Муслимов, С.А. Морфологические аспекты регенеративной хирургии. - Уфа: Башкортостан, 2000. - 168с.
4. Омельяненко Н.П., Слуцкий Л.И. Соединительная ткань. - М. 2009. 380 с.
5. Социальные и медико-биологические аспекты трансплантации тканей / Э.Р. Мулдашев с соавт. - Уфа: ООО «Компания Эволюция» - 2007 - 214с.
6. Фукс, Б.Б. Очерки морфологии и гистохимии соединительной ткани (после повреждения и при регенерации по каркасу). / Б.Б. Фукс, Б.И. Фукс. - Л. 1968. - 214с.
7. Franchi M, Ottani V, Stagni R, Ruggeri A. Tendon and ligament fibrillar crimps give rise to left-handed helices of collagen fibrils in both planar and helical crimps. J Anat. 2010 Mar;216(3):301-9.
UDC 611-018.2: 615.36: 611-01385-032-089.843
Minigazimov R.S.
THE REGION FEATURES OF THE COLLAGEN MATRIX STEREOMORPHOLOGY OF THE MEMBRANE GRAFTS
We have investigated human serous membranes: pericardium, pleura, peritoneum using the developed by the author method of the three-dimensional light microscopy. Have been described the local features of the fibroarchi-tectonic of these anatomical structures with the possibility of their using as donor material. The proposed method of the solid geometry can be used in the tissue banks at the stage of the quality control of the produced grafts.
Key words: serous membranes, fibroarchitectonica, allotransplantates, light microscopes
Bibliography:
1. Minigazimov R.S. An investigation way of surface relief of histological agents. Patent on the device RU № 2270446 C1 by 20.02.2006. BIPM №5. P.469.
2. Minigazimov R.S., Vagapova V.Sh., Mukhamedshina G.R. An investigation way of relief-performing structures of biological membranes. Patent on the device RU № 2413943 C1 by 10.03.2011. BIPM №7. P.357.
3. Muslimov S.A. Morphological aspects of regenerative surgery - Ufa: Bashkortostan, 2000. - 168p.
4. Omelyanenko N.P, Slutskiy L.I. Connective tissue. - M. 2009. 380 p.
5. Social and medical and biological aspects of tissues transplantation / E.R. Muldashev et al. - Ufa: OOO «Kompaniya Evolutsiya» - 2007 - 214p.
6. Fuks B.B. Sketches of morphology and hystochemistry of connective tissue (after injury and at regeneration on frame) / B.B.Fuks, B.I.Fuks. - L. 1968. - 214p.
7. Franchi M, Ottani V, Stagni R, Ruggeri A. Tendon and ligament fibrillar crimps give rise to left-handed helices of collagen fibrils in both planar and helical crimps. J Anat. 2010 Mar;216(3):301-9.
