CC BY
83
УДК 616.74-018.38-089.843
Мулдашев Э.Р., Кульбаев Н.Д., Аслямов Н.Н., Щербаков Д.А.
ФГБУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, г. Уфа Е-mail: dmst@bk.ru
ВОССТАНОВЛЕНИЕ СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЫ ПРИ МИОПЛАСТИКЕ СУХОЖИЛЬНЫМИ АЛЛОТРАНСПЛАНТАТАМИ РАЗЛИЧНОЙ СТРУКТУРЫ
В эксперименте изучена заместительная регенерация двух форм сухожильного аллотрансплантата: губчатой и структурированной. Выявлены структурные особенности регенерата, полученного в отдаленные сроки эксперимента. Обнаружена морфогенетическая роль губчатого биоматериала при подсадке в мышечное ложе. Доказана целесообразность комбинирования указанных форм аллогенного сухожильного трансплантата.
Ключевые слова: спонч, структура аллотрансплантата, заместительная регенерация.
Актуальность
С необходимостью восстановления поврежденной скелетной мышцы сталкиваются специалисты различных областей медицины: травматологи, общие хирурги, офтальмохирурги, челюстно-лицевые хирурги [1, 4, 6]. На сегодня доказано, что скелетная мышца способна к репаративной регенерации. При этом на качество и финал репаративного процесса влияют: степень повреждения; течение воспалительного процесса в ране; реваскуляризация и реиннервация; возрастной фактор [2, 3, 8].
Известно использование сухожильных ауто- и аллотрансплантатов для пластики поврежденных скелетных мышц [4,7]. Недостатком ксенотрансплантатов является быстрое замещение, когда морфогенетические свойства биоматериала не успевают реализоваться [5]. Для сравнения следует отметить, что аллоген-ные трансплантаты обнаруживаются при выполнении реопераций в сроки до 5-7 лет, что свидетельствует о более длительном течении процессов заместительной регенерации и о формировании адекватной структуры регенерата [6]. До настоящего времени не изучена роль структуры аллогенного сухожильного биоматериала в формировании регенерата скелетной мышцы.
Для решения данной задачи нами изучены процессы заместительной регенерации при пересадке двух форм трансплантата аллогенного сухожилия (аллосухожильная нить и модифицированный губчатый трансплантат) при подсадке в мышечное ложе.
Материал и методы
Экспериментально-морфологические исследования выполнены на 72 половозрелых
крысах породы Вистар. Авторы работы руководствовались «Европейской конвенцией относительно защиты позвоночных животных, которые используются с экспериментальными и другими научными целями» (Страсбург, 1986).
В контрольной серии (n=36) после разреза кожных покровов на задней конечности животного производилось препарирование икроножной мышцы и пяточного сухожилия. Затем выше области перехода пяточного сухожилия в мышечное брюшко наносился мышечный дефект на протяжении 8-10 мм, так оставалась проксимальная - мышечная культя и дистальная - сухожильно-мышечная культя. В толще культей создавался тоннель, через который проводился структурированный трансплантат ал-логенного сухожилия и фиксировался путем формирования узлов на его концах. После всех указанных манипуляций производилось окутывание оперированного участка мембранным трансплантатом с фиксацией последнего по краям узловыми швами нитью Vicryl 6-0.
В опытной серии (n=36) после нанесения дефекта в него укладывался модифицированный (губчатый) сухожильный аллотрансплантат соответствующих размеров. Последний представляет собой сухожилие, обработанное по специальной технологии (ТУ 9398-00104537642-2011), что позволяет добиться модификации структуры трансплантата в губчатую форму с увеличением объема биоматериала в 6 раз. Морфометрия губчатого трансплантата показала, что ячейки трансплантата имеют диаметр 40-550 мкм, а стенки ячеек толщину до 10 мкм. Макроскопически форма ячеек приближалась к форме трубочки с перемычками толщиной до 3 мкм [10]. В толще дистальной и проксимальной мышечных культей, а также в тол-
ще губчатого биоматериала создавался тоннель. Через последний проводился трансплантат ал-логенного сухожилия и фиксировался путем формирования узлов на его концах. Затем выполнялась фиксация губчатого биоматериала на сухожильном трансплантате путем прошивания нитью Vicryl 6-0. Как показали предварительные исследования вариант самостоятельной подсадки губчатого трансплантата в мышечное ложе приводит к лизису и отторжению биоматериала. Указанные процессы происходят в результате того, что биоматериал оказывается не включенным в кинематическую цепь. Комбинация со структурированным сухожильным биоматериалом позволяет зафиксировать губчатый трансплантат «на пути» передачи двигательной энергии от мышечного брюшка к сухожилию.
После чего производилось окутывание оперированного участка мембранным трансплантатом с фиксацией последнего по краям узловыми швами нитью Vicryl 6-0. Последним этапом в обеих сериях являлось послойное ушивание мягких тканей и кожи шелком 3-0.
Животные выводились из эксперимента на 14-е, 60-е и 90-е сутки. Гистологические срезы, полученные в разные сроки эксперимента, окрашивались по Ван-Гизону, гематоксилином и эозином, по Маллори, проводилась поляризационная микроскопия. Для морфометрии и статистической обработки использовались программы Biovision 3.0, Microsoft Excel 2010 и Statistica 8.0.
Результаты и обсуждение
Создание дефекта на протяжении икроножной мышцы в контрольной серии позволило проследить процессы репаративной регенерации скелетной мышечной ткани и замещения аллотрансплантатов. Так, в ранние сроки (14-е сутки) наблюдается постепенное нарастание полиморфно-клеточной инфильтрации биоматериала. Клетки представлены малодифференцированными фибробластами, макрофагами и единичными лимфоцитами. Также в указанные сроки происходил активный рост мышечной ткани области травмы от перерезанных мышечных волокон. При этом на концах последних формировались наплывы саркоплазмы с последующей дифференцировкой в миотубы (рис. 1 цветная вкладка), что согласуется с данными Н.В. Буля-ковой [2].
А.М. Стасюк [7] в своих исследованиях показал, что мембранный трансплантат изолирует область повреждения, сокращая сроки ремоделирования соединительной ткани. Данный факт подтверждается в нашем исследовании: в указанные сроки благодаря мембранному ограничителю в области дефекта наблюдается пролиферация рыхлой соединительной ткани с преимущественно однонаправленной ориентацией коллагеновых волокон (рис.1 цветная вкладка).
В отдаленные сроки (б0-90-е сутки) в результате синтетической активности фиброблас-тов и резорбции биоматериала макрофагами реализуются процессы заместительной регенерации в зоне трансплантации. Доказана сбалансированность двух указанных процессов, объясняющая высокие упруго-деформативные свойства аллотрансплантата сухожилия на разных этапах замещения [б]. Регенерация скелетной мышечной ткани идет вокруг биоматериала, расстояние между проксимальной и дистальной культями мышцы сокращалось. В области травмы регенерирующие мышечные волокна соединяли обе мышечные культи. Так, в финале репа-ративных процессов регенерат был представлен плотной оформленной соединительной тканью с элементами поперечно-полосатой мышечной ткани. В области подсадки мембранного трансплантата наблюдается восстановление эпи- и перимизия в результате процессов заместительной регенерации (рис. 2 цветная вкладка).
В опытной серии в ранние сроки (14-е сутки) модифицированный сухожильный трансплантат плотно сращен со структурами мышечного ложа (рис. 3 цветная вкладка), однако при этом он сохраняет губчатую структуру. Происходит клеточная инфильтрация трансплантата от периферии к центру. При этом часть клеток фиксируется на стенках трансплантата, а часть располагается свободно в его ячейках. Сухожильный трансплантат, служащий для фиксации губчатого биоматериала, сохраняет свою структуру (рис. 3 цветная вкладка). В эти же сроки наблюдается синтез основного вещества соединительной ткани, постепенно замещающей биоматериал. Пучки коллагеновых волокон окружали стенки ячеек биоматериала, которые в сроки до 30-х суток остаются неизмененными. Параллельно с указанными явлениями нарастают процессы регенерации скелетной мышечной ткани. Отличительной особенностью данной серии явля-
ется прорастание мышечной ткани между ячейками трансплантата. На концах поврежденных мышечных волокон, как и в контрольной серии, формируются наплывы сакроплазмы, а также процессы дифференцировки мышечных волокон. Источником регенерации мышечной ткани, по-видимому, являются резидентные клетки-сателлиты, которые активируются в результате травмы и подсадки соединительнотканного трансплантата. По данным Wang J. et al. [12] и Lepper C. et al. [11] приведенные механизмы являются ведущими в репаративном миогенезе у взрослого человека.
В более поздние сроки (30-б0-е сутки) задняя конечность животного на стороне миоплас-тики функционирует в полном объеме. Трансплантат внедрен в кинематическую цепь и определяется в виде незначительного утолщения в области средней трети икроножной мышцы. Ячейки трансплантата определяются лишь в центральных его отделов, большая часть биоматериала замещена соединительной и мышечной тканями. Благодаря тому, что в раннем периоде заместительной регенерации фибробласты располагались пристеночно и в просвете ячеек, за счет синтетической активности данных клеток просвет ячеек заполнен рыхлой неоформленной соединительной тканью (рис. 4 цветная вкладка). Стенки указанных ячеек замещаются, формируя эндо- и перимизий. По данным S.B. Charge и M.A. Rudnicki [10] трофика и микроокружение, обеспечиваемые соединительной тканью, играют ведущую роль в регенерации скелетной мышцы. На сохранившихся стенках ячеек губчатого биоматериала, а также структурах эндо- и перимизия фиксированы миобласто-подобные клетки, имеющие характерную морфологию.
В результате прорастания мышечных волокон глубоко в дефект, между предсуществующи-ми стенками ячеек губчатого трансплантата, формируется органотипичная структура скелет-
ной мышцы. При этом наблюдаются процессы дифференцировки регенерирующих мышечных волокон, увеличение в волокне количества мио-фибрилл с четкой поперечной исчерченностью (рис. 4 цветная вкладка). Полученные данные согласуется с результатами исследований, выполненных на других моделях экспериментальной травмы скелетных мышц [7, 8].
Выводы
Результаты, полученные в контрольной серии, подтвердили данные более ранних исследований сухожильного трансплантата в форме нити. Так при подсадке в мышечное ложе указанный трансплантат служит дополнительной опорой для мышечного брюшка, в финале процессов заместительной регенерации формируется регенерат из плотной оформленной соединительной ткани.
Модифицированный (губчатый) сухожильный аллотрансплантат выполняет морфогенетическую роль при подсадке в мышечное ложе. При этом необходима комбинация губчатого и структурированного сухожильного трансплантатов, для включения первого в кинематическую цепь мышечное брюшко - сухожилие.
Замещение модифицированного сухожильного биоматериала при подсадке в мышечное ложе происходит с краев трансплантата. В направлении с периферии к центральным участкам биоматериала пролиферирует поперечно-полосатая мышечная ткань. При этом стенки ячеек биоматериала замещаются оформленной волокнистой соединительной тканью формируя структуры эндо- и перимизия. Миоблас-топодобные клетки, фиксируются пристеночно в ячейках биоматериала с последующей диф-ференцировкой в миотубы. В финале репара-тивных процессов (90- е сутки) формируется регенерат представленный преимущественно поперечно-полосатой мышечной тканью.
11.10.2011
Список литературы:
1. Байтингер, В.Ф. Хирургия кисти и Институт Кляйнерта / В.Ф. Байтингер, О.А. Валленберг // Вопросы реконструктивной и пластической хирургии, 2009. № 1(28), март 2009. - С. 13-17.
2. Булякова, Н.В. Регенерация скелетных мышц и реакция иммунной системы млекопитающих при лазерном и радиационном облучении / Н.В. Булякова, С.М.Зубкова, В.С. Азарова // М.: Т-во научных изданий КМК, 2010. - 122с.
3. Данилов, Р.К. Миосателлитоциты как источники регенерации скелетной мышечной ткани / Р.К. Данилов [и др.] // Успехи современной биологии, 2002. - Т. 122. - № 3. - С. 272-280.
4. Демичев, Н.П. Повреждения и регенерация ахиллова сухожилия / Н.П. Демичев, Э.П. Филимонов // - Астрахань, 2003. - 145с.
5. Лекишвили М.В. Биологические имплантаты в реконструктивной хирургии / М.Г. Васильев, В.В. Зайцев // Труды АГМА. Т. 38. - Актуальные вопросы травматологии ортопедии и реконструктивной хирургии. - Астрахань, 2009. - С. 61-62.
6. Мулдашев, Э.Р. Теоретические и прикладные аспекты создания аллотрансплантатов серии «Аллоплант» для пластической хирургии лица: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - СПб., 1994. - 40 с.
7. Стасюк А.М. Восстановление сгибательного аппарата кисти после повреждения сухожилий в «критической зоне» / А.М. Стасюк // VII съезд травматологов-ортопедов России: Тез. докл. Новосибирск, 2002. - Т. 2. - С. 295.
8. Румянцева, О.Н. Пластические свойства скелетно-мышечной ткани / О.Н. Румянцева М.: Изд-во АН СССР, 1960. - 128 с.
9. Хасанова, Ю.С. Структурная модификация аллогенного сухожильного биоматериала и морфологические особенности его замещения: автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М, 2006. - 23 с.
10. Charge, S.B. Cellular and molecular regulation of muscle regeneration / S.B. Charge, M.A. Rudnicki // Physiol. Rev. 2004; 84: 209. P. 38.
11. Lepper, C.Adult satellite cells and embryonic muscle progenitors have distinct genetic requirements / C. Lepper, S.J. Conway, CM. Fan // Nature 2009; 460: P. 627-631.
12. Wang, J. Embryonic vs. Adult Myogenesis: Challenging the ‘Regeneration Recapitulates Development’ Paradigm /J. Wang, I. Conboy // Journal of Molecular Cell Biology. 2009; P. 1-4.
UDC 616.74-018.38-089.843
Muldashev E.R., Kulbaev N.D., Asljamov N.N., Shcherbakov D.A.
RECOVERY OF SKELETAL MUSCLE WHEN MYOPLASTY IS PERFORMED WITH DIFFERENT STRUCTURE TENDON ALLOGRAFTS PERFORMING
In the experiment replacing regeneration of two forms of allogenic tendinous biomaterial: the sponge and the sturtured have been investigated. We have revealed changes in the regenerate structure depending on tension state of tendon transplantat when grafted into the defect of the Achilles tendon. We have found the morphogenetic role of the spongy biomaterial when it was transplanted to the muscular bed. The appropriateness of combining the referred above two forms of the allogenic tendinous biomaterials have been proved.
Key words: sponge, allograft structure, replacement regeneration
Bibliography:
1. Baytinger V.F. Hand surgery and Institute of Klyainert / V.F. Baytinger, O.A.Vallenberg // Questions of reconstructive and plastic surgery, 2009. № 1(28), march 2009. - P. 13-17.
2. Bylyakova N.V. Regeneration of skeletal muscles and reaction of immune system of mammals at laser and radiation exposure / N.V. Bulyakova, S.M.Zubkova, V.S.Azarova// М.: T-vo of scientific editions KMK, 2010. - 122p.
3. Danilov R.K. Myosatellitocytes as the source of skeleton muscle tissue regeneration. / R.K. Danilov et al. // Advances of innovative biology, 2002. - Vol. 122. - No. 3. - P. 272-280.
4. Demichev N.P. Injuries and regeneration of Achilles tendon / N.P.Demichev, E.P.Filimonov // - Astrakhan, 2003. - 145p.
5. Lekishvili M.V. Biological grafts in reconstructive surgery / M.G.Vasiljev, V.V.Zaitsev // Trudy АГМА. Vol. 38. - Actual questions of orthopedics and reconstructive surgery.- Astrakhan, 2009. - P. 61-62.
6. Muldashev E.R. Theoretical and applicative aspects of grafts “Alloplant” creation for plastic face surgery : dissert. abst. ... doc. med. scien. - SPb., 1994. - 40p.
7. Stasyuk A.M. Reactivation of hand withdrawal apparatus after tendon injury in “critical zone” / A.M. Stasyuk // VII congress of traumatologists- orthopedist of Russia : Theses of reports. Novosibirsk, 2002. - Vol. 2. - P. 295.
8. Rumyuntseva O.N. Plastic features of skeletal-muscular tissue / O.N.Rumyantseva. - M.: Edition AN SSSR, 1960. - 128 p.
9. Khasanova Yu.S. Structural modification of allogenic tendon biomaterial and morphological peculiarities of its replacement: dissert. abstract. ... cand.med.scien. - М, 2006. - 23 p.
10. Charge, S.B. Cellular and molecular regulation of muscle regeneration / S.B. Charge, M.A. Rudnicki // Physiol. Rev. 2004; 84: 209. P. 38.
11. Lepper, C. Adult satellite cells and embryonic muscle progenitors have distinct genetic requirements / C. Lepper,
S.J. Conway, C-M. Fan // Nature 2009; 460: P. 627-631.
12. Wang, J. Embryonic vs. Adult Myogenesis: Challenging the ‘Regeneration Recapitulates Development’ Paradigm / J.
Wang, I. Conboy // Journal of Molecular Cell Biology. 2009; P. 1-4.
