STRUCTURAL AND ULTRASTRUCTURAL CHANGES IN SKELETAL MUSCLE TISSUE AFTER HIGH-ENERGY INJURY IN THE EARLY POST-TRAUMATIC PERIOD

Full Text

Введение

​​         Вопросы оценки закономерностей повреждения и регенерации тканей после высокоэнергетических воздействий составляют одну из актуальных областей гистологии [1]. Особую важность они приобретают в периоды вооруженных конфликтов; характеризуются высокой практической значимостью, напрямую влияют на лечебно-диагностическую тактику врачей разных специальностей [2, 3]. Высокоэнергетические, преимущественно огнестрельные повреждения были подробно изучены как на экспериментальном, так и на клиническом материалах [4-7]. Были определены особенности регенерационного гистогенеза тканей кожи, поперечно-полосатой скелетной мышечной и костной тканей при обычной механической травме и при огнестрельных ранениях [1, 4, 7, 8]. Клинико-морфологический анализ повреждений внутренних органов у военнослужащих при характеристике не только местных, но и системных реакций позволил обосновать т.н. гемодинамичекую концепцию травматической болезни [6, 8], согласно которой объемы некроза и последующего замещения соединительной тканью функциональной ткани органов связаны не только с первичным повреждением структур в момент ранения, но и с патологическими вазомоторными реакциями на уровне микроциркуляции, что влечет за собой функциональную недостаточность внутренних органов.

Авторы отмечают изменения соотношения разных видов боевых повреждений в зависимости от особенностей тактики на том или ином театре военных действий [2, 9] c преобладанием в последнее время минно-взрывных ранений (МВР). Несмотря на это, морфологический анализ тканей конечностей при таком виде высокоэнергетического повреждения недостаточен.

В отличие от пулевого или осколочного ранения, МВР рассматривается как комбинированное, являющееся результатом бризантного действия газопылевого потока (волна газообразных продуктов детонации, взрывная волна), ударной волны, причиняющей контузионно-коммоционное повреждение тканям, действия осколков, пламени и токсических продуктов горения [6, 10], что в значительной степени определяет особенности минно-взрывной раны и распространенность повреждения по областям тела или сегментам конечностей. В частности, при минно-взрывных отрывах частей сегментов конечностей невозможно проследить известную зональность раневого канала, описанного и изученного для пулевых и осколочных ранений, ввиду отсутствия раневого канала как такового [8]. Несмотря на выявление ряда морфологических закономерностей развития раневого процесса при МВР [5, 11] данных, позволяющих охарактеризовать принципы формирования первичного и вторичного некрозов, отсроченной запрограммированной гибели, развития инфекционного процесса, местной и системной иммунных реакций при МВР – событий, лежащих в основе развития 1 и 2 периода травматической болезни, недостаточно [6, 8, 11].

Цель исследования: охарактеризовать поперечно-полосатую скелетную мышечную ткань в зоне минно-взрывного отрыва части сегмента конечности в ранний посттравматический период (1-4 сут.).

 

Материал и методы 

Работа выполнена в рамках соглашения о научном сотрудничестве с Главным военным клиническим госпиталем им. акад. Н.Н. Бурденко. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ГНЦ РФ ФГБНУ "РНЦХ им. акад. Б.В. Петровского" (протокол № 8 от 04.10.2024).

В исследование включен 31 образец скелетной мышечной ткани, полученный при выполнении первичной хирургической обработки (ПХО) культи конечности по поводу минно-взрывного отрыва частей сегментов конечностей. Изучены тканевые изменения на сроках 1-4 сут. после повреждения.

Критерии включения: возраст пациентов от 18 до 65 лет; наличие травмы, сопровождающейся полным или частичным отрывом конечности; проведение ампутации в рамках ПХО (от 1 до 6 см от линии отрыва; n = 12).

Критерии невключения: наличие у пациентов системных заболеваний (сахарный диабет, атеросклероз сосудов нижних конечностей, ВИЧ-инфекция, вирусные гепатиты B и C) и злокачественные новообразования.

Материал из ампутированной в ходе ПХО культи отбирали в условиях предоперационной из четырех участков: непосредственно по линии отрыва, через 2 см вглубь сегмента, через 4 и 6 см. Все полученные образцы фиксировали в 10% растворе формалина с последующей стандартной гистологической проводкой и заключением в парафиновые блоки. Изготавливали серийные срезы толщиной 4 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином, а также на фибрин (MSB, ООО «ЭргоПродакшн», Россия). Количественно оценивали периметр и площадь мышечных волокон. Для определения уровня перфузии мышцы определяли взаимодополняющие индексы Вагенворта (рассчитан как отношение площади стенки к площади просвета артерии) и Керногана (рассчитан как отношение толщины сосудистой стенки к диаметру просвета сосуда) морфометрировали препараты, окрашенные гематоксилином и эозином [12, 13].

Клетки инфильтрата типировании иммуногистохимически при помощи антител к CD3 (1:75, MRQ-39, Cell Marque, США), CD20 (1:100, L26, Cell Marque, США), CD68 (1:100, PG-M1, Dako, США). Для иммуногистохимической идентификации сосудов применяли антитела к CD31 (1:50, JC70, Cell Marque, США).

Детекцию нейтрофильных внеклеточных ловушек (Neutrophil extracellular traps, NETs) осуществляли на срезах фрагментов скелетных мышц на 2 и 6 см проксимальнее уровня отрыва. Использовали первичные антитела к фибриногену (1:1000, ab118533, Abcam, Великобритания) и к миелопероксидазе (1:500, ab9535, Abcam, Великобритания). В качестве систем детекции применяли антитела, конъюгированные с флуорофорами Alexa Fluor 488 (1:500, ab150105, Abcam, Великобритания) и Alexa Fluor 405 (1:500, ab175676, Abcam, Великобритания). Препараты изучали в полумоторизованном прямом микроскопе (Olympus BX 53б Olympus, Япония), методом флюоресценции в отраженном свете в синем и зеленом спектрах, с последующей обработкой в виде наложения изображений, полученных в двух этих спектрах, друг на друга.

Для трансмиссионной электронной микроскопии в предоперационной тотчас после операции (ампутация) вырезали 1 мм³ мышечной ткани, фиксировали в 2,5% растворе глутарового альдегида на фосфатном буфере (рН 7,4); дофиксацию 1% раствором оксида осмия проводили в лаборатории. Обезвоживали в этаноле, контрастировали 1% уранилацетатом на 70% этаноле, заливали в смесь эпон–аралдит. Полутонкие срезы окрашивали метиленовым синим. После подрезкти блоков ультратонкие срезы, полученные на приборе UC Enuity (Leica Microsystems CMS GmbH, Германия), дополнительно контрастировали цитратом свинца по Рейнольдсу. Микрокопирование проводили в электронном микроскопе с полевой эмиссией HIMERA EM50X (CIQUTEK, Китай).

Статистическую обработку данных выполняли на языке программирования R v. 4.4.1 (R Foundation for Statistical Computing) с использованием пакетов tidyverse, rlang, purrr и flextable. Для каждой количественной переменной рассчитывали медиану и межквартильный размах — Q1; Q3 — отдельно по дням наблюдения (1, 2 и 4-й) и по уровням отрыва (0,  2,  4, 6 см).

Сравнение групп проводили непараметрическим критерием Краскела-Уоллиса; двусторонние p-значения <0,05 считали статистически значимыми.

 

 

Результаты

         В первые сутки на линии отрыва мышечные волокна тотально утрачивали поперечную исчерченность; в ряде участков они были фрагментированы. В краевых участках отчетливо детектировалась область карбонизации; к мышечной ткани прилегали лоскуты кожи, в состав тканей были включены инородные тела в виде элементов растительной клетчатки, сажи. На поперечные срезах определяется, что мышечные волокна разобщены, эндомизий существенно изменен, межволоконные пространства заполнены рыхлыми массами фибрина (рис. 1А). Фибриновое пропитывание носилототальный характер; в его составе отмечены единичные лейкоциты и эритроциты. При определении давности фибрина в одном и том же образце могли обнаруживаться участки как «молодого» (4-6 часов), так и «зрелого» фибрина (рис. 1В-Е).

Рис. 1. Фибрин в составе тканевой жидкости эндомизия: А – мышечная ткань, составляющая границу по линии отрыва, 1 сут.;  Б - мышечная ткань, составляющая границу по линии отрыва – 4 сут.; В – фибриноген (синий цвет) в эндомизии, 2 см от линии отрыва, 1 сут.; фибрин в составе экссудата в эндомизии: Г, Д – соответствует давности до 12 час., Е – более 18-24 ч. давности. Окраска: А, Б – гематоксилин и эозин; В – иммунофлюоресцентная реакция с антителами к фибриногену; Г-Е – MSB. Ув.: А, Б, Г-Е ×400, ×50

Fig. 1. Fibrin in the intercellular fluid in the endomysium: A - muscle tissue from the area of limb avulsion, 1 day; Б - muscle tissue from the area of limb avulsion - 4 days; В - fibrinogen (blue) in the endomysium, 2 cm from the avulsion border, 1 day; fibrin in the exudate in the endomysium: Г, Д - corresponds to the age of up to 12 hours, E - more than 18-24 hours. Staining: A, Б - hematoxylin and eosin; В - immunofluorescence reaction with antibodies to fibrinogen; Г-E - MSB. Magnification: A, Б, В-E ×400, ×50

 

Кровеносные сосуды характеризовались выраженным спазмом, который развивался не только в мелких артериях и артериолах (рис. 2), но в него были вовлечены даже вены. Характерными находками были фибриновые и гиалиновые тромбы в просветах мелких сосудов. Оптические пусты вакуоли в части сосудов свидетельствовали о развитии жировой и (или) воздушной эмболии.

На глубине 2 см от линии отрыва фрагментированные мышечные волокна характеризовались частичной утратой ядер. Массы фибрина включали большое количество эритроцитов, что позволяет говорить о геморрагическом пропитывании мышцы. Цвет фибрина при окрашивании МSB свидетельствовал о давности его образования около 18-24 часов, что в целом соответствовало срокам ранения. В некоторых участках фибрин и матрикс эндомизия были разрыхлены за счет отека. В качестве единичных находок обнаружены интрафибриллярные кровоизлияния (рис. 3А). Кроме этого был характерен парциальный некроз (деструкция) мышечных волокон с заполнением разрушенной части мелкогранулярным содержимым (рис. 3Б, В).

Часть сосудов без очевидных топографических закономерностей относительно линии отрыва находились в состоянии спазма; в просвете некоторых из них идентифицированы эмболы, состоящие как из пузырьков воздуха и жировых капель, так и из десквамированных эндотелиальных клеток (рис. 2Г); в некоторых случаях отмечен отек сосудистой стенки, ее частичный некроз, асимметричный спазм. Поиск солокализации фибриногена и миелопероксидазы (NETs) обнаруживает положительную реакцию среди сладжированных эритроцитов в мелких сосудах исследованной зоны.

Рис. 2. Артерий эндо- и перимизия, 1 сут., 2-4 см от линии отрыва: А – воздушная и (или) жировая эмболия, десквамация эндотелиоцитов;  Б – отек сосудистой стенки и ее клеток, десквамация эндотелиоцитов; В, Г – частичная обтурация просвета десквамированными эндотелиоцитами; Д, Е – артерии в состоянии спазма; Ж – частичный (полуциркулярный) некроз и отек сосусдистой стенки, расслоение t. adventitia. Окраска: А, Б, Д-Ж – гематоксилин и эозин; В – результат иммуногистохимической реакции с антителами к CD68; Г – результат иммуногистохимической реакции с антителами к CD31.  Ув.: А-Г, Ж ×400, Д, Е ×100

Fig. 2. Arterial endo- and perimysium, 1 day, 2-4 cm from the limb avulsion border: A – air and (or) fat embolism, desquamation of endothelial cells; Б – edema of the vascular wall and its cells, desquamation of endothelial cells; В, Г – partial obstruction of the lumen by desquamated endothelial cells; Д, E – spasmodic arteries; Ж – partial (semicircular) necrosis and edema of the vascular wall, dissection of t. adventitia. Staining: A, Б, Д-Ж – hematoxylin and eosin; В – immunohistochemical reaction with antibodies to CD68; Г – immunohistochemical reaction with antibodies to CD31. Magnification: A, Б, Д-Ж ×400, D, E ×100

*

Рис. 3. Повреждение поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани (поперечный срез), 1 сут., 2 см от линии отрыва: А – интрафибриллярные кровоизлияния;  Б, В – парциальная деструкция мышечных волокон, * обтурированный кровеносный сосуд с отеком стенки. Окраска: гематоксилин и эозин. Ув.: ×400

Fig. 3. Damage to striated skeletal muscle tissue (cross-section), 1 day old, 2 cm from the limb avulsion border: A – intrafibrillary hemorrhages; Б, В – partial destruction of muscle fibers, * obstructed blood vessel with wall edema. Staining: hematoxylin and eosin; Magnification: ×400

 

Ультраструктурные признаки повреждения были весьма гетероморфны. Так, краевых участках могли быть найдены коагулированные ткани, в мышечных волокнах – верифицировано нарушение расположения элементов саркомера (уменьшение расстояний между Z линиями, исчезновение четких границ между A- и I-дисками). Саркоплазматический ретикулум и митохондрии вакуолизированы, причем последние с единичными дезориентрованными короткими кристами в электроннопрозрачном матриксе. Характерна гибель миосателлитоцитов. Ее признаками могли быть как явления скорее коагуляционного некроза: резкое сужение объема вакуолизированной цитоплазмы, исчезновение органелл, разрывы плазмолеммы, крупное с инвагинациями ядро и контрастные глыбки хроматина вдоль нуклеолеммы (рис. 4А). В других полях зрения миосталеллиты и стромальные клетки характеризовались более электронопрозрачной цитоплазмой. Могли быть обнаружены локальные расширения перинуклеарного пространства. Мелкие глыбки хроматина в светлом ядре (рис. 4Б, 5А). В цитоплазме – расширенные канальцы гранулярной цитоплазматической сети, гетероморфные, часто отечные митохондрии, разрушение плазмолеммы на большом протяжении.

На уровне цитоскелета мышечных волокон часто выявляли нарушение архитектуры A- и I-дисков, отсутствие Z-линий (рис. 4В). Обнаружены волокна с фрагментацией миофибрилл при условии сохранности правильного расположения Z-линий и ассоциированных с ними триад (рис. 5Б), в просветленном субсарколеммальном пространстве находился хлопьевидный материал – детрит. В межмиофибриллярных участках сконцентрированы отечные, вакуолизированные митохондрии со светлым электронно-прозрачным матриксом и остатками единичных крист. Саркоплазматический ретикулум вакуолизирован. Сосуды микроциркуляторного русла характеризовались значительным отеком сосудистой стенки и сужением просвета; имелся выраженный периваскулярный отек. Кроме этого, обнаружена деструкция эндотелиоцитов некоторых сосудов: лизис их цитоплазмы, клеточных органелл, а также гибель перицитов.

*

**

**

*

*

Рис. 4. Ультраструктурные изменения поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани в 2-4 см от линии отрыва, 1 сут.: А – фрагмент мышечного волокна с разрушенными митохондриями, погибший миостателлитоцит;  Б – разрушение клетки эндомизия; В – цитоскелет мышечного волокна, * - митохондрии в состоянии деструкции; Г – фрагмент мышечного волокна с разобщенными миофибриллами, разрушенными митохондриями, * - капилляр с эритроцитом, ** - отечная базальная мембрана. Трансмиссионная электронная микроскопия. Ув: А ×7000, Б ×7500, В ×14000, Г ×5500

Fig. 4. Ultrastructural changes in striated skeletal muscle tissue 2-4 cm from the limb avulsion border, 1 day: A – muscle fiber fragment with destroyed mitochondria, dead myostatellitocyte; Б – endomysial cell destruction; В – muscle fiber cytoskeleton, * – mitochondria with destroyed cristae; Д – muscle fiber fragment with disconnected myofibrils, destroyed mitochondria, * – capillary with erythrocyte, ** – edematous basement membrane. Transmission electron microscopy. Zoom: A ×7000, Б ×7500, В ×14000, Г ×5500

*

.

Рис. 5. Ультраструктурные изменения поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани в 4 см от линии отрыва, 1 сут.: А – фрагмент миосателлитоцита со сморщенным ядром и разрушенными митохондриями, * эритроциты в просвете капилляра, частичная деструкция миофибрилл и тотальная гибель митохондрий;  Б – фрагментация миофибрилл, разрушение митохондрий и триад. Трансмиссионная электронная микроскопия. Ув: А ×3000, Б ×7000

Fig. 5. Ultrastructural changes in striated skeletal muscle tissue 4 cm from the limb avulsion border, 1 day: A – fragment of myosatellite cell with a wrinkled nucleus and destroyed mitochondria, * erythrocytes in the lumen of the capillary, partial destruction of myofibrils and total death of mitochondria; Б – fragmentation of myofibrils, destruction of mitochondria and triads. Transmission electron microscopy. Magnification: A ×3000, Б ×7000

 

Для мышечной ткани, находящейся на удалении 4-6 см от линии отрыва характерно мозаичное чередование разрушенных мышечных волокон, геморрагического пропитывания и умеренной лейкоцитарной инфильтрации. На указанном расстоянии в тканях регистрируется экстравазация полиморфноядерных лейкоцитов. Большинство мышечных волокон несут признаки деструкции саркоплазматического материала (рис. 5). Изменения в кровеносных сосудах стереотипны: артерии и артериолы спазмированы, характеризуются звездчатым просветом из-за складчатости t. intima; в мелких венах – большое число лейкоцитов. CD68-макрофаги, CD3-Т-лимфоциты – единичны и могут быть обнаружены в эндомизии в интимной связи с мышечными волокнами; в ряде случаев – периваскулярно. Находки CD20-B-лимфоцитов крайне редки.

В материале, полученном через 2 суток после ранения по фронту мышечной ткани на линии отрыва отмечено вегетирование палочковидных микроорганизмов без какой-либо реакции со стороны подлежащих тканей. Мышечная ткань характеризуется отсутствием ядер и фрагментацией мышечных волокон; формирующиеся пространства между их фрагментами заполнены фибриновыми массами с единичными блуждающими клетками. В ряде волокон отмечен феномен свободных ядер.

На расстоянии 2 см от края лейкоцитарная реакция более выражена. Выявлена гистиоцитарная инфильтрация отечного перимизия, краевое стояние макрофагов в артериях и инфильтрация ими сосудистых стенок (рис. 5В, Б). Наркотизированные мышечные волокна подвергаются фагоцитозу единичными макрофагами. Большинство сосудов артериального русла спазмировано; сохраняются фибриновые и гиалиновые тромбы, могут быть обнаружены признаки эмболии.

*

Рис. 5. Макрофаги в зоне повреждения мышечной ткани, 2-4 см от линии отрыва: А – CD68⁺макрофаги в составе эндомизия и фагоцитоз повреждённого мышечного волокна, 1 сут.;  Б – краевое стояние моноцитов-макрофагов в артерии, 2 сут.; В – моноциты-макрофаги в тонкостенном сосуде эндомизия, 2 сут.; Г – моноциты-макрофаги в просвете сосуда, в составе инфильтрата и организующегося кровоизлияния (*), 4 сут. Окраска: А-В – результат иммуногистохимической реакции с антителами к CD68; Г – гематоксилин и эозин.  Ув.: ×400

Fig. 5. Macrophages in the area of muscle tissue damage, 2-4 cm from the limb avulsion border: A – CD68⁺ macrophages in the endomysium and phagocytosis of damaged muscle fiber, 1 day; Б – marginal state of monocyte-macrophages in the artery, 2 days; В – monocyte-macrophages in a thin-walled vessel of the endomysium, 2 days; Г – monocyte-macrophages in the infiltrate and organizing hemorrhage (*), 4 days. Staining: A-В – immunohistochemical reaction with antibodies to CD68; Г – hematoxylin and eosin. Magnification: ×400

 

NETs обнаружены как среди тромботических масс, так и внесосудисто в областях геморрагического пропитывания. В 4-6 см от линии отрыва выявлены массированное геморрагическое пропитывание, фрагментация и деструкция мышечных волокон; признаки аутолиза. Лейкоцитарная реакция скудная.

Представления о выраженности внутриклеточного отека в мышечных волокнах дают измерения периметра и площади волокон в различные сроки после травмы (табл. 1, 2). Установлены статистически значимое увеличение этих показателей от 1 к 4 суткам. Выраженность такого отека снижается по мере удаления от линии отрыва вглубь мышцы (1 и 4 сут.).

 

Таблица 1, Table 1

Периметр мышечного волокна (мкм), Muscle fiber perimeter (µm)

Срок после травмы (сут.) Time after injury (days)	Расстояние от линии отрыва (см) Distance from the limb avulsion border (cm)				p-value (расстояние)
	0	2	4	6
1	337,07 [282, 62; 389, 61]	307,87 [245, 18; 386, 82]	242,84 [204, 42; 277, 99]	268,53 [237, 25; 319, 81]	0,0000
2	283,55 [185, 63; 473, 36]	293,54 [273, 83; 351, 16]	297,29 [263, 59; 341, 02]	319,57 [279, 00; 369, 38]	0,2511
4	317,05 [265, 28; 345, 48]	353,49 [331, 95; 409, 26]	328,42 [288, 61; 368, 76]	185,89 [130, 31; 291, 76]	0,0000
p-value (срок)	0,0236	0,0026	0,0000	0,0000	-

Таблица 2, Table 2

Площадь мышечного волокна (мкм), Muscle fiber area (µm)

Срок после травмы (сут.) Time after injury (days)	Расстояние от линии отрыва (см) Distance from the limb avulsion border (cm)				p-value (расстояние)
	0	2	4	6
1	6110,92 [4522, 70; 7794, 73]	5855,90 [3731, 12; 8834, 94]	3547,05 [2494, 95; 4865, 85]	4212,80 [3279, 70; 5636, 91]	0,0000
2	4827,60 [2196, 35; 10927, 55]	5297,20 [4492, 88; 7397, 70]	5273,40 [4483, 62; 7300, 45]	5866,90 [5212, 62; 7903, 38]	0,0787
4	6153,04 [4754, 95; 7892, 40]	6753,65 [5821, 00; 9009, 75]	6056,51 [4653, 91; 7279, 44]	2330,50 [1066, 10; 4992, 25]	0,0000
p-value (срок)	0,1176	0,0660	0,0000	0,0000	-

 

На 4 сутки мышечная ткань на линии отрыва интенсивно инфильтрирована нейтрофильными гранулоцитами, имеются области геморрагичекого пропитывания. Фибрин, выпавший между мышечными волокнами гомогенезирован и уплотнен (рис. 1Б). Скопления элементов реактивно измененной соединительной ткани создает предпосылки для начальных этапов развития грануляционной ткани (рис. 5Г).

В 2 сантиметрах от края развернут аутолиз мышечной ткани с массированной фрагментацией ее волокон. Ткань подвергнута литическим изменениям за счет накопления богатого лейкоцитами экссудата. Соединительнотканный матрикс эндо- и перимизия отечен, с разрушенными коллагеновыми волокнами, насыщен лейкоцитами. Обнаруживаются единичные миосимпаласты небольшого диаметра с интенсивно базофильными ядрами, собранными в розетки или цепочки.

Изменения образований сосудистого русла сохраняют стереотипный паттерн, включающий мозаичный спазм мелких артерий и артериол, уменьшающиеся по выраженности эмболии. Перфузионные индексы демонстрируют значимую динамику как по глубине повреждения, так и по изменениям в ходе течения раннего посттравматического периода (табл. 3, 4). Индекс Вагенворта в целом снижается от дня травмы к четвертым суткам от линии отрыва до 6 см. Наименьшие его показатели регистрируются на максимальном исследованном удалении. Индекс Керногана подтвердил выявленную тенденцию.

На удалении 4-6 см большие поля ткани разобщены геморрагиями, участками, содержащими жировые капли, а также начальные признаки организации, массированной лейкоцитарной организацией. Обращает на себя внимание отсутствие гемосидерофагов. Тонкостенные сосуды интенсивно доставляют в эту зону полиморфноядерные лейкоциты. В то же время артериальные сосуды сохраняют состояние спазма. В ряде случаев их стенка насыщена лейкоцитами со стороны t. externa, что позволяет констатировать развитие васкулита; сосуды при этом проходимы.

 

Таблица 3

Индекс Вагенворта

Срок после травмы (сут.) Time after injury (days)	Расстояние от линии отрыва (см) Distance from the limb avulsion border (cm)				p-value (расстояние)
	0	2	4	6
1	57,16 [47, 52; 63, 65]	51,85 [35, 92; 61, 39]	48,37 [35, 58; 59, 03]	48,87 [40, 76; 61, 14]	0,0166
2	50,23 [34, 80; 57, 16]	41,16 [33, 94; 56, 62]	49,33 [35, 74; 59, 05]	43,59 [34, 08; 50, 59]	0,8523
4	42,66 [36, 64; 48, 97]	61,22 [55, 41; 67, 19]	59,66 [46, 39; 78, 39]	29,85 [25, 57; 36, 70]	0,0001
p-value (срок)	0,0088	0,0163	0,3401	0,0032	-

Таблица 4

Индекс Керногана

Срок после травмы (сут.) Time after injury (days)	Расстояние от линии отрыва (см) Distance from the limb avulsion border (cm)				p-value (расстояние)
	0	2	4	6
1	1,33 [0, 91; 1, 75]	1,08 [0, 56; 1, 60]	0,94 [0, 55; 1, 44]	0,96 [0, 69; 1, 57]	0,0166
2	1,01 [0, 54; 1, 34]	0,70 [0, 51; 1, 31]	0,98 [0, 56; 1, 44]	0,77 [0, 52; 1, 02]	0,8523
4	0,75 [0, 58; 0, 96]	1,58 [1, 24; 2, 06]	1,48 [0, 87; 3, 63]	0,43 [0, 34; 0, 58]	0,0001
p-value (срок)	0,0088	0,0163	0,3401	0,0032	-

В связи с описанными изменениями особый интерес представляет динамика лейкоцитов в зонах повреждения, демонстрирующие как возможности оксигенации зоны повреждения, так и доставки лейкоциов.

Динамика числа CD68⁺макрофагов свидетельствует о том, что изменения носят диффузно-очаговый характер и зависят от перфузии того или иного участка мышечной ткани. Вместе с тем, тенденция динамики этих клеток может быть прослежена (табл. 5). Так, установлено, что число клеток увеличивается при удалении от линии отрыва, а также при увеличении длительности посттравматического периода. Исключения из этой закономерности скорее обусловлены мозаичным характером тканевых изменений, как вследствие неравномерности распространения повреждающих факторов, так и локальных нарушений кровоснабжения.

Близкая по выраженности закономерность показаны и для Т-лимфоцитов (табл. 6). Находки CD20⁺В-лимфоцитах на всех прослеженных сроках оставались единичными.

 

 

 

 

 

 

Таблица 5

Число CD68⁺макрофагов в тканях (шт на 1 мм²)

Срок после травмы (сут.) Time after injury (days)	Расстояние от линии отрыва (см) Distance from the limb avulsion border (cm)		p-value (расстояние)
	2	6
1	36,3 [19, 8; 66, 8]	64,3 [33, 0; 90, 7]	0,027
2	19,8 [13, 2; 30, 5]	57,8 [28, 9; 84, 2]	0,001
4	153,4 [115, 5; 176, 5]	82,5 [40, 9; 258, 6]	0,202
p-value (срок)	0,000	0,143	-

 

Таблица 6

Число CD3⁺ Т-лимфоцитов в тканях (шт на 1 мм²)

Срок после травмы (сут.) Time after injury (days)	Расстояние от линии отрыва (см) Distance from the limb avulsion border (cm)		p-value (расстояние)
	2	6
1	9,9 [6, 6; 19, 8]	6,6 [3, 3; 13, 2]	0,032
2	3,3 [0, 8; 3, 3]	8,2 [3, 3; 13, 2]	0,005
4	23,1 [6, 6; 37, 9]	23,1 [13, 2; 66, 0]	0,281
p-value (срок)	0,000	0,000	-

 

 

Обсуждение

         По меткому выражению одного из патологоанатомов военного времени (1943-1945 гг) А.П. Авцына «С общебиологической точки зрения огнестрельную травму можно кратко охарактеризовать как чудовищный по своей грубости эксперимент на человеке» [14]. Принято считать, что особые разрушительные следствия для тканей высокоэнергетической травмы в отечественной практике заметил Н.И. Пирогов: «Что особливо отличает в моих глазах действие огнестрельного снаряда на ткани, это есть именно молекулярное сотрясение, которое оно им сообщает; его границы и степень мы никогда не в состоянии определить точно» [15]. Морфологические особенности раневого канала при пулевом и (или) осколочном ранении по результатам работы патологоанатомов в ходе Первой мировой войны описал, позднее сотрудничавший с нацистами немецкий патологоанатом М. Борст. В частности, им предложено трёхслойное строение стенки раневого канала. Он выделил зону дефекта тканей, связанную с воздействием головной ударной волны и самого ранящего снаряда; боковую стенку, являющаяся зоной первичного некроза, чье образование зависит от энергии боковой ударной волны (боковой удар); и более глубокую часть – зону вторичного некроза, чье развитие зависит от микроциркуляторных расстройств в тканях (в современных терминах) [16]. Вторая мировая война и последующий период принесли новые знания о раневой баллистике и реакции тканей на высокоэнергетическое воздействие. Основополагающие данные в этих исследованиях были получены отечественными морфологами И.В. Давыдовским, А.М. Максименковым, Е.А. Дыскиным и др. [3, 10].

         Практика вооруженных конфликтов XX-начала XXI века показала, что в структуре боевых потерь доля минно-взрывной травмы неуклонно растет [2, 8, 9, 10, 11]. При этом, повреждающие факторы минно-взрывного ранения делают образующуюся рану нетождественной ране пулевой. В частности, устоявшееся зонирование становится не столь очевидным. Н.Д. Клочков и соавт. (2002) считают, что на границе отрыва части сегмента конечности формируется не имеющая четкой границы зона первичного травматического некроза [8]. В хирургической практике ее предложено называть зоной отрыва, размозжения и отсепаровки тканей; показано, что ее протяженность иногда достигает 5-35 см [11]. Она продолжается в зону контузионно-коммоционных повреждений, которая условно может быть расценена как аналог зоны вторичного некроза (бокового удара), где преобладают вазомоторные расстройства, захватывающие всю оставшуюся часть сегмента [8]. Вместе с тем, в ней обнаруживаются и участки мало измененных или совсем не измененных тканей [11]. Протяженность этих зон зависит от ряда факторов, в том числе примененного боеприпаса, угла приложения энергии взрыва, положения конечности и др. [11].

         В настоящее исследование вошли участки мышечной ткани, относящиеся преимущественно к 1 и частично 2 зонам минно-взрывного повреждения. Ранее были описаны структурные изменения поперечно-полосатой скелетной мышечной ткани в областях, прилегающих к границе отрыва части сегмента конечности, продемонстрирвоано, что они могут включать т.н. «лестничные» разрывы мышц [8]. В своих исследованиях мы наблюдали фрагментацию мышечных волокон, которая, однако, всегда обнаруживалась на фоне выраженного травматического отека за счет богатой фибрином жидкости, что формировало иную морфологическую картину. Развитие внутриклеточного отека подтверждено посуточной динамикой периметра и площади поперечного сечения мышечных волокон (см. табл. 1, 2). Указанные находки корреспондируют с утверждениями о том, что изменения в ранний посттравматический период после высокоэнергетической травмы носит альтеративно-экссудативный характер [8, 17].

Механизмы повреждения тканей вследствие воздействия газопылевого удара в научной и учебной литературе зачастую обозначается различными терминами. Принято понятие бризантного – дробящего действия. Вместе с действием ударной волны, оно дополняется расшифровкой отдельных механизмов: расщепляющим, инерциальным и кавитационным повреждениями [10]. Исследование ультраструктуры поврежденных тканей свидетельствует, что повреждающие факторы оказывают свое действие не только на структурном, но и ультраструктурном уровне, разрушая мембранные и немембранные органеллы, цитоскелет и энергетический аппарат клеток. Причем митохондрии, по-видимому, и в этих случаях остаются высокочувствительными к повреждению органеллами. Вероятно и локальное нарушение перфузии т.е. гипоксическое (вторичное) повреждение вносит вклад в развитие ультраструктурного (молекулярного) повреждения.

Несомненно, гидродинамический удар, вызванный распространением взрывной волны по жидкой фазе (крови) в сосудах приводит к выраженным структурным изменениям в кровеносных сосудах. В опубликованных материалах схематично показаны расщепляющие ударно-волновые повреждения в виде продольных линейных разрывов t. intima артерий, захватывающих внутреннюю эластическую мембрану [11]. В нашем исследовании не удалось достоверно наблюдать такого феномена. Вместе с тем, многократно подтвержденным в тканях на разном удалении от линии отрыва был выраженный спазм артерий и артериол в первый период травматической болезни (первичная реакция на травму, реализующаяся за счет нейроэндокринного механизма), который приводил к резкому повышению складчатости внутренней и мышечной оболочек сосудов. Оценка перфузионных индексов свидетельствует, что несмотря на диффузно-очаговый характер изменений, в первые сутки морфологическим эквивалентом немедленной реакцией на тяжелую, часто сочетанную травму становится генерализованный вазоспазм. Вместе с тем, к четвертым суткам наблюдается некоторая динамика увеличения просветов сосудов, что приводит к изменениям индексов Керногана и Вагенворта за счет увеличения просвета сосудов, а в некоторых случаях за счет утолщения артериальной стенки из-за отека. Вероятно, эта тенденция является проявлением второго периода травматической болезни, соответствующей торпидной фазе травматического шока, что связывают с системным поступлением в системный кровоток продуктов аутолиза большого объема некротизирующихся тканей – т.н. ферментемии, а также гипоксией и ацидозом в тканях [6, 8, 18]. Вместе с тем, в мышцах не наблюдается тотальной релаксации кровеносных сосудов, мозаично, в различных компартментах мышечного органа сохраняются стойко спазмированные артерии и артериолы.

Оценка лейкоцитарной реакции в тканях в ответ на высокэнергетическую травму демонстрирует ряд особенностей. Большое число лейкоцитов в венозном русле обращало внимание на себя и ранее [2], что С.С. Вайль объяснял рефлекторной природой этого явления. Сами же ткани на линии отрыва относительно длительное время (1, 2 сут.) несмотря на наличие выраженных некротических изменений не содержат фагоцитирующих элементов, причиной чему могут являться стойкие нарушения гемодинамики с нарушением проходимости кровеносных сосудов в этой области. Задержка развития всех фаз раневого процесса от формирования и обособления некроза до развертывания картины воспаления отмечалась и ранее [6, 17].

Обнаружение признаков особой гибели нейтрофилов – NET-оза как во внутрисосудистом компартменте (сладж, тромбы), так и в кровоизлияниях может иллюстрировать высокий уровень микробной контаминации после МВР и проявление неспецифических форм защиты (врожденного иммунитета) уже на ранних этапах раневого процесса. Известно, что возможными причинами образования нейтрофильных ловушек являются бактериальная, грибковая и вирусная инфекции, способные через патоген-ассоциированные молекулярные паттерны (Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) индуцировать этот вид гибели нейтрофилов [19, 20]. Помимо этого канонического пути известен и второй механизм индукции NET-оза – через воздействие молекулярных паттернов, ассоциированных с повреждениями (Damage-associated molecular patterns, DAMPs), к которым относятся некоторые цитоплазматические, ядерные белки и нуклеиновые кислоты, компоненты митохондрий, лизосом и др. [20, 21]. Их выделение из глубоко поврежденных тканевых структур после высокоэнергетической травмой очевидно [22, 23]. Процесс высвобождения NETs с последующим образованием тромбов при этом может считаться неспецифичекой формой защиты тканей и организма в целом, задействованным еще до развития воспаления, связанного с проникновением микроорганизмов.

         В целом, в изученный период не было обнаружено значимых признаков формирования гнойного воспаления, имеющаяся картина свидетельствовала об альтеративно-экссудативном процессе. В участках с мозаично сохраненным кровообращением, миграция моноцитов-макрофагов развивается на 2-4 сутки. Аналогичная закономерность характерна и для Т-лимфоцитов, которые, по мнению В.С. Сидорина (1993), при формировании грануляционной ткани и при ее перестройке создают иммунологическое обеспечение репаративной регенерации [17]. Обнаруженное этим автором увеличение В-лимфоцитов относится к более поздним срокам развития раневого процесса.

Настоящее исследование выполнено на тканях, полученных непосредственно после проведения ампутации культи конечности в ходе ПХО, то есть по материалу, полученному от живых лиц. При этом при трактовке данных авторы исходили из того, что после получения тяжелой сочетанной высокоэнергетической травмы, сопровождающейся острой массированной кровопотерей и развитием травматического шока, пациенты находились в состоянии развития системной реакции на травму, большей или меньшей степени выраженности, которая в силу объективных обстоятельств не могла быть учтена в каждом проанализированном случае; равно как за рамками обсуждения осталось и влияние лечебных воздействий (обезболивание, остановка кровотечения, инфузионная терапия и др.), что составляет важное ограничение предпринятого анализа.

         Знания о тканевых реакциях, гемодинамических закономерностях после минно-взрывных ранениях способствуют раскрытию новых патогенетических мишеней при лечении раненых. Несмотря на то, что в абсолютном большинстве случаев, повреждение носит сегментарный характер [6, 8, 10, 11] и не предполагает сберегательную тактику лечения, что подчиняется доктрине о том, что ампутация должна быть выполнена в пределах тканей, чье повреждение носит обратимый характер [11], поддержание жизнеспособности тканей, изыскание способов эффективной системной доставки лекарственных средств в поврежденные ткани носит универсальный характер и может быть применимо в соответствующих клинических ситуациях.

About the authors

Pavel Zakharov

Медицинский университет Б.В. Петровского ФГБНУ «Российский научный
центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: P.zakharov2510@gmail.com
ORCID iD: 0009-0005-0425-9532

Студент

Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

Alena Ovchinnikova

Медицинский университет Б.В. Петровского ФГБНУ «Российский научный
центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: ovchinnikova_aa@student.med.ru
ORCID iD: 0009-0005-7610-998X
SPIN-code: 3091-1493

Студент

Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

Yaroslav Tolkachev

Медицинский университет Б.В. Петровского ФГБНУ «Российский научный
центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: yaroslav.tolkachev.06@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-5188-1890

Студент

Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

Nikita Gladyshev

НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «Российский
научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: krinege@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2732-5676
SPIN-code: 1852-6469

Младший научный сотрудник

Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

Maria Pecherskaya

ФГБУ «Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко»
Министерства обороны Российской Федерации», Москва, Россия

Email: dr.uskova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0835-1545
SPIN-code: 7410-1681
Russian Federation, 105094, Российская Федерация, Москва, пл. Госпитальная, д.1-3, стр.1

Aleksey Emelin

НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «Российский
научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: eamar40rn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4109-0105
SPIN-code: 5605-1140
Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

Igor Limaev

НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «Российский
научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: ig.limaev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0994-9787
SPIN-code: 4909-6550
Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

Anton Buchaka

НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «Российский
научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: abpao62@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3580-1492
SPIN-code: 2416-2075
Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

Irina Chekmareva

ФГБУ «НМИЦ хирургии им. А.В. Вишневского» Минздрава России,
Москва, Россия

Email: chia236@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0126-4473
SPIN-code: 5994-7650

Доктор биологических наук

Russian Federation, 117997, Москва, ул. Большая Серпуховская, д. 27

Maria Kozlova

НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «Российский
научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: ma.kozlova2021@outlook.com
ORCID iD: 0000-0001-6251-2560
SPIN-code: 5647-1372

Кандидат биологических наук

Russian Federation, 119991, Российская Федерация, Москва, Абрикосовский пер., д. 2

David Areshidze

НИИ морфологии человека им. акад. А.П. Авцына ФГБНУ «Российский
научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского», Москва, Россия

Email: labcelpat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3006-6281
SPIN-code: 4348-6781

Кандидат биологических наук

Russian Federation, 119991, Москва, Абрикосовский пер., д. 2

Marina Shchedrina

ФГБУ «Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко»
Министерства обороны Российской Федерации», Москва, Россия

Email: Schcedrina-m@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4265-012X
SPIN-code: 1441-7163

Кандидат медицинских наук

Russian Federation, 105094,Российская Федерация, Москва, пл. Госпитальная, д.1-3, стр.1

Igor Onnitsev

ФГБУ «Главный военный клинический госпиталь им. акад. Н.Н. Бурденко»
Министерства обороны Российской Федерации», Москва, Россия

Email: ionnicev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3858-2371
SPIN-code: 9659-4740

Доктор медицинских наук

Russian Federation, 105094, Российская Федерация, Москва, пл. Госпитальная, д.1-3, стр.1

Roman Deev

Petrovsky National Research Centre of Surgery, Moscow

Author for correspondence.
Email: romdey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8389-3841

MD, Dr. Sci. (Med.), Associate Professor;
First Deputy Director of the A.P. Avtsyn Research Institute of Human Morphology

Russian Federation, 117418, Российская Федерация, Москва, ул. Цюрупы, д.3

References

Supplementary files