МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗМЕНЕНИЯ МЕЖПОЗВОНКОВЫХ ДИСКОВ ХВОСТОВОГО ОТДЕЛА ПОЗВОНОЧНИКА КРЫСЫ ПРИ ПОСТОЯННОЙ И ВРЕМЕННОЙ АСИММЕТРИЧНОЙ КОМПРЕССИИ—ДИСТЕНЗИИ

Полный текст

Среди весьма распространенных заболеваний опорно-двигательного аппарата человека — остеохондроз позвоночника и его осложнения. Известно, что в основе патогенеза остеохондроза лежат дистрофические (т.е. связанные с нарушениями метаболизма, катаболические) изменения в студенистом ядре (СЯ) и фиброзном кольце (ФК) межпозвонковых дисков (МПД) [7, 8, 14, 17], к которым присоединяются механические повреждения коллагеновых пластин ФК, что влечет за собой репаративные процессы различной степени выраженности, в том числе — врастание сосудов через повреждения ФК и замыкательные пластинки эпифизов [7, 9, 17]. Как показано в некоторых клинических и экспериментальных исследованиях, морфологические изменения в СЯ и ФК МПД возникают после травмы диска и тела позвонка, нарушения кровоснабжения тканей диска по сегментарным сосудам, отходящим от аорты [3, 7]. При этом в СЯ ускоряется естественная возрастная дегенерация ткани, выражающаяся в некрозе клеток СЯ, а в ФК появляются очаги ишемического некроза хондроцитов (ХЦ), лежащих между коллагеновыми пластинами, что авторы наблюдали в передних отделах ФК МПД поясничных сегментов [3, 5, 12]. В ряде работ по изучению морфогенеза остеохондроза позвоночника была предложена модель поражения тканей МПД при длительной асимметричной статичной компрессии–дистензии (АСКД) хвостового отдела позвоночника крыс [2, 6, 13, 16]. Однако в этих работах не исследованы темпы, топография и механизмы формирования очагов повреждения структур МПД, а также результаты релаксации хвоста после снятия АСКД, в ходе которой можно предполагать репаративные изменения в тканях дисков. Цель настоящего экспериментального исследования — установить морфологические особенности поражения и репарации тканей МПД хвостового отдела позвоночника крыс при постоянной и временной (с последующей релаксацией хвоста) асимметричной компрессии – дистензии. Материал и методы. Эксперимент поставлен на 44 белых крысах-самцах Вистар в возрасте 4 мес, которые разделены на три группы. Эксперименты проведены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приказ № 755 от 12.08.1977 г. МЗ СССР). Крыс I группы (интактные животные) умерщвляли одновременно с введением животных II и III групп в эксперимент. Животным II группы под внутрибрюшинным кетаминовым наркозом выполняли ампутацию трех последних сегментов хвоста, а затем подшивали культю хвоста в области его основания по методике, описанной ранее [2, 13, 16]. Крыс содержали в стандартных условиях вивария. Местных осложнений операции (прорезывание швов, некроз мягких тканей, инфицирование операционной раны), а также спонтанного падежа животных не наблюдали. Релаксацию хвостового отдела у животных III группы выполняли под кетаминовым наркозом путем отсечения дистальной культи хвоста, подшитой к его основанию; разрезы в основании и на конце хвоста ушивали узловыми швами. Животных выводили из эксперимента путем внутрибрюшинного введения летальной дозы тиопентал-натрия, после чего крысам со сроками постоянной АСКД 3, 7 и 14 сут, пребывающим в глубоком наркозе, выполняли инъекцию сосудов тушьжелатиновой массой (ТЖМ) [1, 3]. Сроки наблюдения после создания АСКД, сроки после снятия АСКД, т. е. длительность релаксации хвостового отдела позвоночника, количество животных на каждый срок наблюдения в группах сравнения указаны в таблице. Тканевые блоки, включавшие 2–4 сегмента хвостового отдела позвоночника, вырезали в плоскости наиболее выраженного изгиба хвоста. После фиксации и декальцинации кусочки заливали в целлоидин. Срезы толщиной 10 мкм, полученные на разных уровнях резки блока, до окрашивания просматривали для оценки репрезентативности структур сегментов: СЯ, ФК, эпифизов тел позвонков. Срезы окрашивали гематоксилином — эозином и гематоксилином – пикрофуксином по Ван-Гизону. Отдельные срезы толщиной 200 мкм, полученные при интервальной резке блоков, просветляли в метилсалицилате. Гистологические исследования проводили по методу светлого поля и в поляризованном свете. Результаты исследования. Тело хвостового позвонка крысы построено из следующих анатомических компонентов: двух эпифизов, граничащих с проксимальным и дистальным межпозвонковыми дисками, и метадиафиза, так как какое-либо разграничительное образование между метафизами и диафизом отсутствует. Эпифизы тел позвонков крысы, в отличие от растущих позвонков человека, имеют форму распластанной бляшки. Между метафизом и эпифизом располагается эпифизарный (ростковый) хрящ в виде прослойки. Часть тела позвонка, расположенную между двумя эпифизарными хрящами, мы называем метадиафизом, хотя этот термин и отсутствует в Международной анатомической терминологии (2003). Строение МПД и эпифизов тел хвостовых позвонков интактных крыс (I группа). МПД хвостового отдела позвоночника крысы характеризуется симметричностью тканевых компонентов относительно продольной оси позвонков (рис. 1). Коллагеновые пластины ФК с обеих сторон симметрично ограничивают полость СЯ, границы которой довольно четкие, образующие переход от плотных коллагеновых структур внутренних отделов ФК к рыхлой структуре СЯ. Расположение коллагеновых пластин ФК с обеих сторон СЯ примерно одинаковое: они не имеют строго параллельной ориентации, образуют незначительную волнистость (рис. 2), их клетки — хондроциты (ХЦ), заключенные между коллагеновыми пластинами, — уплощенные, с небольшим ядром. СЯ состоит из скоплений бледнобазофильного межклеточного вещества, которое по объему значительно преобладает, составляя 60–85% объема полости СЯ, и распределенных в нем групп клеток. Клеточный состав СЯ гистологически сравнительно однородный, большинство клеток — крупные, полигональные или округлые, с объемной мелко-и крупновакуолизированной цитоплазмой — хордальные клетки (ХК) СЯ, которые образуют разнообразные гистологические структуры: трабекулярные, островковые и т.п. К ФК и СЯ МПД по обеим поверхностям прилежат эпифизы тел позвонков, которые представляют собой неправильной формы плоские образования, утолщенные в центре и суженные по краям (см. рис. 1). В краевых отделах поверхности, обращенной к МПД, к костной ткани прикрепляются коллагеновые пластины ФК; в центральных отделах, где эпифиз граничит со СЯ, на поверхности эпифиза располагается тонкая замыкающая хрящевая пластинка. Вся обращенная к метафизу поверхность эпифиза прилежит к эпифизарному (ростковому) хрящу. Костная часть эпифиза представлена толстобалочной губчатой костной тканью, в костномозговых пространствах которой содержится желтый или смешанный костный мозг. Морфологические изменения в МПД и эпифизах тел позвонков при постоянной АСКД (II группа). Уже на 3-и сутки после начала АСКД определялись асимметрия структур ФК при сравнении на стороне дистензии и компрессии и некоторое смещение полости и ткани СЯ в сторону дистензии. В ткани ФК как на стороне компрессии, так и на стороне дистензии, выявлялись участки некроза ХЦ, расположенных между коллагеновыми пластинами ФК. На стороне дистензии эти участки всегда были мелкоочаговыми, а на стороне компрессии — более крупных размеров. Также на стороне дистензии наблюдалось параллельное расположение как бы натянутых коллагеновых пластин ФК, на стороне компрессии — их сминание, разволокнение и расслоение, которые, впрочем, не достигали максимальной степени выраженности. Сепарация коллагеновых пластин от эпифиза регистрировалась примерно в половине общего количества дисков, относящихся к данному сроку наблюдения. В костномозговых пространствах эпифизов встречались очаги ишемического повреждения костного мозга, сопровождавшиеся локальным отеком. В просветленных срезах блоков тканей после инъекции ТЖМ встречались очаги незаполнения микроциркуляторного русла (МЦР) костного мозга, сопровождавшиеся экстравазацией инъекционной массы. На 7-е сутки постоянной АСКД значительное смещение СЯ наблюдалось почти в половине исследованных МПД (рис. 3). В ФК на стороне дистензии встречались участки отделения коллагеновых пластин. Сминание и расслоение коллагеновых пластин ФК на стороне компрессии были выражены сильнее, чем в предыдущий срок; при этом крупные очаги некроза ХЦ регистрировались почти в половине МПД (рис. 4). На 14-е сутки от начала АСКД значительное смещение СЯ в сторону дистензии наблюдалось примерно в 40% МПД, примерно с такой же частотой — сепарация коллагеновых пластин (рис. 5). Относительно часто в этот срок (более чем в 20% исследованных МПД) встречались крупные очаги некроза ХЦ на стороне дистензии, а на стороне компрессии они обнаружены в 2/3 всех исследованных МПД. В участках некроза ХЦ крупных размеров на стороне компрессии отмечалась пролиферация незрелых ХЦ (рис. 6). Через 30 сут после начала АСКД в подавляющем большинстве МПД была заметна асимметрия основных структурных компонентов диска: значительно увеличена толщина ФК на стороне дистензии и уменьшена на стороне компрессии; дисков, где регистрировалась высокая степень смещения СЯ в сторону дистензии, было более 2/3 из всех исследованных; сепарация коллагеновых пластин на стороне дистензии наблюдалась примерно в 1/3 МПД. В этот срок, как и в предыдущий, относительно часто (примерно в 1/3 всех МПД) встречались очаги некроза ХЦ крупных размеров на стороне дистензии; на стороне компрессии — примерно в 4/5 от общего числа дисков, относящихся к этому сроку. В СЯ многих МПД содержались некротизированные ХК, причем их расположение в части дисков было диффузным, а в части — очаговым, в виде скоплений эозинофильных масс, прилежащих к группам жизнеспособных ХК (рис. 7). На 60-е сутки в большинстве МПД сохранялась выраженная асимметрия толщины ФК при сравнении на стороне дистензии и компрессии, с крупными очагами некроза ХЦ и характерными структурными изменениями коллагеновых пластин ФК на стороне компрессии, а также — высокой степенью смещения СЯ в сторону дистензии. Морфологические изменения в МПД и эпифизах тел позвонков при временной АСКД (III группа). В МПД этой группы выявлены практически такие же качественные патологические изменения, как и у животных с постоянной АСКД. Изменения были представлены асимметрией основных компонентов МПД, смещением СЯ в сторону дистензии, наличием некроза ХЦ, сминанием и расслоением пластин ФК, участками отделения коллагеновых пластин ФК от эпифизов. В сериях животных, где воспроизводили 60 сут АСКД, а затем — 30 сут релаксации хвоста, асимметрия структур МПД была выражена в меньшей степени, т.е. сниженная толщина ФК на стороне компрессии в большинстве случаев восстанавливалась (рис. 8), приближаясь к параметрам у интактных животных, однако на стороне дистензии толщина ФК не обнаруживала тенденции к восстановлению. Высокая степень смещения СЯ в сторону дистензии ни в одном диске не встречалась, однако относительно высокими оставались частота отделения коллагеновых пластин и встречаемости очагов некроза ХЦ ФК крупных размеров на стороне дистензии (около 2/5 всех случаев) и на стороне компрессии (около 2/3 всех случаев). Заметно чаще, чем в конечный срок постоянной АСКД (60 сут) встречались МПД, где в СЯ содержались скопления некротизированных ХК. В серии животных, где воспроизводили 60 сут АСКД, а затем 60 сут релаксации, отмечено увеличение толщины ФК на стороне дистензии, отчетливые признаки восстановления толщины ФК на стороне компрессии. Частота встречаемости МПД с высокой степенью выраженности некроза клеток ФК на стороне дистензии составляла 1/3, на стороне компрессии — 2/3 всех случаев этой серии. Оставалась высокой (в половине всех исследованных МПД) частота встречаемости сепарации коллагеновых пластин от эпифизов; высокая степень смещения СЯ в сторону дистензии обнаружена более чем в 1/3 всех МПД. Обсуждение полученных данных. Среди большого числа экспериментальных моделей дегенеративного поражения позвоночника наиболее близки по патогенезу к вызываемым АСКД методики, основанные на применении устройств, обеспечивающих длительную статическую компрессию одного или нескольких сегментов в поясничном или хвостовом отделах. Модели, предполагающие острое механическое или химическое повреждение ткани МПД [6, 10, 14, 15, 18], представляются этиологически более далекими от патологии человека, чем методика, основанная на АСКД. Ее преимуществами являются высокая воспроизводимость отдельных сторон морфогенеза: асимметрия основных гистологических структур МПД, смещение СЯ, наличие очагов некроза ХЦ в ФК, отделение коллагеновых пластин от эпифизов на стороне дистензии, некроз ХК СЯ, сминание и дезорганизация коллагеновых пластин ФК на стороне компрессии, признаки неполной регенерации очагов поражения клеток ФК. Некоторые из этих признаков патологии позвоночных сегментов были описаны [2, 6, 13, 16], однако динамика, топография и исходы поражения, включая период релаксации, прежде были изучены недостаточно. Патогенез морфологических изменений в настоящем исследовании может быть объяснен с позиций острого нарушения сегментарного кровоснабжения хвостового отдела позвоночника. Трофика основных компонентов МПД и смежных позвонков обеспечивается в норме из нескольких источников [8, 11, 17]. Метадиафизы тел позвонков получают кровоснабжение из главной питающей артерии, а также более мелких метафизарных артерий, эпифизы тел позвонков — из сосудов, входящих по их боковым поверхностям. ФК кровоснабжается из мелких сосудов, проникающих в его наружные отделы и питающих 2/3– 3/4 его толщины. СЯ, не имеющее МЦР, получает трофику диффузионно — из эпифиза, через замыкающие хрящевые пластинки. АСКД создает резко выраженное натяжение и компрессию сосудов, обеспечивающих кровоснабжение сегментов, вплоть до полного перекрытия просветов и нарушения тока крови в МЦР и, возможно, в более крупных сосудах, что приводит к острой ишемии в тканях бассейнов кровоснабжения метадиафизов и эпифизов [4]. Как показало наше исследование, наиболее уязвимым на стороне компрессии является МЦР наружных отделов ФК и эпифизов: именно там возникали наиболее крупные ишемические очаги некроза, а в эпифизах — некроз костного мозга. Нарушению кровоснабжения способствует не только компрессия, но, по-видимому, и дистензия ФК, хотя ишемический некроз при этом чаще оказывается мелкоочаговым. В коллагеновых пластинах ФК, расположенных близко от полости СЯ как на стороне дистензии, так и на стороне компрессии, некротические изменения были минимальны либо вообще отсутствовали. Встречавшиеся в эпифизах очаги медуллярного некроза относительно быстро регенерировали, с восстановлением кровоснабжения, в то время как некротизированные клетки гиповаскуляризованных тканей (ФК, СЯ) длительно не замещались. В отличие от работ, когда изучали морфологические изменения в МПД в отдаленные сроки наблюдения после начала АСКД (30, 60, 90, 150 сут) [2, 6, 16], в настоящем исследовании была прослежена динамика ранних изменений (3, 7, 14 сут), что позволило выявить некоторые прежде не известные тенденции развития ишемически-некротического и дистрофическидеструктивного процессов в МПД и высказаться о темпах и факторах, способствующих их формированию. Так, можно утверждать, что увеличение толщины ФК на стороне дистензии происходит уже в первые 3 сут после создания АСКД, а затем медленно прогрессирует, но характерное уменьшение толщины ФК на стороне компрессии складывается лишь к 7-м суткам после начала АСКД. Возможно, что эффект запаздывания снижения толщины ФК на стороне компрессии в первые дни эксперимента связан с развитием ишемического повреждения структур преимущественно ФК и сопровождающим его отеком как проявлением реактивного серозного воспаления в очаге повреждения тканей. Таким образом, основными морфологическими изменениями в структурных компонентах МПД при постоянной и временной АСКД хвостового отдела позвоночника являются: очаги некроза ХЦ ФК различной величины (наиболее часто встречающийся признак), натяжение коллагеновых пластин ФК и их сепарация от эпифизов на стороне дистензии, сминание и разволокнение коллагеновых пластин ФК на стороне компрессии и перифокальная к очагам хондронекроза пролиферация фиброхондроцитов; увеличение в СЯ количества некротизированных нотохордальных клеток. По сравнению с терминальным сроком постоянной АСКД (60 сут), применение релаксации длительностью 30 или 60 сут приводит к уменьшению выраженности, но не полному устранению некоторых признаков поражения: изменения толщины ФК, частоты встречаемости крупных очагов некроза и участков сепарации коллагеновых пластин, смещения СЯ в сторону дистензии. Регенерация в поврежденных структурах ФК при постоянной или временной АСКД является неполной, т.е. субституцией, и выражается в перифокальной к очагам некроза пролиферации ХЦ. Очаги некроза клеток ФК крупных размеров, которые чаще встречаются на стороне компрессии, полностью не замещаются новообразованным волокнистым хрящом и длительно сохраняются в ткани ФК.

Об авторах

Валерий Владимирович Григоровский

Институт травматологии и ортопедии НАМН Украины

Email: val_grigorov@bigmir.net
отдел патоморфологии 01601, Киев, ул. Воровского, 27

Михаил Витальевич Хижняк

Институт нейрохирургии НАМН Украины

отдел малоинвазивной и лазерной спинальной нейрохирургии 04050, Киев, ул. Платона Майбороды (Мануильского), 32

Юрий Григорьевич Гафийчук

Военно-медицинский клинический центр Южного региона Министерства обороны Украины

отделение нейрохирургии 65044, Одесса, Пироговская ул., 2

Список литературы

Дополнительные файлы