Морфофункціональний стан гемомікроциркуляторного русла і структурних елементів колінного та надп’ятково-гомілкового суглобів у нормі і після дії загальної глибокої гіпотермії

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ О.О.БОГОМОЛЬЦЯ

УДК 611.72+616.72+591.415+ 616.16+616-089.583.29

14.03.01 - нормальна анатомія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук

Морфофункціональний стан гемомікроциркуляторного русла і структурних елементів колінного та надп'ятково-гомілкового суглобів у нормі і після дії загальної глибокої гіпотермії

Дутчак Уляна Михайлівна

Київ - 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Івано-Франківській державній медичній академії МОЗ України.

Науковий керівник: заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор Шутка Богдан Васильович, Івано-Франківська державна медична академія, завідувач кафедри нормальної анатомії.

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Шевченко Олена Олександрівна, національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, доцент кафедри нормальної анатомії (м. Київ);

заслужений діяч науки і техніки України, доктор медичних наук, професор Федонюк Ярослав Іванович, Тернопільська державна медична академія ім. І.Я. Горбачевського, завідувач кафедри нормальної анатомії.

Провідна установа: Харківський державний медичний університет МОЗ України, кафедра нормальної анатомії.

Захист відбудеться “04” березня 2004 р. о 1330 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.003.06 при національному медичному університеті ім. О.О. Богомольця МОЗ України (01033, м. Київ, проспект Перемоги, 34, морфологічний корпус).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці національного медичного університету ім. О.О. Богомольця МОЗ України за адресою: 01033, м. Київ, вул. Зоологічна, 1.

Автореферат розісланий “03” лютого 2004 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор медичних наук, професор О. М. Грабовий

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Серед багатьох захворювань опорно-рухового апарату, які приводять до значної втрати працездатності і навіть інвалідності, значне місце посідає патологія суглобів.

Суглобові тканини надзвичайно чутливі до будь-яких екзогенних і ендогенних негативних впливів (алергія, порушений обмін речовин, травма, охолодження), оскільки вони тісно пов'язані з нервово-судинною та кістково-м'язовою системами (Є.М. Нейко, Р.І. Яцишин, 1996; В.А. Насонова, Н.В. Бунчук, 1997; Є.М. Нейко, Ю.В. Дельва, 2000; В.М. Мерецький, Я.І. Федонюк 2002; А.С. Свинцицкий, О.Р. Пузанова, 2002). Тому, сучасна артрологія, як і раніше, відчуває значну потребу в сумарній оцінці морфофункціональних особливостей всіх компонентів суглобів, їх кровопостачання.

Найбільш актуальним і перспективним в теоретичному і практичному відношеннях є комплексне дослідження всіх компонентів суглоба, оцінка їх репаративних процесів при пошкодженнях різного характеру (В.В. Некачалов, 2000; B.M. Studenitsky et al., 1995; V. Porsio et al., 1997).

Незважаючи на те, що холод широко застосовується в клінічній практиці при оперативних втручаннях з метою відключення кровопостачання органів і тканин за рахунок різкого зниження окисно-відновних процесів, які розвиваються при охолодженні тіла або як один з методів консервації органів і тканин (Ю. Віленський, 1994; Ю.М. Кудрявцев, 2001) він є одним з важливих факторів пошкодження. Людина дуже часто, в міру різних причин, під час деяких видів виробничої діяльності зазнає дії низької температури (А.Б. Шадымов и соавт., 1998; А.Д. Улитовский, В.И. Сипченко, 1999). Тривала дія холоду на організм без відповідного захисту викликає патологічні зміни в органах і судинах (В.М. Перцович, 1998; Б.В. Шутка, О.В. Саган, 1998; А.Б. Гречин, 2003).

Не дивлячись на те, що в науковій літературі є деякі повідомлення про морфофункціональний стан окремих компонентів суглоба при локальній дії холоду (Г.А. Бабійчук, 1992), а клінічні спостереження показують, що розвиток запальних процесів суглобів нерідко пов'язаний з загальним переохолодженням, механізм цього впливу з'ясований не в повній мірі (Є.М. Нейко, Р.І. Яцишин, 1996). Практично відсутні літературні відомості про морфофункціональний стан мікроциркуляторного русла і структурних елементів суглобів на висоті дії загальної глибокої гіпотермії, а також відновні (репаративні) процеси в цих структурах після дії холоду. Саме такі відомості необхідні для виявлення морфологічних передумов виник-нення ряду захворювань суглобів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно плану Івано-Франківської державної медичної академії і є частиною науково-дослідної теми кафедри анатомії людини 0103U004941 „Морфофункціональні зміни судинної системи, мікроциркуляторного русла і структурних компонентів різних органів і тканин після дії загальної глибокої гіпотермії”. В комплексній темі дисертантом виконано окремий фрагмент.

Мета і задачі дослідження. Встановити морфофункціональні закономірності будови елементів суглобового хряща, суглобової капсули і ланок гемомікроциркуляторного русла колінного і надп'ятково-гомілкового суглобів у нормі, на висоті охолодження та в різні строки після припинення дії загальної глибокої гіпотермії для визначення морфологічних основ відновно-пристосувальних процесів у них.

Відповідно до мети дослідження були поставлені такі задачі:

1. Вивчити будову, кровопостачання колінного і надп'ятково-гомілкового суглобів, гісто- та ультраструктуру елементів суглобового хряща, суглобової капсули і ланок гемомікроциркуляторного русла в нормі.

2. Визначити характер та динаміку структурних змін у суглобових хрящах, суглобових капсулах і гемомікроциркуляторному руслі колінного та надп'ятково-гомілкового суглобів зразу після дії на них загальної глибокої гіпотермії.

3. Дослідити характер відновно-пристосувальних процесів у суглобових хрящах, суглобових капсулах та гемомікроциркуляторному руслі колінного і надп'ятково-гомілкового суглобів у різні терміни після припинення дії загальної глибокої гіпотермії (на 1-шу, 3-тю, 7-му, 14-ту, 30-ту доби).

Об'єкт дослідження: колінний і надп'ятково-гомілковий суглоби дорослих білих щурів.

Предмет дослідження: суглобовий хрящ, суглобова капсула, кровоносні судини, гемомікроциркуляторне русло.

Методи дослідження. Для визначення морфофункціонального стану суглобових хрящів, суглобової капсули, кровоносних судин і гемомікроциркуляторного русла в нормі, на висоті дії холоду та в різні терміни пост-гіпотермічного періоду у щурів використовували методи ін'єкції та рентгенангіографії кровоносного русла, гістологічного, електронномікроскопічного дослідження з відповідним морфометричним аналізом. Отримані результати піддавали обробці варіаційно-статистичними методами, з використанням статистичного пакету Microsoft Excel-2000.

Наукова новизна одержаних результатів. У роботі вперше на основі методів комплексного морфологічного дослідження описано анатомічну будову колінного та надп'ятково-гомілкового суглобів білого щура, джерела їх кровопостачання і особливості інтракапсулярного гемомікроциркуляторного русла в нормі. Вперше встановлено характер морфологічних змін з боку елементів суглобового хряща, суглобової капсули та ланок гемомікроциркуляторного русла на висоті дії загальної глибокої гіпотермії. Вперше описані реактивно-деструктивні зміни хондроцитів і колагенових волокон суглобових хрящів, синовіальних клітин суглобової капсули та ланок гемомікроциркуляторного русла у ранні (1, 3, 7 діб) і компенсаторно-відновні процеси у пізні (14, 30 діб) терміни після припинення дії загальної глибокої гіпотермії. Вперше вивчено ступінь пошкодження хрящової тканини суглоба, суглобової капсули, гемомікроциркуляторного русла в умовах комбінованої дії загальної глибокої гіпотермії з місцевим впливом холоду на надп'ятково-гомілковий суглоб.

Теоретичне і практичне значення одержаних результатів. Результати дослідження гісто- і ультраструктурних особливостей будови кровоносних судин, гемомікроциркуляторного русла і елементів колінного і надп'ятково-гомілкового суглобів у нормі, дані про їх морфофункціональні зміни на висоті дії загальної глибокої гіпотермії, а також у різні терміни постгіпотермічного періоду, розширюють і поглиблюють знання про патогенетичні основи розвитку захворювань досліджуваних суглобів.

Одержані результати можуть бути впроваджені в практичній кріотерапії, кріохірургії, артрології, хондрології.

Впровадження результатів дослідження. Основні положення дисертації використовуються в навчальному процесі на кафедрах анатомії людини, гістології, патологічної анатомії, патологічної фізіології Івано-Франківської державної медичної академії; на кафедрі анатомії людини Національного медичного університету ім. О.О. Богомольця, Вінницького медичного університету ім. М.І. Пирогова, Дніпропетровської медичної академії та Ужгородського Національного університету.

Особистий внесок здобувача. Внесок автора в одержання наукових результатів полягає у проведенні аналізу літератури, в постановці мети та формування задач, складанні плану та проведенні всіх експериментальних морфофункціональних досліджень. Проведено статистичну обробку отриманих цифрових даних, обговорення отриманих результатів, оформлення роботи, її редагування, формування наукового і практичного значення роботи, обґрунтування висновків, а також підготовку наукових даних до публікації.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися на засіданні Івано-Франківського обласного товариства анатомів, гістологів, ембріологів та топографоанатомів; на ІІІ-му національному конгресі АГЕТ (Київ, 2002), на міжнародній конференції „Мікроциркуляція в морфологічному та клінічному аспектах” (Івано-Франківськ, 2003).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 4 наукові роботи (3 з них - самостійно), в тому числі 3 - у фахових виданнях ВАК

України, які повністю відповідають змісту проведених досліджень.

Структура та обсяг дисертації. Матеріали дисертації викладено українською мовою на 162-х сторінках принтерного тексту (основного тексту - 132 стор.). Робота включає вступ, огляд літератури, опис мате-ріалу та методів дослідження, три розділи власних досліджень, аналіз і узагальнення результатів дослідження, висновки, список використаних літературних джерел. Дисертаційна робота налічує 39 рисунків, 37 графіків та одну таблицю. Перелік використаних літературних джерел містить 240 найменування, з них - 194 кирилицею, 36 - латиницею.

Основний зміст роботи

Матеріали та методи дослідження. Експериментальне дослідження проведено на 190 білих статевозрілих щурах обох статей, одного віку, масою 200-220 г. Здійснення експерименту відбувалося відповідно до „Правил проведення робіт з експериментальними тваринами” (1984).

При виборі піддослідних тварин виходили з того, що білі щурі були більш вигідним об'єктом для групового експерименту з використанням великої їх кількості. Окрім того, доведено, що температуру їх тіла вдається знизити до 10єС з наступним відновленням нормальних функцій і життєздатності. До експерименту тварин утримували в звичайних умовах віварію на повноцінному харчуванні без обмежень в питній воді. Тварини контрольної та дослідної груп перебували в однакових умовах. Для контролю використовувались інтактні тварини приблизно однакової маси та віку з піддослідними. Евтаназія тварин здійснювалася шляхом передозування ефіру для наркозу.

Для дослідження було виділено чотири групи тварин. Перша група (30 тварин) - контрольна. Друга група (10 тварин) - для підбору оптимальної ректальної температури з метою зменшення летальності серед тварин. Третю групу - (25 тварин) піддавали охолодженню, доводячи ректальну температуру до + 15єС і відразу забирали матеріал на дослідження. В четвертій групі (125 тварин) після зниження ректальної темпе-ратури до + 14єС, вивчали відновно-адаптаційні процеси на 1-шу, 3-тю, 7-му, 14-ту, 30-ту доби постгіпотермічного періоду. Матеріалом для дослідження служили колінний та надп'ятково-гомілковий суглоби. Для чистоти експерименту матеріал однакових розмірів забирали в одній ділянці.

Вивчення структури гемомікроциркуляторного русла, елементів суглобової капсули і суглобового хряща здійснювали комплексними морфофункціональними методами.

Для вирішення завдань були проведені такі види досліджень:

1. Охолодження тварин до стану загальної глибокої гіпотермії.

2. Експериментальний підбір оптимального зниження ректальної температури для зменшення летальності серед тварин.

3. Макроскопічне дослідження суглобів.

4. Ін'єкційний та рентгенологічний методи дослідження судинного русла.

5. Дослідження гістологічної будови суглобового хряща та суглобової капсули в нормі, на висоті та після дії загальної глибокої гіпотермії.

6. Електронномікроскопічне дослідження елементів гемомікроциркуляторного русла, капсули та хряща в нормі і після дії загальної глибокої гіпотермії.

7. Кількісний аналіз результатів гістометричного дослідження із статистичною обробкою даних.

Тварин дослідної групи поміщали в холодову камеру в якій температура становила - 32єС. При цьому вимірювали ректальну температуру, досягаючи її зниження з + 38-39єС до + 15єС. Тривалість охолодження залежала від індивідуальних властивостей організму тварин, але в середньому становила 80-90 хв.

Для вивчення судинного русла використовували суміш свинцевих білил в хлороформі та ефірі. 50-100 г речовини ретельно розтирали у фарфоровій ступці протягом 10-15 хв у 50-70-ти мл ефіру наполовину з хлороформом до одержання гомогенної маси, яку вводили в черевну аорту.

Через 24 год після початку наливки проводили тотальну рентгенографію задніх кінцівок щура стаціонарним апаратом марки РУМ-20М при наступних технічних показниках: фокусна відстань рентгентрубки 13 см; експозиція 0,03 сек; сила струму 60 мА; напруга 35 кV.

Для вивчення гемомікроциркуляторного русла суглобової капсули користувалися ефірно-хлороформною сумішшю паризької синьої (10 г фарби на 100 мл розчинника, що складався з хлороформу та ефіру у співвідношенні 1 : 3). Вищевказану суміш вводили в черевну аорту.

Забір матеріалу для світлооптичного та електронномікроскопічного досліджень проводили за загальноприйнятими методиками.

Матеріали було оброблено за допомогою ПЕОМ варіаційно-статистичними методами, з використанням статистичного пакету Microsoft Excel-2000.

Результати дослідження та їх аналіз. В нормі зовнішній розмір колінного суглоба щура становить 0,80 0,04 см, а у надп'ятково-гомілковому, який утворений великогомілковою і таранною кістками - 0,49 0,03 см.

Розмір суглобової порожнини колінного суглоба дорівнює 295,8 ± 13,04 мкм, тоді як надп'ятково-гомілкового 184,20 ± 9,21 мкм. Товщина суглобового хряща колінного суглоба рівняється 256,51 12,81 мкм, а надп'ятково-гомілкового суглоба - 165,99 9,95 мкм. У щурів суглобовий хрящ складається з трьох нечітко відокремлених шарів. Виділено поверхневу зону хряща, що становить в колінному суглобі 53,64 ± 2,28 мкм, проміжну - 94,63 ± 4,68 мкм і базальну - 108,27 ± 4,33 мкм, в надп'ятково-гомілковому відповідно 22,40 ± 1,12 мкм, 51,43 ± 3,08 мкм, 92,16 ± 3,68 мкм. Цим ми підтвердили одержані іншими вченими дані про будову хряща (Е.Я. Панков, В.И. Павлова, 1989).

Електронномікроскопічне дослідження клітинних структур хряща вказує на те, що небагаточисленні хондроцити поверхневої зони відносяться до розряду зрілих диференційованих, але малоактивних клітин. Їх кількість невелика і розміщуються на певній віддалі один від одного. В цитоплазмі таких клітин мало органел, апарат Гольджі і гранулярна ендоплазматична сітка слабо виражені, багато лізосом і вакуолей.

Хондроцити проміжної зони округлої форми. Вони мають велику цитоплазму і багато відростків. Ядра овальної форми, з численними інвагінаціями. Апарат Гольджі добре виражений, багато мітохондрій і вакуолей. За ультраструктурою вони належать до клітин, що знаходяться на висоті функціонального стану, саме вони продукують колаген і відповідають за секрецію протеогліканів. Для більшості хондроцитів базальної зони характерні деструктивні зміни, швидше всього ці ділянки охоплені процесом кальцинування. Кількість хондроцитів у базальній зоні невелика, можливо тому серед них зусрічаються гіпертрофовані, з активними секреторними процесами і, за даними деяких авторів, вони пов'язані з процесом кальцинування. У цьому наші дослідження співпадають з дослідженнями деяких авторів (В.И. Павлова и соавт., 1998). Колагенові волокна мають тангенціальну спрямованість в поверхневій зоні, різнонаправленість - в проміжній і радіальну - в базальній. Своїми дослідженнями ми можемо стверджувати, що своєрідна архітектоніка міжклітинної речовини і клітин забезпечує здатність хряща до синтезу, проліферації, затримки та ізоляції високомолекулярних речовин - антигенів.

При дослідженні суглобової капсули колінного і надп'ятково-гомілкового суглобів встановлено, що вона складається з двох шарів: волокнистого і синовіальної оболонки. Волокнистий шар складається з пластів, утворених колагеновими волокнами, натягненими між окістями кісток. Синовіальна ж оболонка суглобової капсули має трьохшарову будову. Причому, товщина синовіальної оболонки в колінному суглобі складає 71,97 ± 3,59 мкм, в надп'ятково-гомілковому - 68,42 ± 2,73 мкм. Внутрішній шар, повернений до суглобової щілини, одержав назву покривного і складається з 3-4 рядів щільно розміщених синовіальних клітин. Середній шар - поверхневий колагеново-еластичний, побудований у вигляді тонкої пластинки та розсіяних фібробластів і тканинних базофілів; до волокнистого шару прилягає глибокий колагеново-еластичний шар. Про трьох-шарову будову синовіальної оболонки вже згадувалося в роботах деяких вчених, хоча існувала думка про п'яти- та двошарову її будову (В.В. Куприянов и соавт., 1988; 1993).

Електронномікроскопічне дослідження синовіальних клітин синовіальної оболонки дозволило розрізнити їх два типи. Одні з них витягненої форми, з великою кількістю відростків. Ядра крупної форми, з інвагінацією каріолеми. В цитоплазмі багато мітохондрій різної форми та великих вакуолей. Інші клітини, мають великі ядра, неправильної форми, добре виражений апарат Гольджі, мало вакуолей, везикул і мітохондрій. Ці клітини занурені в основну речовину сполучної тканини. Фібробласти поверхневого еластично-колагенового шару мають веретеноподібну форму, з двома відростками. Іноді вони зірчастої форми, з трьома відростками.

За допомогою рентгенангіографічного методу дослідження ми встановили, що кровопостачання колінного суглоба здійснюється за допомогою таких судин: стегнової, підшкірної артерії стегна, підколінної та глибокої стегнової артерій, а також зворотної великогомілкової артерії. Надп'ятково-гомілковий - передньої великогомілкової та підшкірної артерій стегна. В доступній нам літературі ми не знайшли робіт, присвячених вивченню кровопостачання колінного і надп'ятково-гомілкового суглобів саме у щура, хоча, вважаємо, що це важливо, оскільки щур - поширена лабораторна тварина.

З'ясувавши, що інтракапсулярні судини в суглобових капсулах обох суглобів розміщуються пошарово, ми описали поверхневу і глибоку судинні сітки у волокнистому шарі, а в синовіальній оболонці мова йде про дві сітки, але форма їх залежить від ділянки розміщення. Так, у ворсинках і складках вона має дрібнопетлисту форму, а в інших місцях поздовжнє розташування. В цьому наші дані дещо не співпадають з даними В.В. Соколова и соавт. (1987), оскільки об'єктом його дослідження були суглоби людини. Діаметр артеріол поверхневої сітки волокнистого шару колінного суглоба складає 66,05 ± 3,30 мкм, глибокої - 40,04 ± 1,60 мкм, в синовіальній оболонці - 25,01 ± 1,25 мкм, а в надп'ятково-гомілковому - 58,34 ± 2,33 мкм; 35,63 ± 2,13 мкм; 15,41 ± 0,77 мкм.

Будова капілярів різноманітна. Середні параметри їх просвіту в капсулі колінного суглоба 9,94 ± 0,39 мкм, а надп'ятково-гомілкового - 9,32 ± 0,55 мкм.

Венули мають різноманітну форму, хвилясті обриси, діаметр у поверхневій сітці волокнистого шару становить 134,05 ± 5,36 мкм, у глибокій - 90,17 ± 3,60 мкм, в синовіальній оболонці - 38,63 ± 2,31 мкм, тоді як в надп'тково-гомілковому відповідно 111,19 ± 5,55 мкм та 38,41 ± 1,97 мкм.

Значний інтерес представляють результати, отримані на висоті дії охолодження. Нами встановлено, що в цей період виникають зміни як в мікросудинах, так і в складових частинах хряща і суглобової капсули, причому, на всіх рівнях морфологічного дослідження. Встановлено, що відразу після впливу холодового фактора наступає констрикція артеріол із зменшенням їх просвіту, особливо, в синовіальній оболонці. Діаметр артеріол поверхневої сітки волокнистого шару становив 53,31 ± 3,12 мкм у колінному суглобі і 46,33 ± 1,33 мкм у надп'ятково-гомілковому, глибокої - 25,03 ± 1,98 мкм в колінному суглобі та 20,23 ± 2,73 мкм в надп'ятково-гомілковому. Причому, зменшення діаметру ланок гемомікроциркуляторного русла спостерігалося, в більшій мірі, в капсулі надп'ятково-гомілкового суглоба. Ці результати можна співставити з результатами дослідження Б.В. Шутки, О.В. Саган (1998), які порівнювали стан шкіри спинки і лапок щура відразу після дії холоду. За даними авторів спазм наступає рефлекторно і носить пристосувальний характер. Існує думка інших авторів, що в ролі вазоконстрикторів виступають такі біологічно активні речовини як серотонін, і що саме він в цих умовах діє як констриктор термінальних судин. На нашу думку, обидві теорії мають місце в розвитку даного процесу. Більш виражений спазм мікросудин надп'ятково-гомілкового суглоба, мабуть, зумовлений місцевою дією холоду на цей суглоб, тоді як на колінний суглоб дія холоду носить характер загального впливу.

На електронномікроскопічному рівні нами відмічено, що в капілярах, які є складовими частинами гемомікроциркуляторного русла, відбулися значні зміни. Ядра ендотеліоцитів збільшені, неправильної форми, з інвагінаціями. Базальна мембрана нерівномірної товщини, гомогенна.

Зміни в кровоносних судинах та ланках гемомікроциркуляторного русла викликають порушення в будові синовіальних клітин суглобової капсули, а також хондроцитах всіх зон суглобового хряща. Реакція з боку синовіальних клітин проявляється у вигляді просвітлення цитоплазми яд-ра, мітохондрій, збільшення кількості лізосом, які фіксуються на електронному рівні. В тканинних базофілах, за нашими даними, наступають ще більш виражені зміни. В цьому наші твердження співпадають з даними Л.А. Шутки (1999).

На препаратах, забарвлених гематоксиліном і еозином, товщина суглобового хряща колінного суглоба становить 265,39 ± 131,16 мкм (при нормі 256,51 ± 12,82 мкм), а надп'ятково-гомілкового - 177,54 ± 8,67 мкм (при нормі 165,99 ± 9,95 мкм).

Нами встановлено, що в суглобовому хрящі першими на пошкодження реагують хондроцити проміжної зони хряща, які лежать на межі з поверхневою. В них найбільше виражений набряк, з'являється велика кількість вакуолей та лізосом. У цьому наші дані співпадають з результатами інших авторів (Е.В. Виноградова, 2000; И.П. Жураковский, 2002), які спостерігалися при ревматоїдному артриті, ми ж констатували цей факт при дії загальної глибокої гіпотермії, а також в умовах наближення до локальної (на надп'ятково-гомілковому суглобі). Таку реакцію, з боку цих хондроцитів, можна пояснювати тим, що вони є найбільш активними в функціональному відношенні клітинами.

Особливо важливими як для теоретичної, так і для практичної медицини, є дослідження, які грунтуються на вивченні відновних процесів в органах і тканинах після дії на них загальної глибокої гіпотермії.

Нами проведено дослідження компенсаторно-відновних процесів ланок гемомікроциркуляторного русла суглобової капсули та різних елементів суглоба в різні терміни після дії загальної глибокої гіпотермії. На першу добу постгіпотермічного періоду нормалізація температури тіла тварин приводить до деякого збільшення діаметру просвіту артеріол, капілярів, венул, в порівнянні з попередньою групою, проте, значно змінені відносно норми, діаметр артеріол поверхневої сітки волокнистого шару у колінному суглобі становить 55,39 ± 3,11 мкм, в надп'ятково-гомілковому - 46,19 ± 2,03 мкм,в глибокому - 36,67 ± 1,84 мкм та 23,49 ± 20,07 мкм. Венули збільшуються за діаметром до 77,41 ± 3,99 в колінному суглобі та 58,13 ± 4,16 мкм в надп'ятково-гомілковому. На гістологічному та електронномікроскопічному рівнях спостерігаються значні морфологічні зміни, що проявляються набряком ендотеліальних клітин, звивистістю внутрішньої еластичної мембрани, периваскулярною інфільтрацією. Паралельно із змінами в ланках гемомікроциркуляторного русла, нами спостерігалися і значні патоморфологічні процеси в клітинних і неклітинних компонентах суглобової капсули та суглобового хряща. Вони проявлялися явищами гідратації хондроцитів всіх зон хряща, синовіальних клітин синовіальної оболонки, а також появою вогнищ мукоїдного набряку колагенових волокон навколо капілярів. Більш виражені зміни в елементах надп'ятково-гомілкового суглоба, що зумовлено місцевою дією холоду на суглоб у цілому. Проте, найбільш вираженими патоморфологічні зміни стають на третю та на сьому доби постгіпотермічного періоду.

У ланках гемомікроциркуляторного русла відбуваються деструктивні зміни, які морфологічно проявлялися набряком цитоплазми ендотеліальних клітин, неправильною формою ядра, нуклеолема якого утворює значні вдавлення і випинання. Хроматин згрупований в окремі грудки, канальці гранулярної ендоплазматичної сітки розширені, фрагментовані. Гранулярна ендоплазматична сітка трансформується в агранулярну. Матрикс мітохондрій просвітлений, кристи декомплексовані і редуковані. Пухирці апарату Гольджі розширені. Люменальна цитомембрана ендотеліоцита капіляра формує вирости з наступним відшаруванням і утворенням мікроклазматозу. Базальна мембрана втрачає трьохшаровість, гомогенізується та нерівномірно потовщується. Всі ці патоморфологічні зміни сповільнюють кровоплин у волокнистому шарі і створюють умови до виникнення мікро-тромбів. Наші дані, отримані в ранні терміни постгіпотермічного періоду, перекликаються з отриманими результатами інших дослідників. Так, тимчасовий вплив загальної глибокої гіпотермії в ранні терміни супроводжується аналогічними змінами в гемомікроциркуляторному руслі нирок (В.М. Перцович, 1998), яєчників (Л.А. Шутка, 1999), яєчка (А.Б. Гречин, 2003), шкіри (Б.В. Шутка, О.В. Саган, 1998). Встановлено, що виражені зміни спостерігаються в гемомікроциркуляторному руслі з третьої по сьому доби постгіпотермічного періоду і проявляються значним набряком ендотеліальних клітин, зменшенням діаметру, площі і об'єму ланок гемомікроциркуляторного русла.

Патоморфологічні зміни, які розвиваються в цей період, помітні неозброєним оком. Суглоби опухлі, м'які тканини набряклі, спостерігається почервоніння шкіри над суглобами та обмеження рухів у них. Морфологічні дані достовірно підтверджують важчу ступінь ураження в надп'ятково-гомілковому суглобі.

Про більш виражені патоморфологічні зміни на 3-тю, 7-му доби говорять і результати гістологічного дослідження суглобової капсули і суглобового хряща колінного та надп'ятково-гомілкового суглобів. Достовірне потовщення як суглобового хряща - 307,31 ± 14,12 мкм в колінному суглобі і 202,59 ± 8,62 мкм у надп'ятково-гомілковому, так і синовіальної оболонки 88,32 ± 3,44 мкм (p < 0,02) в колінному суглобі, зміна форми синовіальних клітин, порушення архітектоніки хряща, який втрачає здатність до синтезу і каталізу, наявність вогнищ мукоїдного набряку в синовіальній оболонці підтверджують значне пошкодження цих структур і виникнення запальних явищ. Пошкодження колагенових волокон проявляється зміною орієнтації та значним набряком. Оскільки, саме волокна і основна речовина утворюють єдину систему, яка виконує функцію опори та захисту клітин при великих навантаженнях, а також гемомікроциркуляції - забезпечення дифузних процесів при відсутності судин, то тепер ці функції втрачаються. Виходячи з наших даних, ми можемо сказати, що постгіпотермічна гіпоксія, викликана порушенням гемодинаміки, приводить до виражених патоморфологічних змін у всіх елементах суглоба.

Наші дослідження показали, що, починаючи з чотирнадцятої доби після дії загальної глибокої гіпотермії, в структурних компонентах гемомікроциркуляторного русла та суглобових елементах наступають компенсаторно-відновні процеси. Однак, поряд з ними спостерігаються значні пошкодження структурних елементів суглоба, особливо надп'ятково-гомілкового. Наявність двох протилежних процесів, які відбуваються в клітинних структурах протягом всього експерименту свідчать про активацію синтетичного апарату. На даний термін відмічається більш чіткий рисунок кровоносних судин і ланок гемомікроциркуляторного русла суглобової капсули, порівняно з попередніми термінами, проте, гістометричний аналіз показав, що артеріоли різних шарів суглобової капсули незначно розширені, в порівнянні з нормою, або нагадують норму, венули розширені. В більшості капілярів суглобової капсули колінного суглоба відмічається нормалізація структурних елементів, тоді як в надп'ятково-гомілковому суглобі, поряд з нормальною ультраструктурою, зустрічаються капіляри з вираженими ультраструктурними змінами. В них ядра ендотеліоцитів деформовані, з краєвим ущільненням хроматину, внутрішньоклітинні структури в більшості зруйновані.

Спостерігається кореляційний зв'язок між відновленням кровопостачання і репаративними процесами в структурних елементах капсули і суглобового хряща, які знаходяться в різному функціональному стані. Не приходять до норми товщина хряща, синовіальної оболонки, просвіт суглобової щілини. Величина надп'ятково-гомілкового суглоба залишається збільшеною, порівняно з контролем.

На ультраструктурному рівні ще більша вираженість гетерогенності стану синовіальних клітин, які мають звичайну будову, деякі з них зберігають деструктивні зміни, ще інші - з явищами гіпертрофії. Такі клітини не тільки збільшені за розмірами, але і всі їх органоїди знаходяться в напруженому стані.

Наступає нормалізація ультраструктурної будови і хондроцитів, тобто повертається динамічна рівновага між синтетичною та катаболічною діяльністю хондроцитів, інакше кажучи, наступають репаративні зміни за рахунок проліферативних можливостей хондроцитів. Цим ми підтверджуємо думку про те, що хрящ відновлюється. Існує думка, що джерелом відновлення є мало диференційовані елементи, які поступають з кістки при порушенні кісткової тканини, інші вважають, що джерелом репарації є самі хондроцити, які збереглися в даній ділянці. У подальшому було встановлено, що на тридцяту добу постгіпотермічного періоду проходить нормалізація ланок гемомікроциркуляторного русла. Діаметр просвіту артеріол в колінному суглобі становить 42,01 ± 1,89 мкм, а в надп'ятково-гомілковому - 36,64 ± 2,26 мкм - повертається до норми, хоча в надп'ятково-гомілковому суглобі залишається ще розширеним, що пояснюється сповільненими регенеративними процесами внаслідок поєднаної і комбінованої дії глибокої гіпотермії (місцевий і загальний вплив). Крім того, в судинній стінці надп'ятково-гомілкового суглоба можна бачити залишкові зміни у вигляді деякого потовщення судинної оболонки, нерівномірної звивистості внутрішньої еластичної мембрани. При ультраструктурному вивченні в більшості капілярів відмічається нормалізація всіх структурних компонентів ендотеліоцитів, хоча, зустрічаються залишкові явища у вигляді звуження просвіту, внаслідок випи-нання ядромісткої зони. Подібні явища наступають і в елементах суглобової капсули і суглобового хряща. Це підтверджує висновок, що віддалені терміни (30-та доба) характеризуються вираженими компенсаторно-відновними процесами, які проявляються повним відновленням кровообігу, інтенсивним розвитком гіпертрофічних і гіперпластичних процесів в клітинних компонентах гемомікроциркуляторного русла та структурних елементах суглобової капсули і суглобового хряща, де в звичайних умовах проліферативні потенції пригнічені, загальмовані клітинами, які продукують самі хондроцити. В екстремальних станах інгібіція відступає і хондроцити проявляють своє можливості.

Висновки

морфофункціональний колінний суглоб гіпотермія

В дисертаційній роботі вирішено актуальну наукову задачу - з'ясована морфологічна структура колінного та надп'ятково-гомілкового суглоба щура, їх кровопостачання, встановлена будова хряща цих суглобів, досліджений вплив холоду на гемомікроциркуляторне русло та відновні процеси в цих структурах.

1. Cуглобовий хрящ як колінного так і надп'ятково-гомілкового суглобів має три зони: поверхневу, проміжну та базальну. Чіткої межі між ними не виявлено. Кожна із зон відрізняється архітектонікою колагенових волокон і клітинних структур. Товщина суглобового хряща колінного суглоба складає 256,51 12,82 мкм: поверхнева зона - 53,64 2,28 мкм, проміжна - 94,63 4,68 мкм, базальна - 108,27 4,33 мкм. У надп'ятково-гомілкового суглоба ці параметри відповідають: загальна товщина 165,99 9,95 мкм, поверхнева зона 22,40 1,12 мкм, проміжна - 51,43 3,08 мкм та базальна - 92,16 ± 3,68 мкм. Суглобова капсула обох суглобів складається з волокнистого шару та синовіальної оболонки, товщина якої складає в колінному суглобі 71,97 3,59 мкм, а в надп'ятково-гомілковому - 68,42 2,73 мкм.

2. Кровопостачання колінного суглоба здійснюється за рахунок гілок стегнової, глибокої стегнової, підшкірної артерій стегна, підколінної та передньої великогомілкової артерій, а надп'ятково-гомілкового суглоба - від передньої великогомілкової та підшкірної артерій стегна.

Інтракапсулярні судини розміщуються пошарово, утворюючи судинні сітки. У волокнистому шарі наявні дві сітки: поверхнева крупнопетлиста та глибока - полігональної форми. В синовіальній оболонці форма петель судинної сітки різна: у ворсинках - дрібнопетлиста густа, в перехідній - у вигляді поздовжніх тяжів.

3. На висоті дії холодового фактора спостерігаються значні зміни як з боку гемомікроциркуляторного русла, які проявляються спазмом артеріол (р < 0,05) і венул (р < 0,01), так і елементів суглобового хряща та суглобової капсули з просвітленням цитоплазми та збільшенням розмірів клітин, що їх утворюють. Ці зміни носять реактивний характер і свідчать про порушення метаболізму клітин.

4. Ранні (1-ша доба) терміни постгіпотермічного періоду характеризуються достовірними збільшенням розмірів суглоба та звуженням просвіту суглобової порожнини, наростанням набряку клітинних і неклітинних структур суглобового хряща, суглобової капсули, що приводить до порушення гемомікроциркуляції з наступними дистрофічними змінами в структурах суглоба.

5. Найбільш виражені зміни спостерігаються з 3-ої по 7-му доби постгіпотермічного періоду і проявляються запаленням навколосуглобових тканин, обмеженням рухів у суглобах, достовірним звуженням просвіту суглобової порожнини, розладами архітектоніки колагенових волокон і клітин всіх шарів хряща суглоба, набряковими змінами хондроцитів, синовіальних клітин, явищами клазматозу, звуженням капілярів, просвіт яких становить 8,03 0,49 мкм (р < 0,02) із значними змінами в ендотеліоцитах, що є наслідком тканинної гіпоксії, викликаної порушенням гемоди-наміки суглоба.

6. Нормалізація структури суглобового хряща, синовіальної оболонки та гемомікроциркуляторного русла починається з 14-ої доби, коли відмічається зменшення товщини суглобового хряща, синовіальної оболонки, достовірне розширення артеріол, венул і гемокапілярів, проте, в окремих ділянках елементів, особливо, надп'ятково-гомілкового суглоба, спостерігаються ознаки перенесеної гіпотермії.

7. Відновні процеси майже повністю завершуються до 30-ої доби, що морфологічно і морфометрично проявляється в нормалізації клітинних і неклітинних елементів суглобового хряща, суглобової капсули і ланках гемомікроциркуляторного русла, проте явища амілоїдозу, які локалізуються в деяких ділянках суглобової капсули надп'ятково-гомілкового суглоба, говорять про незворотні зміни.

Перелік робіт, опублікованих за темою дисертації

1. Дутчак У.М. Морфологічні зміни гемомікроциркуляторного русла та елементів синовіальної оболонки суглобової капсули в умовах загальної глибокої гіпотермії // Вісник проблем біології і медицини. - 2003. - № 1. - С. 14-16.

2. Дутчак У.М. Морфофункціональний стан гемомікроциркуляторного русла синовіальної оболонки суглобової капсули після дії загальної глибокої гіпотермії // Галицький лікарський вісник. - 2003. - Т. 10, № 2. - С. 86-87.

3. Дутчак У.М. Морфофункціональний стан суглобового хряща на висоті дії загальної глибокої гіпотермії // Вісник морфології. - 2003. - Т. 9, № 2. - С. 203 -207.

4. Дутчак У.М., Перцович В.М. Анатомічні особливості будови суглобів деяких експериментальних тварин: Зб. наукових праць ІІІ-го національного конгресу АГЕТ “Актуальні питання морфології”. - К. - 2002. - С. 103-104.

5. Здобувачем проведено огляд літератури, зроблені узагальнення, підготовлено матеріал до друку.

Анотація

Дутчак У.М. Морфофункціональний стан гемомікроциркуляторного русла і структурних елементів колінного та надп'ятково-гомілкового суглобів у нормі і після дії загальної глибокої гіпотермії. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.01 - нормальна анатомія. - Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, Київ, 2003.

Дисертація присвячена встановленню морфофункціональних змін гемомікроциркуляторного русла та структурних елементів колінного і над-п'ятково-гомілкового суглобів у щурів відразу після дії загальної глибокої гіпотермії та у різні терміни постгіпотермічного періоду. На висоті дії холоду спостерігається спазм артеріол. Порушення кровоплину викликає зміни структурних елементів суглобового хряща і суглобової капсули, які носять реактивний характер. У ранні терміни (1-ша-7-ма доби) після гіпотермії переважають реактивно-деструктивні процеси, які характеризуються дистрофічними і деструктивними змінами. На 14-ту добу наступає відносна стабілізація структурних компонентів суглобів. В колінному суглобі на 30-ту добу спостерігаються виражені компенсаторно-пристосувальні процеси в усіх ланках гемомікроциркуляторного русла, суглобовій капсулі і суглобовому хрящі. В надп'ятково-гомілковому суглобі в результаті комбінованої дії холоду на нього виявляються деякі залишкові та незворотні явища.

Ключові слова: колінний та надп'ятково-гомілковий суглоби, гемомікроциркуляторне русло, судинні сітки, хондроцити, колагенові волокна, синовіальні клітини, загальна глибока гіпотермія.

Аннотация

Дутчак У.М. Морфофункциональное состояние гемомикроциркуля-торного русла и структурных элементов коленного и голеностопного сус-тавов в норме и после действия общей глубокой гипотермии. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.01 - нормальная анатомия. - Национальный медицинский университет им. А.А.Богомольца, Киев, 2003.

Диссертация посвящена изучению морфологической структуры коленного и голеностопного суставов крысы, их кровоснабжения в норме, установлению закономерностей морфофункцонального состояния гемо-микроциркуляторного русла и структурных элементов коленного и голено-стопного суставов у крыс сразу после действия общей глубокой гипотермии и определению морфологических основ компенсаторно-приспособительных процессов в разные сроки постгипотермического периода.

Материалом исследования были коленный и голеностопный суставы 190 белых беспородных половозрелых крыс-самцов, массой 200-220г.

Животных охлаждали в холодильной камере до ректальной температуры +15°С, после чего под эфирным наркозом забирали суставы для светлооптического и электронномикроскопического исследования.

С помощью комплекса морфологических методов исследования: тон-кой инъекции кровеносного русла, рентгенологического, светлооптического, электронномикроскопического и морфометрического анализа установлено, что кровоснабжение коленного сустава крыс осуществляется за счет бедренной, глубокой бедренной, подкожной артерии бедра, подколенной, большеберцовой артерии, а голеностопного - передней большеберцовой и подкожной артерии бедра.

Интракапсулярные сосуды располагаются послойно, образуя сосудистые сети. В волокнистом слое две сети: поверхностная крупнопетлистая и глубокая - полигональной формы. В синовиальной оболочке форма петель различная: в ворсинках - мелкопетлистая густая, в переход-ной зоне - в виде удлиненных тяжей.

Сразу после действия общей глубокой гипотермии наблюдается спазм артериол. Отмечаются изменения в самой стенке звеньев гемомикроциркуляторного русла в элементах суставного хряща и суставной капсулы коленного и голеностопного суставов, которые сопро-вождаются просветлением цитоплазмы и увеличением размеров клеток, а также подтверждается морфометрически. Эти изменения носят реактив-ный характер.

В постгипотермическом периоде (1-3 сут) морфологические изменения в звеньях гемомикроциркуляторного русла и элементах суставной капсулы и суставного хряща нарастают. Отмечается сужение артериол и капилляров, что связано не только со спазмом, но и с набуханием эндотелиоцитов. В структурных компонентах капилляров происходит набухание цитоплазмы эндотелиоцитов, изменяется форма ядра, расширяются пузырьки аппарата Гольджи, появляются выросты на люменальной цитомембране с образованием микроклазматоза. Параллельно нарастают изме-нения в клеточных и неклеточных элементах суставного хряща и суставной капсулы. Гистологически просвет суставов уменьшается, толщина суставного хряща и суставной капсулы нарастает, нарушается цито-архитектоника хряща, хондроциты всех слоев гидрофильны. Коллагеновые волокна дезорганизованы, набухшие. Суставная капсула утолщена, в голеностопном суставе - разволокнена, местами с явлениями мукоидного набухания. Электронномикроскопически хондроциты всех зон находятся в стадии тяжелой и легкой степени повреждения. Большая часть синовиальных клеток синовиальной оболочки находятся в состоянии деге-нерации, что проявляется уплотнением цитоплазмы, уменьшением коли-чества органел и появлением крупных вакуолеобразных структур. Интракапсулярный сосудистый рисунок инъецитован неравномерно. Следовательно, в ранние сроки постгипотермического периода преобладают реак-тивно-деструктивные процессы.

В более отдаленные сроки (14 сут) после действия общей глубокой гипотермии в структурных компонентах гемомикроциркуляторного русла и элементах суставов происходит нормализация морфофункционального состояния. Толщина суставного хряща и суставной капсулы возвращается к контрольным цифрам в коленном суставе (256,51 ± 12,81 мкм; 75,49 ± 1,87 мкм) и остается несколько утолщенной - в голеностопном (75,34 ± 3,68 мкм; 75,49 ± 1,87 мкм). В этот период отмечается более четкий рисунок звеньев гемомикроциркуляторного русла, в сравнении с предыдущим периодом. В то же время, ультраструктурный анализ показал, что в от-дельных участках сохраняются признаки перенесенной гипотермии. На 30-тые сутки постгипотермического периода наблюдается нормализация морфологического состояния всех элементов суставов, и только в синовиальной оболочке голеностопного сустава сохранются единичные явления фиброза, свидетельствующие о необратимости процесса.

Ключевые слова: коленный и голеностопный суставы, гемомикроциркуляторное русло, сосудистые сети, хондроциты, коллагеновые волокна, синовиальные клетки, общая глубокая гипотермия.

Summary

Dutchak U.M. The morphofunctional state of the hemomicrocirculatory channel and the structural elements of knee, ankle joints in health and after the action of the general deep hypothermia. - Manuscript.

The dissertation for Candidate of Medicine Degree, the speciality 14.03.01 - the Normal Anatomy. - The O.O.Bohomolets National State Medical Institute, Kyiv, 2003.

The dissertation is devoted to the setting up of morphofunctional changes of the hemomicrocirculatory channel and the structural elements of knee, ankle joints in rats just after the action of the general deep hypothermia and in different terms of posthypothermal period. On the height of cold action the spasm of arterioles and venules is observed. The disorder of the blood flow causes changes of the structural elements of the articular cartilage and articular capsule which have the reactive character. At the early stades (1-7 days) after the hypothermia the reactive and destructive processes prevail. They are characterized by the dystrophic and destructive changes. On the 14th day the stabilization of joints structural components is observed. The 30ies day is characterized by the expressed compensated and adapted processes in all sections of the hemomicrocirculatory channel and the elements of the articular capsule, articular cartilage of knee joint and some remained and reverse phenomena in ankle joint as a result of the combined action of cold on it.

Key words: knee, ankle joints, hemomicrocirculatory channel, vascular network, chondrocytes, collagenic fibres, synovial cells, general deep hypothermia.

Размещено на Allbest.ru