Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Структурная реорганизация нерва при удлинении конечности высокодробной автоматической дистракцией

(экспериментально-морфологическое исследование)

03.00.25. - гистология, цитология, клеточная биология

Варсегова Т.Н.

Астрахань - 2007

Работа выполнена в научном экспериментально-клиническом отделе морфологических исследований «Федерального государственного учреждения науки Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А. Илизарова Росздрава» и ПНИЛ «Управляемые гисто- и органогенезы» Курганского филиала Южно-уральского центра РАМН.

Научный руководитель: доктор медицинских наук, Щудло Наталья Анатольевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, доцент Родзаевская Елена Борисовна

доктор биологических наук, доцент

Фельдман Бронислав Владимирович

Ведущая организация - Тюменская государственная медицинская академия Росздрава

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Реабилитация пациентов с врожденными и приобретенными укорочениями конечностей - одна из важнейших медико-социальных проблем [Шевцов В.И., Попков А.В., 1998]. Этот вид патологии относится к числу распространенных и не имеет тенденции к снижению [Волков М.В., Дедова В.Д., 1980; Андрианов В.Л., Мирзоева И.И., 1986; Андрианов В.Л., Веселов Н.Г., Мирзоева И.И., 1988; Калякина В.И., 1988; Попков А.В., Бурлаков Э.В., Попков Д.А., 1996; Шевцов В.И., Попков А.В., 1998; Попков А.В., 1998]. В современной ортопедии задача коррекции длины сегмента конечности решается хирургическими средствами. Предпочтение отдается методу чрескостного остеосинтеза, разработанному Г. А. Илизаровым [Шрейнер А.А., 1982; Попков А.В., 1990]. Он предусматривает нарушение целостности кости, точное сопоставление отломков, их фиксацию в аппарате и последующее контролируемое дозированное взаимоудаление - дистракцию, осуществляемую аппаратом. Напряжение растяжения, возникающее в тканях конечности при дистракции, возбуждает и поддерживает их регенерацию и рост [Диплом № 355 (СССР); Илизаров Г.А., 1984]. Активность компенсаторно-приспособительных процессов определяется множеством факторов, в том числе режимом удлинения. Среди параметров режима удлинения важнейшими являются скорость (суточный темп) и дробность (количество дистракционных перемещений за сутки) [Илизаров Г.А., 1984].

Постулаты теории аксоплазматического тока [Weiss P, Hiscoe H.B., 1948], а также широко известные данные о средней скорости роста регенерирующих аксонов (1 мм в сутки), легли в основу представлений об оптимальном темпе дистракции, которые подтвердились в экспериментах по удлинению конечностей животных и в клинической практике [Штин В.П., Никитенко З.Т., 1975; Сидоренко О.К., Лебединцев Е.А., 1983; Шрейнер А.А., Ерофеев С.А., Чиркова А.М., 1985]. При более высоком темпе дистракции (2-3 мм за 1 прием) наблюдались глубокие патологические изменения во всех тканях, в том числе в периферических нервах [Смирнова Л.А. и др., 1972; Мажара Н.Н., 1974; Котельников Г.П., 1977; Волкова А.М. и др. 1988].

Представления об оптимальном ритме дистракции различны. В.И. Стецула с соавт. (1984) считали, что суточное удлинение необходимо проводить одномоментно. По мнению Г.А. Илизарова (1984), ритм дистракции должен приближаться к естественному росту, что послужило основанием для проведения экспериментов с повышенной дробностью дистракции [Шеховцова Н.С., Шрейнер А.А., 1987; Илизаров Г.А., Ерофеев С.А., Чиркова А.М., 1991; Сайфутдинов М.С. и др., 1993, 1996; Илизаров Г.А. и др., 1995; Чикорина К.Н., Ерофеев С.А., Шрейнер А.А., 2000; Шевцов В.И. и др., 1997, 2003], в том числе с применением автоматического дистрактора [Пат. 4615338 США МКИ 61 Г 5/04], обеспечивающего удлинение 1 мм в сутки за 60 включений (разовое удлинение 0,017 мм).

Получены сведения, что именно высокодробная круглосуточная дистракция создаёт наиболее благоприятные условия для нервов конечностей - по сравнению с режимами «1 мм за 1 приём» и «1 мм за 4 приёма» [Илизаров Г.А. и др., 1995]. Остается неизученным вопрос о состоянии периферических нервов при автодистракции с суточным удлинением 1 мм, осуществляемым не за 24, а за 12 часов, что представляется актуальной задачей, как в практическом, так и теоретическом отношении.

Один из недостатков удлинения конечности по Г.А. Илизарову - длительность лечения, связанная с ограничениями суточного темпа. Профессором В.И.Шевцовым выдвинута идея экспериментального изучения повышенного темпа высокодробной дистракции. В результате исследований установлено, что удлинение со скоростью 3 мм в сутки за 180 приемов позволяет сократить сроки органотипической перестройки костного регенерата [Шевцов В.И. и др., 2006]. Влияние такого режима дистракции на периферические нервы неизвестно.

Цель и задачи исследования. Цель работы - изучение особенностей структурной реорганизации периферического нерва при удлинении конечности под влиянием высокодробной автоматической дистракции.

Для достижения цели были поставлены задачи:

1. Изучить особенности общегистологического строения и морфометрические показатели большеберцового нерва интактных собак.

2. На экспериментальной модели удлинения голени собаки проанализировать структурные проявления деформации растяжения большеберцового нерва при дистракционном остеосинтезе.

3. Оценить степень реактивно-деструктивных изменений нервных волокон при удлинении с темпом 1 мм за 60 приёмов в течение 12 часов и с повышенным темпом 3 мм за 180 включений автодистрактора в течение суток.

4. Определить основные морфологические эквиваленты нарушения функции удлиняемого нерва при высокодробных режимах дистракции.

5. Выявить особенности изменений эпиневральной и эндоневральной васкуляризации, а также численно-размерного состава нервных проводников удлиняемого нерва.

Научная новизна. Впервые с применением комплекса современных методов гистологического исследования (световая и электронная микроскопия, гистохимия, компьютерная морфометрия) изучена структурная реорганизация периферического нерва удлиняемой конечности при новых режимах высокодробной дистракции (темп 1 мм за 60 приёмов в течение 12 часов и повышенный темп 3 мм за 180 включений автодистрактора в течение суток). Определены структурные корреляты функциональных нарушений нерва при высокодробных режимах дистракции. На основании данных количественной и аналитической морфологии расширены и углублены представления о закономерностях перестройки популяции нервных волокон периферического нерва в условиях дистракционного остеосинтеза. Получены новые данные об изменениях эпиневральной и эндоневральной васкуляризации при удлинении голени у собак. Представлены новые сведения о закономерностях ремоделирования сегментов миелина при адаптации периферического нерва зрелых животных к увеличению длины конечности.

Теоретическая и практическая значимость. Результаты качественного и количественного исследования интактных большеберцовых нервов собак могут служить нормативными данными в опытах по апробации различных режимов дистракционного остеосинтеза и контролем при оценке глубины сдвигов соответствующих показателей при различных экспериментах. Полученные новые знания о структурной реорганизации большеберцовых нервов в разных условиях высокодробного удлинения с применением автодистрактора послужат теоретическим обоснованием выбора оптимального режима дистракционного остеосинтеза, в том числе и в клинике. Результаты исследований служат основой для разработки рациональных стратегий, направленных на профилактику неврологических осложнений при оперативном удлинении конечностей, замещении костных и мягкотканных дефектов методом дистракционного остеосинтеза. Некоторые положения диссертации относятся к фундаментальным и представляют теоретический интерес.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены на IV зауральском фестивале научно-исследовательского, технического и прикладного творчества молодежи и студентов курганской области (г. Курган, май 2002 г.); на международной конференции: «Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей» (г. Санкт-петербург, 8 апреля 2004 г.); на международной научно-практической конференции «Морфофункциональные аспекты регенерации и адаптационной дифференцировки структурных компонентов опорно-двигательного аппарата в условиях механических воздействий» (г. Курган, 2004); на всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Молодые ученые: новые идеи и открытия» (г. Курган, ФГУН РНЦ «ВТО», 14-16 июня 2006 г.)

Изменения большеберцового нерва при удлинении голени собак с суточным темпом 1 мм за 60 приемов автодистрактором

Исследование ББН при дистракции правой голени собак аппаратом Илизарова с автоматическим приводом с темпом 1 мм за 60 приемов в течение 12 часов (1серия) обнаружило гиперваскуляризацию эпиневрия нерва оперированной конечности, признаки дилатационного ремоделирования магистральных эпиневральных сосудов: гипертрофия всех слоев их стенок и тенденция к расширению просветов. Известно, что такие постепенно нарастающие и длительно сохраняющиеся изменения сосудов обусловлены напряжением растяжения, возникающим при щадящих режимах удлинения конечности [Илизаров Г.А. и др., 1984]. Эндоневральное микроциркуляторное русло также претерпевало изменения. К концу периода дистракции численная плотность эндоневральных микрососудов в удлиняемом нерве не имела достоверных отличий от значений интактного нерва и была недостоверно меньше, чем в контралатеральном. В период фиксации и особенно после снятия аппарата этот показатель значительно возрастал в удлинённом нерве, превышая показатели нормы и контралатеральной стороны. По-видимому, изменение соотношений внутрипучковых компонентов нерва на этапах эксперимента приводит к возникновению дефицита васкуляризации, что вызывает раскрытие резервных капилляров в опытном и контралатеральном нервах, а также их новообразование и рост на стороне удлинения.

В конце дистракции в I серии опытов обнаружено достоверное (p < 0,01) снижение объемной плотности нейральных элементов в удлиняемом и контралатеральном нервах по сравнению с интактным (на 13,6% и 9,6%). На этапе фиксации различия уменьшились, а после снятия аппарата приблизились к показателю интактного нерва (рис. 2).

По окончании дистракции в поперечных срезах обнаружено незначительное увеличение (в среднем на 1,2% по сравнению с интактным нервом) доли нервных проводников с признаками реактивно-деструктивных изменений, среди которых преобладали миелинизированные волокна крупного калибра. По мнению ряда авторов, именно они наиболее чувствительны к изменению морфофизиологических условий при дистракции [Калякина В.И. и др., 1988; Кочутина Л.Н., Кудрявцева И.П., Реутов А.И., 1989; Asbury A.K. et al., 1984; Stoll G., Mьller H.W., 1999]. Среди деструктивных изменений чаще отмечались демиелинизация (паранодальная или сегментарная) и аксональная дегенерация. Картины валлеровской дегенерации встречались очень редко. На последующих этапах эксперимента измененные волока были единичны и доля их сопоставима со значениями интактного нерва. В контралатеральных нервах количество таких волокон постепенно возрастало к концу опыта, но ни на одном этапе их доля не превышала среднестатистического значения интактного нерва.

Рис. 2. Динамика изменения объемных соотношений нервных волокон и эндоневрия в опытном (о) и контралатеральном (к) нервах на этапах эксперимента (Мm). * - различия между объемными плотностями нервных волокон и эндоневрия опытного и интактного, контралатерального и интактного нервов достоверны по критерию Вилкоксона для независимых выборок при p < 0,01.

Численные плотности мякотных волокон и опытного, и контралатерального ББН через 28 дней дистракции достоверно превышали соответствующий параметр интактного нерва (рис. 3) - на 13,8 и 9,3% соответственно.

Рис. 3. Численные плотности миелиновых (слева) и безмиелиновых (справа) волокон в опытном, контралатеральном и интактном большеберцовых нервах (M ± m). * - различия относительно аналогичного параметра интактного нерва достоверны по критерию Вилкоксона для независимых выборок (p < 0,001).

Численная плотность безмякотных волокон достоверно превышала норму также на стороне удлинения, поэтому и отношение количества безмиелиновых волокон к миелиновым немного возрастало (до 0,6), превышая значения интактного нерва (0,5). Через 30 дней фиксации конечности в аппарате NA_mnf и NA_аmnf опытного нерва оставались достоверно (p < 0,001) повышенными, на противоположной стороне данные показатели не отличались от нормы, а отношение безмиелиновых волокон к миелиновым составляло 0,6 на обеих сторонах.

Повышение параметра «численная плотность миелиновых волокон» удлинённого нерва в конце дистракции и через месяц фиксации голени в аппарате при снижении параметра «объемная плотность нервных проводников» может свидетельствовать как о топографическом перераспределении внутрипучковых компонентов, так и о повышении численности нервных волокон в ББН. В пользу последнего свидетельствуют рассмотренные далее изменения характера распределения миелинизированных волокон по диаметру в сочетании с изменениями средних размерных характеристик. Повышение численной плотности нервных волокон в обеих конечностях может свидетельствовать о системном характере данной реакции. По данным других авторов [Щудло Н.А., Щудло М.М., Борисова И.В., 2006], изменения численности нервных волокон возможны не только в ответ на удлинение конечности, но и на нарушение целостности кости, что согласуется с представлениями Д.С. Саркисова (1977) о гиперплазии органелл и отростков нейронов в условиях экстремальных воздействий, в том числе травм. К концу эксперимента численная плотность мякотных волокон в удлинённом и контралатеральном нервах была сопоставима с интактным показателем, но численная плотность безмиелиновых волокон достоверно превышала норму, в результате NA_аmnf/NA_mnf возрастало на стороне удлинения до 0,7. Увеличение параметра «отношение численной плотности безмякотных волокон к численной плотности мякотных» обнаружено в период роста животных [Ceballos D. et al., 1999].

Гистограммы распределения миелиновых нервных волокон контралатеральных и интактных нервов по диаметрам были практически идентичны. Распределение мякотных проводников по диаметру в удлинённом нерве на всех сроках опыта отличалось от интактного (рис. 4).

Рис. 4. Гистограммы распределения миелиновых нервных волокон по диаметрам в интактном большеберцовом нерве и опытном на этапах эксперимента. Ось абсцисс - размерные классы волокон, ось ординат - доли волокон каждого класса в %.

Расширение гистограммы в результате появления на стороне удлинения гипомиелинизированных проводников диаметром менее 2 мкм отмечалось в конце дистракции. При этом распределение сохраняло бимодальный характер и моды находились в одинаковых с интактным нервом диапазонах. На этапе фиксации отмечалось изменение конфигурации части кривой, описывающие распределение крупных волокон, что связано с процессами их перекалибровки. После снятия аппарата ширина основания гистограммы удлинённого нерва вновь увеличилась, но за счёт повышения представительства волокон диаметром более 13 мкм.

Метод информационного анализа распределения волокон по спектру калибров, характеризующий нервные стволы как «каналы связи», обнаружил изменения количественных характеристик как на стороне удлинения, так и в контралатеральном нерве. Так через 28 дней дистракции с темпом 1 мм в опытном нерве средние значения избыточности и организации возрастали по сравнению с контролем, а на противоположной стороне наоборот снижались. Это означало, что удлиненный нерв как система становился более лабильным и менее экономичным, а в контралатеральном была снижена надежность передачи информации. Среднее значение энтропии по Шеннону в обеих нервах оказалось немного пониженным, что было более выражено на контралатеральной стороне. Через 30 дней фиксации в опытном нерве энтропия по Шеннону возрастала и немного превышала показатель интактного нерва, указывая на повышение разнообразия проводников, а средние значения избыточности и организации снижались, что свидетельствовало о появлении помех и некоторой дезорганизации нерва. На контралатеральной стороне энтропия по Шеннону оставалась немного сниженной, а избыточность превышала норму. К концу эксперимента в удлиненном нерве все информационные показатели приближались к норме, а в контралатеральном нерве оставались немного сниженными, указывая на меньшую гетерогенность системы, сохранение некой дезорганизации, что вероятно связано с функциональной перегрузкой контралатеральной конечности.

Сравнение средних размерных характеристик мякотных волокон отдельно в группах с D_mnf ? 5,0 мкм и D_mnf > 5,0 мкм свидетельствует об отсутствии достоверных различий средних размерных характеристик мякотных волокон в интактном и контралатеральном нервах.

В удлиненном нерве для фракции мелких волокон было характерно достоверное снижение всех размерных характеристик и значительное повышение числа G. Такие изменения морфометрических параметров наряду с возрастанием на этом сроке доли тонких проводников свидетельствуют о наличии в нерве новообразованных миелинизирующихся аксонов малого диаметра (рис. 5).

Рис. 5. Слева - изменение морфометрических характеристик мелких (D_mnf ? 5,0 мкм), справа - крупных (D_mnf > 5,0 мкм) миелиновых нервных волокон на этапах эксперимента. * - различия между опытным и интактным нервом достоверны по критерию Пагуровой при (p < 0,001).

большеберцовый нерв миелиновый волокно

Во фракции крупных волокон по окончании удлинения средние диаметры аксонов не отличались от нормы, но за счет достоверно более тонкого миелина средние диаметры волокон были снижены (p < 0,001), а G превышало аналогичный параметр интактного нерва, что объясняется наличием гипомиелинизированных аксонов. Проводники с тонким миелином появлялись также вследствие эпизодов сегментарной демиелинизации и последующей ремиелинизации аксонов. Через месяц фиксации голени в аппарате средние диаметры мелких волокон повышались относительно предыдущего срока, но оставались достоверно сниженными относительно нормы. При этом средний диаметр их аксонов восстанавливался, а средняя толщина миелина оставалась меньшей, чем в интактном нерве, свидетельствуя о наличии незрелых гипомиелинизированных волокон. Во фракции крупных проводников все средние размерные характеристики были достоверно снижены при повышенном значении G. При этом доля волокон диаметром более 10 мкм была уменьшена в 2 раза. Такие изменения параметров, по-видимому, определяются двумя факторами: переходом во фракцию крупных волокон гипомиелинизированных аксонов малого калибра, увеличивающих свою толщину; наличием ремиелинизирующихся аксонов крупного калибра, переживших эпизоды паранодальной и сегментарной демиелинизации с образованием гипомиелинизированных вставочных сегментов.

По окончании эксперимента средние диаметры мелких волокон и их аксонов восстанавливались, но число G, хотя и снижалось относительно предыдущего срока, оставалось достоверно выше нормы в результате уменьшенной толщины миелина. В крупных проводниках средние диаметры волокон и их аксонов достоверно превышали аналогичные значения интактного нерва, свидетельствуя о реальном росте (гипертрофии) волокон ББН при удлинении голени в данном режиме.

Доля ядросодержащих профилей крупных мякотных волокон в конце дистракции превышала норму, свидетельствуя о наличии значительного количества коротких «вставочных» интернодальных сегментов. Через 30 дней фиксации данный показатель становился немного ниже нормы, указывая на прирост интернодальных расстояний. К концу эксперимента этот показатель был вновь сопоставим с интактным нервом.

Следует подчеркнуть, что по сравнению с последовательностью ремоделирования сегментов миелина при круглосуточной автодистракции и при «ручном» удлинении в режиме 1 мм в день за 4 приёма [Илизаров Г.А. и др., 1995], удлинение голени по 1 мм в сутки за 60 приёмов в течение 12 часов вызывает более раннее появление вставочных сегментов миелина (уже на этапе дистракции). По-видимому, в конечном итоге это способствует эффективному восстановлению в удлинённом нерве нормальных интернодальных расстояний, присущих интактному нерву.

Изменения большеберцового нерва при удлинении голени собак с повышенным суточным темпом (3 мм за 180 приемов) автодистрактором

Гистологические исследования ББН при удлинении автодистрактором с темпом 3 мм за 180 приемов в течение суток (II серия) показали, что в отличие от I серии, где в конце дистракции наблюдалась гиперваскуляризация эпиневрия удлинённого нерва и расширение просветов микрососудов, во II серии количество микрососудов эпиневрия повышалось только после периода фиксации голени и через месяц после снятия аппарата. Просветы многих эпиневральных сосудов на этапах дистракции и фиксации были спавшимися. При этом отмечалась гипертрофия всех слоев их стенок при сохранности строения, но нередко встречались эпиневральные микрососуды с дистрофическими и деструктивными изменениями клеточных и волокнистых элементов их стенок.

Изменения эндоневральной васкуляризации развёртывались во времени иначе, чем в I серии опытов. Численная плотность эндоневральных микрососудов уже через 10 дней дистракции достоверно превышала значения контралатерального нерва на 30%, а значения I серии - в 2,2 раза, продолжая увеличиваться до конца эксперимента. В контралатеральном нерве на всех этапах опыта численная плотность микрососудов также превышала аналогичные значения I серии.

Также, как и в I серии, в конце дистракции во II серии опытов отмечалось достоверное (p < 0,01) снижение объемной плотности нейральных элементов в удлинённом нерве (рис.6). На этапе фиксации данный показатель продолжал снижаться и возрастал, но не достигал значений интактного нерва к концу эксперимента. В контралатеральном ББН относительный объем волокон также оставался немного сниженным (на 6,4 - 7,5%) в течение опыта, но проявлял тенденцию к восстановлению.

Доля нервных волокон с признаками реактивно-деструктивных изменений очень незначительно (на 0,2%) превышала аналогичный показатель I серии. Большинство же мякотных волокон имело нормальную структуру, в отличие от того, что наблюдали другие авторы при дистракции с суточными темпами 2-3 мм, не применявшие высокодробную дистракцию [Мажара Н.Н., 1974; Котельников Г.П., 1977]. На последующих этапах эксперимента измененные волока также были единичны и их доля незначительно превышала значения интактного нерва (на 0,2 - 0,4%). В контралатеральных нервах количество таких волокон возрастало на этапах фиксации голени и через месяц после снятия аппарата, но ни на одном сроке опыта не превышало нормы.

Рис. 6. Динамика изменения объемных соотношений нервных волокон и эндоневрия в опытном (о) и контралатеральном (к) нервах на этапах эксперимента (Мm). * - различия между объемными плотностями нервных волокон и эндоневрия опытного и интактного, контралатерального и интактного нервов достоверны по критерию Вилкоксона для независимых выборок при p < 0,01.

Численные плотности мякотных волокон удлиняемого и контралатерального нервов через 10 дней дистракции в повышенном темпе достоверно понижались (рис. 7) по сравнению с интактным нервом - на 21% (p < 0,001) и по сравнению с контралатеральным нервом на 10% (p < 0,05). В это время суммарная площадь пучков и объемная доля эндоневрия в удлинённом нерве превышала соответствующие показатели интактного и контралатерального нервов, что однозначно указывало на топографическое перераспределение мякотных волокон. Численная плотность безмякотных волокон не имела достоверных отличий от интактного нерва, хотя регистрировалось незначительное ее повышение на стороне удлинения, поэтому и отношение количества безмиелиновых волокон к миелиновым немного возрастало (как и в I серии до 0,6), незначительно превышая норму.

Рис. 7. Численные плотности миелиновых (слева) и безмиелиновых (справа) волокон в опытном, контралатеральном и интактном большеберцовых нервах (M ± m). * - различия относительно аналогичного параметра интактного нерва достоверны по критерию Вилкоксона для независимых выборок (p < 0,001).

Через 30 дней фиксации конечности в аппарате, как и в I серии, регистрировались достоверно (p < 0,001) высокие, по сравнению с нормой, значения NA_mnf и NA_аmnf удлинённого нерва. На контралатеральной стороне обнаруживалось достоверное снижение данных показателей в то время как после удлинения с темпом 1 мм такие различия отсутствовали. Отношение безмиелиновых волокон к миелиновым не изменялось, оставаясь более высоким в удлиненном нерве. К концу эксперимента различия с интактным нервом по параметру NA_mnf и в опыте, и на контралатеральной стороне нивелировались. Численная плотность безмиелиновых волокон значительно возрастала (p < 0,001) в опытном и незначительно в условном контроле, в результате чего отношение безмякотных волокон к мякотным достигало на стороне удлинения 1,0, а на противоположной - нормализовалось.

По данным литературы, в интактных нервах зрелых животных при определённых условиях возможны изменения численного состава и фенотипов нервных волокон - например, при интраперитонеальном введении GDNF, а также других нейропептидов и гормонов [Murinson B.B., Griffin J.W., 2003]. Известно, что после повреждения кости, а также в процессе удлинения сегмента конечности меняется уровень секреции гормонов [Свешников А.А., Гореванов Э.А., 2002]; изменение уровня секреции эндогенных нейропептидов представляется также вполне вероятным. Мы предполагаем, что колебания численной плотности безмиелиновых и миелинизированных нервных проводников в ББН удлиняемой голени собак являются результатом не только топографического перераспределения внутрипучковых компонентов; высоковероятны изменения численности и фенотипов волокон. Возможные механизмы этого (спраутинг, сегрегация пучков Ремака, миелинизация безмиелиновых аксонов) - предмет дальнейших исследований.

Значительное увеличение параметра «отношение численной плотности безмякотных волокон к численной плотности мякотных» отмечено у животных в периоды интенсивного роста [Ceballos D. et al., 1999].

Ширина основания гистограммы распределения миелиновых нервных волокон опытного и интактного ББН по диаметрам совпадала, а в контралатеральном уменьшалась на один разряд (рис. 8). Как и в I серии, гистограммы удлиненного нерва сохраняли бимодальный тип распределения волокон и моды находились в одинаковых диапазонах. Появление представительства очень мелких волокон (диаметром менее 2 мм) регистрировалось на этапе фиксации, причём во II серии в отличие от I оно сопровождалось более выраженной перекалибровкой крупных волокон (сдвиг правого пика кривой в сторону меньших значений) и исчезновением представительства волокон диаметром более 12 мкм).

Рис. 8. Гистограммы распределения миелиновых нервных волокон по диаметрам в интактном большеберцовом нерве и опытном на этапах эксперимента. Ось абсцисс - размерные классы волокон, ось ординат - доли волокон каждого класса в %.

После снятия аппарата часть кривой, описывающей распределение мелких волокон, совпадала с кривой интактного нерва, сдвиг влево кривой, описывающей распределение крупных волокон, сохранялся.

Информационные показатели ББН обеих конечностей и во II серии изменялись течение эксперимента. По окончании дистракции, как и в I серии, средние значения энтропии по Шеннону, относительной энтропии были понижены по сравнению с нормой и в опытном, и в контралатеральном нервах. Избыточность и организация при дистракции с темпом 1 мм возрастали, а при повышенном темпе наоборот снижались относительно интактных показателей в обоих нервах. Более выраженное снижение параметров обнаружено на стороне удлинения. Такие изменения указывают на некоторую дезорганизацию нервов во II серии и снижение метрического разнообразия волокон в его составе. В I серии снижение энтропии при значительном повышении избыточности и организации являются доказательством рекапитуляции уже на этапе дистракции признаков онтогенетического роста проводников, так как аналогичное соотношение информационных показателей обнаружено в формирующихся нервах млекопитающих и человека [Леонтюк А.С., Леонтюк Л.А., Сыкало А.И., 1981]. Через 30 дней фиксации и в опытном, и в контралатеральном нервах все информационные показатели изменялись относительно нормы аналогично показателям I серии. Энтропия по Шеннону возрастала, и немного превышала норму, указывая на повышение разнообразия проводников, а средние значения избыточности и организации оставались сниженными относительно интактного нерва, что свидетельствовало о появлении помех и некоторой дезорганизации нерва.

К концу эксперимента информационные показатели удлиненного и контралатерального нервов стремились к норме: избыточность и организация повышались относительно предыдущего срока, указывая на постепенное восстановление к концу эксперимента надежности передачи информации. Энтропия по Шеннону немного снижалась, приближаясь к интактным значениям, что свидетельствовало о тенденции к восстановлению разнообразия нервных волокон в составе опытного большеберцового нерва.

Существенно то, что на всех сроках эксперимента в обеих сериях средние значения относительной энтропии не отличались от контрольных значений, указывая на сохранение упорядоченности структуры опытного большеберцового нерва как органа в условиях данного эксперимента.

Анализ изменения средних размерных характеристик мякотных волокон отдельно в группах с D_mnf ? 5,0 мкм и D_mnf > 5,0 мкм, с нормальным распределением проводников, обнаружил достоверные различия между интактным и контралатеральным нервом: во фракции крупных волокон диаметры проводников и их аксонов были сопоставимы со значениями интактного нерва, но на этапах фиксации и в конце эксперимента они отличаются достоверно (p < 0,001) более тонким миелином (рис. 9).

Рис. 9. Слева - изменение морфометрических характеристик мелких (D_mnf ? 5,0 мкм), справа - крупных (D_mnf > 5,0 мкм) миелиновых нервных волокон на этапах эксперимента. * - различия между опытным и интактным нервом достоверны по критерию Пагуровой при (p < 0,001).

Во фракции мелких проводников диаметры волокон и их аксонов в конце дистракции достоверно снижались относительно значений интактного нерва, но восстанавливались на последующих этапах. Толщина миелина оставалась низкой на протяжении всего эксперимента.

В удлиненном нерве во фракции мелких волокон отсутствовали достоверные различия с интактным нервом, в отличие от I серии, где регистрировалось достоверное снижение всех размерных характеристик проводников и значительное повышение числа G. Во фракции крупных проводников, как и в I серии, по окончании дистракции средние диаметры аксонов не отличались от нормы, но в I серии за счет достоверно более тонкого миелина средние диаметры волокон оказались сниженными (p < 0,001) и G превышало аналогичный параметр интактного нерва, а во II серии за счет достоверно повышенной толщины миелина средние диаметры волокон были увеличены (p < 0,001), а G снижено относительно значения интактного нерва.

Через месяц фиксации голени в аппарате средние диаметры мелких волокон оставались сопоставимыми с нормой, но отличались от интактных достоверно большим диаметром аксонов и более тонким (p < 0,001) миелином, в отличие от I серии, где средний диаметр аксонов не отличался от контроля, а миелин оставался более тонким. Такие значения размерных характеристик связаны с наличием новообразованных волокон с более тонким миелином. Во фракции крупных проводников все размерные характеристики (особенно - средний диаметр аксонов) были достоверно снижены относительно нормы при повышенном значении G. Такие изменения параметров связаны с переходом на этапе фиксации в эту фракцию дифференцирующихся новообразованных мякотных волокон, не достигших зрелости, а также с перекалибровкой волокон в результате перераспределения аксоплазмы между новообразованными и зрелыми проводниками.

По окончании эксперимента диаметры мелких волокон, как и на предыдущем сроке, были сопоставимы со значениями интактного нерва, но отличались достоверно большим диаметром аксонов и более тонким (p < 0,001) миелином, в отличие от I серии, где в обеих фракциях различия нивелировались. У крупных проводников средние диаметры аксонов достигали интактных значений, но средняя толщина миелина была ниже нормы.

При удлинении голени в ускоренном темпе (по 3 мм в сутки), в отличие от I серии (рис.10), в конце дистракции регистрировалось снижение доли ядросодержащих профилей крупных мякотных волокон, что косвенно указывало на увеличение интернодальных расстояний.

Однако ни снижение доли ядросодержащих профилей крупных мякотных волокон, ни увеличение среднего интернодального расстояния не позволяют утверждать, что ремоделирование сегментов миелина удлиняемого нерва включает только их удлинение. Во II серии, также, как и в I, к концу дистракции обнаруживались аномально короткие вставочные сегменты. Однако, по-видимому, во II серии к концу дистракции их количество было невелико по сравнению с I серией. Через 30 дней фиксации голени в аппарате ядерный индекс оказался в 2 раза выше относительно предыдущего срока (рис. 10) и в 1,2 раза выше, чем в интактном нерве. В конце эксперимента он оставался повышенным в сравнении с нормой, хотя и наблюдалась тенденция к его снижению по сравнению с предыдущим сроком.

Рис. 10. Ядерный индекс (M±m) интактного и опытных большеберцовых нервов на этапах экспериментов.

Таким образом, рассматривая изменения, происходившие в ББН при удлинении голени с суточным темпом 3 мм, можно сделать заключение о наличии, как и в I серии, активного перестроечного процесса. И при повышенном темпе дистракции большинство нервных проводников, подвергаясь упругой деформации растяжения (спрямление извитости), сохраняет анатомическую непрерывность и адаптируется к увеличению размерных параметров сегмента конечности, демонстрируя признаки интеркалярного роста: гипертрофия цитоплазмы леммоцитов, типичная для постнатального онтогенетического роста последовательность изменений мякотной оболочки: удлинение интернодальных сегментов (снижение I_nuc), паранодальная и сегментарная демиелинизация, появление вставочных сегментов миелина (повышение I_nuc), их удлинение (тенденция к нормализации I_nuc). Адаптационное ремоделирование нервных волокон при повышенном темпе удлинения обеспечивается усилением гиперваскуляризации эндоневрия и гипертрофии структур, определяющих прочностные свойства оболочек нерва.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований было установлено, что дистракция берцовых костей после их закрытой поперечной остеоклазии до удлинения голени на 15%, независимо от режима дистракции, приводит к однотипным конформационным изменениям нервных волокон: сглаживанию волнообразной извитости нервных волокон первого и второго порядков, в единичных волокнах это сопровождалось расширением насечек миелина и узлов Ранвье.

При удлинении с темпом 1 мм за 60 приемов в течение 12 часов наряду с признаками деформации растяжения нервного ствола к концу периода дистракции выявлена поперечная контракция интрафасцикулярного содержимого. Удлинение в таком режиме не вызывает деструктивных изменений эпиневральных кровеносных сосудов. Комплекс компенсаторно-приспособительных реакций сосудистого русла включает гиперваскуляризацию эпиневрия, развивающуюся к концу периода дистракции, признаки дилатационного ремоделирования магистральных сосудов эпиневрия, а также увеличение в период фиксации и после снятия аппарата численной плотности эндоневральных микрососудов.

При удлинении голени собак автодистрактором с повышенным темпом 3 мм за 180 приемов в течение суток в некоторых микрососудах эпиневрия развивались дистрофические и деструктивные изменения. Гиперваскуляризация эпиневрия обнаруживалась только через месяц фиксации голени, однако уже по окончании дистракции компенсаторно повышалось и продолжало расти до конца эксперимента количество эндоневральных микрососудов. Существенно то, что даже при повышенном темпе удлинения голени доля деструктивно изменённых нервных волокон превышала соответствующий показатель интактного нерва всего на 1,4%.

Адаптационное ремоделирование нервных проводников при изменении длины сегмента конечности зрелых животных осуществляется в основном по тем же закономерностям, что и в процессе естественного онтогенетического роста. Чрезвычайно важным для поддержания гомеоморфоза мякотных проводников представляется установленный факт раннего формирования и последующего роста в длину вставочных сегментов миелина, репарирующих участки паранодальной демиелинизации.

В процессе удлинения голени установлены некоторые различия изменений численно-размерного состава нервных проводников в зависимости от темпа дистракции. При дистракции с темпом 1 мм за 60 приемов в течение 12 часов наряду с топографическим перераспределением нервных волокон наблюдается умеренное повышение их численности в период дистракции и фиксации. После снятия аппарата наблюдается гипертрофия мякотных и увеличение численности безмякотных проводников. При повышенном темпе высокодробной дистракции изменения численной плотности мякотных волокон развиваются примерно в те же временные сроки. К концу эксперимента этот показатель и размерные характеристики мякотных волокон сопоставимы с интактным нервом, а численная плотность безмякотных проводников в 2 раза превышает соответствующий показатель интактного нерва.