Морфологические изменения костной ткани в условиях репаративной регенерации при применении интрамедуллярных фиксаторов с покрытием нитридами титана и гафния

Морфологические изменения костной ткани в условиях репаративной регенерации при применении интрамедуллярных фиксаторов с покрытием нитридами титана и гафния

А.Э. Изосимова, аспирантка, ФГБОУ ВО Казанская ГАВМ

Несмотря на значительные достижения в области ортопедии и травматологии, при применении имплантатов количество посттравматических осложнений, связанных с нарушением репаративного остеогенеза, продолжает расти [1]. Зачастую воздействие имплантатов, содержащих токсические вещества в своём составе, является причиной возникновения воспалительных реакций, оказывающих негативное влияние на процессы восстановления костной ткани. В связи с этим особую актуальность приобретает создание оптимальных условий в области контакта тканей организма и имплантата [2]. В качестве одного из перспективных способов улучшения физико-химических характеристик имплантата и снижения их токсического влияния на ткани живого организма в настоящее время используются защитные покрытия из биоинертных материалов, наносимые на поверхность имплантатов [9].

Цель данного исследования — сравнительная оценка репаративой регенерации костной ткани при индуцированной травме в области средней трети диафиза большеберцовой кости у экспериментальных животных с использованием имплантатов, покрытых нитридами титана и гафния.

Материал и методы исследования. Исследование проводили на кафедре ветеринарной хирургии Казанской государственной академии ветеринарной медицины. Эксперименты были одобрены локальным этическим комитетом при ГБОУ ВПО «Казанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (протокол № 9 от 25 ноября 2014 г.).

Экспериментальной моделью являлись кролики в возрасте 6—10 мес. в количестве 40 животных, которых разделили на две группы по 20 гол. в каждой. Кроликов содержали в одинаковых условиях, на одинаковом рационе, согласно рекомендациям по кормлению и содержанию лабораторных животных, а также приказу Минздрава СССР от 12.08.1977 № 755. Всем экспериментальным животным под общей анестезией ^отйаг, 2%, 0,15—0,2 мл/кг, золетил 100, 10—15 мг/кг) проводили открытую остеотомию большеберцовой кости в области средней трети диафиза с медиальной поверхности голени с последующим ретроградным введением имплантата в костномозговой канал. В качестве имплантатов при остеосинтезе в контрольной гр. использовались спицы dх2 мм, изготовленные из

стали 12Х18Н9Т, в опытной гр. — спицы из стали 12Х18Н9Т с покрытием нитридами титана и гафния. Продолжительность экспериментальных исследований составляла 180 сут.

Для гистологического исследования производили изъятие фрагментов костной ткани в зоне перелома на 10-, 30-, 60- и 180-е сут. Изготовление гистологических препаратов костной ткани проводили по общепринятым методикам с предварительной декальцинацией [3—7, 10]. Гистологические срезы толщиной 5—7 мкм окрашивали гематоксилином и эозином по методу Ван Гизона. Последующее изучение объектов проводили с использованием микроскопа «Axioscop». При помощи морфометрической сетки измеряли площади, занимаемые структурами тканей в зоне перелома [7, 8]. Полученные результаты подвергали статистической обработке с помощью пакета прикладных программ SPSS v.13.0.

Результаты исследования. В первые сутки после оперативного вмешательства общее состояние кроликов было угнетённым. Клинические показатели — температура, пульс, дыхание — находились в пределах референсных значений физиологической нормы. Отёчность тканей в области шва, наложенного на прооперированную конечность, у животных обеих групп была умеренной. Процесс экссудации был более выражен у животных контрольной гр., где объём раневого отделяемого составил приблизительно 1,5—2,5 мл. У животных опытной гр. его объём не превышал 1—1,5 мл. Операционные раны заживали по первичному натяжению к 10-м суткам эксперимента.

На 10-е сутки в области оперативного вмешательства в костной ткани особей обеих групп образовалась предварительная соединительнотканная мозоль. У животных опытной гр., но в большей степени у аналогов контрольной гр., в ряде случаев в области перелома на 10-е сутки сохранялись остаточные явления экссудативного воспаления, вызванного повреждением. Лейкоцитарно-некротические массы в костной ткани кроликов опытной гр. занимали 2,5±0,3% от площади среза зоны репарации, что было несколько меньше, чем у животных контрольной гр., где площадь аналогичной поверхности составила 2,8±0,3%. У кроликов обеих групп происходило разрастание грануляционной ткани: в опытной — до 4,7±0,5%, в контрольной — до 11,3±1,3% (Р = 0,002). Аналогичным образом происходило увеличение объёма соединительной ткани у особей опытной гр. — до 49,6±0,6 и 62,0±4,3% соответственно (Р = 0,02).

Рис. 1 - Обширный участок хрящевой ткани. Зона перелома. Контрольная группа, 10-е сут. Гематоксилин и эозин. х200

Рис. 3 - Перестройка грубоволокнистой кости в пластинчатую. Зона перелома. Контрольная гр. 30-е сут. Ван Гизон. х400

Рис. 5 - Полностью сформированная пластинчатая кость. Зона перелома. Опытная группа, 180-е сут. Гематоксилин и эозин х400

Формирующаяся соединительнотканная мозоль на отдельных участках зоны перелома начинала трансформироваться в костную мозоль, состоящую преимущественно из остеоидных балок. При этом обнаруживали пролиферирующие остеобласты как в периосте, так и в эндосте. Параллельно с этим отмечали ослабление процесса утилизации

Рис. 2 - Трансформация соединительной ткани в грубоволокнистую кость балочного строения. Зона перелома. Опытная группа, 10-е сут. Ван Гизон. х400

Рис. 4 - Формирование пластинчатой кости из грубо-волокнистой. Зона перелома. Опытная группа, 30-е сут. Ван Гизон. х200

Рис. 6 - Полностью сформированная пластинчатая кость. Зона перелома. Контрольная группа сравнения, 180-е сут. Гематоксилином и эозин х400

остеокластами обломков повреждённой кости. Площадь грубоволокнистой костной ткани на данной стадии исследования составляла 38,2±0,3% у кроликов опытной гр., что более чем в 3 раза превышало площадь аналогичной структуры у аналогов контрольной гр. (11,5±1,5% (Р<0,001). В зоне регенерации образования хрящевой ткани

животных опытной гр., как правило, не наблюдалось — её площадь не превышала 5,0±0,3%. У кроликов контрольной гр. хрящевая ткань была представлена достоверно в большем объёме — 12,4±1,9% (Р = 0,005) в виде островков и обширных участков. Данный факт свидетельствует о более полноценной регенерации костной ткани у животных опытной гр. (рис. 1, 2).

На 30-е сутки эксперимента у животных обеих групп отмечали полностью сформированную грубоволокнистую костную ткань, площадь среза которой у кроликов опытной гр. составляла 88,2±0,6%, контрольной - 78,6±0,4% (Р<0,001) с диффузным обызвествлением балок. При этом в большинстве случаев имело место неосложнённое заживление перелома с началом формирования пластинчатых костных структур, площадь которых была достоверно меньше у животных контрольной гр. и составляла 5,2±0,3%, у аналогов опытной гр. — 2,4±0,2% (Р<0,001) (рис. 3, 4).

У кроликов опытной гр. хрящевая ткань практически отсутствовала (4,0±0,4%) и зона перелома заполнялась костными пластинками, ориентированными в различных направлениях. У аналогов контрольной гр. в отдельных случаях имело место закрытие дефекта с наличием по краям хрящевой ткани без признаков оссификации, а в центре — незрелой грубоволокнистой кости. В целом площадь среза хряща на данном сроке достоверно превышала значение в опытной гр. почти в 3 раза и составляла 10,7±0,8% (Р<0,001).

На 60-е сутки эксперимента в большинстве наблюдений в костной ткани на месте перелома была сформирована пластинчатая кость с развитой системой гаверсовых каналов и восстановленным костным мозгом. Площадь данной структуры у кроликов опытной гр. занимала 98,6±0,3%, у аналогов контрольной гр. — 90,5±0,2% от площади среза (Р<0,001). В то же время следует отметить сохранение у особей контрольной гр. отдельных фрагментов грубоволокнистой кости (7,1±0,2%) и участков рассасывания хрящевой ткани (2,4±0,3%).

На 180-е сутки существенных различий в костной ткани животных исследуемых групп не было отмечено. Имело место полное заживление оперированной большеберцовой кости с наличием сформированной пластинчатой костной ткани, площадь которой составляла у кроликов опытной гр. 99,7+0,1%, контрольной - 93,2+0,4% (Р<0,001) (рис. 5, 6).

Выводы. Применение остеофиксаторов с покрытием нитридами титана и гафния при иммобилизации костных отломков при экспериментальной остеоклазии характеризуется отсутствием дополнительных реактивных изменений в зоне репара-тивной регенерации, что инициирует наступление фазы пролиферации и сопровождается локальной перестройкой костной ткани в её конечную генерацию - пластинчатую кость. Исходя из полученных результатов исследования, можно предположить, что нанопокрытие на основе нитридов титана и гафния не замедляет процессы ремоделирования костной ткани у экспериментальных животных.

Литература

1. Котельников Г. П., Яшков А.В., Котельников М.Г. Повышенная гравитационная нагрузка в системе реабилитационных мероприятий у травматолого-ортопедических больных // Тез. VI съезда травматологов и ортопедов России. Нижний Новгород, 1997. С. 820.

2. Мюллер М.Е., Алльговер М., Шнейдер Р. и др Руководство по внутреннему остеосинтезу // Методика, рекомендованная группой АО. Швейцария, 1996. 167 с.

3. Автандилов Г. Г. Медицинская морфометрия. М.: Медицина, 1990. 384 с.

4. Саркисов Д.С., Перов Ю.Л. Микроскопическая техника. М.: Медицина, 1996. 544 с.

5. Пахт А.В., Манизер Н.М. Особенности обработки костной ткани // Библиотека патологоанатома. 2008. № 89. С. 6-11.

6. Коржевский Д.Э. Краткое изложение основ гистологической техники для врачей и лаборантов-гистологов. СПб.: Кроф, 2005. 48 с.

7. Белянин В.Л., Цыплаков Д.Э. Диагностика реактивных гиперплазий лимфатических узлов. СПб. - Казань, 1999. 328 с.

8. Стефанов С.Б. Морфометрическая сетка случайного шага как средство ускоренного измерения элементов морфогенеза // Цитология. 1974. № 6. С. 785-787.

9. Romies В. (Ромейс Б.) Mikroskopische tecchnic (Микроскопическая техника). М.: Иностранная литература, 1954. 718 с.

10. Yao Chen, Tapas Laha, Kantesh Balani and Arvind Agarwal Nanomechanical properties of hafnium nitride coating // ScriptaMaterialia 58 (2008). Р. 1121-1124.

Иммуноморфологические показатели крови у коров при гепатозе в условиях техногенного загрязнения агроэкосистемы Южного Урала

И.Ф.Хазимухаметова, д.в.н, профессор, ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ

В последние годы в практических условиях хозяйств возникли и резко обострились проблемы роста и поддержания высокой продуктивности животных, сохранения здоровья, диагностики, лечения и профилактики заболеваний, в том числе и гепатоза.

Зона Южного Урала относится к числу неблагополучных регионов, так как на её территории имеется большое число биогеохимических провинций, многие из которых содержат токсические элементы: ртуть, селен, кадмий, свинец и др. [1]. Контакт животных с загрязнёнными объектами внешней среды предусматривает возникновение у них острых и хронических интоксикаций. При этом печень, являясь центром обмена веществ и