Гистоморфометрическое исследование седалищного нерва при оперативном и консервативном методах лечения переломов седалищной кости собак в эксперименте

© Группа авторов, 2010

УДК [619:612.014.2:611.835.8-003.93:616.71-001.5]-092.9

Гистоморфометрическое исследование седалищного нерва при оперативном и консервативном методах лечения переломов седалищной кости собак в эксперименте

Н.И. Антонов, Т.Н. Варсегова

Sciatic nerve histomorphometrical study for surgical and conservative techniques of experimental treating canine ischial

bone fractures

N.I. Antonov, T.N. Varsegova

Федеральное государственное учреждение «Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г. А. Илизарова Росмедтехнологий», г. Курган

Гистоморфометрическое исследование седалищных нервов 27 собак выявило преимущество и целесообразность лечения переломов седалищной кости оперативным методом в условиях применения аппарата внешней фиксации по сравнению с консервативным. Благодаря ранней репозиции отломков и жесткой фиксации устраняется возможность повторного сдавления седалищного нерва, что обусловливает его меньшую травматизацию, выраженность деструктивно-репаративного процесса и более успешное восстановление. Ключевые слова: седалищный нерв, травма таза, деструктивно-репаративный процесс.

The histomorphometrical study of sciatic nerves in 27 dogs has revealed the advantage and expediency of treatment of ischial bone fractures surgically using an external fixator in comparison with conservative treatment. Due to early reposition of fragments and to stable fixation the possibility of sciatic nerve recompression is avoided, thereby leading to less damage of the nerve, less manifestation of destructive-and-reparative process, as well as to more successful recovery. Keywords: sciatic nerve, pelvic injury, destructive-and-reparative process.

В большинстве случаев травмы таза сопровождаются повреждениями седалищного нерва [4, 6, 7], что приводит к парезам и атрофиям мышц нижних конечностей и соответственно к длительной потере трудоспособности, а в ряде случаев и к стойкой инвалидности, что определяет необходимость своевременной диагностики и правильной хирургической тактики на этапах оказания медицинской помощи.

Выраженность нарушений функции пострадавшей конечности, а также исход травмы во многом определяются степенью травматического поражения нервных структур. В доступной

МАТЕРИАЛ И МЕ

Эксперименты проводили на 26 взрослых беспородных собаках (условных аналогах по возрасту, полу и упитанности) обоего пола в возрасте от 1 года до 5 лет. В рамках экспериментального исследования разработали модель одностороннего поперечного перелома тела и ветви седалищной кости собак. В I серии его лечение осуществляли хирургическим методом в условиях применения аппарата внешней фиксации, разработанного Н.И. Антоновым, В.В. Красновым, К.П. Кирсановым [5]; во II серии - консервативным, заключающимся в ограничении подвижности (содержа-

литературе на сегодняшний день имеются единичные экспериментально-морфологические работы, в которых приводятся сведения о реактивно-деструктивных процессах в седалищном нерве при дистракционном чрескостном остео-синтезе костей тазовой конечности собак [8]. Сведения о патоморфологических изменениях седалищного нерва при переломах седалищной кости и их лечении хирургическим и консервативным методами, представляющие теоретическое и практическое значение в сфере невропатологии, в доступной литературе не найдены, что и определило цель данной работы.

ние в клетке) и назначении нестероидных противовоспалительных средств и анальгетиков.

Содержание, уход и эвтаназию животных осуществляли в соответствии с положениями Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей [3].

Эвтаназию собак обеих серий проводили через 28 (I серия п=2, II серия п=2), 35 (I серия п=3, II серия п=3), 65 (I серия п=3, II серия п=2), 215 (I серия п=3, II серия п=3) и 400 (I серия п=3, II серия п=2) суток эксперимента. Участки седа-

лищных нервов (СН) иссекали на уровне травмы, фиксировали в смеси 2 % растворов глутарового и параформальдегидов на фосфатном буфере (рН 7,4) с добавлением 0,1 % пикриновой кислоты. Часть материала заливали по стандартной методике в парафин, готовили продольные срезы и окрашивали гематоксилином Карацци. Остальной материал постфиксировали в 1 % растворе тетраоксида осмия с 1,5 % красной кровяной солью и заливали в аралдит. Поперечные полутонкие (1,0 мкм) срезы окрашивали метиленовым синим и основным фуксином.

В оцифрованных на аппаратно-программном

комплексе "DiaMorph" (Москва) изображениях полутонких срезов измеряли диаметры (D) мие-линовых нервных волокон (МВ), определяли численные плотности МВ (NAmnf) и долю (%) их реактивно-деструктивно измененных форм в общем объёме выборки (NAdmnf).

Для получения нормативных данных описанными методами изучили СН 4 интактных (контроль) взрослых беспородных собак. Достоверность различий опытного и интактного нерва определяли в программе AtteStat, версия 1.0 [1] в электронных таблицах Microsoft Excel 97 по критерию Вилкоксона для независимых выборок.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ

У животных обеих серий в течение всего эксперимента СН сохраняют анатомическую непрерывность и целостность соединительнотканных оболочек.

Через 28 суток эксперимента в I серии в эпи-неврии визуально отмечается повышение по сравнению с контролем количества фибробластов. Вблизи кровеносных сосудов располагаются пе-риваскулярные клетки, обнаруживаются нехарактерные для интактного нерва макрофаги, скопления плазматических клеток и клеток лейкоцитарного ряда. Возрастает количество тучных клеток, некоторые находятся в состоянии частичной де-грануляции. Эпиневральные кровеносные сосуды имеют утолщенные стенки и расширенные просветы. Ядра эндотелиальных клеток выбухают в просвет. Периневрий сохраняет целостность, тон-коламеллярное строение. Субпериневральные отеки незначительны. В эндоневрии обнаруживаются одиночные тучные и плазматические клетки. Эндоневральные микрососуды, в отличие от ин-тактного СН, имеют расширенные просветы. Большинство мякотных и безмякотных нервных проводников сохраняют нормальную структуру, отдельные МВ имеют признаки аксональной и валлеровской дегенерации.

Во II серии эпиневрий СН отечный. В нем зна-

чительно возрастает по сравнению с контролем количество тучных клеток, появляются плазмоци-ты и клетки лейкоцитарного ряда (в основном лимфоциты). Просветы эпиневральных кровеносных сосудов расширены. Ядра эндотелиальных клеток артерий и артериол выбухают в просвет, внутренняя эластическая мембрана в отдельных сосудах фрагментирована, местами отсутствует. Средняя оболочка утолщена, часть гладкомышеч-ных клеток имеет вакуолизированную цитоплазму, мелкие ядра. Наружная оболочка отечна. Пе-риневрий утолщенный, периневральные клетки гипертрофированные, цитоплазма части из них вакуолизирована. Наблюдаются обширные субпе-риневральные отеки. В эндоневрии большое количество клеток воспалительного ряда и нейролем-моцитов. В отдельных участках крупных пучков преобладают процессы распада МВ, видны многочисленные крупнозернистые и мелкозернистые продукты распада миелиновых волокон, шван-новские клетки и макрофаги, содержащие многочисленные крупные вакуоли (рис. 1), в других участках среди регенерационных кластеров встречаются единичные МВ, находящиеся на разных стадиях демиелинизации, аксональной и валлеровской дегенерации.

Рис. 1. II серия. Срок опыта - 28 суток. Крупнозернистые и мелкозернистые продукты распада МВ, шванновские клетки и макрофаги, содержащие многочисленные крупные вакуоли. Продольный парафиновый срез, окраска гематоксилином Карацци. Слева: об. - 16, ок. - 12,5*. Справа: об. - 40, ок. - 12,5*

составляет 21,6-51,8 % (в интактном нерве - от 2,00 до 2,78 %). Преобладают проводники Б<7 мкм, их доля колеблется от 81 до 98 % (в интактном нерве - 32-48 %). Из них МВ Б<2 мкм составляют 3-27 % (в интактных нервах они единичны и составляю менее 1 %). МВ Б>10 мкм составляют менее 1 % (в интактном нерве - от 33 до 53 %).

Через 35 суток эксперимента в I серии в эпи-неврии значительно возрастает количество колла-геновых волокон и микрососудов. В крупных ар-териолах определяется гипертрофия всех слоев их стенок, просветы остаются расширенными. Пери-неврий сохраняет целостность и тонколамелляр-ное строение. В крупных пучках сохраняются умеренные субпериневральные отеки. Клеточ-ность эндоневрия повышенная, микрососуды преимущественно со спавшимися, как и в интактном нерве, просветами. Встречаются единичные реге-нерационные кластеры МВ, часть шванновских клеток в составе мякотных волокон имеют гипертрофированную цитоплазму (рис. 2).

NAdmnf незначительно превышает контроль и составляет 2,95-3,80 %. Доли волокон Б<7 мкм, и крупных проводников Б>10 мкм у большинства животных находятся в пределах нормы. NAmnf достоверно не отличается от контрольных значений и составляет 11991±4920 в 1 мм2 (в интактном нерве - 11721±3947 в 1 мм2).

Во II серии, как и в I, в эпиневрии значительно повышается количество коллагеновых волокон. Эпиневральные сосуды со спавшимися просветами. Возрастает количество сосудов малого калибра. В непосредственной близости от микрососудов продолжают встречаться тучные клетки, скопления плазмоцитов и клеток лейкоцитарного ряда. Периневрий остается утолщенным, количество периневральных клеток повышается. Как и через 28 суток преобладают МВ Б<7 мкм, на долю которых приходится от 51 до 88 %. Из них 1-2 % составляют проводники Б<2 мкм. Новообразованные МВ находятся в составе регенерационных кластеров и имеют миелиновую оболочку разной

степени зрелости. Крупные МВ (Э>10) у одного животного остаются единичными и составляют 1 %, у двух других их доля возрастает по сравнению с предыдущим сроком эксперимента до 18-34 %, но остается пониженной относительно значений интактного нерва. NAmrlf достоверно не отличается от контрольных значений и составляет 11990±3840 в 1 мм2.

В отдельных участках пучков обнаруживаются эндоневральные отеки. Клеточность эндоневрия остается повышенной. Просветы эндо-невральных микрососудов расширены. В центре пучков кроме регенерационных кластеров видны единичные деструктивно измененные МВ, а также продукты их распада. NAdmnf составляет 3,94-10,51 %, что в 1,6-4,2 раза выше аналогичных значений интактного нерва.

Через 65 суток эксперимента в I серии СН отличается от интактного незначительно. Большинство МВ имеет нормальное строение, хотя возрастает по сравнению с предыдущим сроком NAdmnf, она составляет 4,69-10,91 %, что в 1,94,3 раза больше, чем в интактном нерве. Доли МВ Б<7 мкм и Б>10 находятся в пределах нормы. Продолжают встречаться МВ Б<2 мкм, они составляют 1-4 %. NAmnf у одного животного достоверно (р<0,01) снижена до 9609 в 1 мм2.

Во II серии оболочки СН имеют нормальную структуру, в отдельных участках пучков сохраняются субпериневральные отеки. У артерий и арте-риол эпиневрия просветы сужены, у вен и венул -облитерированы. Просветы эндоневральных микрососудов остаются расширенными. Большинство МВ имеют морфологически зрелый вид, но продолжают встречаться регенерационные кластеры. NAdmnf составляет 6,3-6,5 %, что в 2,6-2,7 раза выше интактных значений. NAmr,f повышается и достоверно (р<0,001) превышает контроль на 23 % (15531±1499 в 1 мм2). Доля МВ Б<7 мкм остается повышенной, они составляют 50-70 %. У одного животного продолжают встречаться МВ Б<2 мкм, составляющие 1 %. Доля МВ Б>10 остается пониженной до 29-31 %.

Рис. 2. I серия. Срок опыта - 35 суток. Валлеровская дегенерация крупного волокна (стрелка). Гипертрофированная цитоплазма шванновских клеток (ШК). Большинство мякотных (МВ) и безмякотных нервных проводников сохраняют нормальную структуру. Поперечный полутонкий срез. Окраска метиленовым синим и основным фуксином. Об. - 100, ок. -12,5х

Через 215 суток эксперимента в обеих сериях визуально СН не отличается от интактных.

Гистоморфометрические исследования показывают, что в I серии у одного животного NAmnf достоверно (р<0,001) превышает норму на 26 % и составляет 16194 в 1 мм2, количество МВ Б<7 мкм превышает норму на 5 %, а крупных проводников Б>10 понижено и выходит за пределы значений интактного нерва на 10 %. У остальных животных данные количественные показатели не имеют значимых различий с ин-тактным нервом. Волокна Б<2 мкм единичны, как и в контроле. NAdmnf снижается по сравнению с предыдущим сроком и приближается к значениям интактного нерва - 2,97±1,39 %.

Во II серии у одного животного NAmnf достоверно (р<0,01) превышает норму на 15 % и составляет 14057 в 1 мм2, еще у одного оказывается достоверно (р<0,001) сниженной на 28 % (8571 волокно в 1 мм2). NAdmnf остается повышенной относительно контроля, возрастает по сравнению с предыдущим сроком и колеблется от 5,69 до 14,17 %, что в 3-6 раз превышает значения интактного седалищного нерва. Только у одной собаки происходит восстановление фрак-

ции крупных МВ, их доля достигает 70 %.

Через 400 суток эксперимента в I серии СН визуально не отличаются от интактного. Количественные показатели у всех животных не имеют значимых различий с контрольными значениями: NAmnf составляет в среднем 12571±792 в 1 мм2, NAdmnf колеблется в пределах 1,46-2,50 %.

Во II серии морфологическая картина неоднородна. У одного животного опытный СН визуально не отличаются от интактного. NAmrlf достоверно (р<0,01) превышает норму на 12 % и составляет 13629±1060 в 1 мм2, но NAdmnf (2,73 %) не выходит за пределы контрольных значений. У второго животного наблюдается повышенная клеточность эпиневрия, утолщенный периневрий, субперинев-ральные и эндоневральные отеки. Значительное количество МВ находятся на разных стадиях де-миелинизации, а также аксональной и валлеров-ской дегенерации (рис. 3).

Новообразованные волокна входят в состав ре-генерационных кластеров и имеют миелиновую оболочку разной степени зрелости. NAmnf составляет 8583±495 в 1 мм2, что достоверно (р<0,01) ниже контроля на 28 %, а NAdmnf (18,45 %) значительно (в 7,7 раза) превышает норму.

ш \ Ж» ^

1 "1 ЗуОг^Ж'^и. N •МП О 1>а УП1 «к Ои У Л

п1 щф

/11 *шИяШ жю

Рис. 3. II серия. Срок опыта 400 суток. Волокна с признаками демиелинизации, аксональной и валлеровской дегенерации (стрелки). Поперечный полутонкий срез. Окраска метиленовым синим и основным фуксином. Об. - 100, ок. - 12,5х

ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты исследования показали, что в обеих сериях при переломах седалищных костей собак имело место повреждение миелиновых оболочек и аксонов нервных волокон с последующей валлеровской дегенерацией без поражения оболочек нерва - нейрапраксия и аксо-нотмезис. Такие типы повреждения встречаются при закрытых травмах [9-11]. Они обусловлены растяжением и сдавлением нервов в травмированной области [2].

Сравнение качественных и количественных данных двух экспериментальных серий обнаружило существенную разницу в степени выраженности деструктивно-репаративного процесса в зависимости от метода лечения перелома.

В I серии при хирургическом лечении перелома костей таза в СН обнаружены умеренные

расстройства эпиневральной и эндоневральной васкуляризации, компенсаторная гиперваскуля-ризация эпиневрия через 35 суток эксперимента, признаки реактивного воспаления. Доля проводников в состоянии демиелинизации, аксо-нальной и валлеровской дегенерации достигает максимальных значений через 65 суток после операции и приближается к контрольным значениям к 215-м суткам. По окончании эксперимента количественные показатели не имеют значимых различий с интактным нервом.

Во II серии при консервативном лечении перелома костей таза выявлены дистрофические и деструктивные изменения микрососудов эпи-неврия седалищного нерва, выраженная эпинев-ральная гиперваскуляризация, признаки реактивного воспаления, обширные субперинев-

ральные отеки, инфильтрация эндоневрия клетками воспалительного ряда. Обнаружена массовая деструкция волокон: к 28-м суткам процессы демиелинизации, аксональной и валлеров-ской дегенерации охватывают до 52 % проводников. Через 35 суток в результате репаратив-ной регенерации в седалищных нервах обнару-

живаются новообразованные аксоны в составе регенерационных кластеров. В отдаленные сроки эксперимента (215 и 400 суток) только у одного животного из пяти СН визуально не отличается от интактного, и доля измененных волокон в нем приближается к контрольным значениям.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных данных можно сделать вывод о преимуществе и целесообразности лечения переломов седалищной кости оперативным методом в условиях применения аппарата, так как благодаря ранней репозиции

отломков и жесткой фиксации устраняется возможность повторного сдавления седалищного нерва, что обусловливает меньшую его травма-тизацию и более успешное протекание восстановительных процессов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гайдышев И. П. Анализ и обработка данных : спец. справочник. СПб. : Питер, 2001. 752 с.

2. Григорович К. А. Хирургическое лечение повреждений нервов. Л. : Медицина, 1981. 302 с.

3. Европейская конвенция по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей // Вопр. реконструктив. и пласт. хирургии. 2003. № 4. С. 34-36.

4. Стэльмах К. К., Рунков А. В., Зубарева Т. В. Диагностика нервно-мышечных нарушений на этапах лечения больных с травмой тазового кольца // Современные технологии диагностики, лечения и реабилитации больных с заболеваниями и повреждениями позвоночника, спинного мозга и периферической нервной системы : материалы Рос. науч.-практ. конф. с междунар. участием. Курган, 2005. С. 245-248.

5. Устройство для лечения переломов костей таза у мелких домашних животных : пат. 68286 Рос. Федерация. N° 2007125027/22 ; заявл. 02.07.2007 ; опубл. 27.11.2007, Бюл. № 33. 1 с.

6. Худяев А. Т., Мещерягина И. А., Машуков Ю. С. Комплексное лечение повреждений костных структур конечностей и нервных стволов // Современные технологии в хирургии позвоночника и периферических нервов : материалы Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, посвящ. 15-летию создания отделения нейрохирургии. Курган, 2008. С. 114-115.

7. Черкес-Заде Д. И. Лечение повреждений таза и их последствий : рук. для врачей. М. : Медицина, 2006. 192 с.

8. Щудло М. М., Щудло Н. А., Борисова И. В. Структурная реорганизация нервов конечности при дистракционном остеосинтезе // Морфология. 2004. № 4. С. 146-147.

9. Millesi Н. Chirurgie der peripheren Nerven. München ; Wien ; Baltimore : Urban & Schwarzenberg, 1992.

10. Mumenthaler М., Schliack Н., Stohr М. Laesionen peripherer Nerven und radikulare Syndrome. 7. Auflage. Stuttgart : Thieme, 1998.

11. Sunderland S. The anatomy and physiology of nerve injury // Muscle Nerve. 1990. Vol. 13, No 9. P.771-784.

Рукопись поступила 12.05.09.

Сведения об авторах:

1. Антонов Николай Иванович - ФГУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова», м.н.с. экспериментального отдела травматологии и ортопедии, к.б.н.;

2. Варсегова Татьяна Николаевна - ФГУ «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова», н.с. экспериментального отдела травматологии и орто-

Тот, кто думает, что чудес не бывает, должны приехать в Курган, чтобы убедиться в обратном. Все, что я здесь увидела, настолько фантастично, что заставляет думать о 21-м веке. Кажется, что перед тобой медицина далекого будущего! И все это делают золотые руки доктора Илизарова и его учеников и соратников. Но я твердо уверена, что самого по себе искусства врачевания недостаточно для успешного лечения больных, и тот поразительный эффект, которого достигают здесь, в институте, в замечательной степени обусловлен тем, что у людей, которые здесь работают, не только золотые руки, но и золотые сердца.

педии, к.б.н.

Памяти Илизарова

Кандидат биологических наук преподаватель МГУ им. Ломоносова, заслуженный мастер спорта, чемпион мира, серебряный призер Олимпийских игр в Мехико, шестикратная чемпионка СССР по конному спорту - Елена Петушкова.