Структурні особливості чотириголового м’яза стегна щурів за умов формування деформації стегнової кістки

Н.О. Ашукіна,

Лікування діафізарних переломів довгих кісток нижніх кінцівок та їх наслідків залишається актуальною проблемою сучасної ортопедії та травматології через велику соціальну значущість. Відомо, що порушення загоєння переломів становлять 5-10 % незалежно від локалізації [1]. Частота ускладнень (незрощення, уповільнена консолідація, псевдоартроз) після ізольованих діафізарних переломів довгих кісток кінцівок коливається від 4 до 26 % [2]. При цьому приблизно в третині випадків у разі псевдоартрозу або незрощення формуються ригідні діафізарні деформації.

Внаслідок утворення деформації довгих кісток змінюється сила місцевих м'язів, порушується функціональна придатність зв'язкового апарату, цілісність суглобового хряща та обсяг рухів у суглобах ушкодженої кінцівки, що, в свою чергу, відображується на функціонуванні сегмента скелета загалом [3]. У науковій літературі здебільшого представлені роботи щодо створення методів та пристроїв для хірургічної корекції деформацій, оцінювання кутових співвідношень відламків та стану кісткової тканини в процесі діагностики. Однак у результаті клінічних спостережень за пацієнтами з незрощеннями довгих кісток кінцівок встановлено, що масивне ушкодження м'якотканинних структур можна визначити як один із вагомих факторів ризику порушення регенерації кісток [4].

На нашу думку, для досягнення максимального відновлення функціональної придатності ушкодженої кінцівки під час планування лікувальних заходів необхідно враховувати не тільки зміну осьових співвідношень, а й структурні характеристики м'яких тканин та суглобів травмованої кінцівки. перелом кістка діафізарний

Це надасть змогу комплексно вирішувати питання стосовно можливості повної інтраопераційної корекції або темпів поступової корекції за умов зовнішньої фіксації.

Мета роботи: дослідити в експерименті на щурах структурні особливості м'язової тканини, прилеглої до зони післятравматичної діафізарної деформації стегнової кістки.

Матеріал та методи

У результаті гістологічного дослідження поздовжніх зрізів через 1 міс. після моделювання деформації стегнової кістки встановлено, що найбільших структурних змін зазнали м'язи, прилеглі до вершини деформації. Зокрема, з випуклого боку деформації, у безпосередній близькості до кістки розташовувалися нерівномірні за товщиною м'язові волокна з неоднорідно забарвленою саркоплазмою. Деякі з них були звивистими, інші з ознаками деструктивних змін, які проявлялися набуханням волокон, гомогенізацією саркоплазми та жовтувато-зеленкуватим кольором після забарвлення за Ван-Гізоном (рис. 1, а). На поперечному зрізі такі волокна були значно потовщені та втрачали полігональну форму, мали сплощені пікнотичні ядра. Серед них траплялися волокна з центральним розташуванням ядер, що також відображує деструктивні зміни саркоплазми (рис. 1, б).

У більшості м'язових волокон переважала подовжня смугастість над поперечною. У деяких волокнах поперечна смугастість не простежувалась. Виявляли осередки дископодібного розщеплення м'язових волокон, які перемежовувалися з нерівномірно потоншеними м'язовими волокнами з підвищеною щільністю ядер (рис. 2). Траплялися розриви м'язових волокон, які супроводжувалися порушенням цілісності кровоносних капілярів, про що свідчить виявлений у таких ділянках гемоседирин.

В ендомізії та перимізії відмічені явища набряку. Поблизу вершини деформації виявлено розростання сполучної тканини в ендомізії.

З віддаленням від ділянки травми кістки збільшувалися території м'язових волокон зі збереженою структурою, проте відмічено явища набряку пухкої сполучної тканини ендомізію та перимізію, в якій містилися кровоносні судини з потовщеними стінками.

Під час дослідження чотириголового м'яза з увігнутого боку деформації стегнової кістки встановлені деструктивні зміни, аналогічні описаним з випуклого боку, а саме: потоншені та потовщені волокна з нерівномірним забарвленням саркоплазми, ознаки набряку перимізію. Вираженість деструктивних змін, як і в разі м'язових волокон з випуклого боку деформації, зменшувалася з віддаленням від зони моделювання деформації кістки (рис. 3).

Через 3 міс. після операції з випуклого боку деформованої стегнової кістки на поздовжніх зрізах спостерігали м'язові волокна різної товщини - від стоншених до набухлих. Деякі з них містили розриви. Щільність ядер була нерівномірною. Переважна більшість ядер перебувала у стані пікнозу, однак виявляли м'язові волокна, які характеризувалися підвищеною щільністю великих гіпохромних ядер, що свідчить про регенераторні процеси.

На поперечних зрізах прилеглих до кістки ділянок чотириголового м'яза зафіксовані деструктивно змінені волокна: деякі були округлими, тобто втрачали полігональну форму, містили ядра не лише по периферії, а й у центрі волокна; інші, навпаки, були нерівномірно стоншеними, поодинокі ядра перебували в стані пікнозу (рис. 4). Явища набряку відмічено в ендомізії та перимізії на всій території гістопрепарату - як поблизу, так і на відстані від кістки. На нашу думку, порушення структури, а відповідно й функції м'язів, прилеглих до зони кісткового дефекту, може негативно впливати на регенерацію кістки.

М'язові волокна, які розташовувалися з увігнутого боку деформації стегнової кістки, мали переважно рівномірну товщину. Волокна, які на поперечному зрізі були округлої форми, займали невеликі території поблизу деформованої стегнової кістки (рис. 5), водночас на віддаленні від неї траплялися поодинокі гіпертрофовані волокна. Крім того, у м'язових волокнах зафіксовано підвищення щільності великих овальних гіпохромних ядер.

Явища набряку поблизу кістки були виражені як в ендомізії, так і в перимізії, а на віддаленні від зони ушкодження набряк спостерігали лише в перимізії.

У результаті гістологічного аналізу через 6 міс. після моделювання з обох боків деформованої стегнової кістки були м'язові волокна, структура яких здебільшого відповідала структурі м'язів інтактних тварин відповідного віку. М'язові волокна щільно контактували між собою та характеризувалися збереженням форми (рис. 6) на поперечних зрізах і поперечної смугастості на поздовжніх. Гіпохромні ядра розташовувалися по периферії саркоплазми, мали видовжену форму (рис. 7). Спостерігали розростання пухкої сполучної тканини навколо судин у перимізії, що природньо для тварин цього віку (12 міс.). Відсутність розбіжностей у структурі м'язів з увігнутого та випуклого боків деформації на цьому терміні дослідження ми пов'язуємо з їх перебудовою як реакцію на тривале напруження.

Отримані дані щодо структурно-функціональних змін м'язових волокон за умов деформації стегнової кістки щурів через 1 міс. після операції співпадають із результатами досліджень, в яких у статевозрілих щурів вивчено структурно-функціональні особливості прилеглих до зони перелому великогомілкової кістки м'язів під час дистракційного остеогенезу [9]. Автори відмітили через 14 днів атрофічні зміни та явища набряку в m. so- leus внаслідок перевантаження (розтягнення) за умов дистракції. В експериментах, виконаних на 18 дорослих вівцях, через 21 день подовження великогомілкової кістки з подальшим формуванням регенерату впродовж 51 дня без дистракції кінцівки зафіксовані явища запалення, фіброз та некроз м'язових волокон mm. peroneus tertius, flexor digitorum longus [10]. У результаті біомеханічних досліджень за допомогою методу кінцевих елементів встановлено, що у випадку формування післятравматичної діафізарної деформації кістки прилеглі м'язи також зазнають перевантаження: напруження в м'язах підвищуються, сягаючи максимальних величин у місцях контакту з кістковими компонентами [11].

Деструктивні зміни м'язових волокон, які виявлено на різних термінах спостереження, можуть бути пов'язаними з порушенням їх живлення, зокрема й через затримку консолідації перелому. Раніше ми довели уповільнення процесу репаративного остеогенезу, який перебігав за типом вторинного кісткового зрощення, після моделювання післятравматичної деформації varus стегнових кісток експериментальних щурів [12]. Встановлено, що через 1 міс. у зоні перелому формувалася грануляційна та сполучна тканини на відміну від контрольних тварин, де виявляли значні території хондроїду та невеликі осередки новоутвореної кісткової тканини. У подальшому (через 3 міс.) в групі тварин із модельованою деформацією відмічали виникнення в товщі утвореного хондроїду заповнених рідиною деструктивних щілин, що характерно для несправжнього суглоба (58,3 % випадків). Відомо, що прилеглі до кісткового дефекту м'язи відіграють важливу роль у відновленні кровопостачання, а це значущий фактор для успішного загоєння кістки [13]. Проте структурно-функціональні порушення м'язових волокон, які оточують травмовану кістку, у свою чергу, негативно впливають на перебіг репаративного остеогенезу. Крім того, м'язи діють на регенерацію кістки шляхом біомеханічної стимуляції, а також синтезу міобластами та стромальними клітинами м'язової тканини численних факторів (у тому числі ІФР-1, ІФР-2, трансформувальний фактор росту бета (TGF-P), інтерлейкін - 6 та 15, остеогліцин) [14-16]. Доведено, що за умов відсутності періосту на значній території в разі відкритих переломів або дефектів кісток в усіх зонах кісткового регенерату містилися клітини, які походили з м'язів [14, 17]. Інші дослідники встановили, що обсяг та механічні властивості кісткового регенерату через 3 міс. після нанесення травми були меншими на 45 та 58 % відповідно у щурів з поєднанням сегментарних дефектів кісткової та м'язової тканини порівняно з тваринами, яким кістковий дефект моделювали із міжм'язового доступу [18].

На всіх термінах спостереження ми відзначали гіперплазію ядер м'язових волокон внаслідок додаткового навантаження через формування деформації. На аналогічну реакцію м'язів після розтягнення за умов дистракції вказували B. Fink та спів- авт. [19], які зафіксували підвищення щільності ядер у м'язах подовжуваної кінцівки, а також збільшення в них експресії неонатального міозіну як маркеру активності міобластів.

Таким чином, внаслідок формування післятравматичної деформації стегнової кістки щурів у прилеглих м'язах через 1 та 3 міс. відмічені деструктивні порушення (набухання, втрата поперечної смугастості, пікноз ядер, набряк), які найбільш виражені з випуклого боку деформації. Через 6 міс. розбіжності в структурі досліджуваних м'язів з обох боків деформацій стегнової кістки нівелювалися. Результати виконаної експериментальної роботи та представлені в науковій літературі дані свідчать про необхідність врахування структурно-функціональних особливостей м'язів під час планування лікувальної тактики пацієнтів з після- травматичними деформаціями довгих кісток кінцівок.

Висновки