Регенерация после перелома плечевой кости при остеопорозе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Регенерация после перелома плечевой кости при остеопорозе

Конев В.П., Московский С.Н., Кривошеин А.Е., Стасенко И.Л., Пеньков Е.В., Сорокина В.В., Линник М.М., Сайдашева Э.М.

Работа посвящена морфологическим исследованиям при различных видах травмы плечевой кости на фоне остеопороза. Фоновая патология запускает каскад процессов, при которых в центральной зоне перелома преобладают процессы ремоделирования костной ткани с образованием грануляционной ткани, и приводит к развитию костной мозоли хондрального типа. При этом происходят деформация гаверсовых каналов в виде их расширения, истончение костных балок, вплоть до полного рассасывания плотной костной ткани. Даже спустя 36-40 дней после травмы наблюдались балочки c наслоением остеоида, а также участки, заполненные рыхлой волокнистой соединительной тканью. В дальнейшем отмечаются разрастание волокнистой соединительной ткани, которая вела к фиброзному изменению в костной ткани, значительное уплотнение и гиперхромозия остеоидной массы. Гаверсовы каналы сохранялись расширенными. При этом восстановительная клеточная реакция развивалась как со стороны переоста, так и со стороны гаверсовых каналов на фоне остеоопороза с неравномерной кальцификацией костной и окружающих плотных тканей, c воспалительными процессами, а также в связи с длительной иммобилизацией костей и суставов, в суставной части кости и хрящей.

Ключевые слова: особенности репаративных процессов, трубчатая кость; остеопороз.

REGENERATION AFTER FRACTURE OF THE HUMERUS IN OSTEOPOROSIS

Konev V.P., Moskovskiy S.N., Krivoshein A.E., Stasenko I.L., Penkov E.V., Sorokina V.V., Linnik M.M., Saydasheva E.M.

The work is devoted to morphological studies in various types of humerus injury against the background of osteoporosis. Background pathology triggers a cascade of processes in which bone tissue remodeling with the formation of granulation tissue and the development of chondral callus prevail in the central fracture zone. At the same time, the deformation of the Haversian canals in the form of their expansion, the thinning of the bone beams, up to the complete resorption of dense bone tissue, was established. Even 36-40 days after the injury, there were observed beams with layering of osteoid, as well as areas filled with loose fibrous connective tissue. Subsequently, the growth of fibrous connective tissue, which led to a fibrous change in the bone tissue, a significant compaction and hyperchromosis of the osteoid mass. The Haversian channels were kept widened. At the same time, a restorative cellular reaction developed both from the side of the periosteum and from the side of the Haversian canals. Against the background of osteoporosis with uneven calcification of the bone and surrounding dense tissues, with inflammatory processes, as well as due to prolonged immobilization of bones and joints, in the articular part of the bone and cartilage.

Keywords: features of reparative processes, tubular bone; osteoporosis.

Более 150 лет прошло с того времени, когда были впервые зафиксированы патологические процессы в костной ткани, выявлены рентгенологические изменения в костях с «прозрачностью костного рисунка». За период около 100 лет установлены клинические и инструментальные критерии остеопорозных изменений в костной ткани. Почти 40 лет прошло с того момента, когда Вильям Олбрайт обозначил современные теории остеопороза. До настоящего времени разрабатываются и вводятся в практику новые технологические приемы для диагностики и лечения. Известно, что переломы на фоне остеопороза требуют более продолжительного периода иммобилизации. На фоне репаративных процессов отмечается деструктивная активность в костной ткани. Включение компенсаторных механизмов регенерации запускает каскад анаболических процессов как в костной ткани, так и в плотных и мягких тканях в зоне перелома. В связи с этим на фоне остеопороза при длительной мобилизации костей в суставной части кости и хрящей самого сустава формируются контрактуры, сопровождающиеся стойким ограничением движений, артрозы и артриты. Однако репаративные процессы, механизмы регенерации, а также сроки восстановления в зоне перелома при остеопорозе изучены недостаточно [1, 2].

Решение этой проблемы позволит избежать затяжного процесса образования костной мозоли в зоне перелома у лиц с остеопорозом, снизить риски патологических переломов, осуществлять профилактические мероприятия при ведении пациентов с остеопорозом [3, 4, 5, 6].

Новые технологические приемы ведения пациентов с переломами трубчатых костей и их осложнений (в основе которых лежит стимуляция остеорепарации при одновременном лечении остеопороза), дополнительные уточняющие диагностические методы, профилактические мероприятия помогут снизить сроки пребывания больных в стационаре, сроки нетрудоспособности, связанные с осложнениями, а главное - профилактировать риски формирования патологического перелома, нестабильности костных отломков в зоне перелома, патологических процессов в суставах вблизи перелома [4, 7].

Цель исследования: установить особенности и механизм регенерации плечевой кости на фоне остеопороза.

Материал и методы исследования

регенерация перелом плечевой остеопороз

На базе отделения травматологии БУЗОО «КМХЧ МЗОО» (Россия, г. Омск) проведено перспективное исследование с января 2020 г. по январь 2022 г. В исследование включены 93 пациента в возрасте от 29 до 59 лет с переломами трубчатых костей (бедренной и плечевой кости), плоских костей (костей таза и ребра) и губчатых костей (при повреждении позвоночного столба), которым по медицинским показаниям проводилось хирургическое вмешательство. Для исследования был взят материал в зоне перелома. В группу исследования вошли пациенты, которым согласно критериям диагностики, принятым в клинической практике, установлен диагноз «остеопороз». В группу контроля вошли 37 пациентов в возрасте от 20 до 38 лет без рентгенологических признаков остеопороза. Взятый материал был фиксирован в 10%-ном нейтральном формалине. В дальнейшем материал подвергался декальцинации путем погружения гистологических кассет в раствор на основе этилендиаминтетраацетата (ЭДТА) с pH 7,0. Считается, что губчатые кости лучше декальцинировать раствором слабых органических кислот, чтобы избежать дополнительных повреждений кости в виде микротрещин и дополнительных осколков. После декальцинации микропрепараты были окрашены гематоксилином и эозином. Помимо этого, также использовались окраски по Ван Гизону.

Статистический анализ включал методы вариационной статистики с использованием стандартных пакетов Microsoft Excel 2010, Statistica 12,0, Biostat.

Результаты исследования и их обсуждение. На ранних сроках, в фазе воспаления, как в группе исследования, так и в группе контроля выявлены повреждения сосудистой стенки с кровоизлиянием в окружающие мягкие ткани, в зону кортикальной пластинки, надкостницы. Особенностей фазы травматического воспаления - перемещения в зоне перелома клеток лейкоцитарного ряда, формирования организованной гематомы, пролиферации фибробластическиподобных элементов и эндотелиоцитов - не выявлено. Фаза воспаления при гистологическом исследовании протекает одинаково, фоновая патология не влияет на течение травмы. Исходя из этого результаты микроскопического исследования оценивались и анализировались на 14-15-й день после травмы (две недели), на 21-22-й день после травмы (три недели) и в пределах 30 суток после травмы (приблизительно 5 недель после травмы).

В контрольной группе на второй неделе после травмы отмечается дифференцировка грануляционной ткани в зоне переломе на остеобласты и хондробласты. При этом первичная мозоль представляется грубоволокнистой соединительной тканью и фиброзной тканью.

При морфологическом исследовании костной ткани через 2 недели после травмы на ФОНЄ остеопороза отмечалось рассасывание компактной и губчатой кости, которое проявилось в истончении костных пластинок, c неравномерным рассасыванием эндоoста и периоста. B то же время истонченная костная ткань уплотнялaсь. В зоне самого перелома наблюдалось формирование xондральной костной мозоли, при этом, помимо гиалинового хрящa, отмечалась и пролиферация соединительной ткани.

Спустя 2 недели за счет фиброцитарной клеточной массы отмечается утолщение компакты кости [4]. Наблюдается трансформация фибробластов и фиброцитов в остеобласты, которые были более интенсивно окрашены эозином, ядра клеток были более крупными и гиперхромными. Имело место новообразование костной массы [4]. Ткань надкостницы оставалась утолщенной.

Костные пластинки базофильные с неравномерной толщиной. В периосте отмечалось хондроматозное перерождение костных фрагментов (рис. 1), a в эндоосте появилась просветленная бесклеточная полоса. Костный мозг стал отечным, мaлоклеточным с преобладанием жировых клеток. Гаверсовы каналы были неравномерно расширенными и заполнились жировыми клетками, в других участках - грануляционной тканью с клетками лейкоцитарно-пролиферативного происхождения [4].

Губчатая кость имела истонченные костные перегородки, в отдельных участках они сопровождались небольшими разрастаниями гиалинового хряща. Замедление регенерации перелома плечевой кости связано с наличием у пациентов остеопороза. При этом какие-либо изменения собственно в костной ткани не выявлены (табл. 1).

Таблица 1

Морфометрическая характеристика костной ткани в норме и при остеопорозе в ранние сроки после травмы

Примечание: р<0,05

Можно констатировать, что остеопороз по периферии зоны перелома в той или иной степени усиливался. Именно наличие осложнений позволило провести морфологическое исследование этого материала.

Рис. 1. Хондроматозное перерождение в зоне перелома. Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. 10. об.40

К исходу трех недель после травмы в группе контроля отмечается развитие костной мозоли хондрального типа с последующим ее переходом в формирование остеоида и нежных костных балочек с последующим окостенением.

Через 3 недели после травмы в зоне перелома на фоне остеопороза наблюдаются фрагменты разрушенных костных балок. Тут же отмечаются скопления солей кальция. Фиброзные и новообразованные костные участки формируют единый комплекс, в котором костные структуры включаются в реакцию перестройки с появлением участков спонгиозной кости и формированием остеоида и грубоволокнистой кости (табл. 2).

Отмечаются усиленные процессы деформации костных балок. При деминерализации костной ткани возникают внутрикостные переломы за счет истончения и замещения костных пластинок. B толще остеонов наблюдаются очаги базофильного окрашивания за счет перераспределения кальция, а также хондроматозного перерождения [4]. Над остеобластами по периферии костных балок преобладали остеокласты, которые располагались вдоль костных балок с признаками рассасывания последних. Усиленные деструктивные процессы в зоне перелома на фоне остеопороза характеризуются увеличением гаверсовых каналов с появлением в просвете жировых клеток, грануляционной ткани и клеток воспалительного ряда (рис. 2). Среди последних преобладали лимфоидные клетки и макрофаги как моноцитарного, так и остеокластического происхождения. Появление в костной ткани, в частности в расширенных гаверсовых каналах, липоматоза либо единичных липоцитов влекло за собой снижение качества костной ткани.

Таблица 2

Морфометрическая характеристика костной ткани в норме и при остеопорозе в поздние сроки после травмы

Примечание: р<0,05

Рис. 2. Деформация костных структур на фоне остеопороза.

Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. ок.10, об.40

Рис. 3. Грубоволокнистая кость с фиброзной тканью и кортикальная пластинка в зоне перелома. Ув. об.10, ок.12,5 (х125). Окраска гематоксилином и эозином

При окраске срезов трихромным методом Массона наблюдались преимущественно поля незрелой грубоволокнистой кости с сохранившимися еще деминерализованными полями хондроостеоидного типа с высокой клеточностью. В минерализованных полях красного цвета

плотность клеточных элементов была ниже, а в некоторых участках наблюдались поля c компоновкой пластинчатой кости (рис. 3).

В последующем, спустя 30 суток, на микроскопическом уровне отмечается увеличение остеокластов с рассасыванием лишней трабекулярной грубоволокнистой первичной мозоли. В этот же период остеогенные клетки формируют новые трабекулы с ровными гаверсовыми каналами. Постепенно грубоволокнистая часть первичной мозоли удаляется и замещается пластинчатой костью. Хрящевая мозоль подвергается энхондральной оссификации и замещается грубоволокнистыми костными трабекулами (рис. 4).

Рис. 5. Деформированные костные балки, воспалительная реакция в гаверсовых каналах.

Окраска: гематоксилином и эозином. Ув. ок.10, об.40

Результаты гистологического исследования костной ткани при переломе на фоне остеопороза позволяют установить связь между новыми знаниями, полученными путем изучения костной ткани методами сканирующей электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, и клиническими проявлениями остоеопороза в посттравматическом периоде. Несовершенный остеогенез с нарушением пространственной организации коллагеновых волокон приводит к увеличению расстояния между последними, что, в свою очередь, влияет на минерализацию костной ткани. Травма костной ткани в виде перелома запускает дополнительный каскад процессов, при котором в центральной зоне преобладают процессы ремоделирования костной ткани с образованием грануляционной ткани, и приводит к развитию костной мозоли хондрального типа. Как правило, это обусловливает увеличение сроков мобилизации костей и суставов в зоне перелома. Даже при этом в процессе ремоделирования в зоне перелома на фоне остоеопороза сохраняются гистологические признаки интермедиарной и эндостальной костной мозоли. Пластинчатая кость с компактной организацией, с характерной остеонной структурой, с первичными прочностными характеристиками в зоне перелома на фоне остеопороза уже не формируется. Но помимо этого, на фоне остеопороза с неравномерной кальцификацией костной и окружающих плотных тканей, воспалительных процессов, а также в связи с длительной иммобилизацией костей и суставов в суставной части кости и хрящей формируются контрактуры крупных суставов, сопровождающиеся стойким ограничением движений, артрозы и артриты [10, 14].

В случаях, когда сроки реабилитации удлиняются и выходят за среднестатистические/усредненные сроки репарации костной ткани, а также в случаях формирования артрозов, контрактур, ложных суставов необходимо назначение дополнительных методов исследования, включающих компьютерную мультиспиральную томографию, определение оптической (денситометрической) плотности костной ткани, состояния хрящевой пластинки кости и самого хряща. Это позволит не только установить истинную причину патологических процессов, выявить фоновую патологию в виде остеопороза, но и снизить риски патологического или затяжного течения процессов образования костной мозоли, осуществлять профилактические мероприятия при ведении пациентов с остеопорозом.

Список литературы