Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОСОБЕННОСТИ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ВВЕДЕНИИ ПЕРФТОРАНА РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

ВАК РФ 03.00.25, Гистология, цитология, клеточная биология

Автореферат диссертации по теме "ОСОБЕННОСТИ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ВВЕДЕНИИ ПЕРФТОРАНА РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ"

Чен Чи Хсианг

□0349053е

-На правах рукописи

и

ОСОБЕННОСТИ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ВВЕДЕНИИ ПЕРФТОРАНА РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ

со, СО

03.03 04 - клеточная биология, цитология, гистология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 АйНЗет

Санкт-Петербург 2010

003490536

Диссертация выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Курский государственный медицинский университет» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию.

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор доктор медицинских наук, профессор

Иванов Александр Викторович Дубровин Григорий Менделевич

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор Верин Владимир Константинович кандидат медицинских наук, доцент Столярова Марина Владимировна

Ведущее учреждение: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова» Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию.

Защита диссертации состоится 2010 г. в

ало

часов на

заседании диссертационного совета Д 208.087.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургская государственная педиатрическая медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию» (Адрес: 194100, Санкт-Петербург, ул. Литовская, д.2)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО СПбГПМА Росздрава по адресу: 194100, Санкт-Петербург, ул. Кантемировская, д. 16

Автореферат разослан » ЩСЩ) 1*2009 года.

Ученый секретарь совета доктор медицинских наук,

профессор . Карелина Наталья Рафаиловна

^¿¿/^^^

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Рост показателей общего травматизма на протяжении последних 10-15 лет происходит на фоне роста частоты и тяжести осложнений травматических повреждений костей скелета. Во многих случаях это связано с нарушениями остеорепарации и зависит от объема повреждения и механизма самой травмы, природы травмирующего агента, развития инфекционных осложнений и ряда других факторов (Всеармейская научная конференция 23-24 сентября 1999 года). Несмотря на очевидный прогресс хирургической техники и медицинских технологий, появление новых средств и методов фармакологической коррекции (Bauer T.W., Muschler G.F., 2000; Peterson В, Whang PG, Iglesias R, et al. 2004), частота нарушений консолидации отломков костей и возникновения ложных суставов остаётся на высоком уровне (Арсеньев И.Г., 2007; Михайлова JI.H., 1997; Оноприенко, Г.А., 2005; Питкевич Ю.Э., Маланин Д.А., Снигур Г.Л., 2006; Мюллер М. Е. и др., 1996; Habibovic P., Sees Т.М., van den Doel M.F., et al., 2006; Szpalski M., Gunzburg R.K) 2002). Так, по данным Ю.Г. Шапошникова (1997) причиной инвалидизации, наступившей вследствие травмы аппарата движения, в 70% случаях являются осложнения течения заживления переломов, а по данным ряда авторов (Миронов С.П., Кокорина Е.П., Андреева Т.М., Огрызко Е.В., 2007; Соколов В. А., Бялик В. И., 2003; Оноприенко Г.А. и соавт., 1999; Hadjiargyrou М., Lombardo F., Zhao S. et al., 2002) от 6 до 25% случаев диафизарных переломов длинных трубчатых костей средних сегментов скелета свободных конечностей костей осложняются развитием ложных суставов. Совокупность перечисленных обстоятельств определяет актуальность изучения особенностей репаративной регенерации тканей в зоне травмы и, в частности, реактивности пластинчатой костной ткани. Разработка новых способов оптимизации репаративной регенерации костной ткани остается актуальной проблемой теоретической морфологии, решение которой имеет важное значение для травматологии (Гирголав С.С., 1956; Гололобов В.Г., 1998; Кесян Г.А., Берченко Г.Н., Уразгильдеев Р.З. и др., 2008; Lekishvili M.V. et al, 2004).

Известно, что особенностью течения процесса репаративной регенерации костной ткани является последовательная смена этапов. От момента альтерации до образования морфологически зрелой костной ткани, заполняющей костный дефект и восстановления функции кости, проходит достаточно много времени. При этом стадийность репаративного процесса и временная протяженность каждой стадии зависят от многих условий: объем и механизм повреждения, функциональные нарушения отдельных регуляторных систем и их сочетанные дисфункции (Аврунин A.C., Корнилов Н.В., Суханов A.B., 1995; Банин В.В., 2004; Бобро Л.И., 1990; Воспаление -под. ред. В.В. Серова, B.C. Паукова, 1995; Лазарев Н.В., Лифшиц Р.И., 1983), степень повреждения транспортных систем и выраженность отека и гипоксии. Одно из главных мест в этом, далеко не полном перечне обстоятельств, обусловливающих особенности течения репаративной регенерации костной ткани занимает сохранность и пролиферативная активность пула остеогенных клеточных элементов (Гололобов В.Г., 1997; Данилов Р.К., 2007; Денисов-Никольский Ю.И., Докторов A.A., Пак Тван Чор, 1998; Карлсон Б., 1986; Фриденштейн А.Я., Чайлахян Р.К., Герамсимов Ю.В., 1986).

При точной репозиции и хорошей фиксации костных отломков, сохранности кровоснабжения зоны повреждения кости у молодых пациентов с неотягощенным анамнезом репаративный процесс имеет благоприятное течение

и исход. Пожилой возраст, обширные костные дефекты, нарушение кровоснабжения зоны перелома, наследственные заболевания соединительной ткани, ослабление организма, связанное с перенесенными заболеваниями и т.п. снижают способность организма к остеогенезу. Восстановление поврежденных костей в этих случаях может оказаться неполноценным или замедленным (Миронов С. П., Городниченко А. И., 1999; Соколов В. А., Бялик В. И., 2003).

Решение указанной проблемы возможно посредством оптимизации состояния внутритканевой среды непосредственно в зоне регенерации, а также активации остеогенеза с выходом за пределы генетического алгоритма остеогенных клеток и их предшественников, характерного для естественного течения репаративной регенерации. При этом необходимо учитывать, что основным механизмом как физиологической, так и репаративной костной регенерации является пролиферация и дифференцировка предшественников остеогенных клеток, находящихся в периосте и эндосте (Данилов Р.К., 2007; Карлсон Б., 1986; Клишов A.A., 1971, 1984 ). Перечисленные структуры как раз и повреждаются в наибольшей степени при диафизарных переломах длинных трубчатых костей. Поэтому частота посттравматических осложнений, связанных с нарушением репаративного остеогенеза, остается достаточно высокой. В первую очередь потому, что в условиях гипоксии в области повреждения происходит дифференцировка остеогенных клеток в хондробласты с последующим формированием ложного сустава даже и при надежной фиксации репонированных отломков. Это побуждает к постоянному поиску средств и способов нормализации кровотока в зоне травмы с целью купирования гипоксии в области перелома с целью оптимизации формирования костной мозоли (Оноприенко Г.А., 1993).

В этой связи перспективно использование функциональных возможностей кровезаменителей с газотранспортной функцией, в частности перфторана. Среди биологических эффектов при введении перфторана разработчики препарата отмечают улучшение показателей гемодинамики, в том числе

мембраностабилизирующий и кардиопротекторный эффекты. Улучшение реологических показателей крови происходит за счет повышения эластичности мембраны эритроцитов. Перфторан предназначен для возмещения острой и хронической гиповолемии при травматическом, геморрагическом, ожоговом и инфекционно-токсическом шоке, черепно-мозговой травме, операционной и послеоперационной гиповолемии; для лечения нарушений микроциркуляции и периферического кровообращения (изменении тканевого метаболизма и газообмена, гнойно-септическом состоянии, инфекции, нарушении мозгового кровообращения, жировой эмболии); а также применяется при регионарной перфузии, лаваже легких, для промывания гнойных ран брюшной и других полостей; для противоишемической защиты донорских органов (Иваницкий Г.Р., 2001).

Цель исследования: изучить особенности репаративной регенерации костной ткани после экспериментального моделирования высокоэнергетического перелома при различных способах введения кровезаменителя с газотранспортной функцией «Перфторан».

Задачи исследования: 1. Изучить динамику восстановления пластинчатой костной ткани компактного костного вещества после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы.

2. Провести сравнительное рентгенографическое исследование особенностей консолидации костных отломков и формирования костной мозоли на сроках 3, 7, 15, 21, 30, 45 и 60 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторапа различными способами (местно, внутрибрюшинно и интрамедуллярно).

3. Изучить морфологические отличия воспалительного инфильтрата в межотломковой зоне на сроках 3 и 7 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторапа различными способами (местно, внутрибрюшинно и интрамедуллярно).

4. Исследовать отличительные морфологические особенности формирования костной мозоли на сроках 15, 21, 30, 45 и 60 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторана различными способами (местно, внутрибрюшинно и интрамедуллярно).

Научная новизна. На значительном экспериментальном материале при высокоэнергетических переломах диафизов длинных трубчатых костей доказана целесообразность применения перфторана с целью оптимизации репаративной регенерации пластинчатой костной ткани компактного костного вещества диафизарной локализации.

Впервые для оптимизации репаративной регенерации пластинчатой костной ткани диафизов длинных трубчатых костей применено введение кровезаменителя с газотранспортной функцией в костномозговой канал.

С помощью рентгенологического и комплекса морфологических методов в ходе сравнительного экспериментального исследования доказана эффективность внутрикостного (интрамедуллярного) способа введения препарата по сравнению с внутрибрюшинным (системным) и местным (в область перелома) способами.

Практическая значимость работы. Создано техническое устройство (полый перфорированный стержень для экспериментального внутрикостного остеосинтеза длинных трубчатых костей мелких животных и введения лекарственных препаратов в костномозговой канал), могущее стать прототипом для разработки аналогичных по функциональным возможностям устройств, для применения их на людях.

Разработан новый способ применения известного лекарственного вещества по новому назначению, предполагающий адресную доставку кровезаменителя с газотранспортной функцией непосредственно в зону перелома, позволяющий избежать дополнительной травматизации и уменьшить дозу вводимого препарата.

Показано, что внутрикостное (интрамедуллярное) введение кровезаменителя с газотранспортной функцией перфторан при высокоэнергетических переломах диафизов длинных трубчатых костей оптимизирует репаративный остеогенез. Иные способы введения перфторана (внутрибрюшинный и местный - в межотломковое пространство) существенно не влияют на течение репаративных процессов в зоне перелома

Реализация работы. Основные положения, выносимые на защиту, выводы и практические рекомендации внедрены в лекционный курс и практическую часть учебного курса кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии Ивановской государственной медицинской академии, кафедр морфологического профиля и кафедры травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Курского государственного медицинского университета, а также кафедры анатомии и гистологии Белгородского государственного университета.

Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе исследования были представлены на итоговых научных сессиях Курского государственного медицинского университета и Центрально-Черноземного научного центра РАМН (Курск, 2007, 2008, 2009), конференции молодых учёных КГМУ (Курск, 2007), межкафедральной конференции морфологических кафедр КГМУ (Курск, 2009), Научно-практической конференции с международным участием, посвященной 85-летию со дня рождения доктора медицинских наук, профессора Степанова Петра Федоровича (Смоленск, 2009).

По результатам исследования опубликовано 6 статей, в том числе 2 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получено 1 свидетельство на полезную модель и 1 положительное решение на выдачу патента РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена па 118 страницах основного текста, иллюстрирована 6 таблицами и 36 рисунками, среди которых микрофотографии гистологических препаратов, графики и гистограммы. Работа состоит из введения, глав «обзор литературы», «материал и методы исследования», главы «результаты собственных исследований», заключения, выводов, практических рекомендаций и приложения. Указатель использованной литературы включает 101 работу отечественных и 87 зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Высокоэнергетический перелом в силу объема повреждения диафиза длинной трубчатой кости, распространенности разрушения эндоста и периоста в проксимальном и дисталыюм направлениях, приводит к расстройству локального кровообращения и гипоксии. В результате этого создаются условия для расстройств репаративной регенерации костной ткани в виде замедленной консолидации костных отломков, несращения перелома и образования ложных суставов.

2. Введение перфторана (эмульсии перфторированных углеводородов) в зону травмы позволяет купировать гипоксическое состояние регенерирующих тканей и, тем самым, создать оптимальные условия микроокружения для дифференцировки остеогенных клеток в остеобласты.

3. Из трех исследованных способов введения перфторана - эмульсии перфторированного углеводорода в качестве кровезаменителя с газотранспортной функцией (системный - внутрибрюшинный и местные способы: в полость костномозгового канала через полый штифт для металлоостеосинтеза и с помощью инъекции непосредственно в регенерирующие ткани) наиболее оптимальным является интрамедуллярный способ введения.

4. Интрамедуллярное введение перфторана (эмульсии перфторированного углеводорода в качестве кровезаменителя с газотранспортной функцией) непосредственно в зону высокоэнергетического перелома диафиза трубчатой кости стимулирует привлечение сюда фагоцитирующих клеток, чем ускоряет течение экссудативной стадии воспаления; стимулирует дифференцировку остеогенных клеток в остеобласты - чем ускоряет наступление пролиферативной фазы воспаления; способствует уменьшению посттравматической деформации диафиза; ускоряет консолидацию костных отломков и препятствует формированию ложных суставов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность исследования, определены цель и задачи, раскрыта научная новизна и практическая значимость, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В главе первой (Обзор лищшуры) проведен анализ литературных источников но проблеме морфологических особенностей воспалительной реакции в золе перелома. Дан анализ современных представлений о стадийности воспалительной реакции в зоне перелома диафиза длинной трубчатой костей и механизмах регуляции репаратнвной регенерации. Проанализирована совокупность физических факторов, влияющих на количественные и качественные характеристики репаративного остеогенеза, а также морфофункциональные. На основе анализа литературных источников перечислены и обсуждены недостатки существующих методов оптимизации репаративного остеогенеза и указаны возможные направления для их совершенствования, в том числе и с помощью препаратов, обладающих газотранспортными свойствами. Приведен анализ физико-химических свойств перфторированных углеводородов и биологических эффектов разработанных на их основе кровезаменителей. В частности, препеарата «Перфторан»

В главе второй - «Материал и методы исследования» последовательно даны разделы: Общая характеристика исследования - расшифровывающая этапы выполнения работы. В разделе «Объем исследования н схсма проведения эксперимента» приведено распределение животных в экспериментальных группах серий экспериментальной части работы (табл. 1 и 2). Во 2-й группе в обеих сериях исследования в соответствующие сроки после моделирования перелома животным интрамедуллярно вводили препарат «Перфторан» (ОАО НПФ «Перфторан», г. Пущино) из расчета 1 мл на 100 г веса (в среднем 2,4 мл). В 3-й группе в обеих сериях исследования в соответствующие сроки после моделирования перелома животным внутрибрюшинно вводили в среднем 2,4 мл перфторана. В 4-й группе в обеих сериях исследования в соответствующие сроки после моделирования перелома животным перфторан в дозе 2 мл вводился в межотломковую зону. В 5-й группе в обеих сериях исследования в соответствующие сроки после моделирования перелома животным интрамедуллярно вводили изотонический раствор натрия хлорида из расчета 1 мл на 100 г веса животного (в среднем 2,4 мл).

Таблица 1

Серия исследования 1. Распределение лабораторных животных в группах_

количество животных в группе

введение выведение животных из опыта

№ Группы препарата

сутки от моделирования перелома 1 3 5 7 3 7

1. Контрольная (пр-ты не вводились) - - - - 5 5

2. Перфторан интрамедуллярно + + + + 5 5

3. Перфторан внутрибрюшинно + + + + 5 5

4. Перфторан в межотломковую зону + + + + 5 5

5. Физраствор интрамедуллярно + + + + 5 5

Всего: 50 животных

Выбор экспериментальной модели и методика выполнения оперативного вмешательства основаны на данных ряда исследователей (Гололобов В.Г., 1998; Кесян Г.А. и соавт., 2004; Арсеньев Г.И. и соавт., 2005) о механизме и морфологической картине повреждений кости и окружающих тканей при высокоэнергетическом переломе диафизов длинных трубчатых костей. Все оперативные вмешательства и манипуляции проводились в соответствии с

«Правилами гуманного обращения с лабораторными животными» под наркозом (20% раствор хлоралгидрата внутрибрюшинно в дозе 200 мкл/100 грамм веса тела). В интраоперационном и послеоперационном периоде всем крысам применялась антибактериальная терапия.

Таблица 2

Серия исследования 2 Распределение лабораторных животных в группах_

количество животных в группе

№ Группы введение препарата выведение животных из опыта

сутки от моделирования перелома 7 10 13 15 21 30 45 60

1. Контрольная (пр-ты не вводились) - - 5 5 5 5 5

2. Перфторан интрамедуллярно + + + 5 5 5 5 5

3. Перфторан внутрибрюшинно + + + 5 5 5 5 5

4. Перфторан в межотломковую зону + + + 5 5 5 5 5

5. Физраствор интрамедуллярно + + + 5 5 5 5 5

Всего: 125 животных

Моделирование перелома проводили в средней трети диафиза бедренной кости. Ортопедическим сепарационным диском распиливали диафиз на 2/3 его толщины и производили надлом. На обоих отломках отслаивали надкостницу на протяжении 0,5 см. от линии перелома по всему диаметру. Спицей Киршнера с перьевой заточкой разрушали эндост глубину 0,5 см. Затем в костномозговой канал проксимального отломка ретроградно вводили спицу диаметром 1 мм. Отломки сопоставлялись и спица вводилась из центрального отломка в периферический. Гемостаз и глухое ушивание. Дополнительно отломки не фиксировались. Животным вводили антибиотики в рану непосредственно перед ее ушиванием, а также на протяжении 2 суток послеоперационного периода.

Схема введения препаратов. В эксперименте использовался перфторан (ОАО НПФ «Перфторан», г. Пущино) и изотонический раствор хлорида натрия аптечного приготовления. Введение препаратов во всех группах исследования в обеих сериях эксперимента осуществлялось под наркозом и в асептических условиях. В группах с интрамедуллярным способом введения № 2, 5 (табл. 1, 2) животным производилась артротомия коленного сустава оперированной конечности. Стоматологической конусовидной фрезой наносился точечный дефект в межмыщелковой ямке на всю толщину хрящевого покрова и субхондрального слоя бедренной кости. Интрамедуллярно в дистальный метафиз через инъекционную иглу медленно вводили соответствующий группе наблюдения препарат из расчета 1 мл на 100 г веса животного (в среднем 2,4 мл). По окончанию манипуляции рана ушивалась наглухо. Животным 3-й группы перфторан в той же дозе вводили внутрибрюшинно. В 4-й группе перфторан инъекционным способом вводился в межотломковую зону.

Клинические методы исследования

Всех животных наблюдали на протяжении всего эксперимента. При общем осмотре оперированной конечности оценивали изменения кожи, состояние раны, швов, мышц, наличие деформаций, опорную функцию конечности. У всех групп животных второй серии эксперимента оценивали степень сформированное™ костной мозоли рентгенологическим методом на аппарате «РДК-50/6». Расстояние между

фокусом рентгеновской трубки и кассетой составляло 60 см при напряжении - 40 kV, силе тока - 100мА и экспозиции в 0,20 сек.

Морфологические методы исследования

Выведение животных из эксперимента осуществлялось передозировкой наркоза. Для исследования иссекались фрагменты конечностей, включавшие зону экспериментального воздействия с окружающими тканями.

Материал фиксировался в 10% нейтральном формалине. Декальцинация солями этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА). После стандартных процедур заливки в парафин и микротомирования, срезы толщиной 10-12 мкм окрашивались по Ван-Гизон, Маллори и гематоксилин-эозином. Наличие солей кальция в костной мозоли оценивали по препаратам, импрегнированными по Коссу. В этом случае изготавливали поперечные срезы через костную мозоль без предварительной декальцинации. Наличие высокосульфатированных гликозоаминогликанов в межклеточном веществе оценивали по препаратам, окрашенным альциановым синим при pH 1.0 и 2.5.

После юстировки оптической системы микроскопа Leica -СМЕ с помощью фотоаппарата Olympus SP350 были сфотографированы интересующие участки препаратов при увеличениях 100 * и 400*.

Морфометрию осуществляли с помощью версии свободно распространяемой программы Image-J по цифровым микрофотографиям по логическим алгоритмам, приведенным в руководстве Г.Г. Автандилова (1990).

Измерению подлежали: толщина костной мозоли и клеточный состав инфильтрата (в серии исследования №1). При этом полиморфноядерные лейкоциты, лимфоциты, макрофаги и плазматические клетки дифференцировали на основе кариологических признаков. Процентное соотношение указанных представителей клеточной популяции рассчитывали после подсчета 100 клеток в нескольких полях зрения при увеличении микроскопа х400, для чего использовали объектив с встроенной диафрагмой, сужающей видимое поле зрения.

Методы статистической обработки данных

В работе использованы возможности пакета анализа данных приложения MS Office 2003 - MS Excel. Лицензией на право использования этой версии программного комплекса обладает ГОУ ВПО «Курский государственный медицинский университет» Росздрава.

Учитывая низкую чувствительность к виду распределения данных в вариационных рядах нами использован метод определения достоверности отличий в сравниваемых группах по расхождению доверительного интервала при заданном значении р<0.05 (Гайдашев И., 2001; Медик В.А., Токмачев М., 2007; Платонов, А.Е., 2000).

В главе третьей - «Результаты собственных исследований» установлено, что в межотломковой зоне к третьим суткам после моделирования высокоэнергетического перелома активно протекают процессы, характерные для экссудативной фазы воспаления, сопровождающиеся ректрутированием в очаг воспаления гранулоцитов и моноцитов, увеличением количества активированных макрофагов (рис.1, табл. 3).

В связи с этим, а также из-за повреждения сосудов эндоста и периоста снижается перфузия тканей кровью. Очевидно, сосудистое русло окружающих зону перелома тканей и скелетных мышц участвует в перераспределении кровотока,

принимая на себя роль временного коллектора морфологического субстрата коллатерального кровотока.

крови и, собственно,

*4

„_р

ММ *

ш * *

ШШЖ

Рис. I. Инфильтрат вокруг погибшего участка

проксимального отломка бедренной кости. Окраска гематоксилин-эозином. Микрофото. Ув.х400.

Таблица 3

Состав клеточной популяции инфильтрата в межотломковой зоне

№ Группы клетки

ПЯЛ Л М Пк

Контрольная (пр-ты не вводились) 72.1 ±16.34 13.2 5.3±2.16 0.9 20.5±5.76 3.22 2.1±0.32 0.19 М±ш 1

2. Перфторан интрамедуллирно 54.7±9.48 7.1 ll.5t4.21 3.12 30.6*4.21 2.5 3.2±0.29 0.18 М±ш 1

3. Перфторан внутрибрюшинно 61.8±10.13 9.5 9.315.67 3.67 25.6±5.1 2.7 3.3±0.43 0.17 М±ш t

4. Перфторан в межотломковую зону 68.4±16.35 12.87 11.98±7.21 5.32 16.2±4.41 2.95 3.5±0.32 0.18 М±ш (

5. Физраствор интрамедуллирно 76.3±18.64 15.3 10.8±5.17 4.8 9.2±3.74 2.4 3.7±0.41 0.17 М±т 1

Примечание: ПЯЛ - полиморфноядерные лейкоциты, Л- лимфоциты, М -макрофаги, Пк - плазматические клетки. Штриховкой выделены ячейки таблицы, в которых приведены данные, имеющие статистически значимые отличия от контрольной группы при р<0.05

По видимому, процессы «уборки» погибших клеток и резорбции сгустков крови достигают своего пика к седьмым суткам после моделирования перелома. К этому же времени начинается восстановление регионарного кровотока. Из вышесказанного следует, что целесообразно исследовать динамику восстановления костной ткани и целостности диафиза бедренной кости в зоне высокоэнергетического перелома в течение более длительного времени.

Сравнительное исследование динамки консолидации костных отломков но результатам анализа рентгенограмм животных второй серии эксперимента показало, что в контрольной группе в одном случае консолидация перелома наступила на 45 сутки и в одном - на 60-е, в остальных случаях развился ложный

сустав. Во второй группе консолидация у одного животного на 30 сутки, у четырех на 45 и у четырех выведенных из опыта на 60 сутки. В одном случае в результате миграции спицы образовался ложный сустав. В третьей группе сращение перелома определялось у одного животного на 45 сутки и у двух на 60-е. У остальных развился ложный сустав.

Похожие результаты зарегистрированы в четвертой группе: в двух случаях консолидация на 45 сутки и в двух случаях - иа 60-е. То есть интрамедулляриое введение перфторана ускоряло формирование костной мозоли, что привело к консолидации костных отломков на 45 сутки в 80% случаев. Это достоверно выше, чем в группах с внутрибрюшинным введением препарата или же его введением в межотломковую зону. Важно отсутствие осложнений в виде формирования ложного сустава в этой группе эксперимента.

Таким образом, отмеченная в предыдущей серии исследования выраженная макрофагальная реакция при внутрикостном введении перфторана, по-видимому, способствует оптимизации репаративных процессов в зоне моделированного перелома, что проявляется в более раннем проявлении рентгенологических признаков формирования костной мозоли и отсутствии осложнений на всех сроках наблюдения.

При изучении отличительных особенностей репаративной регенерации костной ткани диафнза бедренной кости экспериментальных животных на сроках 15-60 суток наблюдения после моделирования высокоэнергетического перелома установлено, что в 1й группе экспериментальных животных (контроль) иа сроках 15 и 30 суток после экспериментального воздействия обращает на себя внимание разнонаправленность пучков коллагеновых волокон в наружной мозоли. Значительное их количество ориентировано тангенциально к плоскости перелома. Пучки коллагеновых волокон в формирующейся внутренней мозоли идут параллельно оси отломков. Между пучками коллагеновых волокон обнаруживаются сосуды микроциркуляторного русла, количество которых в поле зрения возрастает к 30-м суткам наблюдения.

При морфометрическом исследовании препаратов контрольной группы обнаружено, что на 15-е сутки наблюдения толщина костной мозоли составляет 0.5 мм и незначительно утолщается к 30 суткам (в случае успешной консолидации отломков), сохраняя эти размеры и в течение последующих двух недель наблюдения (45 суток). Обращает на себя внимание то, что лишь на 60-е сутки толщина костной мозоли начинает статистически достоверно уменьшаться по сравнению со сроками наблюдения 15 и 30 суток (рис. 2), что может свидетельствовать о наступлении стадии ремоделирования костной мозоли.

При исследовании препаратов 2- й группы экспериментальных животных (интрамедулляриое введение перфторана) на малых увеличениях обнаружены малая толщина формирующейся внутренней костной мозоли, и слабая выраженность наружной мозоли на всех сроках наблюдения. Вокруг мозоли обнаружена выраженная соединительнотканная капсула, консолидированная с периостом проксимального и дистального отломков и имеющая такую же толщину (рис. 3). Нарушения геометрии диафиза в области перелома минимальны в этой группе по сравнению с другими группами в этой серии исследования.

В препаратах межотломковой зоны на 30 сутки после моделирования перелома обнаруживается сформированная костная мозоль, построенная из волокнистой костной ткани, пучки которой строго ориентированы.

Рис. 2. Толщина костной мозоли (мкм) в контрольной группе животных (2-я серия эксперимента). Примечание: черной заливкой показаны границы доверительного интервала при р<0.05. Вертикальная штриховка - стандартное отклонение.

Рис. 3. Состояние костной мозоли во второй (интрамедуллярное введение перфторана) группе животных на 30-е сутки после моделирования перелома. Слабая выраженность наружной костной мозоли. Окраска по Ван-Гизон Макросъемка препарата.

Анализ и сравнение препаратов в группе эксперимента с впутрибрюшинным введением перфторана (3 группа) после моделирования высокоэнергетического

перелома показали, что на 15-суткн после экспериментального воздействия толщина мозоли достоверно меньше по сравнению с контрольной группой (рис. 4).

На 21-е сутки имеет место утолщение костной мозоли с одновременным увеличением в объеме наружной костной мозоли. Следует полагать, что это следствие задержки перехода пролиферативмой фазы воспалительного процесса в зоне перелома в фазу ремоделирования.

Тем не менее, уже на 30-сутки после экспериментального воздействия толщина мозоли достигает значений 0.296±0.0916 мм, что статистически достоверно меньше, чем в контрольной группе на любом сроке и также по сравнению с 15 и 21 сутками в этой группе животных.

800 ...........

700 ИИИИИИИИИИИИИИИИИИ^

600 S

500 I

400 I

300 I

200 I

100 I

ПБ15 ПБ21

ПБЗО

Рис. 4. Толщина костной мозоли (мкм) в группе животных с внутрибрюшинным введением перфторана (2-я серия эксперимента). Примечание: черной заливкой показаны границы доверительного интервала при р<0.05. Вертикальная штриховка - стандартное отклонение.

Анализ данных, полученных при морфометрическом исследовании препаратов в группе эксперимента с введением перфторана в межотломковую зону после моделирования высокоэнергетического перелома показал, что на 15-сутки после экспериментального воздействия толщина мозоли не отличается от контрольной группы (рис. 5) и составляет 0.53±0.119 мм.

На 21-е сутки толщина костной мозоли уменьшается до значений 0.345±0.135 мм, что статистически достоверно меньше чем на этом же сроке после экспериментального воздействия в контрольной группе животных и в группе с внутрибрюшинным введением препарата.

На 30-е сутки эксперимента в межотломковой зоне обнаруживается грубая волокнистая костная ткань с очагами обызвествленной хрящевой ткани (рис. 6).

5 группа экспериментальных животных (ин грамедуллярное введение физиологического раствора)

Исследование препаратов в этой серии показало, что во всех случаях на 15-е сутки после моделирования высокоэнергетического перелома наблюдается

формирование выраженной наружной и внутренней костной мозоли. Это приводит к существенной деформации диафиза в зоне перелома, сохраняющемся и на более

поздних сроках наблюдения (рис. 7).

" — --------

400 - ----- - ^^ _ ВЦ.--.

300 - - - - ^Р.- : - .....ШЦ

Рис. 5. Толщина костной мозоли (мкм) в группе животных с введением перфторана в межотломковую зону (2-я серия эксперимента). Примечание: черной заливкой показаны границы доверительного интервала при р<0.05. Вертикальная штриховка - стандартное отклонение.

—

■ ■

ПМ15 ПМ21 ПМЗО ПМ45

Рис. 6. Состояние костной мозоли в группе животных №4 с введением перфторана в межотломковую зону (2-я серия эксперимента) на 30-е сутки после моделирования перелома. Окраска по Ван-Гизон. Ув. XI00

Рис. 7. Группе животных №5 с интрамедуллярным введением физиологического раствора (2-я серия эксперимента) на 30-е сутки после моделирования перелома. Деформация диафиза бедренной кости. Окраска гематоксилин-эозином. Макросъемка препарата.

При морфометрии обнаружено, что средняя толщина внутренней мозоли в этой группе эксперимента превышает таковую во всех остальных группах, но статистически значимым это увеличение следует считать только по сравнению с внутрибрюшинным и интрамедуллярным введением препарата (рис.8).

900 800 700 600 500 400 300 200 100 0

Рис. 8. Толщина костной мозоли (мкм) в группе животных с интрамедуллярным введением физраствора (2-я серия эксперимента). Примечание: черной заливкой показаны границы доверительного интервала при р<0.05. Вертикальная штриховка - стандартное отклонение.

- ' ■ _ -

-т- 1 -

К15 ФР15 ПБ15 ПМ15

Толща внутренней мозоли состоит из пластов хондроцитов, различно ориентированных. Определяются первичные изогенные группы, разделенные большая часть из которых разделены внутренними прослойками на вторичные изогенные группы. Пласты хондроцитов имеют в своих центральных частях расширенные кровеносные сосуды, преимущественно венулярного типа и отделяются друг от друга тонкими прослойками поверхностных хондроцитов, уплощенные ядра которых имеют общую ориентацию (рис. 9, 10). На периферии пластов также отмечаются очаги минерализации хряща.

Рис. 9. Внутренняя костная мозоль в группе животных с интрамедуллярным введением физраствора (2-я серия эксперимента). Окраска по Маллори. Микрофото. Ув. Х100

Рис. 10. Фрагмент рисунка 33. Кровеносные сосуды в окружении хондроцитов. По мере удаления от сосудистого комплекса повышается степень дифференцировки хондроцитов и сложность организации изогенных групп. Микрофото. Окраска по Маллори. Ув. Х400.

При окраске альциановым синим отчетливо видно, что межклеточный метрике вокруг поверхностных хондроцитов содержит низкосульфатированные

гликозоамингликаны и протеогликаны. В зоне «пузырчатого» хряща отмечаются признаки организации хондроцитов в столбы. Это позволяет предполагать, что в данном случае происходит аппозиционный рост хряща, что типично для гиалинового хряща выстилающего суставную поверхность. Таким образом, следует предполагать возможность формирования ложного сустава (рис.11).

' к IV ^ '!}

1111311 / • у •яй

ШпЯЙШ! Щ : Ш Ш Ш^'ШшШ Ы&.' Ш1ЩП1111 ЯШ шт, • ШрШй! виьш» ^тшшш шт АЛ ■■ ■ '■>, ■ ■ { . . V. / К ' ." 1 ' ' '' !1Цр|р й * V = С " 1 1 ; ШЯШШШ • ;\:Л1 $ 1 'Л Ъ- ' 5 ' Т. Ь А '

¡¡¡«¡¡ш мм$ ¡¡»¡(¡¡¡в мм шШт 1|рВ1:11 ' ШЯвШ - V® III

Рис. 11. Участок внутренней костной мозоли в группе животных №5 с интрамедуллярным введением физраствора (2-я серия эксперимента), 15-е сутки после моделирования высокоэнергетического перелома. Окраска альциановым синим 15 при рН = 2,5. Микрофото. Увеличение - х400.

На более поздних сроках наблюдения (30, 45 и 60 суток) общая характеристика морфологических особенностей ремоделирования костной мозоли за исключением случаев формирования ложных суставов соответствует описанным ранее группам экспериментальных животных 2-й серии эксперимента.

Отличительной особенностью является запаздывание стадий ремоделирования наружной и внутренней костной мозоли по сравнению с всеми группами с введением перфторана и статистически достоверно большая толщина внутренней костной мозоли на всех сроках наблюдения после моделирования перелома.

Таким образом, толщина костной мозоли в целом и выраженность отдельных ее слоев были минимальны во второй группе эксперимента. Поскольку единственным отличием между сравниваемыми группами является способ введения перфторана, следует считать доказанным то, что интрамедуллярное введение перфторана способствует более быстрому и оптимальному восстановлению диафиза бедренной кости после экспериментального высокоэнергетического перелома ее диафиза (таблица 4).

Таблица 4

Сравнительная оценка влияния способа введения перфторана на некоторые характеристики процесса восстановления целостности диафиза бедренной кости после высокоэнергетического перелома

Препарат Физр-р Перфторан

Группа эксперимента №5 №2 №3 №4

Способ введения в/к в/к в/б местно

Концентрация в области перелома шах шах тт средний уровень

Количество перфторофагов в области перелома Нет тах тт средний уровень

Выброс воспалительных цитокинов макрофагами и ПЯЛ, находящимися в области перелома тах тт тах средний уровень

Появление рентгенологических признаков консолидации отломков (сутки) 30 15 21 21

Ложный сустав на 60 сутки +++ - + +

Толщина костной мозоли на 30-е сутки (в условных единицах) +++ + ++ +

Выводы

1. При высокоэнергетическом переломе диафиза бедренной кости, сопровождающемся разрушением эндоста и периоста Четырехразовое интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан на протяжении первых 7 суток после травмы достоверно повышает относительное количество макрофагов в 1,8 раза и в 2 раза снижает количество нейтрофилов. Введение перфторана в полость брюшины также статистически достоверно снижает количество нейтрофилов в инфильтрате в 1,3 раза по сравнению с контролем и, в отличие от интрамедуллярного способа введения, достоверно повышает количество лимфоцитов в 4 раза.

2. Введение Перфторана в межотломковую зону на протяжении 7 суток после моделирования высокоэнергетического перелома не приводит к статистически достоверным по сравнению с контролем качественным и количественным изменениям популяции клеток воспалительного инфильтрата.

3. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан оптимизирует формирование костной мозоли в наибольшей степени по сравнению с внутрибрюшинным и местным способами введения. Это подтверждается уменьшением толщины формирующейся костной мозоли соответственно в 3,1 и 2,3 раза.

4. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан по сравнению с внутрибрюшинным и местным способами его введения снижает частоту замедления консолидации костных отломков и частоту формирования ложных суставов.

5. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан ускоряет разрешение экссудативной фазы воспаления в области высокоэнергетического перелома трубчатой кости, ускоряет и оптимизирует течение пролиферативной фазы воспаления.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

Статьи в рекомендованных ВАК рецензируемых журналах:

1. Дубровин, Г.М. Влияние перфторана на локальную микроциркуляцию и остеорепарацию при высокоэнергетических переломах а зависимости от способа его введения (экспериментальное исследование)/Дубровин Г.М., Иванов A.B., Яковлева О.В., Хсиянг Чен Ци, Иванов Д.А.// Вестник травматологии и ортопедии им. H.H. Приорова, 2008, №3, С23-26.

2. Яковлева, О.В. Влияние внутрикостного введения перфторана на динамику остеорепарации при экспериментальных высокоэнергетических переломах /Яковлева О.В., Чен Ци Хсиянг, Дубровин Г.М., Иванов А.В.//Вестник ВолГМУ,-Выпуск 2(26),2008.-С.65-67.

Патенты:

3. Полый перфорированный стержень для экспериментального внутрикостного остеосинтеза длинных трубчатых костей мелких животных и введения лекарственных препаратов в костномозговой канал /.Дубровин Г.М., Иванов A.B., Яковлева О.В., Чен Ц.Х., Иванов Д.А., Дубровина Е.Г. //Патент на полезную модель № 75566, зарегистрирован 20 августа 2008 г. опубл.20.08.2008 бюлл.№23

Статьи и тезисы в материалах всероссийских и международных конгрессов, симпозиумов, съездов н конференции:

4. Яковлева, О.В. Влияние внутрикостного введения перфторана на локальные микроциркуляторные расстройства при экспериментальных диафизарных переломах/ О.В. Яковлева, Чен Цы Хсиянг, Г.М. Дубровин, A.B. Иванов// Университетская наука: Взгляд в будущее. Сборник трудов 72-й научной конференции КГМУ и сессии ЦентральноЧерноземного научного центра РАМН. Российский симпозиум «Закономерности интеграции физиологических функций в норме и их дезинтеграции в патологии». - Курск: КГМУ, 2007.-Т.Н.-С.201-203.

5. Яковлева, О.В. Влияние перфторана на микроциркуляцию в межотломковой ткани при экспериментальных диафизарных переломах/О.В. Яковлева, Ю. Полякова, Чен Чи Хсиянг// Молодежная наука и современность. 72-я итоговая межвузовская конференция студентов и молодых ученых. В 2-х частях. Часть [.-Курск: КГМУ, 2007. - С. 149-150.

6. Яковлева, О.В., Влияние перфторана на локальную микроциркуляцию и остеорепарацию трубчатых костей при экспериментальных высокоэнергетических переломах /Яковлева О.В., Дубровин Г.М., Иванов A.B., Чен Чи Хсиянг// Наука и технологии. Секция 5. Новые технологии. - Краткие сообщения XXVIH российской школы. - Екатеринбург: УрО РАПН, 2008,- С.64-66.

7. Чен Чи Хсиянг, Регенерация пластинчатой костной ткани при введении перфторана различными способами/Чен Чи Хсиянг, Д.А. Иванов// Научно-практическая конференция с международным участием, посвященная 85-летию со дня рождения доктора медицинских наук, профессора Степанова Петра Федоровича - Смоленск: ГОУ ВПО Смоленская государственная медицинская академия, 2009.- С.39-40.

Лицензия ЛР № 020593 от 07.08.97

Подписано в печать 30.12.2009. Формат 60x84/16. Печать цифровая. Усл. печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,0. Тираж 100. Заказ 5392Ь.

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в Цифровом типографском центре Издательства Политехнического университета. 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29. Тел.: (812) 550-40-14 Тел./факс: (812) 297-57-76

Содержание диссертации, кандидата медицинских наук, Чен, Чи Хсианг

введение.::.

1. Обзор литературы.

1.1 Стадии воспалительной реакции в зоне перелома диафиза длинной трубчатой костей и механизмы регуляции репаративной регенерации

1.2 Физические факторы, влияющие на количественные и качественные характеристики репаративного остеогенеза.

1.3 Морфо-функциональные особенности строения сосудистого русла диафиза длинных трубчатых костей и его перестройка после высокоэнергетического перелома.

1А Недостатки существующих методов оптимизации репаративного остеогенеза и пути их совершенствования.

1.5 Физико-химические свойства перфторированных углеводородов. Биологические эффекты кровезаменителя с газотранспортной функцией

Перфторан».

Введение Диссертация по биологии, на тему "ОСОБЕННОСТИ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ВВЕДЕНИИ ПЕРФТОРАНА РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ"

Актуальность исследования. Рост показателей общего травматизма на протяжении последних 10-15 лет происходит на фоне роста частоты и тяжести осложнений травматических повреждений костей скелета. Во многих случаях это связано с нарушениями остеорепарации и зависит от объема повреждения и механизма самой травмы, природы травмирующего агента, развития инфекционных осложнений и ряда других факторов [9]. Несмотря на очевидный прогресс хирургической техники и медицинских технологий, появление новых средств и методов фармакологической коррекции [109, 162], частота нарушений консолидации отломков костей и возникновения ложных суставов остаётся на высоком уровне [3, 62, 71, 76, 84, 138, 175]. Так, по данным Ю.Г. Шапошникова (1997) причиной инвалидизации, наступившей вследствие травмы аппарата движения, в 70% случаях являются осложнения течения заживления переломов, а по данным ряда авторов [63, 86, 94, 177] от 6 до 25% случаев диафизарных переломов длинных трубчатых костей средних сегментов скелета свободных конечностей костей осложняются развитием ложных суставов. Совокупность перечисленных обстоятельств определяет актуальность изучения особенностей репаративной регенерации тканей в зоне травмы и, в частности, реактивности пластинчатой костной ткани. Разработка новых способов оптимизации репаративной регенерации костной ткани остается актуальной проблемой теоретической морфологии, решение которой имеет важное значение для травматологии [22, 24, 82, 103].

Известно, что особенностью течения процесса репаративной регенерации костной ткани является последовательная смена этапов. От момента альтерации до образования морфологически зрелой костной ткани, заполняющей костный дефект и восстановления функции кости, проходит достаточно много времени. При этом стадийность репаративного процесса и временная протяженность каждой стадии зависят от многих условий: объем и механизм повреждения, функциональные нарушения отдельных регуляторных систем и их сочетанные дисфункции [1, 7, 10, 18, 51], степень повреждения транспортных систем и выраженность отека и гипоксии. Одно из главных мест в этом, далеко не полном перечне обстоятельств, обусловливающих особенности течения репаративной регенерации костной ткани занимает сохранность и пролиферативная активность пула остеогенных клеточных элементов [25, 28, 30, 39, 91].

При точной репозиции и хорошей фиксации костных отломков, сохранности кровоснабжения зоны повреждения кости у молодых пациентов с неотягощенным анамнезом репаративный процесс имеет благоприятное течение и исход. Пожилой возраст, обширные костные дефекты, нарушение кровоснабжения зоны перелома, наследственные заболевания соединительной ткани, ослабление организма, связанное с перенесенными заболеваниями и т.п. снижают способность организма к остеогенезу. Восстановление поврежденных костей в этих случаях может оказаться неполноценным или замедленным [62, 86].

Решение указанной проблемы возможно посредством оптимизации состояния внутритканевой среды непосредственно в зоне регенерации, а также активации остеогенеза с выходом за пределы генетического алгоритма остеогенных клеток и их предшественников, характерного для естественного течения репаративной регенерации. При этом необходимо учитывать, что основным механизмом как физиологической, так и репаративной костной регенерации является пролиферация и дифференцировка предшественников остеогенных клеток, находящихся в периосте и эндосте [28, 39, 42, 43]. Перечисленные структуры как раз и повреждаются в наибольшей степени при диафизарных переломах длинных трубчатых костей. Поэтому частота посттравматических осложнений, связанных с нарушением репаративного остеогенеза, остается достаточно высокой. В первую очередь потому, что в условиях гипоксии в области повреждения происходит дифференцировка остеогенных клеток в хондробласты с последующим формированием ложного сустава даже и при надежной фиксации репонированных отломков. Это побуждает к постоянному поиску средств и способов нормализации кровотока в зоне травмы с целью купирования гипоксии в области перелома с целью оптимизации формирования костной мозоли [70].

В этой связи перспективно использование функциональных возможностей кровезаменителей с газотранспортной функцией, в частности перфторана. Среди биолбгических эффектов при введении перфторана разработчики препарата отмечают улучшение показателей гемодинамики, в том числе мембраностабилизирующий и кардиопротекторный эффекты. Улучшение реологических показателей крови происходит за счет повышения эластичности мембраны эритроцитов. Перфторан предназначен для возмещения острой и хронической гиповолемии при травматическом, геморрагическом, ожоговом и инфекционно-токсическом шоке, черепно-мозговой травме, операционной и послеоперационной гиповолемии; для лечения нарушений микроциркуляции и периферического кровообращения (изменении тканевого метаболизма и газообмена, гнойно-септическом состоянии, инфекции, нарушении мозгового кровообращения, жировой эмболии); а также применяется при регионарной перфузии, лаваже легких, для промывания гнойных ран брюшной и других полостей; для противоишемической защиты донорских органов [35].

Цель исследования: изучить . особенности репаративной регенерации костной ткани после экспериментального моделирования высокоэнергетического перелома при различных способах введения кровезаменителя с газотранспортной функцией «Перфторан».

Задачи исследования:

1. Изучить динамику восстановления пластинчатой костной ткани компактного костного вещества после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы.

2. Провести сравнительное рентгенографическое исследование особенностей консолидации костных отломков и формирования костной мозоли на сроках 3, 7, 15, 21, 30, 45 и 60 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторана различными способами (местно, внутрибрюшинной и интрамедуллярно).

3. Изучить морфологические отличия воспалительного инфильтрата в межотломковой зоне на сроках 3 и 7 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторана различными способами (местно, внутрибрюшинной и интрамедуллярно).

4. Исследовать отличительные морфологические особенности формирования костной мозоли на сроках 15, 21, 30, 45 и 60 суток после моделирования высокоэнергетического перелома диафиза бедренной кости белой крысы и введения перфторана различными способами (местно, внутрибрюшинной и интрамедуллярно).

Научная новизна. На значительном экспериментальном материале при высокоэнергетических переломах диафизов длинных трубчатых костей доказана целесообразность применения перфторана с целью оптимизации репаративиой регенерации пластинчатой костной ткани компактного костного вещества диафизарной локализации.

Впервые для оптимизации репаративной регенерации пластинчатой костной ткани диафизов длинных трубчатых костей применено введение кровезаменителя с газотранспортной функцией в костно-мозговой канал.

С помощью рентгенологического и комплекса морфологических методов в ходе сравнительного экспериментального исследования доказана эффективность внутрикостного (интрамедуллярного) способа введения препарата по сравнению с'внутрибрюшинным (системным) и местным (в область перелома) способами.

Практическая значимость работы. Создано техническое устройство (полый перфорированный стержень для экспериментального внутрикостного остеосинтеза длинных трубчатых костей мелких животных и введения лекарственных препаратов в костномозговой канал), могущее стать прототипом для разработки аналогичных по функциональным возможностям устройств для применения их на людях.

Разработан новый способ применения известного лекарственного вещества по новому назначению, предполагающий адресную доставку кровезаменителя с газотранспортной функцией непосредственно в зону перелома, позволяющий избежать дополнительной травматизации и уменьшить дозу вводимого препарата.

Показано, что внутрикостное (интрамедуллярное) введение кровезаменителя с газотранспортной функцией перфторан при высокоэнергетических переломах диафизов длинных трубчатых костей оптимизирует репаративный остеогенез. Иные способы введения перфторана (внутрибрюшинный и местный — в межотломковое пространство) существенно не влияют на течение репаративных процессов в зоне перелома

Реализация работы. Основные положения, выносимые на защиту, выводы и практические рекомендации внедрены в лекционный курс и практическую часть учебного курса кафедры гистологии, эмбриологии и цитологии Ивановской государственной медицинской академии, кафедр морфологического профиля и кафедры травматологии и ортопедии с курсом военно-полевой хирургии Курского государственного медицинского университета, а также кафедры анатомии и гистологии Белгородского государственного университета (приложение 1).

Апробация работы. Основные результаты, полученные в ходе исследования были представлены на итоговых научных сессиях Курского государственного медицинского университета и ЦентральноЧерноземного научного центра РАМН (Курск, 2007, 2008, 2009), конференции молодых учёных КГМУ (Курск, 2007), межкафедральной конференции морфологических кафедр КГМУ (Курск, 2009), Научно-практической конференции с международным участием, посвященной 85-летию со дня рождения доктора медицинских наук, профессора Степанова Петра Федоровича (Смоленск, 2009).

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 6 статей, в том числе 2 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Получено 1 свидетельство на полезную модель и 1 положительное решение на выдачу патента РФ.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 118 странице основного текста, иллюстрирована 6 таблицами и 36 рисунками, среди которых микрофотографии гистологических препаратов, графики и гистограммы. Работа состоит из введения, глав «обзор литературы», «материал и методы исследования», главы «результаты собственных исследований», заключения, выводов, практических рекомендаций и приложения. Указатель использованной

Заключение Диссертация по теме "Гистология, цитология, клеточная биология", Чен, Чи Хсианг

Выводы

1. При высокоэнергетическом переломе диафиза бедренной кости, сопровождающемся разрушением эндоста и периоста Четырехразовое интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан на протяжении первых 7 суток после травмы достоверно повышает относительное количество макрофагов в 1,8 раза и в 2 раза снижает количество нейтрофилов. Введение перфторана в полость брюшины также статистически достоверно снижает количество нейтрофилов в инфильтрате в 1,3 раза по сравнению с контролем и, в отличие от интрамедуллярного способа введения, достоверно повышает количество лимфоцитов в 4 раза.

2. Введение Перфторана в межотломковую зону на протяжении 7 суток после моделирования высокоэнергетического перелома не приводит к статистически достоверным по сравнению с контролем качественным и количественным. изменениям популяции клеток воспалительного инфильтрата.

3. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан оптимизирует формирование костной мозоли в наибольшей степени по сравнению с внутрибрюшинным и местным способами введения. Это подтверждается уменьшением толщины формирующейся костной мозоли соответственно в 3,1 и 2,3 раза.

4. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан по сравнению с внутрибрюшинным и местным способами его введения снижает частоту замедления консолидации костных отломков и частоту формирования ложных суставов.

88 ч

5. Интрамедуллярное введение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан ускоряет разрешение экссудативной фазы воспаления в области высокоэнергетического перелома трубчатой кости, ускоряет и оптимизирует течение пролиферативной фазы воспаления.

Практические рекомендации

1. При разработке новых методов стимуляции и оптимизации репаративной регенерации костной ткани при высокоэнергетических переломах, сопровождающихся разрушением периоста и эндоста I следует учитывать зависимость направления дифференцировки остеогенных клеток от качества репозиции, надежности иммобилизации и уровня оксигенации остеогенных клеток в формирующейся костной мозоли.

2. Целесообразно применение кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан для оптимизации репаративной регенерации костной ткани при высокоэнергетических переломах трубчатых костей.

3. Наиболее предпочтительным способом введения кровезаменителя с газотранспортной функцией Перфторан при высокоэнергетических переломах трубчатых костей является его инъекция непосредственно в полость костномозгового канала через полости в штифтах для интрамедуллярного остеосинтеза.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата медицинских наук, Чен, Чи Хсианг, Санкт-Петербург

1. Автандилов, Г.Г. Медицинская морфометрия: руководство/ Г.Г. Автандилов.- М.: Медицина, 1990. 384 с.

2. Базарный, В.В. Механизмы макрофагально-лимфоцитарной регуляции дистракционного остеосинтеза / В.В. Базарный, А.В. Осипенко // Гений ортопедии. 1996) - № 2 — 3. — С.125.

3. Банин, В.В. Роль перицитов в механизме новообразования сосудов регенерирующей соединительной ткани /В.В. Банин// Морфология.-2004.-Т.125,№1.-С.45-50.

4. Бачу, И.С. Функциональная внутрикостная циркуляция / И.С. Бачу, Г.И. Лаврищева, Г.А. Оноприенко. Кишинев: Штиинца, 1984.168 с.

5. Берченко Г.Н. Заболевания костно-суставной системы. В кн.: «Патология (руководство)». Под редакцией Пальцева М.А., Паукова

6. B.C., Улумбекова Э.Г.- Издательский дом Гэотар-Мед. М., 2002. -С. 565597.

7. Бобро, Л.И. Фибробласты и их значение в тканевых реакциях/ Л.И. Бобро// Архив патологии.- 1990. -Т.52, Вып. 12. С.65-68.

8. Богданова Л.А., Маевский Е.И., Иваницкий Г.Р., Пушкин

9. C.Ю., Аксенова О.Г. Краткий обзор применения перфторан в клинике. // Пер фтору глеродные соединения в медицине и биологии.- Пущино: Сборник материалов XIII Международной конференции, 2003, С. 18-32.

10. Влияние гипербарической оксигенации на активность репаративного костеобразования при лечении переломов по Илизарову у пожилых людей / В.И. Шевцов, А.А. Свешников, Ю.М. Сысенко и др. // Гений ортопедии. 2002. - № 3. - С. 67-73.

11. Воспаление /под. Ред. В.В. Серова, B.C. Паукова. М.: Медицина, 1995. - 640 с.

12. Гайдашев И. Анализ и обработка данных: специальный справочник СПб: Питер, 2001.-752с.

13. Герасимов Ю.В. и соавт. Дифференцировочные потенции клональных штаммов костно-мозговых фибробластов // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1986. -№6. - С. 717-719.

14. Гирголав, С.С. Огнестрельная рана / С.С. Гирголав. JI. Военно-медицинская академия, 1956. - 330 с.

15. Гистофизиология капилляров/ В.И.Козлов, Е.П.Мельман,

16. Е.И.Нейко, Б.В.Шутка. СПб.: Наука, 1994.- 125с.

17. Гололобов, В.Г. Регенерация костной ткани при заживлении огнестрельных переломов /В.Г. Гололобов. СПб.: Петербург - XXI век, 1997.- 160 с.

18. Голубев, A.M. Применение перфторана в профилактике постреанимационных осложнений (экспериментально-морфологическое исследование)//А.М. Голубев, В.В. Мороз// В сборнике «Перфторорганические соединения в биологии и медицине».-Пущино, 2001.- С.96-100.

19. Данилов, Р.К. и соавт. Гистологические основы регенерации тканей опорно-двигательного аппарата // Ортопедия и травматология . -2000.-№2.-С. 102.

20. Данилов, Р.К. Раневой процесс: гистогенетические основы -СПб:ВМедА им. С.М. Кирова, 2007. 380 е.; ил.

21. Демин, Д.В. Иммуномодулирующий эффект перфторана при лечении острого панкреатита / Д.Б. Демин, А.И. Смолягин, Е.В. Попова, B.C. Тарасенко// Вестник уральской медицинской академической науки.- 2009.-№2/1,- С.205-207.

22. Денисов-Никольский, Ю.И. Морфофункциональная характеристика эндоста в связи с проблемой ремоделирования кости/

23. Ю.И. Денисов-Никольский, А.А. Докторов, Пак Тван Чор // Архив патологии 1998. - Т.60, № 5. - С. 19.

24. Дмитриев, В.П. Применение озона на догоспитальном и госпитальном этапах для улучшения результатов лечения ран, открытых переломов и ожогов конечностей: автореферат диссертации кандидата медицинских наук / В.П. Дмитриев. Саранск, 2002. - С. 24.

25. Дозозависимое влияние перфторана на заживление ран после кровопотери/ Л.В. Усенко, Л.А. Палиенко, Е.Н. Клигуненко, А.И. Новикова// Сб. науч. тр. «Перфторорганические соединения в биологии и медицине» выпуск VIII.- Пущино, 1997.- С.104-117.

26. Зусманович, Ф.Н. Новый метод активации коллатерального кровообращения реваскуляризирующая остеотрепанация/ Ф.Н. Зусманович // Вестн. Хир. - 1991. - №5-6. - С. 114-115.

27. Иваницкий, Г.Р. Биофизические основы создания перфторуглеродных сред и газотранспортных кровезаменителей (обзор)/ Г.Р. Иваницкий//Перфторорганические соединения в биологии и медицине. -Пущино, 2001.-С.4-48.

28. Инструкция по медицинскому применениюI

29. Кровезаменитель с газотранспортной функцией Перфторан», Р.001962/01-2002 от 24.12.2002.

30. Капцов, В.В. Дисперстность и электрическая проводимость перфторуглеродных эмульсий/ В.В. Капцов// Сб. науч. тр. «Перфторорганические соединения в биологии и медицине» Пущино, 1999,- С.203-218.

31. Карлсон, Б. Регенерация / Б. Карлсон. — М.: Наука, 1986. — 212 с.

32. Киселев, С.О. Новая версия саногенеза оксигенобаротерапии (адаптационно-физиологическая концепция) / С.О. Киселев // Гипербарическая физиология и медицина. 1998. -№ 2.-С.3-14.

33. Клинические аспекты гипербарической оксигенации: учебно-методическое пособие / под ред. В.Н. Серова. М., 1985. - С. 59 -69.

34. Клишов, А.А. Гистогенез и регенерация тканей / А.А. Клишов. JL: Медицина, 1984. - 232 с.

35. Клишов, А.А. Гистогенез, регенерация и опухолевый рост скелетно-мышечной ткани / А.А. Клишов. Л.: Медицина, 1971. - 175 с.

36. Котельников, Г.П. Гравитационная терапия в коррекции нарушений репаративного остеогенеза / Г.П. Котельников, А.В. Яшков. Самара: СамГМУ, 2000. - 208 с.

37. Крупаткин, А.И. Применение лазерной допплеровской флоуметрии при последствии травм опорно-двигательного аппарата/

38. A.И. Крупаткин //Первый Всеросийский симпозиум "Применениелазерной доплеровской флоуметрии в медицинской практике". -Москва,1996. -С.52-54.

39. Кузнецова И.Н. Биофизические механизмы газотранспортной функции эмульсии перфторуглеродных соединений.// Перфторорганические соединения в биологии и медицине. Пущино, 2001, с.4 -49.

40. Кузнецова, И.Н. О воздействии эмульсии перфторуглеродов на организм/ И.Н. Кузнецова// В сборнике «Перфторорганические соединения в биологии и медицине».-Пущино, 2001.- С. 70-76.

41. Кузнецова, И.Н. Эмульсии перфторуглеродов увеличивают резервные возможности газотранспортной функции крови/ И.Н. Кузнецова// Сб. науч. тр. «Перфторорганические соединения в биологии и медицине» выпуск VIII.- Пущино, 1997.- С.73-83.

42. Лазарев, Н.В. Стимуляторы регенерации и анаболизаторы / Н.В. Лазарев, Р.И. Лифшиц //Клиническая хирургия. 1983. - №1. -С.15-19.

43. Лазерная допплеровская флоуметрия в диагностике больных с различными формами диабетической стопы/ В.Т.Кривихин,

44. B.И.Козлов, Н.М.Доценко, И.И.Буркин // Материалы международнойконференции по микроциркуляции. Москва - Ярославль, 1997. - С.145-147.

45. Леонов, А.Н. Гипероксия.- Адаптационно-метаболическая концепция саногенеза / А.Н. Леонов // Бюллетень гипербарической биологии и медицины. 1994. - Т. 1, № 1. - 3; Т. 2, № 1-4.

46. Лукьянов, Ф.В. Способ оценки функционального состояния сосудов микроциркуляторного русла/ В.Ф.Лукьянов // Материалы международной конференции по микроциркуляции. Москва -Ярославль, 1997. - С. 148-150.

47. Лукьянова, Л.Д. Гипоксия при патологиях. Молекулярные механизмы и принципы коррекции/ Л.Д. Лукьянова// В сборнике «Перфторорганические соединения в биологии и медицине».-Пущино, 2001.- С.56-70.

48. Медик, В. А. Математическая статистика в медицине: учебное пособие /В.А. Медик, М. Токмачев.- М.: Финансы и статистика, 2007.-800 с.:ил.

49. Местное применение перфторана в комплексном лечении длительно заживающих ран/ Е.Н. Клигуненко, Е.Ю. Сорокина, В.И. Рожко, Н.Н. Никитченко// Сб. науч. тр. «Перфторорганические соединения в биологии и медицине» Пущино, 1999.- С. 146-150.

50. Метод лазерной допплеровской флоуметрии: Пособие для врачей/ Козлов В.И., Мач Э.С., Литвин Ф.Б. и др. М., 2001. - 24 с.

51. Миронов С. П. Современный чрескостный остеосинтез в травматологии / С. П. Миронов, А. И. Городниченко // Материалы конгресса «Новые имплантаты и технологии в травматологии и ортопедии». Ярославль, 1999. - С. 256-266.

52. Миронов С.П., Кокорина Е.П., Андреева Т.М., Огрызко Е.В. Состояние травматолого-ортопедической помощи населению Российской Федерации // Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2007. № 3. - С.3-10.

53. Михайлов С.В., Дулаев А.К., Гололобов В.Г. Местное использование перфторана как способ сохранения жизнеспособности тканей в зонах огнестрельных переломов костей конечностей //Труды Военно-медицинской академии и. С.М. Кирова. 1999. - 248. - с.273-277.

54. Михайлова Л.Н. К вопросу о формировании капилляров и состояния сосудистой сети при регенерации костной ткани // Гений ортопедии. 1996. - № 2-3. - С. 140.

55. Модифицирующее действие эмульсий ПФОС и других корпускулярных сред на активность нейтрофилов/ Д.Г. Шехтман, В.Г. Сафронова, А.Н. Склифас и др.// Сб. науч. тр. «Перфторорганическиесоединения в биологии и медицине» выпуск VIII.- Пущино, 1997.-С.121-126.

56. Морфологическая характеристика лимфатических узлов при остром перитоните на фоне введения перфторана/ P.M. Рагимов, A.M. Голубев, А.О. Османов и др.// В сборнике «Перфторорганические соединения в биологии и медицине».-Пущино, 2001.- С.92-95.

57. Морфология брыжеечных лимфатических узлов при введении перфторана/ Т.С. Гусейнов, P.M. Рагимов, И.Г. Гусейнов и др.// В сборнике «Перфторорганические соединения в биологии и медицине».-Пущино, 2001.- С.95-96.

58. О путях и сроках выведения перфторорганических соединений (ПФОС) из организма человека и животных/ H.J1. Крылов,

59. B.В. Мороз, Г.Р. Иваницкий и др.// В сборнике «Перфторорганические соединения в биологии и медицине».-Пущино, 2001.- С. 100-112.

60. Оноприенко Г.А. Васкуляризация костей при переломах и дефектах. М.: Медицина, 1993. - 224 с.

61. Оноприенко, Г.А. Современные технологии в клинике травматологии и ортопедии / Г.А. Оноприенко, В.П. Волошин // Альманах клинической медицины. М.:МОНИКИ. 2005. - Т.VIII. - 4.1.1. C.261-265.1

62. Оценка газотранспортных свойств эмульсии перфторорганических соединений по реакциям митохондрий /Е.И. Маевский, Н.Н. Брустовецкий, Е.В. Гришина и др. // Сб. науч. тр. «Перфторорганические соединения в биологии и медицине» Пущино, 1999.- С.243-254.

63. Оценка микроциркуляции при заболеваниях и травмах конечностей в процессе лечения по Илизарову/ В.И.Шевцов, Т.И.Долганова, В.А.Щуров и др. // Методология флоуметрии, 1999.-.С. 99-108.

64. Перфторан в интенсивной терапии критических состояний. Методические рекомендации. Днепропетровск, 2000, 40 с.

65. Питкевич, Ю.Э. Новое устройство для репозиции фрагментов костей голени или бедра / Ю.Э. Питкевич, Д.А. Маланин, П.В. Иванов // Актуальные проблемы современной ревматологии: Сборник научных работ. Волгоград, 2007. - С. 78-79. '

66. Платонов, А.Е. Статистический анализ в медицине и биологии: задачи, терминология, логика, компьютерные методы М., Изд. РАМН, 2000. - 52с.

67. Попков А.В., Осипенко А.В. Регенерация тканей при удлинении конечностей: Руководство для врачей. М.:ГЭОТАР.-Медиа, 2008.-240 е.: ил.