Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Ультраструктурные проявления эффекта Илизарова в фасциях скелетных мышц тазовой конечности собак при ее дозированном удлинении (экспериментальное исследование) (Трансмиссионная, сканирующая электронная микроскопия, стереологический и информационный анализ)

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Ультраструктурные проявления эффекта Илизарова в фасциях скелетных мышц тазовой конечности собак при ее дозированном удлинении (экспериментальное исследование) (Трансмиссионная, сканирующая электронная микроскопия, стереологический и информационный анализ)"

российская АКЭДШЕ НАУК ИНСТИТУТ БИОЛОГИИ РАЗВИТИЯ ИМ. Н.К.КОЛЬЦСЕА

На правах руг-:сп;1с;т

АССНСЕА Светлана Николаегка

УЛЬТРАСТГЛТУЕ-аЗ ПРОЯВЛЕНИЯ ЭЙЕГГА ИЯИЗАРОВА В (ВД-МХ СКЕЛБЖПХ !/ЖЦ ТАЗОВОЙ ИСНЕЧНОСТИ ССЕАК ПРИ ES ДОЗИРОВАННОМ УДШИЕИИ

(Э::сяеря.:ентальнов исследование)

(Тракемксгаснная, скаклрузцая злегггрснная микроскопия, с т ере слог:;*-; е с:-п; и икфоригцискшгй анализ)

03.CO.II - с!-:5р:'.олсп:я, гистология ¡; цитология

АВТОРЕФЕРАТ Д11 с с 5pT?jçï-'î на ссисканкс ученей степени кандидата. биологачесг-тих паук

Jíocssa - 1093

РОССИЙСКАЯ АКдаИЯ НАУК

институт биологии развития им. н.х.кольцоза

Ка правах рукописи

АСОНОВА Светлана Николаевна

УЛЬТРАСТШЗУШЕ ПРОЯЗЛЕШЯ Э^ЗЕКТА ИЛИЗАРОЗА В МСЦШ СКЕЛЕТНЫХ ШЦ ТАЗОВОЙ КОНЕЧНОСТИ СОБАК ПРИ ЕЕ ДОЗИРОВАННОМ УДЛИНЕНИИ

(Экспериментальноз исследовЕКие)

(Трансмиссионная, сканирующая электронная микроскопия, етераологический и кнфорящионний анализ)

03.00.11 - эмбриология, гистология и цитология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Российской научном центре "Восстановительная трашатологкя и ортопедия" ¡да. акад. Г.А.¡Азарова йшистерства здравоохранения Российской Федерации.

НАУЧНЫЕ ЕйЮБОДЦТЕЛЯ:

акадеуик РАН, профессорI Г. А.МЛИ^АРОВ"! каедздат биологических наук В.М.ЖЬЯНОВ.

ШЩЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор «едицинакх наук, профессор А.Б.ИЕХТЕР доктор биологических наук С.В.САЗЕЯЬЕБ.

Ведущая организация - Центральный- научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии км. Н.Н.Приорова иистерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита состоится "А?-" HC.fi 1Э9_3 г. в чаЬ.

иэ заседании специализированного совета Д 002.35.01 При ЙМсТй" туте биологии развития ям..Н.К.Кольцова РАН по Адресу: гIЫссй-ва, ул.Баьклова, д. 26.

С диссертацией макно ознакомиться в библйотейё Ийсти^ута биологии развития и«. Н.К.КольцоЕа по адресу: г»Москва, ул.Вавилова, д. 26.

Автореферат разослан " ^ " о»стЯТг>£, — г.

Ученый секретарь .

СЩ4Я ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Открытие Г.А.-¡{лизаровыл "Сбщебиологаческсго свойства тканей отвечать на воз-никашдое с них напряжения, преимущественно напряжения растяке--ния, регенератей и ростом (эффект Илизарова)" (Илизарсв Г.А. , 1939) поззс-лило поставить и регать задач!! управления процесса!« роста и формообразования в кивых организмах. Широкие, возможности метода 'Елизарова позволяют создавать напряжение растяжения з тканях в .табои заданном направлении, не только удлинять, но я утолщать костные сегменты, увеличивать линейные размеры не только трубчатых, но и губчатых (позвонки), плоских накладных костей черепа, регулировать рост (И>изароя Г.А., 1991; Члизароэ Г.А. и др., 1934; Дьячков А.К. и др., Г.:88; Еарабал: А.П., 1932). Комплексные исследования показали, что напряжения растяжения, создаваемые по методу Илизарова, стииулируит гензз и рост ке только костной, но и параоссальных тканей удлиняемого сегмента ( Шздго? , 1939), что наряду с огромным прикладном значением этого открытия создает .уникальную модель для фукдсменталыгых .исследований обцебиологичесхих процессов, лежащих в основе открытого Г.А.Илизаровым явления.

Гулемехаг:ич ос жми исследованиями установлено, что ."з всех мягких тканей конечности, удлиняемой по Илизарову, фасции передней группы мьыщ испытывают наибольпээ влияние растяжения. В период удлинения это воздействие возрастает, при этом наблюдается равномернее растякение фасциЯ по их длине (Дькчкоза Г.В., Т9£2>. Это определило выбор объекта исследования - фасций скелетных мышц удлиняемой по Илизарову конечности. Фасции, как пленочные соединительнотканные структуры в условия;? дозированного и ориентированного растяжения представляют идеальную модель для изучения тонких механизмов к структур, определяло: с тилулирукции аффект растяления на рост и формообразование.

Анализ литературы показал, что исследования фасций скелетных мышц при удлинении по Ллизарову ограничены светооптическиг.:и описаниями реакций тканевого уровня (Шеховцовз И.С. и др., 1983, 1936, 1937, 1983), отсутствуют комплексные морфологические исследования разных уровней структурной организации, работы ло количественному анализу ,обструкционного морфогенеза фасций.

В плане развития хенцепщи о биологических диетракторах -

ооках роста костей, создавая напряжение растяжения в процессе их естественного роста (Илизарэв Г.А., 1975, I9d2, 1934), представляет особый интерес ср&внителыий анализ постнатального естественного и да Фракционного морфогенеза тканей конечности у взрослых с цель» выявления общнелти проявлений эффектов напряжения растяжения з этих процессах. Б доступной литературе нами " не обнаружено комплексных исследований с использованием методов трансмиссионной, сканирующей электронной микросколии, стереоло-гичеспого к информацнскного анализа фаегмй скелетных шшп собак в периоде постнатального естестиинного роста. Отсутствует сравнительные исследования постнатального естественного к дистрак-даонного у взрослых морфогенеза фасций.

Цель и задачи исследования. Цель работу « иэученле проявлений эффекта Илизарона на разных уровнях структурной организации фасций при дистрахцяонном удлинении ко-н«ла:осеи у вьрос-лых собак и в периоде постнатального естественного роста у щенков, выявление осяднссти проявления эффектов кап-рясекяя расуягешя в этих процессах.

В связи с чей в данной работе были поставлены следующие задачи:

1, Исоледовать собственные фасции передних больаеберцовкх мьец собак кгтодыи трансмиссионной^ санирующей электронной михрэскопии, стереологического и информационного анализа ка еле-дтещих этапам удлинения гслени по Илиаерову: а) в периоде дис-тракции, б) в периоде фиксации удлиненной голени э аппарате,

в) после снятия аппарата с удлиненной конечности.

2. Исследовать этими же методами собственные фаскш передних большеберцовых мэтц в периоде постнатального естественного poeta у ценков.

'3. Провести сравнительный анализ постнатального естественного л дастрахционного у взрослых собак морфогенеза фасций передних больюеСерцовнх млщ.

Научная новизна. Впервые с помощью комплексного иорфожошческого анализа (световая микроскопия полутонки* срезов, трансунссиокная и сканируются электронная микроскопия, ;стереологичеекий и информаерюшый анализ) проведено изучение , ульу^Х'струкгурнкх проявлений эффекта Илизароза в фасг^ях скелет: ных тлгац .тазовой конечности собак при ее дозированном удлинении у взрослых и в периоде постнагального естественного роста, срав-

нительный анализ постнатального и дистракционного морфогенеза фасций у взрослых собак.

Полученный данные дополняют представления о структурах и механизмах, определяюшдх реализацию рост-стимулируюцего и фор-когенного эффектов напряжения растяжения естественного и искуст-венного генеэа.

Установлено, что в условиях напряжения растяжения, создаваемого й ткани фасций при дозированном удлинении тазовой конечности у взрослых собак наблюдается выраженная реакция сосудов Гемомикроциркулятсрного русла, активизация трансэндотелиального транспорта в них и процессов ангиогенеза. Пермваскулнриые зоны врастающих сосудов являются источниками камбиальных элементов фибробластического и мононуклеарного рядоз и зонами прогрессивной дифференцировки клеток фибробластического ряда. Показаны изменения ультраструктурных, стереологических и информационных характеристик фасиии, ее фибробластической популяции и структур межклеточного матрикса на разных этапах удлинения конечности по Илнзарову и з периоде постнатального естественного роста. Установлено, что.в первый месяц постнатального и дистракционного морфогенеза фасгхий преобладают явления гекеза и роста клеточных и мекклеточных структур, а в течение второго месяца постнаталь-ного и дистракционного морфогенеза и в периоде фиксации голени в аппарате - явления их прогрессивной дифферениирозкп.

Формогенкый эффект напряжения растяжения искусственного и естественного генеза реализуется через систему цитостромальнг-;, межклеточных взаимодействий фибробластов и структуры их цитсск-т-лета, компартментализацню процессов фибрпллсгенеза и ориентацию фибробластов и формируемых ими коллагеновых волокон по вектору дозированного растяжения.

Практическая значимость. Полученные в работе данные о структурах и механизмах, определявших рсаля-зацчю рост-стимулирующего и формогеннсго эффектов напряжения растяжения искусственного и естественного генеза имеют теоретическое и практическое значен-,те. Они развивают представления о напряжении растяжения, как одном из основных факторов «ортогенеза тканей, подтверждают эволлциокно выработанный характер действия этого фактора, ленадего в основе открытого Г.А.Плизаровкм и широко используемого в практике травматологии и ортопедии явления.

Результат« данного исследования включены з лекции, прочитанные на кафедре травматологии и ортопедии при ЕКНЦ "ВТО" и на международных симпозиумах и курсах АСА!" (Ассоциации по изучению и применению методов Илизарсва) профессором Г.А.Илизаро-вым.

Апробация работы. Материалы диссертации до-лонены на У1 Всесоюзной совещании эмбриологов е МГУ (Москва, 1931), 3-ей зональной научн о-практической конференции анатомов, гистологов и эмбриологов Сибири и Дальнего Востока "lipo 6 л ош реактивности к адаптации" (Иркутск, 1932), I Всероссийском съезде ВРНОАГЭ (Оренбург, 1932), конференции "Вклад молодых ученых Красноярья в программу "Здоровье" (Красноярск, 1932), Всесоюзном симпозиуме "Регуляторная рель мембран в процессах дифференцировки и пролиферации клеток" (Пуцино-на-Оке, Москва, 1933), Всесоюзном симпозиуме с участием иностранных специалистов "Экспериментально-теоретические и клинические аспекты, разрабатываемого в КНИИЭКОТ метода чрескостного остеосинтеза" (Кургак, 1933), конференции "Молодые ученые Красноярья - советского здравоохранению" (Красноярск, 1936), X Всесоюзном съезде АП? (Винница, 1936), Всесоюзной школе-семинаре по количественным методам в морфологии (Куйбышев, 1936), республиканской .конференции "Проблемы гисто^изиологии соединительной ткани" (Новосибирск, I93S), Международной конференции "Метод Илизарова -достижения и перспективы" (Курган, 1993).

По материалам работа оформлено 9 рационализаторских предложений.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, 2 из них в иностранной печати, 2 работы подано в печать.

Объем к структура диссертации. Содержание диссертации изложено на 145 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, трех разделов (обзор литературы - I глаЕй, материалы и методы - I глава, собственные исследования - 3 глаЕЫ), обсуядежя, выводов, списка литературы.

Текст иллюстрирован 14 таблицами и 102 рисунками (микрофотография, электронограммы, графики). Указатель литературы включает 181 отечественную и 119 иностранных работ.

Основные пел Osch и я, выносимые на защиту: I. Напряжения растяжения, создаваемые при удлине-

нии голени по Илизарозу у взрослых собак, вызывают изменения па всех уровнях структурной организации фасшП, свидетельствующие об актийшх ростовых и формообразовательных процессах.

2. В периоде постнаталмюго естественного роста цэнков напряжения растяжения, создаваемые в фасциях естеотьс.шымн биологическим? дпетракторами - зпицтеарныги сена;.::! роста костей, характеризуются сходными с периодом дн етр-таши у взрослых собак проявлениями рост-стимудирующего и формогенного аффектов напрядеки я ра«тяяе}м я.

3. Сравнителыгын анализ постнатального и дистракционного морфогенеза фзеций докаснвас-т эволюционно вцработапиы'к характер реакции структур тканевого, клеточного и субклеточного уровня организации на внешнее растянет: е, независимо от способа его создания - естественного или искусственного генеза.

МАТКРЯШ И МЕТОДЫ КССЩСВАНИЯ ■

Сб:цая характеристика исследованного материала. Объектом исследования слунллк собственные фасции передних болыдеберцокьг.:

голенеГ; 75 беспородных собак, з том числе 42 взрослых собак на разных ятапах удлинения голени по Илизарову, 20 собак» я периоде постнатального естественного роста и 5 взрослых интант-пых собак.

При дозированном удлинении голени по Илизарову у взрослых собак производили закрытую фленсионнуй остеоклазию (излом путем изгиба) берцовых костей и спустя 5 дней начинали их дозированную дистракцию з аппарате Илигарова с суточным темпом 0,75 -I мм за 3 - 4 раза в сутки. Изменения фасций при дозированном удлинении голени исследовали на следутаи?!х этапах эксперимента: I) в периоде дозированной дистракции - на 7, 14, 21, 23, 40, 42, 52, 58 и 65 сутки удлинения; 2) на птапе последуюцей фиксации удлиненной голени з аппарате Илизарова в течеьгле 60 дне и; 3) в периоде после снятия аппарата - на 93 -- 180 сутки после снятия, аппарата с удлиненно!; голени после ятала се фиксации в аппарате.

Морфогенез фасций передних большеберцовых мьп^ц я периоде постнатального естественного роста изучали у следующих возрастных групп собак: на I, 7, 14 сутки и спустя I, 2, 3, б месяцев после рождения.

?.?етоды светооптическогс и электронно-микроскопического »и-

следования. Забор материала с регистрацией его ориентации относительно длинной оси голени осуществляли после эвтаназии собак введением летальной дозы барбитуратов. Основную часть экспериментального материала забирали после перфузионной фиксации тканей тазовой конечности, для сканирующей электронной микроскопии материал фиксировали иммерсионно. Фиксацию производили з смеси 2% глютаральдегида и параформальдегида на фосфатном буфере рН 7,4, постфмксировали в 1% растворе четкрехокиси осшя и после стандартной проводки кусочки фасций заключали в аралдит, регистрируя их ориентацию относш ильно длинной оси голени.

Для светооптического исследования с помощью алмазного нога на ультратоме 1KB 8800 изготавливали полутонкие срезы, ориентированные продольно и поперечно относительно длинной оси голени. Их окрашивали метиленовым синим по Cerro (1980) и изучали на фотомикроскопе фирмы "0ПТ0Н".

Для электронно-микроскопического исследования ультратонкие срезы, изготовленные аналогичным способом, контрастировали ура-нилацетатом и цитратом свинца и изучали в электронном микроскопе JEM-I00B.

Для исследования архитектоники фасций образцы ткани, фиксированные в смеси альдегидов, обезвоямЕали в .спиртах и ацетоне и лиофилизировалл с помощью приставки JEE-AC к ваууннону напыли тела JEE-4X, напылял« серебром в ионном напклителе IB-6 и изучали в сканирующем электронном микроскопе JSM-840. Для исследования цитоархитектоники фибробластов, стереоультраструкту-ры коллагеновых волокон и клеточно-матриксных взаимосвязей дополнительно производили ферментативный гидролиз фиксированных образцов ткани раствором пепсина перед их обработкой описанным выше способом для изучения в сканирующем электронном микроскопе JSM-840.

Методы стереологического и информационного анализа. Для повышения объективности и информативности качественных давних ультраструктурного исследования производили определение стерео-логических параметров фасций у следующих групп собак: I) в периоде дистракции - на 7, 14, 28 и 58 сутки удлинения голени; 2) на 60 сутки фиксации удлиненной голени в аппарате Илизарова; 3) на 180 сутки после снятия аппарата; 4) в периоде постнатального естественного роста - у 7-, 14-суточных, 1- и 2-месячных щенков и 5) у взрослых интактнкх собак. Случайную выборку для стереологи-

б

ческого анализа создавали путем фотосъемки участков ультраток-ких срезов фасций в правых верхних углах опорной сетки при инструментальном увеличении электронного микроскопа х 4900. Оценку стереологических параметров производили при наложении тестовой системы на проекции фотопластинок при их окончательном увеличении х 13600. В качестве тестовой системы использовали многоцелевую тестовую решетку коротких отрезков (\'/е±Ъе1 , 1955) с параметрами п = 216, Р = 432, = 110,2 мкм.

На основании данных подсчета определяли относительный объем или объемную плотность и относительную площадь поверхности или поверхностью плотность для фибрсбластов и их биссинтетических ксмпартментов - дцер, ондоплазматического ретикулума шероховатого типа (Э1Р), цитоплазм«, поверхностную плотность зон меяэде-точных соединений фибробластов. Вычисляли объемную плотность всех компонентов межклеточного матрикса - коллагеновых фибрилл, эластических волокон и основного вещества. Как отношения первичных стереологических параметров рассчитывали значения 14 вторич-№х стереологических параметров, оценивающих количественно характер структурной организации фибробластов и их компартментов: поверхностио-объемшле отношения фибробластов, их ядер и ЗПР, относительные объем ядер и ЗПР в единице клеточного объема фибробластов, относительные площади поверхности ЗПР и межклеточных контактов в единице клеточного объема фибробластов, а такяе объемные соотношения разных компонентов ме:г.клеточного матрикса, выявляющие характер структурных сдвигов в межклеточном веществе фасций. Как- специфический параметр, оценивающий динамику уровня надклеточной интеграции фибробластов в процессе морфогенеза фасций, вычисляли показатель интенсивности коитактообразования мег-ду фиброблаетамн, как отношение площади поверхности зон межклеточных контактов к площади поверхности плазмалеммы фибробластог..

Количественное данные стерсологического анализа обрабатывали статистически на ЗЗМ СМ-3. Средние значения параметров у разных групп собак сравнивали по критерию Стьюдента и парному критерию Вилкоксона, достоверными считали различия при вероятности ошибки - Р - мс-ньпе 0,05.

Для оценки интегральных показателей, характеризующих уровень организации биологического объекта как целостной система, и определения их динамики в процессе морфогенеза фасций использовали метод информационного анализа (Автаддилов Г.Г., 1990; Ле-

7

онтюк A.C. и др., 1931). Информационные характеристики (энтропию, относительную энтропию, организацию и коэффициент избыточности) в периоде постнатального и дистракционного морфогенеза вычисляли для фасции как системы и ее основных структурных подсистем - межклеточного матрикса, фибробластической популяции, системы межклеточной интеграции фибробластов - используя результаты стереологического анализа у тех же групп собак. Информационные параметры рассчитывали го формулам, приведенным в работе Лоонтюк A.C. и др. (1931).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Напряжения, преимущественно напряжения растякенил, создаваемые в тканях удлиняемой голени в периоде ее дистракшп:, то есть дозированного удлинения в аппарате ИлизароЕа, у взрослых собак вызывают изменения тканевого, клеточного и субклеточного уровня организации фасций, которые можно сгруппировать в два блока признаков: I) определяющие рост-стимулирующий эффект напряжения растяжения и 2) определяйте формогенный эффект напряжения растяжения.

Рост-стимулирующий эф&ект напряжения растяжения затрагивает все структурные элементы фасций - их гемомикроциркуляторное русло (ГЫЦР), фибробластическую популящю и межклеточный матрикс. При интегральной оценке изменений этих структур методом информационного анализа отмечается возрастание энтропии и снижение организации и коэффициента избыточности в первый месяц дистракцпи, что свидетельствует об увеличении структурного разнообразия и интенсивности морфогенетических процессов (Леонтюк A.C. и др., 1931).

Реакция гемомикроциркуляторного русла в периоде дистракцки состоит в активизации трансэндотелиального транспорта и ангиоге-незе, который происходит путем формирования почек роста от пред-существухкцих микрососудов, их интенсивного роста и последующей дифференцирован. Процессы ангиогенеза косят пролонгированный характер и наблюдаются в течение всего исследованного нами периода дистракции. Периваскулярные зоны врастающих в интрафасциаль-ике участки микрососудов характеризуются высокой численностью и полиморфизмом клеточных элементов двух рядов дифференцировки -ыснонуклеарного и ф'.бробластического. В г.ериваскулярньк муфтах

новообразованных микрососудов преобладают молодые, малодиффе-ренцированнке и митотирующие клетки. Известно, что периваску-лярные клеточные элементы являются камбиальными в морфогенезе соединительных тканей ( Gould, 1933). В связи с этим в периоде дистракиии периваскулярные зоны враставших сосудов можно рассматривать как источники камбиальных элементов и зоны прогрессивной дифференцировки фибробластов и мононуклеаров.

Реакция фибробластической популяции в периоде дистракции состоит в увеличении ее объема в тестовом объеме ткани фасций и возрастании ее биосинтетической активности, о чем свидетельствует динамика оценок стереологических параметров основных ком-партментов фибробластов - ядерного, цитоплазматического и ЭПР. В течете первого месяца дистракции возрастает не только объемная плотность фибробластической популяции фасций, но и ее полиморфизм, что наряд;'' с ультраструктурньтми данными подтверждается возрастанием интегральной информационной характеристики этой подсистемы фасции - ее энтропии. 3 первые две недели дистракции увеличивается субпопуляция молодых фибробластов с высоким ядер-но-цитоплазматическим отношением. Преобладание фибробластов ранних этапов диффере!щировки в этот период определяет специализацию фибробластической популящи в направлении синтеза гли-козаминогликанов (Серов 3.В., Шехтер Л.Б., 1931). Это сопроЕон-дается сдвигами в составе межклеточного матрикса - увеличении объемной плотности основного вещества и снижении объемной плотности коллагеновых фибрилл.

В течение 2-го месяца дистракции наблюдается снижение полиморфизма и преобладание дифференцированных форм в фибробластической популяции - коллагенобластов I типа. Оценки их стереологических параметров сохраняются на высоком уровне, достигнутом к концу первого месяца дистракции. Становление специфической кол-лаген-синтезирующей функции фибробластов и активизация процессов внеклеточного фибоиллогенеза в этот период дистракции сопровождается количественными и ультраструктурными изменениями межклеточного матрикса фасций - объемная плотность основного вещества снижается, а объемная плотность коллагеновых фибрилл возрастает.

В исследованном периоде дистракции для структур межклеточного матрикса фасций характерно их активное новообразование. Как и для фибробластической популяции в первый месяц дистракции

наблюдается возрастание .энтропии и снижение показателя организации межклеточного матрикса, что связано с активизацией процессов гликозаминогликано-, оласто- и коллагеногенеза. К концу 2-го месяца дистракции преобладают процессы дчфференвдрэвки структур межклеточного матрикса, что сопровождается снижением его энтропии к возрастанием организации.

Формогенный эффект напряжения растяжения в периоде дистракции состоит в ориентации фибробластов и формируемых ими коллаге-новых волокон по вектору растяжения. Это особенно отчетливо выявляется на стереоультраструктурном уровне и определяет форсирование архитектоники фасций, отличной от органоспецифичной. В конце периода удлинения монове.-торная укладка коллагеновых волокон и стереоультраструктура фибробластов блике к описанной для сухожилий ( Кowe , 1935).

Четкая пространственная ориентация вновь формируемых коллагеновых структур в периоде дистракции осуществляется путем коы-партментализации процессов внеклеточного фи бриллогснезе.. Он;; происходят в глубоких инвагинациях фибробластсп, которые располагаются по вектору растяжения. Аналогичные по ультраструктуре компартменты приклеточного фибриллогенеза описаны в морфогенезе сухожилия (Birk et aL, 1936; Yang et al, I93G).

Ориентация компартментов фибриллогенеза по вектору растяхе-ния связана с поляризацией формирующих их фибробластов в периоде дистракции. Степень ориентированности фибробластов по вектору растяжения максимально выражена к концу 2-го месяца дистракции, что происходит параллельно с гипертрофией ц:;тоскелета, ос-' новной внутриклеточной системы, которая определяет их форму и рельеф поверхности. В культуре клеток многократно показана роль внешних натяжений в изменении ориентации, формы клеток, что определяется стимуляцией сборки вдтофиламентов и их ориентацией по вектору натяжения ( Koleca, I93&). В периоде дистракции в фибро-бластах фасций воспроизводится этот выявляемый in vitro эффект. Он приводит к формированию особого фенотипа фибробластов, который в литературе определяется как контрактальни?; (Тешасек et ni, 1937) и по представлению Jester et al (1937) и Eddy et al (1938) возникает путем фенотипической трансформации фибробластов при сборке структур их цитоскелета.

Ультраструктурными особенностями фибробластов контракт-ильного фенотипа, описанных ь литературе, наряду с гипертрофией ци-

тоскелета является наличие межклеточных и цитостромальнкх контактов. При дозированном удлинении конечности по Илизарсву также наблюдается формирование дистракниснными контрактильными фиброблаетамн межклеточных и цчтостромальных взаимодействий.

В периоде дистракции отмечается интеграция фибробластиче-ской популяции фасций через систему межклеточных контактов. Динамика информационных характеристик - .энтропии и организации -в периоде дистракции свидетельствует о высокой значимости этой систем в информагаонном обеспечении дистракционного морфогенеза фасций, что обусловлено возрастанием поверхностной плотности ме-кклеточных контактов и интенсивности контактообразования фчб-робластами в 1-й месяц дистракции. Прогрессивная днфференшров-ка фибробластов в течение 2-го месяпа дистракции сопровождается снижением значений стереологических ii информационных параметров системы межклеточных контактов, что хорошо согласуется с литературными данными (Kam et al, 1937). В периоде дистракции выявляются два типа ме-клеточкых контактов фибробластов - контакты щелевого типа, которые, как известно, участвуют в синхронизации метаболических реакций клеточной популяции (Loewenstoin , 193?) и контакты адгезивного типа. Как установлено,in vitro функциональная роль адгезивных контактов и ассоциированных с нк:.:п цито-филаментов связана с механической интеграцией клеточной популяции и передачей механических напряжений через нее (Xclern ,

1936). Известно, что как и контакты щелевого типа адгезивны?, контакты являются динамичными образования:.!;! плазмалем:и находятся в подвижном равновесии с пулом аналогичных молекул в цитоплазме, сборка которых осуществляется при создании внешних натяжений клеточного пласта (Sandig et ol., 1933;Ро11егЪегя et al.,

1937).

В периоде дистракции контрактильные фибробласты формируют гитостромальные контакты с участием внутриклеточных цитофиламен-тов и приклеточных микрофибрнлл незрелых эластических волокон. Как нами показано, при нарастании дозированного растяжения фасций в периоде дистракции наблюдаются одновременно следующие эффекты - гипертрофия щтоскелета фибробластов, нарастание объемно'"' плотности эластических волокон и связанное с этим увеличение интенсивности пнтостромалъных взаимодействий фибробластов, максимально выракенные к кончу 2-го месяца дистракции. Идентифигга-151 я в оболочке микрофибрилл соединительной ткани фибронектина

( Goldfischer et al., 1935;Schwartz et al. , 1935) и сходство описанной нами ул ь трас тсуг тури штостропалыгых контактов фибробластов с микрофнбрцллаыц незрелых эластических волокон и дис-трахционноы морфогенезе фасций с списанным Siuger et al.(19Ь4, 1935) фмбронексусом позволяют лредлозшть структурную и функциональную аналогию этих цитострсмальнкх контактов. В периоде дис-тракции цитостромальные контакты фибробластов могут осуществлять передачу внепних напряжений с межклеточного катркк а на структуры цитоплазмы, благодаря адгезивным свойствам фибр>:нсктпн-содер-кащих микрофибрнлл эластических волокон и их трансиембрапной связи с субплазмалеммальными цитофилакентами. А перенос внешних натяжешй с клеточной периферии на структуры цитоплазмы и ядра, как предполагают Goiter (1937). Kuhr. et ai.(1957), осуществляют промежуточные фнламенты, гипертрофия которых таю-е выявлена нами при дозированном удлинении конечности.

Таким образом, в периоде дистракции наг/и показана сгязь структур межклеточного, щтоплазматнческого и ядерного матрнкса фибробластсв, которые формирует постулируемую в моделях формообразовательных процессов систему интеграции напряжений ( Picnta ot al. , IS9I). Взаимосвязь всех элементов этой системы, которая формируется в условиях напряжения растяжения при досированком удлинении голени в фасциях, определяет реализацию формогенного эффекта напряжения растя-хения искусственного генеза.

Период фиксации удлиненной голеки б аппарате, когда она испытывает весь комплекс факторов, характерный для пэриода дистракцпи и отсутствует лиыь действие растяжения, .можно рассматривать как контрольную группу, иллюстрируюаув эффекты напряжения растяжения, В периоде фиксации в отсутствие растяжения тканой голени в фасциях исчезают ультраструктурние проявления рост-сти-мулирующего и формогенного эффектов этого фактора. Это доказывает специфичность выявленных в периоде дистракции у взрослых собак изменений ГЩР, межклеточного матрикса, фибробластической популяции, структур цитсскелета, системы межклеточных и што-стромальных взаимодействий фибробластов фасций, как ответной реакции этих структур на действие внешнего растяяения.

На 160-е сутки после снятия аппарата ультраструктурные, стереологические, информационные характеристики фасции, ее фибробластической популяции и межклеточного матрикса близки к таковы:.: у иктактккх взрослых собак.

В периоде посткатального роста фасций в условиях максимальной активности естественных дистракторов - эпифизарных зон костей, создающих напряжение растяжения в тканях растущей конечности, на:."! установлена максимальная гипертрофия биосинтетических компар-гментов фибробластов, которая проявляется в самых высоких в постнатальном периоде оценках их стереологических параметров в первые две недели после рождения. Уменьшение активности эпийизарных зон сопровождается снижением оценок стереологических параметров в фасциях Г-6-месячных щенков как на уровне отдельной клетки, так и на уровне зеей фибробластической популяции .

Показано сходство ультраструктурных, стереологических и информационных характеристик фибробластической популяции и межклеточного матрикса фасций в первые две недели постнатального роста и к концу 1-го месяца дистракции у взрослых собак.

В постнатальном периоде наблюдается экспрессия тех же тканевых и клеточных структур, которые, как нами было показано, участвуют в реализации формогенного эффекта напряжения растяжения искусственного генеза у взрослых собак. Так :ке, как и в периоде дистракции, у взрослых собак наблюдается компартментализа-ция процессов фибриллогенеза, ориентация приклеточных кемпарт-ментоз, фибробластов и их отростков, формируемых ими коллагеновых волокон по вектору растяжения. Для постнатального морфогенеза фасций так же как и для их дистракционного морфогенеза характерна интеграция фибробластической популяции через систему межклеточных контактов, гипертрофия структур цитоскелета фибробластов и образование ими цитостромальных связей, то есть формирование системы интеграции формогенных напряжений, создаваемых естествекными днетракторами.

ВЫВОДЫ

1. Напря-кения растяжения, создаваемые в ткани фасций при дозированном удлинении голени по Илизарову у взрослых собак, вызывают изменения структур тканевого, клеточного и субклеточного уровня организации, определявшие проявления рост-ст/.мулиру^дего к формогенного эффектов напряжения растяжения.

2. В периоде дозированной дистракции у взрослых собак наблюдается активизация трансзндотслиального транспорта в сосудах

гемомикроцл ркуляторного русла (ПЩР) и ангиогенез, который происходит путал формирования почек от пред существуй:?;« мл крое с судов, их интенсивного роста и последующей дифференцлровки. Пери-васкулярные зоны сосудов ГМЦР являются источниками камбиальных элементов и зонами прогрессивной дифференцировки фибробластов и мононуклеарных фагоцитов, в них выявляются макрофагально-фибро-бластические контакты.

3. Б течение 1-го месяца дистракции у взрослых собак фиб-робластическая популяция фасций характеризуется максимальным полиморфизмом. Б первые две недели особенно велика субпопулящя молодых фибробластов с высоким яд<.;зно-цитсплаэматическим отноше^ нием. В течение 2-го месяца дистрищии наблюдается снижение полиморфизма m преобладание дифференцированных форм - коллагеНо-бластов I типа.

4. К концу 1-го месяца дистракции у взрослых собак объемная плотность основного вещества в фасциях возрастает, а объемная плотность коллагеновых фибрилл снижается. К концу 2-го месяца дистракщги объемная плотность основного вещества падает, а объемная плотность коллагеновых фибрилл возрастает. Объемная плотность эластических волокон нарастает в течение всего иссле--дованного периода дистракции и достигает Максимальных значений

к концу 2-го месяца удлинения.

5. Формогекный эффект напряжения растяжения у взрослых со~ бак состоит в ориентации фибробластов фасций, притслеточных ком-партментоз фибриллогенеза и формируемых ими коллагеновых волокон по вектору растяжения. Степень ориентированности этих структур в пер;оде дистракции нарастает и максимально выражена к концу 2-го месяца.

о. В периоде дистракции у взрослых собак наблюдается прогрессивная гипертрофия цитоскелета фибробластов, формирование та межклеточных контактов и цитостромальных контактов с микроаиб-риллами эластических волокон. Эти структуры опосредуют формоген-ный эффект напряжения растяжения. В периоде дистракции площадь поверхности межклеточных контактоз и интенсивность контактообра-зования фибробластами нарастают и достигают максимальных значений к концу 1-го месяца. Дифференцировка фибробластов в течение 2-го месяца дистракции сопровождается снижением сценок стереоло-гических параметров системы межклеточной интеграции фибробластов.

7. Информационный анализ дистракционного морфогенеза фасций

у взрослых собак показал, что различия информационных характеристик фасции и ее подсистем состоят 5 величине их исходного структурного разнообразия (энтропии), организации и коэффициента избыточности, а также в величине амплитуды колебания значений этих информационных характеристик в периоде дистравдш, от-ражшяцих различную роль, значимость и информационные возможности фасции и ее подсистем в'дистракшонком морфогенезе.

б. После периода фиксации удлиненной конечности в аппарате, когда снимается действие дозированного растяжения, и на 180-е сутки после снятая аппарата в фасвдях взрослых собак ультраструктурные и количественные характеристики £кброблг?стической популяции, ее субклеточных компартментоз, структур межклеточного матрикса близ к; к таковым у интактных Езрослых собак.

5. В периоде постнатального естественного роста фасций у ■ценков максимальный объем фкбробластпческой популяции и максимальные оценки стереологических параметров Сиосинтетичзских ксм-партментов фибробластов наблюдаются б начале постнатального роста в период максимальной активности естественных биологических дистрактороз - эпифизарних зон. роста костей. Закрытие эпифизар-ных зон сопровождается снижением интенсивности биосинтетических процессов как на уровне к&тдой клетки, гоак и на уровне всей снС-робластической популяции фасций.

Реализация фор.югенкого эффекта напряжения растяжения естественного генеза происходит через структуры цктоскелето, цито-стрсмальные и межклеточные контакты фнброблаетов, компартчента-лизацш процессов фибриллогекеза коллагеновнх структур и их ориентацию по вектору внешних растяжений.

10. Сравнительный анализ постнатального естественного морфогенеза фасщй у щенков и дистракционкого морфогенеза фаецкй у взрослых собак свидетельствует о сходстве ультраструктуркых проявлений рост-стимулирувщего и формогекного эффектов напряжения растяжения в этих процессах и подтверждает универсальный, эволз-цяонно выработанный характер морфсгенетической реакции структур тканевого, клеточного и субклеточного уровня организации фасций на внешнее растяжение, независимо от способа его создания - естественного или искусственного генеза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Ультраструктурные особенности крог?еносных капилляров фасций болызеберцовых мыиц при удлинении голени по Г.А.Илизаро-ву // Тезисы докладов У.1 Всесоюзного совещания эмбриологов. -К.: Наука, 1931. - С. 10 - II (соавт. Е.М.Ирьянов).

2. Ультраструктура миофибробластов и цитоскелета в тканях удлиняемой конечности // Проблемы чрескостного остеосинтеза в ортопеда: к травматологии. Закономерности регенерации и роста тканей под влиянием напряжения растяжения: Сборник науч. трудов. - Курган, 1932. - С. 33 - 39 (соавт. Г.А.Ллиааров, Ю.1.1. Ирьянов и др.).

3. Ультраструктур!;ая характеристика кровеносных капилляров фам;ий скелетных мъпщ // Лечение ортопедо-траЕматологических больных в стационаре и поликлинике методом чрескостного остеосинтеза, разработанным в КНЖТЭКСТ: Тезисы докладов Всесоюзной науч.-практ. кенф. Т. 2. - Курган, 1935. - С. 132 - 184 (соавт.

Й.Ы.ИрсЯНОЕ).

4. Ультраструктуркая характеристика транезидотелиальной транспортной системы кровеносных капилляров собственных фасций передних болызеберцовых мъглц на ранних этапах удлинения голени аппаратом Илизарова // Проблем реактивности и адаптации: Тезисы докладов 3-ей зональной науч.-прэкт. конф. анстомов, гистологов и эмбриологов Сибири и Дальнего Востока. - Иркутск, 1932. -С. 67 - 69 (соавт. Г.А.Илизароз, И.М.Ирьянов и др.).

5. Электрокпг—микроскопическое исследование процессов рс-ко-делляцин фасций при удлинении конечности по метод' Г.А.Илизарова // Вклад молодых ученых Красноярья п программу "Здоровье": Тезисы краевой науч. конф. - Красноярск, 1932. - С. 65 - 66 (соавт. З.М.Йрькнов, И.Я.Мартель).

6. Ультраструктурно-стерсологический анализ морфогенетиче-с.ких процессов з фасциях при удлинении голени по Нлкзароиу /'/' Эксперлм.-теорет. и клин, аспекты разрабатываемого в К&ШКОТ метода чрескостного остеосинтеза: Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума с участием иностранных специалистов. - Курган, 1533. - С. 56 - 53 (соавт. В.М.Крьяков).

7. Ультраструктурно-стереологический анализ морфогенеза лига и фасций при удлинении голени по Илизарову // Эксперим.-теноре т. и клин, аспекты разрабатываемого в ШШЭКО! метода чрес-

костного остеоскнтеоа. - Курган, 1964. - С. IC5 - 107 (соавт. Г.А.Илизаров, Ю.М.Ирьянов и др.).

8. Взаимодействия клеток и межклеточного вещества в соединительно-тканных образованиях гслени при ее удлинении по Елизарову // Аспекты адаптации: Сборник научных трудов. - Горький, 1935. - С. 138 - 142.

9. Analjsi ultrastrutturnle е stereelogiea <Jei procesal еюг-fcgsnctici nelle npoaeui'osi durante l'ellungarftnto dello garita secondo Ilizsrov /'/ L'osteosinteSi trsnsossoa seoPEdo C>.A»Hize-rovs Aspetti speriaentali, teorici e clinic! / A ours dij A.Bi-

euclii-Itaiocchi.- Kilato , 1985.- ?. 13S-138 (coas?. Ю.М.Ирьянов).

10. Ультраструктурные особенности фибри.члогенеза пр: удлинении конечности по Илизарову // Тезисы докладов обл. науч,-■lIJjakT, конф. молодых ученых и специалистов. - Курган, 1986. -С. (соазт. Н.В.Петровская).

11. Информационный анализ в оценке морфогенетических перестроек в тканях конечности //* Информативность количественных методов в морфюлогии: Сборник научных трудов. - Куйбышзз, 1987. -С. 57 - 59. - Деп. в ВИНИТИ, .Г» 1I87-BS7 (соавт. Т.С.Беркуцкая, М.М.П^удло).

12. Использование метода стереологического анализа для исследования ткянсеых и ультраструктурных характер1стик соединительной ткани // Значение открытых Г.А.Илизаровым обднбиологиче-сгсих закоНомерюстей в регенерации тканей:. Сборник научных трудов Ю». Вып. 13. - Курган, 1936. - С. 50 - 55.

13. Сравнительный ультраструктурно-стереологический анализ постнатального и дистракционного морфогенеза фасций скелетных мышц // Проблемы гистофмзиологии сое,мнительной ткани: Тезисы докл. респ. конф. - Новосибирск, 1939. - С. 97 - 93 (соавт. Г.А. Илизарав).

14» Ультраструктурные особенности перчваскулярнж зон при удлинений конечности по Илизарову // Метод Илизарсва: теотля, эксперимент, клштса: Тезисы докл. Всесога. хонф. с участием иностранных специалистов... - Курган, I9SI. - С. 448 - 450 (соавт. Г.А.Илизаров).

15. Информационный анализ морфогенетических процессов э фасциях скелетных мышц npt удлинении по Илнзарозу // &тергала ХХУ юбилейной науч.-практ. конф. врачей Курган, обл. - Курган, 1992. - С. 5 - 7.

16. Ультраструктурные проявления эффекта Нлизарова в фасциях скелетных кьшц // Метод !1лизарова - достижения и перспективы: Тезисы докл. ыезд. конф. - Кургач. 1993. - С. 324 - 325.

1?. Ultrastructural aspects of angiog-enesis in fascial of skeletal ouscles in lengthening: with the II ii-trov technique // Orthopaedic Gcn5.us. Special 21:!.sarov issue.- Pakistan, Karachi, "i993.- P. 5-7 ( соавт, Г.А.Илиэаров).