Павловская Е.А.. Морфофункциональные предпосылки развития повреждений плечевого сустава у собак

На правах рукописи

ПАВЛОВСКАЯ Екатерина Андреевна

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗВИТИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ ПЛЕЧЕВОГО СУСТАВА У СОБАК

06.02.01– диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология

иморфология животных

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Москва 2013

2

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» (ФГБОУ ВПО МГАВМиБ).

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор, Слесаренко Наталья Анатольевна

Официальные оппоненты:

Матвейчук Игорь Васильевич - доктор биологических наук, профессор, ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растений» РАСХН, руководитель научно-исследовательского центра медицинских биотехнологий ВИЛАР.

Ватников Юрий Анатольевич - доктор ветеринарных наук, профессор, ГОУ ВПО «Российский университет дружбы народов», заведующий кафедрой клинической ветеринарии.

Ведущая организация:

ФГБОУ ВПО «Белгородская государственная сельскохозяйственная академия имени В.Я. Горина».

Защита диссертации состоится «9» октября 2013 года в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.042.02 при ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» по адресу: 109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, 23; тел. (495)377-93-83.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина».

Автореферат разослан «____» _________________ 2013 года и размещен на сайте http://www.vak2.ed.gov.ru.

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Изучение закономерностей структурной организации суставов большой подвижности и их адаптивно-компенсаторных преобразований в норме и при патологии представляет одну из актуальных проблем клинической мор-

фологии и ветеринарной медицины. Вопросам изучения функциональной анатомии плечевого сустава у собак посвящены немногочисленные публикации отечественных и зарубежных авторов (Н.А. Слесаренко, Н.В. Бабичева, Е.С. Дурткаринова, 2000;

Борисов М.С., 1998; В.М. Чепой, 1990; Dalinka, Kricun, Zlatkin, 1989; S. Dyson, 2007, A.L. Osterman, 1991; K. Schulz, 2005). Имеются сведения о строении хрящевого по-

крытия сустава (В.П. Павлова, Т.П. Копьева, Л.И. Слуцкий, Г.Г. Павлов, 1988; А.

Хэм, 1983, H.M. Frost, 1990; N.P. Omelianyanko, 1991, 1995). Однако до настоящего времени практически не изучен вопрос структурного хондрогенеза в различных уча-

стках суставной поверхности, испытывающую неодинаковую биомеханическую на-

грузку; особенности строения капсулы, связь сустава с топографически сопряжен-

ными органами. Отсутствуют сведения о возрастных цитоморфологических преоб-

разованиях, происходящих в суставе в норме и при патологии, не разработаны по-

родные и возрастные критерии оценки структурно-функционального состояния пле-

че-лопаточного сочленения у собак, позволяющие достоверно дифференцировать патологические и инволютивные изменения в различных тканях сустава. Вместе с тем, эти данные могут иметь важное прикладное значение в постановке диагноза,

выборе дальнейшего рационального метода лечения животных с различными пато-

логиями указанного сочленения, а также в совершенствовании селекционно-

племенной работы в области кинологии.

Цель исследования: представить морфофункциональную характеристику пле-

чевого сустава у собак как единой биомеханической системы и на этом основании установить факторы риска его повреждений.

Задачи исследования:

1.Изучить морфологические характеристики плече-лопаточного сочленения у собак и выявить общие закономерности и породные особенности его строения.

2.Установить структурные взаимосвязи органов костной и сухожильно-

мышечной систем сустава на органном и тканевом уровнях.

3. Определить зоны наименьшей устойчивости структур плечевого сустава.

4

4.Установить морфологические, биомеханические, рентгенографические, ультразвуковые и артроскопические показатели компонентов плечевого сустава собачьих

впостнатальном онтогенезе.

5.Представить алгоритм оценки структурно-функционального состояния плечевого сустава и диагностики его повреждений.

Научная новизна. Разработан научно обоснованный подход к комплексной оценке структурно-функционального состояния плечевого сустава, основанный на анатомических, гистологических, морфометрических, биомеханических, рентгенографических, ультразвуковых и артроскопических показателях, позволяющих выявлять факторы риска его повреждений. Установлено, что структурное оформление хрящевой пластины головки плечевой кости и суставной впадины лопатки определяется возрастом и породной принадлежностью животного. На основании морфо-

биомеханических и рентгенографических исследований установлены зоны наименьшей устойчивости хрящевого покрытия сочленяющихся костей, капсулы, сухожилий и связок плечевого сустава, вовлекающиеся в патологический процесс при функциональных перегрузках. Разработан алгоритм диагностики повреждений плечевого сустава у собак. Новизна полученных результатов подтверждена охраноспособным документом (Решение о выдаче патента № 2011153311).

Теоретическая и практическая значимость. На основании использования комплексного методического подхода разработана концепция о плечевом суставе как единой биомеханической системе, составляющие которой взаимосвязаны в структурном и функциональном отношении. Выявлены биомеханические, морфологические, рентгенографические особенности плече-лопаточного сочленения у собак в постнатальном онтогенезе. Установлены структурные преобразования компонентов плечевого сустава у собак, по сравнению с волком. Выявлены активные и пассивные стабилизаторы плечевого сустава у собак, а также морфофункциональные факторы, предрасполагающие к возникновению его патологий. Установленные структурно-

биомеханические показатели плечевого сустава могут являться базой для расшифровки патогенеза его повреждений, разработки объективных методов диагностики и лечебной коррекции.

5

Сведения о практическом использовании научных результатов.

Полученные данные используются при чтении лекций и проведении лаборатор-

но-практических занятий на кафедре хирургии, акушерства и организации ветери-

нарного дела ФГБОУ ВПО "Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия имени П.А. Столыпина", а также на кафедре клинической ветеринарии аг-

рарного факультета ФГБОУ ВПО "Российский университет дружбы народов". Раз-

работанные в результате научных исследований данные внедрены в практическую деятельность Центра травматологии животных СББЖ САО г. Москвы.

Апробация и публикация результатов исследований. По теме диссертации опубликовано 5 работ, из них 3 в изданиях, входящих в перечень ВАК РФ. Основные положения работы были доложены на конкурсе «Молодые новаторы аграрной Рос-

сии» (Москва, 2010), Всероссийском конкурсе на лучшую научную работу среди студентов, аспирантов и молодых ученых высших учебных заведений Министерства сельского хозяйства Российской Федерации в номинации «Ветеринарные науки»

(Белгород, 2011, Ставрополь, 2011) , XI Конгрессе международной ассоциации мор-

фологов (Самара, 2012).

Положения, выносимые на защиту:

1.Морфологические, морфометрические, биомеханические, рентгенографиче-

ские, ультразвуковые, артроскопические показатели компонентов плечевого сустава

- объективные критерии для научно обоснованного подхода к оценке его структур-

но-функционального состояния.

2.Особенности морфологии компонентов плечевого сустава в зависимости от породной принадлежности животных.

3.Топические особенности хрящевого покрытия, регламентируемые возрас-

том, породой животного.

4.Роль пассивных и активных механизмов, а также вспомогательных приспо-

соблений мышечной системы области плеча в поддержании стабильности сочлене-

ния и корректировании возможности прогрессирования патологического процесса.

5. Зоны наименьшей устойчивости плечевого сустава - участки, завершающие свое развитие на ранних этапах постнатального онтогенеза.

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 120 страницах машино-

писного текста и включает разделы: введение, обзор литературы, материалы и мето-

6

ды исследования, собственные исследования, обсуждение полученных результатов,

выводы, практические предложения, библиографический список. Работа содержит 5

таблиц и 61 рисунок. Библиографический список включает в себя 149 наименований: 84 иностранных и 65 отечественных авторов.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалы и методы исследования

Исследования были выполнены на базе кафедры анатомии и гистологии живот-

ных имени профессора А.Ф. Климова ФБГОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И.Скрябина» в период с

2009 по 2013 год. Объектом настоящего исследования послужили собаки и кадавер-

ный материал от гигантских пород (немецкий дог, среднеазиатская овчарка абори-

генного происхождения (алабай), кавказская овчарка), крупных пород (русская псо-

вая борзая, хортая борзая, доберман), средних (немецкая овчарка, метис немецкой овчарки), а также волки, полученные из охотохозяйств Тверской области. Всего изу-

чено 49 особей в возрастном диапазоне от рождения до 15 лет.

Таблица 1. Объем проведенных исследований

Для изучения структурно-функциональных особенностей плечевого сустава как органа использовали комплексный методический подход, включающий: биомехани-

ческий анализ механизма подвижности плечевого сустава, анатомическое макро- и

микропрепарирование под контролем бинокулярной лупы с последующим описани-

7

ем и функциональным анализом изучаемых структур, клинические методы, обзорную и контрастную рентгенографию, ультразвуковое исследование, артроскопию, морфометрию, световую микроскопию гистологических срезов и статистическую обработку полученных цифровых данных.

При проведении морфометрии определяли длину, ширину и высоту сустава, плотность суставной губы, длину, ширину и степень кривизны плечевой кости с использованием линейки. Осуществляли морфометрию плечевой кости и лопатки, а также их суставных поверхностей по трем секторам – краниальному, медиальному и каудальному по разработанной нами методике (Решение о выдаче патента № 2011153311).

Рентгенографию выполняли с использованием палатного аппарата Siemens Polymobil plus, кассет типа Kodak. Сила тока 12,5 миллиампер, экспозиция 3 секунды и напряжение 57 киловольт. Рентгеновскую пленку помещали в кассету 30х40 см. с усиливающим экраном. Расстояние до снимаемого объекта составляло 60 см. УЗИ осуществляли с использованием ультразвукового сканера Tones cape A6 и высокочастотного линейного датчика 8-12 МГц. Предварительно выбривали волосяной покров животного, смазывали кожу 75% этиловым спиртом и для усиления сигнала на исследуемую область наносили акустический гель. Для артроскопических исследований применяли инструмент фирмы KARL STORZ. Наполняли сустав изотоническим раствором натрия хлорида, в процессе операции проводили непрерывное промывание сустава данным раствором. Использовали артроскоп с диаметром 2,4мм,

углом наклона 30°. При артроскопии для обеспечения седативного эффекта животным вводили препараты Zoletil 100 в дозе 10 мг/кг и «Ксила» в дозе 0,15 мл на 1 кг живой массы с использованием устройства для закрепления внутривенной канюли у животных (Пат. на полезную модель №128485).

Светомикроскопическим исследования подвергали свежеизвлеченные образцы суставного хряща головки плечевой кости и суставной впадины лопатки, а также суставной капсулы, сопряженных связок и мышц. Отобранный материал фиксировали в 10% растворе нейтрального формалина. После фиксации образцы промывали водопроводной водой в течение 24 часов, обезвоживали в ряде спиртов возрастающей крепости (от 60° до 100°) и заливали в парафин-воск. Серийные парафиновые срезы толщиной в 7 - 10 мкм изготавливали на универсальном автоматизированном

8

микротоме HM-360 фирмы “Mikron” (Германия). Микроморфометрию структур осуществляли с использованием микроскопа "Nikon" с помощью сертифицирован-

ной программы “Image Scope S”. Макрофотосъемку плечевого сустава животных осуществляли цифровой камерой «Canon Power Shot A 620».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Макроморфология области плечевого сустава

Известно, что длина плечевой кости и лопатки играет важную роль в биомехани-

ке статико-локомоторного акта животного. Принято считать, что длина лопатки и плечевой кости должны соответствовать друг другу (Н.А. Слесаренко, Н.В. Бабиче-

ва, Е.С. Дурткаринова, 2000; Дмитриева Т.А., 2007). Уменьшение длины лопатки увеличивает угол ее наклона и угол плечевого сустава, что сокращает длину шага.

Увеличение длины лопатки уменьшает угол ее наклона и угол плечевого сустава, это удлиняет шаг и приводит к быстрой утомляемости животного. Среди исследованных нами пород увеличение длины лопатки установлено у 7 из 9 немецких овчарок, что составляет 77,8%. Нельзя исключить, что данный факт связан с динамическим сте-

реотипом этих пород, детерминированным генетически, в отличие от волков и бор-

зых, для которых оптимальная длина шага является основой для реализации продук-

тивных движений на быстрых аллюрах. У зрелых особей собак породы немецкая,

кавказская овчарка с максимальным показателем индекса кривизны плечевой кости выявлены дефекты хрящевого покрытия плечевой кости и суставной поверхности лопатки (Таблица 2). Так, у немецкой овчарки – увеличение степени кривизны пле-

чевой кости на 14,3%, (степень кривизны – 0,27), у кавказской – 7,6% (степень кри-

визны – 0,26) по сравнению с волком (0,24). У русской псовой борзой наоборот от-

мечали уменьшение степени кривизны плечевой кости на 7, 9% (степень кривизны –

0,22, у хортой борзой – на 4,6% (степень кривизны – 0,23) по сравнению с волком -

эталоном строения данного сочленения. Таким образом, можно сделать вывод о том,

что увеличение индекса кривизны плечевой кости нарушает естественную биомеха-

нику сочленения и предрасполагает к возникновению патологий. Уменьшение ра-

диуса кривизны у собак скоростного биомеханического типа не приводит к возник-

новению и развитию артропатий.

9

Таблица 2. Степень кривизны плечевой кости собак по породной принадлежности

Различия между сравниваемыми величинами достоверны (Р≤0,05).

При изучении рельефа суставной поверхности сочленяющихся костей у волка как эквивалента нормы строения сустава у псовых установлено, что поверхность ям-

ки суставной впадины лопатки гладкая, вогнутая, овальная по контуру, в кранио-

латеральной части несет суженный выступ. Центральная область поверхности харак-

теризуется наименьшим саггитальным радиусом кривизны. От нее радиусы плавно возрастают в кранио-каудальном направлении, достигая на выступе максимальных значений. Головка плечевой кости каплеобразной формы, с краниальным расшире-

нием. Радиус кривизны ее суставной поверхности в каудо-краниальном направлении плавно увеличивается (Таблица 3).

У русской псовой и хортой борзых краниальный радиус лопатки значительно превосходит центральный в то время как центральный радиус уступает каудальному.

Радиус кривизны головки плечевой кости, как и у волка постепенно возрастает от каудального к краниальному радиусам. У немецкой овчарки краниальный радиус суставной поверхности лопатки приближается по своим значениям к каудальному, в

то время как центральный ему значительно уступает. Краниальный радиус головки плечевой кости минимален по своим морфометрическим показателям, его увеличе-

ние обнаружено по направлению к центральному радиусу, где он максимален, сни-

жение степени кривизны выявлено в каудальном радиусе (табл. 3). Обнаруженные структурные преобразования макроморфологии головки плечевой кости, несомнен-

но, могут сопровождаться изменением биомеханики сочленения, что подтверждается проведенными нами биомеханическими исследованиями.