диссертации / 33

этапов формирования и определяют как фиброзный, хрящевой, фиброзно-

хрящевой, костно-хрящевой, костно-фиброзный, костно-фиброзно-хрящевой,

костный (Хуссар П.Ю., 2001; Шевцов В.И., 2000). Тканевой состав регенерата определяет первичное и вторичное сращение перелома. Вслед за костным сращением отломков в случае их неподвижности происходит первичное сращение кости без формирования фиброзно-хрящевой мозоли.

Этап организации гематомы предшествует образованию костной ткани с последующим наполнением диастаза между отломками грануляционной тканью. Ряд авторов обозначаетэтот вид сращения мезенхимальным (Стецула В.И., 1993). При небольшом объёме регенерата скорость образования первичного костного сращениеясращения кости выше. Фиброзно-хрящевую мозоль формирует при вторичном сращении кости созревающая грануляционная ткани, обеспечивающую стабилизацию костных отломков.

Мягкотканный регенерат признан патологическим как псевдартроз (ложный сустав) (Ярыгин Н.Е., 1977). При аваскулярности определяют «атрофическое несращение», нередкое в клинике, в отличие от экспериментальных условий при заживления переломов (Корж Н. А. и соавт., 2001; Hausman M.R. et al,

2001).

Условное разделение на фазы тождественно применяемым методам исследования. Более всего при этом значим тканевой уровень организации регенерата. Опорно-механическая функция соединительной ткани полностью определяется физическими свойствами межклеточного вещества. Значим, в

частности, химический состав и архитектоника. Система клеточных элементов соединительной ткани ответственна за синтез и деструкцию компонентов межклеточного матрикса. Функционирование контролируется совокупностью местных и системных факторов, диктующих тип метаболизма и направление специализации в пределах клеточного дифферона. Ситуацию определяют при этом: направление механических нагрузок и парциальное давление кислорода (Гололобов В. Г., 2003; Десятниченко К. С., 2000;

Суханов Л. В. и соавт., 1997; Tay В. К. et al 1998).

21

В поврежденной кости ангиогенез предшествует остеогенезу и является начальным этапом регенерации. Обработка ингибитором ангиогенеза полностью предотвращает консолидацию перелома, при этом уменьшается образование как периостальной губчатой кости, так и каллуса, что говорит о влиянии на эндохондральный и десмальный пути остеогенеза (Hausman M.R. et al., 2001). В хряще костной мозоли определяются сохранившиеся от дифференцировки клеток грануляционной ткани в хондробластическом направлении сосудоподобные нефункционирующие структуры (Hulth A. et al., 1990). Ангиогенез происходит на основе кист и полостей грануляционной ткани. В первую очередь их стенки, сформированные фибриллярными структурами, выстилают малодифференцированные, далее -

фибробластоподобные клетки, которые затем дифференцируются в эндотелиальные. Через 3 суток при неподвижном сопоставлении отломков в незрелой волокнистой ткани образуются капилляры типа синусоидов. В зону сращения перелома проникают также сосуды, сформировавшиеся путем почкования мелких сосудов и капилляров костных отломков (Шевцов В. И. и

соавт., 1995; Ярыгин Н. Е. и соавт., 1977). При миграция клеток усилена проницаемостью стенок сосудов для макромолекул белков и диапедезом эритроцитов и лейкоцитов, что обусловлено временным образованием межэндотелиальных щелей и люков. В следующие 2 недели продолжается формирование микрососудистой сети регенерата (Лаврищева Г. И. и соавт.,

1996). Интенсивно васкуляризированные участки, занимающие не менее трети от общей площади тканей зоны интермедиарного сращения, являются признаком благоприятного заживления кости (Волков Г. П. и соавт., 2003). В

грануляционной ткани серединной прослойки дистракционного регенерата,

зоне интенсивного ангиогенного остеогенеза, множество капилляров достигает 70 - 100 на 1 мм3 (Ирьянов Ю.М., 1998). Кроме того, формируются венозные пути оттока из зоны перелома в параоссальные сосуды (Волков Г.

П. и соавт., 2003).

22

Костная ткань регенерата морфологически ретикулофиброзна и визуализируется сетью анастомозирующих трабекул, формирующих стенки округлых костных лакун. В центральной части лакуны - 2-3 кровеносных сосуда, представленных синусоидными капиллярами, прекапиллярами,

синусоидным капилляром и венулой. Восстановление сосудистой и костной структуры вновьобразованного участка кости определяется после 4 месяцев

(Ирьянов Ю.М., 1998).

Пересечение внутрикостных капилляров медуллярной полости немного замедляет восстановление непрерывности сосудистой сети отломков. При полном разрушении медуллярного содержимого компенсация расстройств микроциркуляции производится за счет сосудистой сети надкостницы и окружающих мягких тканей. Восстановление внутрикостной капиллярной сети происходит после 4-10 недель, консолидация отломков по типу первичного костного сращения - через 8-12 недель перелома, а для восстановления дефинитивной структуры кости может осуществляться более года. Отсутствие периоста также задерживает нормализацию показателей внутрикостного кровотока и консолидацию перелома (Шрейнер Л. Л., 1999;

Nakase T. et al., 1994). Смешение костных отломков более чем на 0,5 мм разрушает сосудистые связи между периостом и окружающими мягкими тканями, что лежит в основе этиопатогенеза объемной периостальной хрящевой мозоли и в условиях стабильной фиксации (Thompson Z. et al., 2002).

В современной имплантологии есть ряд технологических моделей при получении биопластических материалов, в частности алло- и

ксеноимплантатов кости (Волова Л.Т.,2005). Использование костных материалов или заменителей кости основывается на предположении о том,

что такие материалы могут приводить к формированию новой кости посредством одного из следующих механизмов остеогенеза: когда материал содержит образующие кость клетки, остеокондукция – материал, который

служит каркасом для формирующейся кости, а также остеоиндукции при

23

содержании веществ, которые индуцирующируют рост кости (Sculean A. et al., 2000, Torricelli P., 1998). Такие материалы постепенно резорбируются и замещаются новой жизнеспособной костью. В лечении внутрикостных дефектов давно использовали трансплантаты из гребня подвздошной кости,

свода черепа, головки большеберцовой кости (Pataraya G., 2001; GestreliusS. et al., 1997, Параскевич В. Л., 2006), однако имеется ряд осложнений при их применении (SculeanA. et al., 2004). С общебиологических позиций,

аутотрансплантация является наиболее выгодной, так как между пересаженной тканью и организмом не возникает иммунного конфликта,

хотя в ряде случаев после операции отмечают быструю резорбцию трансплантата, что связано с нестойкостью его к инфекции (Папикян А.В., 2000). Невозможность заготовки аутотрансплантатов впрок и другие моменты, связанные с получением и хранением аутогенного пластического материала, существенно ограничивают применение аутопластики в практической медицине. Не всегда также можно получить достаточное количество материала (Иорданишвили А.К., 2000; Sculean A. et. al., 2004).

Актуальны разработка и внедрение в клинику титановых конструкций с рядом физико-механических физико-химических особенностейбез токсичности, с биологической инертностью, пластичностью, коррозионной устойчивостью, повышенной механической прочностью и небольшим удельным весом. Возможно проводить рентгенографию и компьютерную томографию(КТ) и магнитно-резонансную томографию (МРТ) после операции, так как пластины из титана не являются ферримагнитными.

Применение при конструировании эндопротезов обладает преимуществами сосплавами и металлами, включающими ванадий и молибден,

подвергающимися коррозии в операционной ране. Для замещения дефектов кости металлоконструкциями используется покрытие металлов слоя гидроксиапатита для улучшения скрепления имплантата с окружающими тканями за счет внедрения их в слойгидроксиапатита (Cui Y., 2009). Кроме

того, используются слои соединений органики для усиления регенерации, в

24

частности, соединения коллагена и костные морфогенетические белки в виде факторов роста (Burkus J.K., 2005).

Улучшение методов оперативного лечения, в частности, при использовании имплантатов, может привести к снижению осложнений,

сокращению собственно послеоперационного периода, инвалидизации больных, ускорению восстановления костной ткани.

Патологическая анатомия регенерации кости.

Регенераторный потенциал кости значителен, но процент осложнений в виде деформации элементов костно-суставной системы, несращений,

приводящих к стойкой потере трудоспособности и даже инвалидности по-

прежнему высок (Дедух Н.В., 2004). При этом регенерация костной ткани после травмы скелета является, одним из важных разделов актуальной травматологии (Кожокматова Г.С., 1995), а также частью единого общебиологического перестроечного процесса (Мартынова Н.В. и соавт., 2000). Расширено актуальное мнение о физиологической и патологической функциональной перестройке в терапии переломов костной ткани (PayneM. etal, 2000).

При применениинекоторых соединений в клинической практике показанаих невысокая эффективность, особенно при значительных дефектах кости, когда они инкапсулируются соединительной тканью, недостаточно заполняются нативной тканью, предусловливают хроническую инфламацию,

местами отторгаются или повышают резорбцию костной ткани (Бенуа Ф.,

2007).Это важно в стоматологии при имплантации кости, применении дентальных имплантатов, возникновении кист и некоторых других проблемах (Айбестер П., 1998).

При подвижности костных фрагментов они усугубляются вторичными нарушениями микроциркуляции. При реваскуляризации происходит активная остеокластическая резорбция костной ткани вдоль сосудистых каналов и на периостальной поверхности корковой пластинки. Далее

возникает распространенная реконструктивная перестройка костной ткани,

25

при рарефикации корковой пластинки и значительной потере костной ткани отломков. Появление кист в составе волокнистой рыхлой соединительной ткани интермедиарного пространства наблюдается на 14-е сутки, капилляры синусоидного типа выявляются на 21-е сутки костного повреждения. По мере наращивания массы коллагеновых структур волокнистой соединительной ткани уменьшается популяция эндотелиоцитов капилляров. Наблюдаются и васкуляризированные и малососудистые участки зрелой волокнистой соединительной ткани и полностью аваскулярные поля хрящевой ткани.

Консолидация перелома при этом не наступает или задерживается на длительный период (Лаврищева Г. И. и соавт., 1996; Аврунин А. С. и соавт,

2001).

Кровоснабжение зоны сращения перелома является важным фактором в характере репаративного процесса. Острые нарушения микроциркуляции и периваскулярный отёк в области повреждения является пусковым механизмом для начала репаративного остеогенеза, так как создают условия для возвращения к эмбриональному типу тканевого кровообращения. В

результате травмы происходит повреждение (разрыв, пережатие или пересечение) крупных внутрикостных артериальных сосудов, вследствие чего развивается инфаркт кости.

Вобласти сращения перелома проходят также капилляры,

сформировавшиеся путем почкования мелких сосудов и капилляров костных отломков (Шевцов В. И. и соавт., 1995;Ярыгин Н. Е. и соавт., 1977).

Характерна артериальная гиперваскуляризация за счет расширения просветов функционирующих сосудов, от магистральных до микроциркуляторного уровня, и раскрытие многочисленных резервных сосудов. Явления реактивной гиперемии нарастают к концу 1 недели и наблюдаются до 3 недель, затем гиперваскуляризация снижается и исчезает после 6 - 8 недель после травмы. Иным отличием кровотока в отломках определено новообразование синусоидных капилляров и тканевых

микрокист, призванное компенсировать недостаточность системы

26

микроциркуляции и ускорить транскапиллярный обмен регенерирующих

тканей (Оноприенко Г. А., 1993).

Вкостной ране ангиогенез является инициальным этапом регенерации

ипредшествует остеогенезу. (HausmanM.R. etal., 2001). Присутствие интенсивно васкуляризированных участков, на площади не менее трети от общей тканей зоны интермедиарного сращения, является признаком благоприятного заживления перелома (Волков Г. П. и соавт., 2003).

Для формирования интермедиарной мозоли в структуре компактной костной ткани необходимо наличие щели шириной от 50 мкм до 2 мм

(Лаврищева Г. И. и соавт., 1996). В этом случае при обездвиженности краев костной раны создаются условия для врастания сосудов и клеточных элементов со стороны периоста или эндоста и последующей консолидации отломков. Если фиксирующие средства несовершенны и не обеспечивают иммобилизации костных фрагментов, то целесообразно оставлять более широкую (1,5-2 мм) щель между отломками. Это менее травматично для новообразованных сосудов, в короткие сроки формируется интермедиарная мозолькости (Шевцов В. И. и соавт., 2000;WiltfangJ., 1997).

Согласно актуальным представлениям об источниках репарации костей, остеогенными потенциями во взрослом организме обладают периваскулоциты, остеоциты внутреннего слоя надкостницы, эндоста,

циркулирующие в периферической крови стволовые клетки (Гололобов В. Г.

и соавт., 2003;Дедух Н. В., 2004; Ирьянов Ю. М., 1998; Ирьянов Ю. М. и

соавт., 1998; Мяделец О. Д., 2002; LacroixD. Et al., 2002; Bruder S. P. et al., 1994; BaroukhB. et al., 2000). Клетки, расположенные в костной ткани,

надкостнице и эндосте, детерминированны к остеогенезу, периваскулоциты считаются индуцибельными. И те, и другие являются элементами остеобластического дифферона, его родоначальная клетка обозначена как стволовая стромальная (мезенхимальная) клетка. ССК локализуются в строме костного мозга, других кроветворных органов и визуально представляют

собой фибробластоподобные веретеновидные клетки. Общеизвестной

27

особенностью ССК является отсутствие строгой детерминированности.Так называемая фаза G0 клеточного цикла составляет митотический резерв костной ткани, задействованный в процессах физиологической и репаративной регенерации (Dennis J.E. et al., 2002). Остеогенные клетки,

образовавшиеся из периваскулоцитов, разделены исследователями по объему ядра на 4 класса: A - 10-79 мкм3; B - 80 -119 мкм3; C - 120-169 мкм3; D - более

169 мкм3. Менее дифференцированные клетки первых двух классов располагаются в радиусе 20 мкм от сосуда, клетки двух последних классов в радиусе 30 мкм от сосуда являются преостеобластами на промежуточной стадии дифференцировки в направлении остеобластов. После 2-3 дней перелома в периостальной зоне регенерации кости наблюдается бурная пролиферация и дифференцировка клеток. К 7 суткам остеобластические элементы формируют сеть трабекул фиброретикулярной кости на протяжении от зоны травматического повреждения. Примыкает к раневой поверхности компактного вещества корковой пластинки зона бесструктурных некротизированных масс. При выраженном смещении отломков малодифференцированные остеогенные клетки периоста,

располагающиеся поверх новообразованных костных трабекул,

дифференцируются в хрящевые, затем образуется объёмная хрящевая мозоль. Она соединяет концы костных отломков, устраняя их подвижность.

При гипсовании конечности хрящ в периостальной мозоли появляется на 2-3

дня позже, чем в отсутствие фиксации. Соответственно при меньшей интенсивности механического раздражения хрящ и мозоли развивается в меньшей степени. В тех случаях, когда при переломе нет выраженного смешения отломков, образуется костная периостальная мозоль, не содержащая хрящевой ткани. Новообразованные кость и хрящ изолированы от окружающих тканей нечетко выраженным слоем обильно васкуляризированной волокнистой соединительной ткани (Ирьянов Ю. М.,

1998; Гололобов В. Г. и соавт., 2003; Ирьянов Ю. М. и соавт., 2004).

28

В эндостальной зоне определяется более тонкий по сравнению с периостальной зоной слой клеточных пролиферирующих элементов. К 7

суткам здесь также образуется сеть из новообразованных костных трабекул.

Увеличиваясь в объеме в направлении поврежденной плоскости,

мелкопетлистая сеть с кроветворно-жировым и фиброзным костным мозгом переходит в поля хрящевой ткани. Компактное вещество кости в эндостальной зоне сохраняет пластинчатую структуру на всем протяжении фрагментов. Гибель остеоцитов компактной кости наблюдается около раневых поверхностей. Гаверсовы каналы остеонов корковой пластинки расширены вследствие остеокластической резорбции, содержат большое количество клеточных элементов и заполненных кровью сосудов.

Кэтому времени в интермедиарной зоне выявляются остатки гематомы

спучками фибрина, которые подвергаются организации за счет прорастания в них фибробластических элементов, проникающих с периостальной поверхности кости. Итак, «промежуточная бластема» составляет продолжение соединительной периостальной ткани. Грануляционная ткань интермедиарной зоны последовательно преобразуется в хрящ, который осуществляет промежуточную консолидацию отломков. Изначально хрящ образуется в интермедиарном пространстве между смещенными отломками корковой пластинки. В хрящевой ткани возникают узлоподобные поля,

которые не разделены соединительнотканными перегородками.

Молекулярное картирование костной мозоли показывает, что экспрессия гена, контролирующего созревание хондроцитов, появляется ранее и сохраняется долее в случае нестабильных переломов (Hankemeier S. et al., 2001; Le A.X. et al., 2001). Пролиферация хондробластов в плоскости перелома возникает с 1 суток экспозиции, достигает максимума к 14-м

суткам и определяется вплоть до 28-х суток (Lee F.Y. et al., 1998).

Морфологически обособленные островки хрящевой ткани в составе костной мозоли наблюдаются на 5 сутки, эндохондральный процесс

развивается на 9-11-е сутки после травмы (Hulth A. et al., 1990; OzakiA. et al.,

29

2000). К 9 суткам после перелома в молодой хрящ проникают сосуды из костномозговых пространств новообразованной периостальной кости в сопровождении остеогенной ткани. Описанный процесс не сопяженс дегенеративными изменениями в хрящевой ткани, с чего часто начинается энхондральное окостенение. Резкая демаскировка волокон хряща определяется на границе с костью, возрастает количество хондроцитов, они приобретают полигональную форму. В отдельных фрагментах кости,

пограничных с хрящом, рядом с костными обнаруживаются типично хрящевые клетки. При этом прослеживаются все стадии клеток с промежуточными морфологическими характеристиками. Предполагается,

что остеогенные клетки могут менять направление дифференцировки на ранней стадии под влиянием местных факторов (Tay B.K. et al., 1998).

Характерна экспрессия мРНК коллагена типа IIA для клеток, находящихся на ранней стадии дифференцировки в хондро- и остеобластическом направлениях. Коллаген вырабатывается мезенхимальными малодифференцированными клетками-предшественниками. Но клетки с фенотипом хондроцитов экспрессируют также внутриклеточные мРНК остеокальцина и коллагена типа I, маркеров остеобластов (Bland Y.S. et al., 1999; HughesS.S. et al., 1995).

Через 12-14 суток после повреждения хрящ достигает определенной степени зрелости, в нем образуются полости разрушения, начинаются процессы дегенерации, так как происходит типичный процесс эндохондрального окостенения (Nakase T. et al., 1994). Врастая в хрящевую ткань, комплекс капилляров разрушает ее, периваскулярные клетки дифференцируются в остеобласты и откладывают костное вещество на стенках полостей резорбции. На 21-е сутки, при этом морфологически хрящевая ткань преобладает в составе регенерата, выявляется значительно меньше клеток со смешанными морфологическими характеристиками

(Hughes S.S. et al., 1995). С 14-х по 28-е сутки преимущественно определяется

элиминация клеточных элементов путем апоптоза. В остеобластах

30