Эпифизарные хрящи трубчатых костей

Кости — это пластичные образования, особенно в раннем детстве. Их клетки - остеоциты способны делится пополам и крепнуть. Некоторые кости состоят из нескольких частей, а затем, с возрастом, срастаются в монолитное образование и затвердевают. Эпифизарная пластина отвечает за одну из основных особенностей костей — быстрый рост их в длину. Так растут именно трубчатые длинные кости - рук и ног.

Как кость новорожденного превращается в зрелую, отвердевшую кость взрослого? Этот процесс происходит внутри молодой хрящевой ткани и называется окостенением. Благодаря строению хряща кости детей очень гибкие, и в случае перелома быстро сращиваются. Но уже в подростковом возрасте область роста заметно сокращается

Функции эпифизарного хряща в кости

У детей кость обновляется очень быстро. Сначала костная ткань имеет сетчатую структуру, потом заменяется на пластинчатую со вторичными гаверсовыми структурами. С самого рождения и до пубертатного периода кости быстро растут за счет особого строения хряща эпифизарного.

Этот хрящ располагается между диафизом и эпифизом. Эпифиз - это утолщенная суставная поверхность кости, а диафиз - длинная ее часть. Клетки эпифизарной области (зона роста) делятся пополам и накапливаются. Постепенно формируются участки окостенения, которые затем срастаются и образуют твердую и упругую кость — защиту для красного костного мозга.

Так происходит рост трубчатых костей в длину. Надкостница же отвечает за рост в ширину. Рост происходит благодаря гормону соматотропину. Он вырабатывается гипофизом. Кроме соматотропина для роста еще нужны и некоторые другие вещества - инсулин и гормоны щитовидной.

Недостаток гормона либо недостаток кальция из-за плохого питания приводит к тому, что ребенок растет медленно и вырастает довольно низким. Но также причиной иногда служит наследственность.

После пубертатного периода рост костной ткани существенно замедляется. И до 21 года все крупные кости отвердевают. Эпифизарные хрящи в суставах также отвердевают; точнее они замещаются гиалиновым хрящом, который обеспечивает амортизацию и уменьшает трение во время соприкосновения движущихся частей сустава. Суставные хрящи необходимо беречь с самого молодого возраста.

Зона роста, постепенно сокращаясь, исчезает почти полностью. Маленькие кости скелета окостеневают к 25 годам у мужчин. У женщин даже к 22-23 годам.

Как происходит отвердевание кости?

В период внутриутробного развития у плода образуется вещество, называющееся мезенхимой. После рождения оно замещается хрящом, а затем, постепенно хрящ эпифизарный замещается зрелой костной тканью.

Итак, у ребенка между диафизом (телом кости) и эпифизом содержится относительно мягкая структура. Это хрящ эпифизарный. Во время активного роста ребенка происходит процесс первичного, а затем вторичного окостенения. Это значит, что хондроциты (клетки хряща) заменяются остеобластами, а те, в свою очередь, клетками остеоцитами.

Клетки остеобласты активно продуцируют межклеточное вещество, а затем кальцинируются и превращаются в остеоциты. Остеобласты - это молодые клетки кости; они помогают отлаживать соли кальция в костном матриксе. А остеоциты - это уже отвердевшие зрелый клетки. Хрящевая ткань в процессе кальцинирования остеобластов медленно растворяется. Таким образом хрящ эпифизарный превращается в кость взрослого человека.

Можно ли исправить искривленные ножки у ребенка

Часто дети имеют такую проблему, как неправильный (кривой) рост костной ткани. Как это можно исправить? Для этого в хрящи эпифизарные обеих ног с одной стороны хряща ставятся пластины. За счет их рост продолжается только с одной стороны, и через несколько лет кости у ребенка выравниваются за счет коррекции угла.

Ближе к 13-14 годам пластины извлекаются, чтобы далее рост продолжался беспрепятственно, по обеим сторонам равномерно.

Факторы, влияющие на рост костей

Есть несколько принципов роста костной ткани, которые сформировал П.Ф. Лесгафт. Мы уже знаем о работе гормона, что еще нужно понимать? Итак, чтобы хрящ эпифизарный быстро разрастался, надо употреблять с пищей много кальция и магния. Но также костям нужна физическая нагрузка:

1. Развитие кости зависит от активности мускул.
2. И также формирование кости зависит от процессов натяжения и сжатия. Известно, что в том месте, где мышца крепится сухожилием к кости, образуется костный нарост.
3. Форма кости зависит от оказываемого на нее внешнего давления. Подросткам рекомендуют чаще висеть на турнике, к примеру, чтобы стимулировать рост костей.

Как мы можем заметить, рост эпифизарного хряща зависит от многих факторов. Не стоит думать, что он обусловлен на все 100 % от генов. Рост костей происходит при определенном уровне нагрузок. И второе условие — тренировки нельзя пропускать.

Остеомиелит хряща

И у детей, и у взрослых иногда встречается поражение костей под названием остеомиелит. Это воспалительное заболевание. Если у ребенка поражается инфекцией хрящ эпифизарный, то речь идет об эпифизарном остеомиелите. У взрослых этой хрящевой пластинки остается немного.

Воспаление происходит вследствие открытых переломов, когда в костную ткань попадает инфекция. Она также может длительно развиваться рядом с костью в мягких тканях и постепенно перейти в кость. В таких случаях говорят о вторичной эпифизарной инфекции.

Переломы в области роста костей в детском возрасте

Повреждение хряща эпифизарного составляет 15% всех детских переломов. И половина из них происходит в локте или предплечье. Чаще дети травмируют зону роста во время игры в футбол, занятий гимнастикой или легкой атлетикой.

Если в области роста кости у детей происходят переломы, то прогноз очень даже хороший. Даже если перелом в области локтевого или коленного сустава. Участки удивительно быстро срастаются. Но у подростка эпифизарным хрящом в суставе является уже частично окостеневшая структура, и все элементы сустава нужно четко восстановить. Иначе во взрослом возрасте могут наблюдаться сильные боли в месте заросшего перелома.

Вывод

За счет какого механизма происходит рост костей? За счет этой хрящевой ткани.

У детей кость еще очень гибкая. Их хрящ эпифизарный еще имеет мало участков окостенения. Процесс окостенения, то есть замещение остеобластов остеоцитами, продолжается до 25 лет. Эпифизарная пластинка — это остаток эластичной хрящевой прослойки между эпифизом и диафизом.

библиографическое описание:
Строение эпифизарного хряща плечевой и бедренной костей взрослого человека / Лаврукова О.С. — 2008.

код для вставки на форум:

СТРОЕНИЕ ЭПИФИЗАРНОГО ХРЯЩА ПЛЕЧЕВОЙ И БЕДРЕННОЙ КОСТЕЙ ВЗРОСЛОГО ЧЕЛОВЕКА

В НОРМЕ И ПОСЛЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

14.00.02. – анатомия человека

14.00.24. – судебная медицина

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Доктор медицинских наук, профессор

Алексина Людмила Арсентьевна

Доктор медицинских наук, профессор

Бабаханян Роберт Вардгесович

Заслуженный работник высшей школы РФ,

доктор медицинских наук, профессор

Гайворонский Иван Васильевич

Заслуженный деятель науки РФ,

доктор медицинских наук, профессор

Попов Вячеслав Леонидович

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО СПбГПМА Росздрава (195067, Санкт-Петербург, Кантемировская ул., д.16).

Ученый секретарь совета

по защите докторских и кандидатских диссертаций,

доктор медицинских наук,

профессор Карелина Наталья Рафаиловна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Эпифизарный (суставной) хрящ является одной из наиболее важных частей сустава. Современная литература в области ревматологии, остеоартрологии, травматологии, содержит обширную информацию о состоянии опорно-двигательного аппарата и затрагивает многие вопросы, характеризующие роль хряща в развитии дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов. В настоящее время достижения в области морфологического, биохимического исследований позволили приблизиться к пониманию особенностей структуры и функции хряща. Состояние суставного хряща во многом определяет нормальную функцию сустава. Суставной хрящ изменяется под воздействием как внутренних, так и внешних факторов, одним из которых является изменение температурной среды обитания. В доступной нам литературе мы не нашли сведений о состоянии суставного хряща при воздействии высокой температуры, являющейся одним из ведущих неблагоприятных факторов производственной среды.

В литературе (Г.А. Кайсаров с соавт., 2000) имеются сведения о том, что у работников доменного цеха показатель заболеваемости опорно-двигательного аппарата составил 67,8%, т.е. в 9 раз больше, чем в целом по России (7,4%).

Ряд авторов (М.Н. Клячкин, 1969; Т.Я. Арьев, 1971; М.И. Кузин, 1982; Б.С. Вихриев, В.М. Бурмистров, 1986 и др.) указывают на возможность денатурации клеточного протеина уже при повышении температуры до +45˚С, что может приводить к повреждениям хрящевой ткани.

Воздействие высокой температуры может также наблюдаться в условиях пожара, который в настоящее время рассматривается как неконтролируемое горение, приводящее к социальному и (или) материальному ущербу (приложение 1 к приказу МВД России от 30.06.1994).

Одной из особенностей пожаров в жилых помещениях является интенсивное пламенное горение предметов интерьера и высокая температура воздуха, достигающая +250-500˚С в очаге возгорания и +120-260˚С в прилегающих помещениях. Такая температура оказывает воздействие на наружные покровы человека. На кости и суставные хрящи действует более низкая температура (+100˚С и менее), что объясняется теплоемкостью окружающих их мягких тканей. В связи с этим мы исследовали влияние температуры менее +100˚С.

Цель исследования - изучить строение эпифизарного хряща плечевой и бедренной костей взрослого человека в норме и после термического воздействия.

1. Изучить строение эпифизарного хряща плечевой и бедренной костей взрослого человека.

2. Определить время появления и характер начальных визуальных изменений эпифизарного хряща головок плечевых и бедренных костей при термическом воздействии +50˚-90˚С.

3. Определить динамику морфологических изменений в эпифизарном хряще в зависимости от величины температуры и продолжительности ее воздействия.

4. Разработать практические рекомендации для судебных медиков с целью улучшения качества проведения экспертиз.

Научная новизна исследования.

Впервые изучено строение и морфологические особенности различных участков эпифизарного хряща головок плечевой и бедренной костей взрослого человека в норме и после воздействия высокой температуры разных значений. Установлены локальные особенности строения эпифизарного хряща в норме и различия морфофункциональных изменений при термическом воздействии от +50°С до +90°С. Разработан алгоритм дифференциальной диагностики посмертных повреждений эпифизарных хрящей от повреждений, возникших при воздействии высокой температуры.

Практическая значимость работы.

Полученные данные значительно расширяют знания об особенностях строения эпифизарного хряща проксимальных концов длинных трубчатых костей, подвергшихся воздействию высокой температуры. Результаты исследования необходимо учитывать при проведении

- судебно-медицинских экспертиз живых лиц для установления степени утраты профессиональной трудоспособности

- идентификации личности по костным останкам.

Результаты исследования могут быть также использованы в преподавании анатомии человека, антропологии, судебной медицины, рентгенологии и курса профессиональной патологии в ВУЗах.

Реализация и внедрение результатов исследования.

Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственного исследования, обсуждения полученных данных, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и иллюстрирована 27 рисунками, 14 таблицами. Список литературы включает 203 работы, из них 163 – отечественных, 40 – зарубежных авторов. Весь материал получен при непосредственном участии автора, обработан и проанализирован лично автором.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Эпифизарный хрящ головок плечевой и бедренной костей характеризуется локальными особенностями, что отражается на его гистологическом строении, рельефе поверхности хряща и толщине.

2. Сроки появления изменений эпифизарного хряща зависят от принадлежности суставного хряща к той или иной кости, от величины и продолжительности термического воздействия, от пола и возраста.

3. При воздействии температур +50˚С и +60˚С (независимо от времени ее воздействия) происходит послойная отслойка суставного хряща. Начиная с температуры +70˚С, наряду с отслойкой суставного хряща, появляются трещины. При температуре +80˚С и +90˚С наблюдается только растрескивание суставного хряща.

4. Более устойчив к термическому воздействию +50˚С и +60˚С эпифизарный хрящ головок плечевых костей, а к воздействию температур +70-90˚С - эпифизарный хрящ головок бедренных костей.

Эпифизарный хрящ головок плечевой и бедренной костей изучен у представителей четырех возрастных групп: 30-35 лет, 36-40 лет, 41-45 лет, 46-50 лет (табл. 1).

Таблица 1. Общее количество исследованных фрагментов длинных трубчатых костей, покрытых суставным хрящом.

Возраст исследуемых объектов

Количество исследованных объектов с учетом пола

Проведено две серии исследований:

Изучение строения суставного хряща в норме (табл. 2).

Таблица 2. Количество исследованных фрагментов костей,

не подвергавшихся термическому воздействию.

Возраст исследуемых объектов

Количество исследованных объектов с учетом пола

Изучение строения суставного хряща при термическом воздействии (табл.3).

Таблица 3. Количество исследованных фрагментов костей, подвергавшихся термическому воздействию.

Возраст исследуемых объектов

Количество исследованных объектов с учетом пола

Толщина суставного хряща головки плечевой кости измерялась в трех точках: по верхнему (1) и нижнему (2) краям суставной поверхности, и в центральной части головки (3). Толщина суставного хряща головки бедренной кости измерялась по верхним краям суставной поверхности (1) и ямки головки бедра (2), и в центральной части головки (3). Толщина суставного хряща измерялась на нативных препаратах штангенциркулем, а также на гистотопограммах с помощью окулярного винтового микрометра МОВ-1-16 (наибольшая основная погрешность измерений +6мкм).

Для гистологического исследования строения хряща до и после термического воздействия из трех участков (по краю суставной поверхности, по краю ямки головки бедра и центральной части головок) выпиливали фрагменты кости с суставным хрящом, объемом 2см³. Резецированные из трупов головки плечевых и бедренных костей фиксировали в 10% нейтральном формалине, производили распилы головок костей во фронтальной плоскости. Декальцинацию проводили в смеси соляной и муравьиной кислот. После декальцинации кости тщательно промывали в проточной воде, проводили через спирты возрастающей концентрации и заключали в целлоидин. Изготавливались серийные срезы толщиной 15мкм и окрашивали гематоксилин-эозином.

Статистическая обработка данных включала стандартный набор методов вариационной статистики, применяемый в медицине и биологии. Для описания количественных данных вычислялись х±mх средняя величина и ее ошибка. Вычислялся коэффициент корреляции - для определения силы связи и ее направления между исследуемыми показателями. Степень зависимости при величине коэффициента корреляции от 0 до 0,25 оценивалась как слабая, от 0,25 до 0,75 как умеренная (средняя), в случае если коэффициент корреляции превышал 0,75, говорили о жесткой силе связи. Статистически значимыми во всех случаях считались различия при р Результаты исследования и их обсуждение. Исследование эпифизарного (суставного) хряща плечевых и бедренных костей взрослого человека показало, что он представлен тремя четко выраженными зонами: поверхностной, промежуточной и базальной. Выявлены признаки возрастных изменений хряща: в поверхностной зоне - в виде трещин, узур и горизонтального расщепления; в промежуточной – в виде уменьшения числа лакун, содержащих 3 и 4 хондроцита, и увеличения числа пустых лакун и лакун, содержащих 1 хондроцит; в базальной – в виде горизонтальных щелей на границе некальцифицированного и кальцифицированного матрикса. Полученные данные согласуются с исследованиями R.A. Stockwell (1971), E. Vignon с соавт. (1976), Е.П. Подрушняк (1984), В.Н. Павловой с соавт. (1988) и др.

Установлены сроки появления, характер и динамика развития морфологических изменений хрящевой и костной ткани проксимальных концов плечевых и бедренных костей при термическом воздействии.

Однократное воздействие в течение 7 часов температур +50ºС и +60°С не вызывало изменений суставного хряща головок плечевых и бедренных костей у лиц обоего пола в возрасте 30-50 лет.

Первые, визуально видимые изменения суставного хряща появлялись в интервале от 17 дней до 33 дней, что зависело от принадлежности суставного хряща к той или иной кости, от пола и возраста. Наиболее рано такие изменения наблюдались на головках плечевых костей у лиц женского пола в возрасте 46-50 лет, наиболее поздно - на головках бедренных костей у лиц мужского пола в возрасте 30-35 лет. Характер начальных изменений хряща выражался в послойной его отслойке, появлении неровности его контуров по краям суставной поверхности и ямки головки бедренной кости. Это можно объяснить тем, что в области края суставной поверхности и в области ямки головки бедренной кости хрящ по сравнению с центральными отделами более тонкий, и, поэтому, менее стоек к воздействию температуры (табл. 4,5).

Таблица 4. Толщина суставного хряща головки плечевой кости

Скелет свободной части верхней конечности

Плечевая кость (humerus; рис. 18). Это длинная трубчатая кость, имеет тело – диафиз и два конца – эпифизы. Верхний (проксимальный) эпифиз представляет собой шаровидное образование – это головка плечевой кости, посредством которой плечевая кость сочленяется с суставной впадиной лопатки, образуя плечевой сустав. Головка отделяется от остальной кости узким перехватом – анатомической шейкой. За анатомической шейкой располагаются два бугорка: малый бугорок направлен кпереди, а большой бугорок ориентирован в латеральную сторону. Между бугорками лежит межбугорковая борозда. К бугоркам прикрепляются мышцы, а в борозде проходит сухожилие длинной головки двуглавой мышцы плеча. Ниже бугорков видно широкое пологое сужение – хирургическая шейка, названная так потому, что в этом месте чаще наблюдаются переломы плечевой кости.

Рис. 18. Плечевая кость, правая. А – вид спереди; Б – вид сзади; В – вид справа; 1 – головка плечевой кости (caput humeri); 2 – анатомическая шейка (collum anatomicum); 3 – большой бугорок (tuberculum majus); 4 – малый бугорок (tuberculum minus); 5 – межбугорковая борозда (sulcus intertubercularis); 6 – хирургическая шейка (collum chirurgicum); 7 – тело плечевой кости (corpus humeri); 8 – дельтовидная бугристость (tuberositas deltoidea); 9 – борозда лучевого нерва (sulcus n. radialis); 10 – венечная ямка (fossa coronoidea); 11 – медиальный надмыщелок (epicondylus medialis); 12 – блок плечевой кости (trochlea humeri); 13 – головка мыщелка плечевой кости (capitulum humeri); 14 – латеральный надмыщелок (epicondylus lateralis); 15 – лучевая ямка (fossa radialis); 16 – ямка локтевого отростка (fossa olecrani)

Тело плечевой кости в верхних отделах по форме цилиндрическое, а книзу становится трехгранным. Выше середины тела плечевой кости с латеральной стороны заметна шероховатость, называемая дельтовидной бугристостью, – место прикрепления одноименной мышцы. Вокруг тела, сверху вниз, сначала по медиальной, затем по задней и латеральной сторонам спускается широкая пологая спиральная борозда – борозда лучевого нерва.

Нижний (дистальный) эпифиз плечевой кости широкий, уплощен в переднезаднем направлении. Его медиальная суставная поверхность цилиндрической формы – блок плечевой кости – служит для сочленения с локтевой костью. Выше блока на передней поверхности плечевой кости находится венечная ямка, а на задней поверхности – ямка локтевого отростка. Латеральная суставная поверхность – головка мыщелка плечевой кости – шаровидная, сочленяется с суставной поверхностью головки лучевой кости. Над головкой мыщелка плечевой кости находится лучевая ямка. По обоим краям нижнего эпифиза, выше суставных поверхностей, располагаются медиальный и латеральный надмыщелки. Они служат для прикрепления мышц предплечья.

Кости предплечья. Локтевая (ulna) и лучевая (radius) кости длинные, трубчатые, трехгранные (рис. 19). Верхние (проксимальные) и нижние (дистальные) эпифизы их соприкасаются, а диафизы изогнуты в противоположные стороны таким образом, что между ними образуется межкостное пространство предплечья.

Рис. 19. Кости предплечья, правого. А – вид спереди; Б – вид сзади; В – вид справа; 1 – тело локтевой кости (corpus ulnae); 2 – тело лучевой кости (corpus radii); 3 – локтевой отросток (olecranon); 4 – венечный отросток (processus coronoideus); 5 – блоковидная вырезка (incisure trochleeris); 6 – лучевая вырезка (incisure redielis); 7 – бугристость локтевой кости (tuberosites ulnee); 8 – головке локтевой кости (ceput ulnee); 9 – сустевнея окружность (circumference erticuleris); 10 – шиловидный отросток (processus styloideus); 11 – головке лучевой кости (ceput radii); 12 – сустевнея окружность (circumferentie erticuleris); 13 – шейке лучевой кости (collum radii); 14 – бугристость лучевой кости (tuberositas radii); 15 – шиловидный отросток (processus styloideus)

Верхний (проксимальный) эпифиз локтевой кости массивный, несет на себе блоковидную вырезку, покрытую суставным хрящом. Сверху вырезка ограничена локтевым отростком, а снизу – венечным. С латеральной стороны на проксимальном эпифизе имеется лучевая вырезка с суставной поверхностью для сочленения с головкой лучевой кости. На передней поверхности ниже венечного отростка видны бугристость локтевой кости.

Дистальный эпифиз представлен головкой с суставной окружностью для сочленения с лучевой костью. В заднемедиальном отделе дистальный эпифиз заканчивается шиловидным отростком локтевой кости.

Проксимальный эпифиз лучевой кости узкий, представлен головкой с суставной окружностью. Ниже эпифиза хорошо заметна шейка лучевой кости, а под ней – выступающая бугристость для прикрепления двуглавой мышцы плеча. Диафиз лучевой кости, как и локтевой, трехгранный и переходит в массивный дистальный эпифиз, с латеральной стороны которого отходит шиловидный отросток. С медиальной стороны на дистальном эпифизе имеется локтевая вырезка с суставной поверхностью для сочленения с локтевой костью. Нижняя поверхность дистального эпифиза лучевой кости сочленяется с костями запястья.

Кости кисти. Кости кисти подразделяются на кости запястья, пясти и кости пальцев (фаланги) (рис. 20).

Рис. 20. Кости кисти, правой; ладонная поверхность. 1 – трапециевидная кость (os trapezoideum); 2 – кость-трапеция (os trapezium); 3 – ладьевидная кость (os scapho-ideum); 4 – полулунная кость (os linatum); 5 – трехгранная кость (os triquetrum); 6 – гороховидная кость (os pisiforme); 7 – головчатая кость (os capitatum); 8 – крючковидная кость (os hamatum); 9 – основание пястной кости (basis metacarpalis); 10 – тело пястной кости (corpus metacarpalis); 11 – головка пястной кости (caput metacarpalis); 12 – проксимальная фаланга (phalanx proximalis); 13 – средняя фаланга (phalanx media); 14 – дистальная фаланга (phalanx distalis); 15 – сесамовидные кости (ossa sesamoidea)

Кости запястья (ossa carpi) короткие, неправильной формы, располагаются в два ряда. Проксимальный ряд составляет ладьевидная, полулунная, трехгранная и гороховидная кости, а дистальный ряд – кость-трапеция, трапециевидная, головчатая и крючковидная кости. Все кости запястья лежат в одной плоскости, но плоскость эта изогнута в виде желоба: вогнутость на ладонной стороне, а выпуклость на тыльной. Три кости проксимального ряда: ладьевидная, полулунная и трехгранная – образуют эллипсовидную выпуклость, которая сочленяется с дистальным эпифизом лучевой кости. Все кости дистального ряда запястья соединяются изломанной линией суставов с пястными костями.

Кости пясти (ossa metacarpi) относятся к трубчатым, имеют основание, тело и головку. Основания их соединяются с дистальным рядом костей запястья, а головка – с основаниями фаланг. Пястные кости изогнуты по длине: вогнутость их обращена к ладонной стороне кисти, а выпуклость – к тыльной. Первая (I) пястная кость самая короткая и широкая, а II – самая длинная.

Фаланги (phalanges). В скелете I пальца имеются две фаланги, а в остальных – по три. Различают проксимальную, среднюю и дистальную фаланги, а в каждой фаланге – тело, основание и головку.

Эпифизарные части костей

К заболеваниям эпифиза относятся асептический (аваскулярный) некроз, рассекающий остеохондрит, хондробластома, гигантоклеточная опухоль и др. [1]

Среди токсических элементов, загрязняющих окружающую среду, по-прежнему пристальное внимание привлекает свинец. Отравления соединениями свинца сопровождаются многочисленными заболеваниями и некоторыми физиологическими состояниями, поэтому изучение структурных и функциональных аспектов свинцовой интоксикации является актуальной задачей [1, 2, 3, 7, 8]. Особый интерес вызывает эмбриотоксическое действие свинца, в первую очередь, его влияние на костную систему потомства. Несмотря на очевидную связь между ростом и формообразованием костей скелета, с одной стороны, и его структурой и метаболизмом, с другой, эти вопросы остаются невыясненными. Решение этой проблемы имеет важное значение для выявления механизмов развития скелета в условиях действия соединений свинца.

Материалы и методы исследования

В эксперименте были использованы половозрелые белые беспородные крысы-самки и их потомство на 1-е, 10-е, 20-е, 30-е, 60-е сутки постнатального периода развития. Данный период отображает рост и процессы формообразования костей скелета. В соответствии с поставленными задачами животные разбивались на две группы. Первую группу животных (контроль) составили крысята от самок с физиологически протекающей беременностью, содержащихся на общем режиме вивария. Вторую группу животных (опыт) составили крысята от самок, получавших с 8-х по 22-е сутки беременности ежедневно перорально ацетат свинца в дозе 45 мг/кг массы тела.

Животные забивались путем декапитации под наркозом эфира с хлороформом с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации, и в соответствии с требованиями правил проведения работ с использованием экспериментальных животных.

Для гистологического исследования выделялись длинные трубчатые кости передних и задних конечностей. Образцы костной ткани фиксировали 10 % раствором формалина и после соответствующей проводки заливали в парафин. Готовили гистологические срезы толщиной 10 мкм, окрашивали их гематоксилин-эозином.

С помощью штангенциркуля по методу Дуерста (1926) с точностью до 0,1 мм измеряли наибольшую ширину дистального эпифиза. С помощью окулярного винтового микрометра МОВ-1-15 и окулярной измерительной системы УМБИ-3 осуществляли морфометрические измерения дистального эпифиза длинных трубчатых костей: измерялись толщина эпифизарного хряща, толщина зоны пролиферирующего хряща, толщина зоны индифферентного хряща, толщина зоны дефинитивного хряща, длина трабекул первичной спонгиозы, количество остеобластов в первичной спонгиозе, количество клеток в столбике зоны пролиферирующего хряща.

Статистическая обработка полученных цифровых данных проводилась с помощью программ FStat и Excel. Проверка статистических гипотез осуществлялась по t-критерию Стьюдента. При оценке статистических гипотез принимались следующие уровни значимости: p Примечание: * – Р ≤ 0,05, ** – Р ≤ 0,001 по сравнению с животными контрольной группы.

Первой зоной в направлении от эпифиза к диафизу является зона индифферентного хряща. Эта зона отделена сплошной костной пластинкой от костного эпифиза. Клеточные элементы в ней, как правило, размещены в основном межклеточном веществе двумя-тремя неправильными рядами. Хондроциты крысят опытной группы расположены хаотически одиночно, попарно, а ближе к следующей зоне небольшими группами, по 4–5 клеток среднего размера. Форма хондроцитов эллипсовидная или веретенообразная, иногда встречаются клетки округлой формы. В центре хондроцита размещается сферической или округлой формы ядро, окруженное цитоплазмой. Незначительное количество этих клеток имеет ядра сплющенной формы. Границы эпифизарной пластинки неровные и сглаженные.

Морфометрические исследования индифферентного хряща крысят опытной группы показали, что у новорожденных и 60-суточных крысят толщина зоны индифферентного хряща меньше по сравнению с контролем соответственно на 12,5 и 8,2 %. В возрасте 10, 20, 30 суток его толщина незначительно отличается от показателей индифферентного хряща в контрольной группе животных (таблица).

У животных опытной группы толщина зоны пролиферирующего хряща уменьшается в возрастном аспекте и значительно отстает от указанного параметра у 10-, 20- и 60-суточных животных на 30,3 % (ρ ≤ 0,05), 23,8 % (ρ ≤ 0,05) и 38,7 % (ρ ≤ 0,001) по сравнению с животными контрольной группы соответствующих возрастов (таблица).

Количество пролиферирующих клеток, которые имеют высокую пролиферативную активность и находятся на разных стадиях деления, у новорожденных крысят опытной группы меньше на 19,3 %, по сравнению с контролем. У 10-, 20-, 30- и 60-суточных животных, матери которых получали ацетата свинца в период беременности, количество пролиферирующих клеток с возрастом увеличивается, но отстает от контрольных значений на 32,2 %, (р ≤ 0,05), 29,7 %, (р ≤ 0,001), 39,3 % (р ≤ 0,001) и 32,5 % (р ≤ 0,001) соответственно по сравнению с контролем (таблица).

Зона дефинитивного хряща содержит хондроциты разных стадий созревания, которые также организованы в колонки по 5–10 клеток в каждой. Клетки имеют округлую форму и являются большими по размерам, чем хондроциты предыдущей зоны, содержат большое количество цитоплазмы. Ядро занимает центральную часть клетки. Наблюдается значительное количество двуядерных клеток. Фигуры митозов хондроцитов встречаются очень редко в отличие от животных опытной группы, где фигуры митозов не встречаются вообще.

Морфометрические исследования показали, что при свинцовой интоксикации материнского организма у крысят опытной группы толщина зоны дефинитивного хряща меньше по сравнению с животными в контроле. Наибольшая разница на 20,8 % (р ≤ 0,05) и 27,4 % отмечается у 10- и 60-суточных крысят соответственно (таблица).

Зона дефинитивного хряща постепенно сливается со следующей зоной – зоной деструкции. В этой зоне хондроциты размещены в 1–2 ряда. Они приобретают неправильную форму. В большинстве случаев в хондроцитах отсутствуют ядра, цитоплазма местами вакуолизирована. В пустотах этой зоны встречаются эритроциты, эндотелиальные клетки и другие элементы.

У животных, матери которых получали ацетат свинца во время беременности, остатки зоны деструкции сохраняются лишь в периферических областях, которые непосредственно прилегают к перихондральной костной манжетке. Измерить толщину этой зоны довольно сложно, так как она очень тонкая, часть прерывается и не имеет четких границ. В некоторых местах зона деструкции представлена одиночными безъядерными клетками. Вокруг этих клеток межклеточное вещество кальцинируется, вследствие чего разрушаются оболочки клеток, и хондроциты начинают гибнуть.

В зоне остеогенеза или зоне первичной спонгиозы четко прослеживается формирование первичного костного губчатого вещества в виде трабекул, которые приобретают в направлении до дистального конца более согласованную пространственную ориентацию. Между трабекулами находятся остатки хрящевой ткани в виде островков. Ячейки губчатого вещества по размерам мелкие или средние, овальной формы. Костные балки отдалены одна от другой на значительное расстояние.

У животных опытной группы костные балки являются утонченными. Глубина проникновения костных трабекул первичной спонгиозы в костно-мозговую пустоту значительно меньше, чем у животных в контроле. Костномозговой канал непосредственно прилегает к метаэпифизарной пластинке, в нем преобладает желтый костный мозг. При этом наблюдается разреженное расположение костных балок. В разных плоскостях появляются участки некроза, близ которых иногда находятся пустоты в виде щелей. Рядом с последними часто оказываются костные балки с остеоидной тканью. Чаще встречаются старые, чем новообразовавшиеся балки. Остеобласты в этой зоне не пролиферируют.

У крысят опытной группы длина трабекул первичной спонгиозы меньше по сравнению с животными контрольной группы у новорожденных крысят на 45,9 %, у 10-суточных – на 27,4 %, у 20-суточных – на 8,3 % (р ≤ 0,001), у 30-суточных – на 20,3 % (р ≤ 0,001), у 60-суточных – на 35,2 % (р ≤ 0,001) соответственно (таблица). Изучение возрастной динамики длины трабекул показало, что их длина уменьшается от рождения до 60 суток. Однако у животных опытной группы значительное уменьшение длины трабекул первичной спонгиозы происходит, начиная с 20-суточного возраста, тогда как у животных контрольной группы – с 10-суточного, то есть с опозданием на 10 суток (таблица). Эти показатели свидетельствуют об отставании в развитии трабекул у крысят, матери которых получали ацетат свинца.

При исследовании зоны остеогенеза установлено, что в контрольной и опытной группах животных с возрастом увеличивается количество остеобластов (таблица). Однако у животных опытной группы количество остеобластов в первичной спонгиозе меньше по сравнению с животными контрольной группы во всех возрастах, наибольшей разницы достигая у 20- и 30-суточных крысят на 31,4 % (р ≤ 0,001) и 33,1 % (р ≤ 0,001) соответственно (таблица).

Исследования показали, что костная система испытывает существенные изменения в процессе развития и жизнедеятельности организма в раннем постнатальном онтогенезе. Это проявляется в перестройке внутренней структуры в процессе развития хряща. Изменения характеризуются определенной направленностью и динамикой в зависимости от экзо- и эндогенных влияний.

Морфометрический анализ показал, что у крысят опытной группы сохраняется общая закономерность уменьшения толщины структур, составляющих эпифизарный хрящ, увеличения количества пролиферирующих клеток в зоне пролиферации, количества остеобластов в первичной спонгиозе в возрастном аспекте.

Установлено, что в условиях свинцовой интоксикации материнского организма у крысят уменьшена длина трабекул первичной спонгиозы, а также снижено количество остеобластов в первичной спонгиозе. Наибольшие изменения испытывает зона пролиферирующего хряща, которая значительно утончена, количество клеток в ней уменьшено. Процесс дифференциации хряща в типичных костных балках резко ухудшается, в связи с чем расширяется зона деструкции эпифизарного хряща трубчатой кости.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют об отставании процессов развития всех составляющих структур эпифиза трубчатых костей крысят при свинцовой интоксикации материнского организма в период беременности.

Рецензенты: