способ моделирования остеохондроза позвоночника

Формула изобретения

Способ моделирования остеохондроза позвоночника, отличающийся тем, что создают очаг хронической инфекции в большеберцовой кости с помощью культуры штамма золотистого стафилококка и при появлении в последующем в периферической крови эозинофилов, а также выявлении прогрессирующих дегенеративных изменений клеток и межклеточного вещества межпозвонкового диска при периодическом морфологическом исследовании судят о получении модели.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, а именно к способам моделирования остеохондроза позвоночника.

Известны способы моделирования дегенеративных изменений в межпозвонковых дисках путем его непосредственного повреждения механическими /1,2/ или термическими /3/ факторами, перевязкой артериальных и/или венозных сосудов /1,4,5/, на фоне экспериментального атеросклероза /6,7/, внутридискового введения лекарственных веществ /8/, путем иммунизации галогенным антигеном /9,10,11/.

Однако перечисленные способы имели следующие недостатки.

1. Ни одна из описанных моделей не дает достаточно полного представления о динамике и характере развития патологического процесса, наблюдаемого в клинике, так как не удалось получить последовательно все стадии, характерные для данного заболевания.

2. Существует целый ряд технических трудностей, связанных с определенным объемом оперативного вмешательства.

3. Практически все модели /за исключением атеросклеротической и путем иммунизации /предусматривают острое воздействие на позвоночный сегмент /перевязка артериальных и/или венозных сосудов/, либо непосредственно на межпозвонковый диск /травматическая, инсулиновая, папаиновая/.

4. Все авторы, пытавшиеся воспроизвести остеохондроз позвоночника, нарушали основной принцип, предъявляемый к моделям: воздействие на организм экспериментального животного должно быть значительно меньше наступивших необратимых изменений.

5. Характер дегенеративных изменений, полученных в описанных моделях, указывает на развитие некроза, либо на значительную долю репаративных процессов в ответ на острое повреждение.

6. Существенным моментом в патогенезе остеохондроза позвоночника является отложение в межпозвонковый диск и окружающие ткани в основном солей кальция. На существующих моделях, даже при выраженном дегенеративном процессе, это показать не удалось.

7. Согласно современным представлениям проявления остеохондроза не ограничиваются поражением только лишь межпозвонковых дисков и тел позвонков, в процесс вовлекаются, в той или иной степени, сосуды, периферические нервы, мышцы, сухожилия /12/.

Наиболее близкой из перечисленных к предлагаемому способу является модель остеохондроза, полученного путем иммунизации аллогенным антигеном, приготовленным из хрящевой ткани животных, предварительно сенсибилизированных адъювантом Фрейнда /9, 10, 11/. Однако он также имеет свои недостатки.

1. Не удалось получить последовательно все стадии, характерные для остеохондроза позвоночника.

2. Не выявлена роль, последовательность и характер отложений в межпозвонковый диск и окружающие ткани солей кальция.

3. Иммунизация аллогенным антигеном, приготовленным из хрящевой ткани, заведомо предопределяет поражение структур волокнистого и гиалинового хряща у экспериментальных животных, что связано со специфичностью воздействия.

Новый технический результат, а именно повышение физиологичности способа и точности воспроизведения патологического процесса достигается новым способом моделирования остеохондроза позвоночника, путем воздействия на организм экспериментального животного, отличающимся тем, что создают очаг хронической инфекции в большеберцовой кости с помощью культуры Золотистого стафилококка штамм 209 и при появлении в последующем в периферической крови эозинофилов, а также выявлении прогрессирующих изменений клеток и межклеточного вещества межпозвонкового диска при периодическом морфологическом исследовании судят о получении модели.

Способ осуществляют следующим образом. После предварительной премедикации р-ром тиопентала натрия 5% - 4 мл в/м, под общим наркозом - ингаляционно эфир, обрабатывается 5% р-ром йода внутренняя поверхность задней конечности. Производится разрез кожи длиной 3 см в области медиального мыщелка большеберцовой кости. Разрезается подкожная фасция, отсепаровывается надкостница. Производится трепанация большеберцовой кости дрелью. В полученное сквозное отверстие диаметром 2 мм вводится хлопчатобумажная нить длиной 7 см, предварительно находившаяся 30 минут в смыве с суточной культуры Золотистого стафилококка штамм 209 /при контроле на нити содержится 2-3 млрд микробных тел /. Нить обвязывается вокруг кости и прилегающей к ней с латеральной стороны группе мышц. Концами нити тампонируется трепанационное отверстие. Накладываются швы на подкожную фасцию и кожу.

В дальнейшем развивается острый остеомиелит, переходящий к концу 1-го месяца в хроническую форму. Примерно к этому же времени, или несколько позже, при исследовании периферической крови отмечается легкая эозинофилия, которая является по нашим данным надежным прогностическим признаком появления в последующем необратимых дегенеративных изменений. С этого момента модель считается полученной.

Пример 1. Кролик-самец "Харитон" в возрасте 4-х месяцев. Под общим наркозом после разреза кожи на внутренней поверхности задней правой конечности, разреза подкожной фасции, отсепаровки надкостницы, произведена трепанация большеберцовой кости. В полученное отверстие введена хлопчатобумажная нить, предварительно находившаяся 30 минут в смыве с суточной культуры Золотистого стафилококка. Наложены швы на подкожную фасцию и кожу. На следующие сутки появилась гиперемия по краю операционной раны. На 2-е сутки после операции наблюдалась локальная гиперемия и уплотнение тканей. Свищ открылся через неделю, к этому же времени волосяной покров утратил свой блеск, стали определяться региональные лимфоузлы. В конце 1-го месяца вновь появилась гранулема, увеличившаяся до размеров грецкого ореха, которая самостоятельно вскрылась. Из нее выделилось умеренное количество гнойного экссудата. В дальнейшем сохранялась гиперемия мягких тканей и их уплотнение. При исследовании периферической крови постоянно выявлялась легкая эозинофилия. Через 3 месяца после инфицирования кролик умерщвлен методом декапитации. Для морфологического исследования взяты межпозвонковые диски из разных отделов позвоночного столба. Материал фиксировали в 12% формалине и 96^o спирте. Из залитых в парафин объектов делали серийные срезы толщиной 8-9 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином, по ван Гизону, сафронином. Соли кальция выявляли методом импрегнации нитратом серебра по Коссу /13/.

Данные клинического обследования показали, что остеохондроз позвоночника, как правило, сочетается с хронической очаговой инфекцией /хр. тонзиллит, хр. холецистит, хр. пиелонефрит, хр. аднексит и др. / /14/, что, очевидно, является не случайным. При инфекционно-аллергических заболеваниях страдают преимущественно производные мезенхимной ткани. Одним из таких представителей является межпозвонковый диск.

Создание очага хронической инфекции в большеберцовой кости обусловлено, с одной стороны, значительной удаленностью от структур позвоночного столба, что исключает непосредственное повреждение тел позвонков и самих дисков. С другой стороны, это связано с особенностью топографо-анатомических соотношений в указанной области, легкостью оперативного доступа, а следовательно, минимальной травматизацией окружающих тканей.

В качестве возбудителя на начальных этапах создания модели наряду с Золотистым стафилококком использовался Гемолитический стрептококк. Этот выбор диктовался данными исследований микрофлоры от больных, имеющих хроническое инфекционное заболевание /15,16/. Однако в связи с тем, что патогенность Гемолитического стрептококка высокая, создать устойчивую модель не удалось. В серии экспериментальных животных, в которой в качестве возбудителя использовался Золотистый стафилококк штамм 209, остеомиелит легко переходил в хроническую форму.

Согласно нашим наблюдениям достаточно надежным прогностическим признаком последующих необратимых изменений в межпозвонковых дисках служит появление в периферической крови эозинофилов, которые являются своеобразными маркерами аутоиммунного процесса. Так как наряду с участием в реакции гиперчувствительности немедленного типа имеется еще одна особенность эозинофилов - способность повреждать ткани хозяина и вызывать замещение очага повреждения фиброзной тканью. /17/.

Экспериментальный материал. Поскольку единства взглядов на вопросы этиологии и патогенеза нет, отсутствует и единый подход к периодизации этого заболевания. В течении остеохондроза выделяют различное количество периодов: три /18/, четыре /19, 20/ и более /21/. Подобное состояние объясняется с одной стороны тем, что значительное число анатомических, гистологических и биохимических исследований измененных межпозвонковых дисков человека выполнены на аутопсийном и операционном материале, на котором достаточно сложно проследить последовательность морфологических изменений; с другой стороны, нет модели, на которой бы удалось получить в эксперименте обострение патологического процесса в межпозвонковых дисках.

Однако несмотря на все эти трудности и разногласия, все авторы единодушны в предположении, что имеются определенные этапы качественных изменений в дегенерирующем межпозвонковом диске /22/.

1. Дистрофические изменения клеток и межклеточного вещества.

2. Необратимые изменения и гибель хондритов, подавление очагов некроза.

3. Замещение погибших структур путем регенерации волокнистого хряща; либо внедрившейся через дефекты гиалиновой замыкательной пластинки фиброзной тканью.

При исследовании межпозвонковых дисков у половозрелых кроликов-самцов, на которых воспроизведена модель остеохондроза позвоночника путем предварительного создания очага хронической инфекции, удалось проследить эти стадии.

Через 1 месяц после инфицирования кроликов у части межпозвонковых дисков определялись участки межклеточного вещества с разной степенью выраженности метахромазии /фиг. 1/, свидетельствующей об очаговой деполимеризации гликозаминогликанов основного вещества. В этих участках можно видеть одиночные хондроциты и изогенные группы, в которых, в результате значительной степени деформации и пикноза, ядра принимают причудливую форму в виде изогнутых палочек, "песочных часов" и др. У части клеток в ядрах гранулы хроматина выявляются по периферии кариоплазмы, либо на одном из полюсов в виде небольшой гиперхромной частицы. Встречаются также хондроциты, лишенные ядер, в них выявляются только проявляющие сродство к эозину остатки цитоплазмы, гомогенно окрашенные в слабо-розовый цвет.

К концу 2-го месяца после создания очага хронической инфекции описанные выше изменения встречаются в той или иной степени у подавляющего большинства исследованных межпозвонковых дисков.

Через 3 месяца с момента операции в межпозвонковых дисках имеются как неизменные участки фиброзных колец, так и участки с нарушением концентрического расположения волокон. Здесь же встречаются хондроциты причудливой формы: округлые, треугольные, повторяющие изгибы волокон, а также крупные клетки, нередко достигающие значительных размеров /фиг. 2/. Ядра подавляющего большинства хрящевых клеток деформированы. В отличие от контроля кариоплазма хондроцитов проявляет неодинаковое сродство к основному красителю, в результате чего можно видеть как гипо-, так и гиперхромные ядра.

При выявлении солей кальция с помощью импрегнации азотнокислым серебром по Коссу по периферии межпозвонкового диска, между волокнистыми структурами определяются неодинаковой формы и величины черного цвета гранулы. Иногда видны скопления этих частиц на значительной площади.

Через 5 месяцев после воспроизведения модели остеохондроза позвоночника при изучении объектов, окрашенных традиционными методами, можно наблюдать истончение гиалиновой замыкательной пластинки и появление в ней дефектов /фиг. 3/, через которые вглубь межпозвонкового диска начинают врастать различного диаметра кровеносные сосуды /фиг. 4/. По периферии межпозвонковых дисков при постановке реакции Косса видны отложения кальция, проявляющие интенсивное сродство к серебру. Гранулы имеют неодинаковую форму и величину, располагаются соответственно ходу коллагеновых волокон. Вместе с тем имеют место обильные отложения солей кальция в виде большой величины конгломератов самой разнообразной формы /фиг. 5/.

На рентгенограммах позвоночника у экспериментальных животных, забитых через пять месяцев, выявляются признаки компенсаторных изменений в субхондральных отделах тел позвонков. Степень найденных рентгенологических признаков соответствует выраженности дистрофически-дегенеративного процесса, определяемого гистологическими и гистохимическими методами.

В качестве контрольной группы использовались интактные животные того же возраста. Характерное строение внутренних отделов фиброзного кольца представлено на фиг. 6.

Положительный результат получен на всех половозрелых кроликах-самцах, у которых удалось воспроизвести очаг хронической стафилококковой инфекции, или в 85% от общего числа животных, на которых ставился эксперимент /2 кролика погибли от острого остеомиелита, у 1 не произошел переход в хроническую форму/.

Применение этого способа позволило впервые получить экспериментальные доказательства об этиологической роли предшествующей очаговой инфекции в генезе остеохондроза позвоночника. Модель дала возможность глубже понять его сущность, последовательность развития и установить, что отложение солей является заключительной стадией инфекционно-аллергического процесса в организме с явлениями поражения межпозвонковых дисков.

Полученные сведения являются основанием для пересмотра существующих шаблонных методов лечения рассматриваемого заболевания.

Использованная литература

1. Ковальская Г. Г., Новак В.П. О пластичности васкуляризации и иннервации хрящевой ткани межпозвоночных дисков // Материалы научной тематической конференции "Морфология нервной системы". - Воронеж, 1971 -С.113-116.

2. Lipson S., Muir H. Vertebral osteophyte formation in experimental disc degeneration. Morphological and proteoglycan changes over time //Arthritis and Rheum. - 1980.-Vol. 23, N 3.-P 319-324.

3. Ли Л.Н. Коврижко Н.М. Особенности регенерации межпозвонкового диска в поздние сроки после экспериментального криовоздействия // Актуальные вопросы клинической морфологии.- Харьков, 1979. - С. 43-45.

4. Казьмин А.И., Павлова М.Н., Барер Ф.С., Козлов В.А. Ультраструктура пульпозного ядра межпозвонковых дисков животных при сегментарном нарушении кровоснабжения позвоночника // Ортопедия и травматология. - 1980, т. 8, N 2, - С. 73-79.

5. Барер Ф.С. Структурно-функциональная характеристика пульпозного ядра межпозвоночных дисков при сегментарном нарушении кровообращения позвоночника. Автореф. дис... канд. биол. наук. - М., 1984, - 14 с.

6. Хмара Н.Ф., Верес А.И. Обмен гликозаминогликанов и оксипролина в межпозвонковых дисках при атеросклерозе // Периферическая нервная система.- Минск, 1983, - Вып. 6.- С. 36-40.

7. Хмара Н.Ф., Шуваев В.Е., Самаль А.Б., Черенкевич С.Н. Дистрофические изменения и тромбоцитореагирующая активность коллагена межпозвонковых дисков при экспериментальном атеросклерозе// Периферическая нервная система.- Минск, 1982, - Вып. 5. - С. 77-89.

8. Зайдман А.М., Филипова Г.Н. Влияние электрофореза лекарственных веществ и микроволновой терапии на дистрофически измененный диск в эксперименте // Современные принципы лечения дегенеративно-дистрофических заболеваний позвоночника: Сб. трудов/ Центр. ин-т усовершен. врачей; Под ред. проф. Н.И. Хвисюка. - М., 1980.- С. 43-48.

9. Латышева В.Я., Шевченко И.Н. Морфологические изменения в поясничных межпозвонковых дисках при их дегенерации в эксперименте // Периферическая нервная система.- Минск, 1981. - Вып. 4 - С. 60-67.

10. Латышева В.А. Некоторые вопросы моделирования остеохондроза позвоночника в эксперименте // Периферическая нервная система. - Минск, 1982. - Вып. 5. - С. 50-58.

11. Хмара Н. Ф., Латышева В.Я. Компоненты калликреин-кининовой системы при экспериментальном остеохондрозе // Периферическая нервная система. - Минск, 1985. - Вып. 8. - С. 51-54.

12. Попелянский Я.Ю. Болезни периферической нервной системы. Руководство для врачей. - М.: Медицина, 1989, - 463 с.

13. Роскин Г.И. Микроскопическая техника. - М.: Советская наука, 1951. - 447 с.

14. Команденко Н.И., Астройко Ж.А. Хронические инфекции и остеохондроз позвоночника // Клинич. медицина. - 1991. - Т. 69, N 7. - C. 86-89.

15. Актуальные вопросы клинической микробиологии в неинфекционной клинике, Ч. II М., 1988, - 253 с.

16. Проблемы клинической микробиологии в неинфекционной клинике. М., 1983.

17. Гриншпун Л. Д., Виноградова Ю.Е. Эозинофилы и эозинофилия. Научный обзор. М., ВНИИМИ, серия терапия.- 1982. - 64 с.

18. Гистопатология соединительнотканных структур диска при межпозвоночном остеохондрозе /А.М. Зайдман, Я.Л. Цивьян, В.А. Лазарев и др.// Тез. Докл. 5 Всесоюз. конф. "Физиология и патология соединительной ткани". - Новосибирск, 1980. - Т. 1.- С. 140-141.

19. Беззубик С.Д., Шуваев В.Е. Сравнительное морфогистохимическое исследование аутопсийного и биопсийного материала межпозвонковых дисков // Периферическая нервная система. - Минск, 1981. - Вып. 4. - 41-52.

20. Осна А. И. Патогенетические основы клинических проявлений остеохондроза // Остеохондроз позвоночника. - Новокузнецк, 1973. - Т.1. - С. 7-15.

21. Цивьян Я.Л. Поясничный межпозвонковый остеохондроз // Сов. медицина. - 1980. - N 4. -С. 81-84.

22. Цивьян Я.Л., Бурухин А.А. Патология дегенерирующего межпозвонкового диска. - Новосибирск, "Наука" Сиб. отд., 1988, - 125 с.