Способ моделирования вторичной дезорганизации соединительной ткани

Способ моделирования вторичной дезорганизации соединительной ткани

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицине. Модель может быть использована для изучения изменений, которые происходят в соединительной ткани при длительном существовании в организме локального очага хронической инфекции, а также для скрининга средств лечения данных изменений, а именно вторичной дезорганизации соединительной ткани.

Отмечая достигнутый в последние десятилетия значительный прогресс в области изучения хронического воспаления, следует сказать о недостаточной изученности формирования полиорганной патологии, возникающей при длительном существовании в организме локального очага воспаления.

Клиницисты в своей практике все чаще сталкиваются с иммунодефицитными состояниями, приводящими к хронизации заболеваний, к длительной персистенции в организме инфекционного агента. Следовательно, все более актуальным становится знание об изменениях в организме, в частности в соединительной ткани, которые возникают в этих случаях, а также нахождение способов и средств лечения указанных изменений.

Все имеющиеся на данный момент способы моделирования заболеваний ориентированы на воспроизведение разнообразных по форме локальных воспалительных процессов. Авторы считают, что в настоящее время в уровне техники отсутствуют сведения о моделях вторичной дезорганизации соединительной ткани.

Раскрытие изобретения

Сущность предлагаемого способа моделирования вторичной дезорганизации соединительной ткани состоит в том, что создают очаг хронической инфекции, приводящий к генерализованным изменениям в соединительной ткани.

Его создают с помощью микроорганизмов, способных вызвать локальный хронический воспалительный процесс (например, с помощью золотистого стафилококка, боррелий и т.д.).

Микроорганизмы вносят в какой-либо орган или структуру организма (например, в кость, в паренхиматозный орган), где и возникает очаг хронической инфекции. Через некоторое время после создания такого очага выявляют прогрессирующие дистрофически-дегенеративные изменения в клетках и межклеточном веществе соединительной ткани: хрящевой ткани (суставы, межпозвоночные диски, метаэпифизарный хрящ), плотной оформленной волокнистой соединительной ткани (связки, сухожилия), а также усиленный фиброгенез на фоне неспецифического реактивного воспалительного процесса в рыхлой неоформленной волокнистой соединительной ткани, - свидетельствующие о вторичной дезорганизации соединительной ткани.

Способ может быть осуществлен созданием очага хронической инфекции, например, в кости следующим образом.

После предварительной премедикации под общим наркозом разрезают кожу на внутренней поверхности правой задней конечности животного, разрезают подкожную фасцию и производят трепанацию большеберцовой кости. В полученное отверстие вводят хлопчатобумажную нить, предварительно находившуюся 30 минут в смыве с суточной культуры золотистого стафилококка, несущую 2-3 млрд микробных тел. Накладывают швы на подкожную фасцию и кожу.

В дальнейшем развивается остеомиелит, принимающий хроническую форму.

Перечень фигур иллюстративного материала:

Фиг.1. Участок неполного кольца трахеи у кролика через 1 месяц после создания очага локального хронического воспаления. У части клеток в ядрах хроматин выявляется на периферии кариоплазмы либо на одном из полюсов в виде небольшой гиперхромной частицы. Встречаются также хондроциты, лишенные ядер, в них выявляются лишь проявляющие сродство к эозину остатки цитоплазмы.

Фиг.2. Участок гиалиновой замыкательной пластинки кролика через 5 месяцев после создания очага локального хронического воспаления с полостью, частично заполненной бледноокрашенным содержимым, в котором беспорядочно располагаются глыбчатые структуры, тела некротизированных клеток.

Фиг.3. Участок мениска кролика через 1 месяц после создания очага локального хронического воспаления. Отмечаются зоны межклеточного вещества с различной степенью метахромазии, вследствие чего препараты выглядят пестро.

Фиг.4. Участок фиброзного кольца межпозвоночного диска кролика через 3 месяца после создания очага локального хронического воспаления. Скопления частиц черного цвета охватывают дистрофически измененные хондроциты в виде муфты.

Фиг.5. Участок фиброзного кольца межпозвоночного диска кролика через 8 месяцев после создания очага локального хронического воспаления. Отмечаются проявляющие высокое сродство к серебру обильные отложения солей кальция, имеющие самую причудливую форму.

Фиг.6. Участок печени кролика через 1 месяц после создания очага локального хронического воспаления. В междольковой соединительной ткани выявляются триады, вокруг структур которых имеют место неодинаковой степени выраженности явления отека; около желчных протоков и артерий отмечается лейкоцитарная реакция.

Фиг.7. Участок печени кролика через 8 месяцев после создания очага локального хронического воспаления. Отмечаются инфильтрированные лимфо- и гранулоцитами грубые соединительнотканые тяжи по ходу междольковых артерий и вен.

Осуществление изобретения

Пример осуществления способа на кролике-самце в возрасте 4-х месяцев.

После предварительной премедикации (например, 5% раствором тиопентала натрия 4 мл в/м) под общим ингаляционным эфирным наркозом обрабатывают 5% раствором йода внутреннюю поверхность задней конечности животного. Производят разрез кожи длиной 3 см в области медиального мыщелка болыцеберцовой кости. Разрезают подкожную фасцию и производят трепанацию болыцеберцовой кости дрелью. В полученное сквозное отверстие диаметром 2 мм вводят хлопчатобумажную нить длиной 7 см, предварительно помещенную на 30 минут в смыв с суточной культуры золотистого стафилококка (штамм 209). Нить обвязывают вокруг кости и прилегающей к ней с латеральной стороны группе мышц. Концами нити тампонируют трепанационное отверстие. Накладывают швы на подкожную фасцию и кожу.

У описываемого кролика на следующие сутки появилась гиперемия по краю операционной раны. В последующем наблюдалась локальная гиперемия и уплотнение тканей. Волосяной покров утратил свой блеск, изменились поведенческие реакции, стали определяться региональные лимфатические узлы. Свищ открылся на седьмой день с истечением гнойного экссудата.

В конце первого месяца с момента инфицирования вновь появилась гранулема, увеличившаяся до размеров грецкого ореха средней величины, которая впоследствии самостоятельно вскрылась. Из нее выделилось умеренное количество гнойного экссудата. В дальнейшем сохранялась гиперемия тканей и их уплотнение.

В опыт было взято 28 кроликов-самцов породы шиншилла. Один кролик умер, у двух животных заболевание не перешло в хроническую форму. Исследования были проведены на 25 кроликах, 9 из которых использовали в качестве контроля. Забор материала от экспериментальных животных осуществляли через 1, 2, 3, 5 и 8 месяцев после внесения микроорганизмов в большеберцовую кость. На каждую временную точку, кроме последней, приходилось по 3 животных. На последнюю (8 месяцев) - 4 животных. Объектами изучения служили следующие виды соединительной ткани: гиалиновый хрящ (суставные поверхности крупных суставов, в частности коленных; неполные кольца трахеи; гиалиновые замыкательные пластинки межпозвоночных дисков), волокнистый хрящ (межпозвоночные диски), плотная волокнистая соединительная ткань (связки и сухожилия), рыхлая неоформленная волокнистая соединительная ткань (строма печени).

Материал фиксировали в 12% нейтральном формалине и 96° спирте. Из залитых в парафин объектов делали серийные срезы толщиной 8-9 мкм, которые окрашивали гематоксилином и эозином, пикрофуксином по ван Гизону. Соли кальция выявляли методом импрегнации нитратом серебра по Коссу с последующей подкраской или без подкраски сафранином. Для детализации морфологических данных на части препаратов гистохимически выявляли: нуклеиновые кислоты (метиловым зеленым с пиронином по Браше), нейтральные гликопротеиды (ШИК-реакцией по Мак-Манусу), гликозаминогликаны (окраской толуидиновым синим - образование метахромазии).

Результаты исследования соединительной ткани

Гиалиновый хрящ

Изучали гиалиновый хрящ суставных поверхностей крупных суставов, хрящевые неполные кольца трахеи, а также гиалиновые замыкательные пластинки межпозвоночных дисков.

Изменения в гиалиновом хряще на опытных препаратах (по отношению к контрольным препаратам) через 1-2 месяца после внесения культуры микроорганизмов в большеберцовую кость (в дальнейшем для компактности в аналогичных подзаголовках будет указан только срок, к которому относятся описываемые изменения в опытных препаратах после внесения микроорганизмов в большеберцовую кость)

Внешние слои гиалинового хряща в эти сроки от контроля существенно не отличаются. В толще же суставного хряща наблюдаются дистрофически-дегенеративные изменения, свидетельствующие о вторичной дезорганизации соединительной ткани. Так, в опытных препаратах выявляются крупные светлые, нередко лишенные ядер клетки с крайне плохо выявляемой цитоплазмой. Хондроциты и межклеточное вещество слабо окрашиваются как эозином, так и гематоксилином, вследствие чего встречаются достигающие иногда значительных размеров участки межклеточного вещества с нарушением тинкториальности различной степени выраженности. Можно видеть одиночные хондроциты и изогенные группы хондроцитов, в которых в результате деформации и пикноза ядра принимают необычную форму. Гранулы хроматина в ядрах некоторых клеток располагаются по периферии кариоплазмы либо на одном из полюсов клетки в виде небольшой гиперхромной частицы (фиг.1). Встречаются хондроциты без ядер с остатками цитоплазмы гомогенно окрашенные в слабый розовый цвет. Характерным для изучаемых опытных препаратов, особенно для гиалиновой замыкательной пластинки межпозвоночного диска, является увеличение частоты встречаемости изогенных групп хондроцитов (состоящих из 3-8 клеток, имеющих округлую форму), что является признаком частичной репарации ткани на фоне протекающего в ней патологического процесса (в контрольных препаратах изогенные группы встречаются значительно реже). Как правило, структура и функциональная активность хондроцитов изогенных групп сохранены. В то же время одиночные клетки, расположенные в непосредственной близости от изогенных групп, часто дистрофически изменены.

Изменения через 3 месяца

Картина дистрофических изменений в хряще различной локализации во многом одинакова. Наряду с хондроцитами умеренной величины, характерными для контроля, в опытных препаратах выявляются более крупные или более мелкие хондроциты. В отдельных клетках ядра деформированы и имеют причудливую форму, реже рексированы или лизированы. Часто ядро смещено к одному из полюсов клеточного тела. В подавляющем большинстве ядер хроматин выявляется крайне плохо.

Хондроциты изогенных групп также имеют признаки дистрофически-дегенеративных изменений. Так, в цитоплазме клеток некоторых изогенных групп обнаруживаются эозинофильные включения, более ярко окрашенные по сравнению с цитоплазмой (в клетках контрольных препаратов они не встречаются). Цитоплазма хондроцитов других изогенных групп проявляет высокое сродство к эозину (окрашивается значительно ярче, чем в контрольных препаратах), лишена каких-либо включений; в центре этих клеток располагается слабо окрашенное гематоксилином ядро. Встречаются также клетки, в которых в результате коагуляционного некроза формируются плотные, интенсивно окрашенные эозином гранулы неодинаковой формы, отсутствующие в контроле. Изменения межклеточного вещества отчетливо коррелируют со степенью тяжести повреждения хрящевых клеток. Вокруг значительно измененных одиночных хондроцитов или изогенной группы хондроцитов формируется очаг деструкции с вовлечением в процесс межклеточного вещества, что наиболее четко выявляется при окраске толуидиновым синим. Чем тяжелее повреждение, тем меньше основное вещество проявляет сродство к данному красителю.

В некоторых участках толщи хряща всех локализаций встречаются отдельные клетки, в состоянии, которое очень напоминает клеточное деление (в контроле такие клетки не наблюдаются). Общая капсула, которая имеет место в изогенных группах, здесь не выявляется или выявляется очень плохо. Наличие делящихся клеток свидетельствует об имеющейся регенерации на фоне патологического процесса.

Изменения через 5-8 месяцев

Наблюдается дальнейшее нарастание патологических изменений. Причем затрагивают они не только глубокие отделы, но и периферию гиалинового хряща. Нередко обнаруживаются обширные полости различной формы, частично заполненные аморфным бледно окрашенным содержимым, в котором беспорядочно располагаются глыбчатые структуры, тела некротизированных клеток (фиг.2). В тех случаях, когда очаги некроза располагаются близко к костной замыкательной пластинке, в образовавшиеся дефекты начинают врастать рыхлая волокнистая соединительная ткань и кровеносные сосуды.

Описанные выше выраженные дистрофически-дегенеративные изменения клеток и межклеточного вещества, наличие хаотичного и более интенсивного процесса регенерации в виде деления клеток изогенных групп, а также врастания фиброзной ткани в дефекты на границе хрящ-кость свидетельствуют не просто о деструктивном процессе, а о вторичной дезорганизации соединительной ткани.

Волокнистый хрящ и плотная волокнистая соединительная ткань (связки, сухожилия)

Развитие вторичной дезорганизации в данных видах соединительной ткани имеет некоторые особенности по сравнению с тем, что наблюдается в гиалиновом хряще.

Изменения через 1 месяц

На этом сроке в опытных препаратах появляются участки межклеточного вещества с метахромазией различной степени выраженности, достигающие иногда достаточно больших размеров (фиг.3) (в контроле метахромазия равномерная). Особенно это характерно для фиброзного кольца межпозвоночных дисков. Здесь же можно видеть одиночные хондроциты с деформированными и пикнотическими ядрами необычной формы. В части клеток хроматин в ядрах выявляется в виде гранул по периферии кариоплазмы или на одном из полюсов клетки в виде небольшой гиперхромной частицы. Встречаются хондроциты, лишенные ядер с остатками слабоокрашенной эозином гомогенной цитоплазмы.

Изменения через 2 месяца

Описанные выше изменения, наблюдаемые на сроке один месяц, через 2 месяца встречаются значительно чаще.

При окраске по ван Гизону выявляется нарушение распределения коллагеновых волокон. Наряду с участками с нормальной сетчатой структурой обнаруживаются участки с полностью разрушенными фрагментированными волокнами. Иногда встречаются множественные растрескивания по ходу волокнистых образований.

При выявлении нейтральных гликопротеидов с помощью ШИК-реакции опытные препараты, в отличие от контрольных, выглядят довольно пестро. Наряду с участками с неизмененными клетками и таким же, как в контроле, высоким сродством межклеточного вещества к основному фуксину встречаются участки с нарушением сродства к нему (усилением или ослаблением). Особенно интенсивно воспринимает фуксин основное вещество, ограничивающее очаги распада и трещин, что свидетельствует о том, что гликопротеиды скапливаются здесь в большей концентрации. В контроле гликопротеиды распределяются относительно равномерно. Обработка срезов амилазой снижает сродство к фуксину цитоплазмы хондроцитов и в несколько меньшей степени снижает сродство к нему межклеточного вещества.

Характерным является увеличение количества изогенных групп, имеющих вид цепочки из 4-5 хондроцитов, расположенных между волокнами соединительной ткани. Как правило, структура и функциональная активность клеток изогенной группы сохранена. В то же время одиночные клетки, расположенные вблизи изогенной группы, часто дистрофически изменены.

Изменения через 3 месяца

Наблюдается нарастание описанных выше патологических изменений. Однако следует отметить, что по своей выраженности они менее значительны, чем наблюдаемые на этом же сроке дегенеративные изменения в структурах гиалинового хряща.

Наблюдаются участки как с неизмененным, так и с нарушенным расположением коллагеновых волокон. Для данного срока характерно появление участков со значительным нарушением сродства к основным красителям. Нередко они имеют пеструю очаговую окраску с преобладанием слабо выраженной базофилии.

Значительно чаще, чем на сроке в один и два месяца, встречаются дистофически измененные клеточные элементы, имеющие причудливую форму: округлые, треугольные, повторяющие изгибы волокон, а также укрупненные клетки, нередко достигающие значительных размеров. Чаще встречаются дистрофические изменения в клетках изогенных групп. В отличие от контрольных препаратов кариоплазма разных хондроцитов в опытных препаратов проявляет различную степень сродства к основному красителю, вследствие чего здесь наблюдаются как гипо- так и гиперхромные ядра. При проведении реакции с азотнокислым серебром по Коссу между волокнистыми структурами обнаруживаются черные гранулы различной формы и величины, представляющие собой соли кальция, что свидетельствует о далеко зашедщем патологическом процессе. Как правило, отложения солей кальция находятся вблизи мест сосредоточения поврежденных клеток, которые выявляются на серийных срезах другими методами окрашивания. Часто скопления черных частиц охватывает дистрофически измененные хондроциты в виде муфты (фиг.4). Нередко скопления отложений солей кальция определяются на значительной площади.

Изменения через 5-8 месяцев

Дистрофически-дегенеративные изменения принимают выраженный характер. При окраске по ван Гизону нередко выявляется нарушение тинкториальных свойств коллагеновых волокон - окрашивание в оранжевый или ярко-желтый цвет. Волокнистые структуры в некоторых случаях размыты. Нередко они образуют крупные участки с плохо различимой фибриллярностью. Встречаются набухшие и фрагментированные коллагеновые волокна. Нередко видны оксифильно окрашенные волокна в состоянии мелкозернистого распада. Значительная часть клеток в таких участках изменена. Ядра приобретают форму изогнутых нитей или небольших гиперхромных частиц, теряют свое центральное положение и оттесняются на периферию перикариона. Цитоплазма таких клеточных элементов содержит мелкозернистые включения. Обнаруживается также значительное количество безъядерных клеток.

Чаще, чем на предыдущих сроках, реакция Косса выявляет места отложения солей кальция. В некоторых случаях наблюдаются обильные отложения солей кальция в виде конгломератов большой величины и разнообразной формы (фиг.5).

Таким образом, в волокнистом хряще и плотной волокнистой соединительной ткани происходят выраженные дистрофически-дегенеративные изменения. Присутствуют признаки частичной регенерации, носящей хаотичный и более интенсивный характер по отношению к контролю. Отложения солей кальция способствуют сохранению формы хряща в условиях постоянной функциональной нагрузки. Все это свидетельствует о вторичной дезорганизации соединительной ткани.

Рыхлая неоформленная волокнистая соединительная ткань

Наблюдаемые здесь патологические изменения существенно отличаются от описанных выше. При хорошем кровоснабжении паренхиматозных органов и интенсивном уровне обмена на первый план выходит нарушение организации соединительной ткани, что проявляется, прежде всего в нарушении паренхима-стромальных взаимоотношений, и приводит к структурно-функциональной перестройке паренхиматозных элементов. Эти изменения изучены на примере печени.

Изменения через 1 месяц

На срезах печени, окрашенных гематоксилин-эозином и пикрофуксином по ван Гизону, прежде всего, обращают на себя внимание разной величины скопления лимфо- и гранулоцитов в различных участках органа, что практически отсутствует в контроле. Среди указанных клеток нередко встречаются макрофаги, в цитоплазме которых видны множественные интенсивно окрашенные буро-коричневые гранулы, равномерно распределенные по перикариону. В междольковой соединительной ткани выявляются триады, вокруг которых имеют место явления отека неодинаковой степени выраженности. Около желчных протоков и артерий отмечается лейкоцитарная реакция (фиг.6). Вены, как правило, расширены, иногда значительно; в части их наблюдается стаз.

Гепатоциты, принимающие участие в образовании печеночных балок в дольках печени, чаще имеют обычные форму и размеры. Реже гепатоциты незначительно увеличены или уменьшены, несколько пикнотизированы. Цитоплазма подавляющего большинства гепатоцитов слабо воспринимает эозин, и ее гранулярное строение не всегда четко выражено. В некоторых клетках нарушена целостность кариолеммы. Гранулы хроматина и ядрышки в этих случаях находятся вне кариоплазмы.

Эндотелиоциты и клетки Купфера чаще имеют обычное строение, однако некоторые из них укрупнены и в их цитоплазме выявляются в разном количестве приблизительно одинаковые по величине и форме гранулы гемосидерина.

Изменения через 3 месяца

Большинство долек печени имеет близкое к контролю строение. В некоторых из них наблюдается увеличение диаметра просвета синусоидальных капилляров с четко выраженными изменениями выстилающих их эндотелиоцитов. Последние в значительной степени гиперхромны, ядра их деформированы, гранулы хроматина выявляются нечетко. Гепатоциты в балках имеют обычную форму, в них выявляются одно или два ядра обычной формы и строения. Изредка встречается смещение гранул хроматина к ядерной оболочке, еще реже - образование конгломератов, которые выявляются на одном из полюсов ядра. Иногда встречаются полиплоидные гепатоциты с большим количеством хроматина, но характер распределения его в кариоплазме равномерный. Полиплоидные гепатоциты и гепатоциты с двумя ядрами встречаются и в контроле, но значительно реже. В отдельных дольках выявляется значительное количество пришлых из крови элементов типа лимфо- и гранулоцитов, а также единичные макрофаги.

Изменения через 5 и 8 месяцев

Общая структура печени сохранена. Отмечается реакция в рыхлой волокнистой соединительной ткани, сопровождающей структурные образования портального тракта. В прослойках междольковой соединительной ткани вокруг триад нередко наблюдаются скопления пришлых из крови элементов типа лимфоцитов и реже - гранулоцитов. В части случаев выявляются инфильтрированные лимфо- и гранулоцитами грубые соединительно-тканные тяжи по ходу междольковых артерий и вен (фиг.7).

Определенные изменения наблюдаются и в системе сосудов нижней полой вены. Так, коллагеновые волока соединительной ткани, окружающей центральные вены, становятся более грубыми, проявляют высокое сродство к фуксину. В части случаев пучки волокон образуют радиальную корону вокруг сосуда, расходясь на значительное расстояние.

Таким образом, для вторичной дезорганизации рыхлой неоформленной волокнистой соединительной ткани также характерно наличие дистрофически-дегенеративного процесса и, кроме того, паренхиматозно-стромальных нарушений (в гепатоцитах наблюдается лизис, рексис ядер, нарушение гранулярного строения цитоплазмы - гранулы по сравнению с контролем выражены меньше). Наблюдается формирование фиброза печени, врастание соединительной ткани в паренхиму органа.

Применение описанного способа моделирования вторичной дезорганизации соединительной ткани позволило получить экспериментальное подтверждение того, что длительная персистенция бактериальной инфекции не ограничивается только формированием мононуклеарного инфильтрата и локальным изменением соединительной ткани, окружающей гранулему.

В гиалиновом хряще помимо выраженных дистрофически-дегенеративных изменений наблюдаются явления регенерации. Происходит внедрение рыхлой волокнистой соединительной ткани через дефекты на границе хрящ-кость с формированием в последующем фиброзной ткани. Для волокнистого хряща и плотной волокнистой соединительной ткани также характерно наличие очагов регенерации на фоне дистрофически-дегенеративного процесса. И в гиалиновом, и в волокнистом хряще, и в плотной волокнистой соединительной ткани регенерация носит хаотичный и более интенсивный характер по сравнению с контролем. Для сохранения функциональной работоспособности часть дефектов восполняется солями кальция с образованием кальцинатов. Перестройка паренхимо-стромальных взаимоотношений и формирование фиброзных изменений характеризуют вторичную дезорганизацию рыхлой неоформленной волокнистой соединительной ткани. Характер изменений определяется способностью ткани самостоятельно поддерживать определенный оптимальный уровень метаболизма и гомеостаза, а также генетически детерминированной способностью различных типов тканей к регенерации.

Таким образом, как показывают вышеприведенные данные, длительное существование в организме локального очага хронической инфекции приводит к генерализованной вторичной дезорганизации соединительной ткани целостного организма.

Использование полученной модели дает возможность глубже понять динамику и сущность влияния локальной персистирующей инфекции на уровне целостного организма, а также объяснить развитие на этом фоне синдрома сочетанных дистрофически-дегенеративных изменений мезенхимальных производных при локальном хроническом воспалительном процессе.

Способ моделирования генерализованной вторичной дезорганизации соединительной ткани, включающий создание очага хронической инфекции, взятие в качестве объекта изучения межпозвонкового диска, периодическое морфологическое исследование с определением в клетках и межклеточном веществе хрящевой ткани прогрессирующих дистрофически-дегенеративных изменений, отличающийся тем, что в качестве объектов изучения дополнительно берут суставные поверхности крупных суставов, неполные кольца трахеи, связки и сухожилия, строму печени, о получении модели судят дополнительно по прогрессирующим дистрофически-дегенеративным изменениям и явлениям регенерации плотной оформленной волокнистой соединительной ткани, по усиленному фиброгенезу на фоне неспецифического реактивного воспалительного процесса в рыхлой неоформленной волокнистой соединительной ткани.