Структурная перестройка внутримышечного гемомикроциркуляторного русла после травмы мышцы в условиях гемодинамических нарушений (экспериментально-морфологическое исследование)

На правах рукописи

Павлова Ирина Анатольевна

СТРУКТУРНАЯ ПЕРЕСТРОЙКА ВНУТРИМЫШЕЧНОГО ГЕМОМИКРОЦИРКУЛЯТОРНОГО РУСЛА ПОСЛЕ ТРАВМЫ МЫШЦЫ В УСЛОВИЯХ ГЕМОДИНАМИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ (экспериментально-морфологическое исследование)

14.00.02 Анатомия человека

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Оренбург - 2009

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Самарский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор

Гелашвили Павел Алексеевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Чемезов Сергей Всеволодович

доктор медицинских наук, профессор

Чучков Виктор Михайлович

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный медицинский университет Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию»

Защита диссертации состоится «6» октября 2009 года в «9» часов

на заседании диссертационного совета Д 208.066.04 при ГОУ ВПО «Оренбургская государственная медицинская академия Росздрава» по адресу: Россия, 460000, г. Оренбург, ул. Советская, 6. Зал заседаний Учёного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургской государственной медицинской академии.

Автореферат разослан «3» сентября 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук, профессор Н.Н. Шевлюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Нарушения гемомикроциркуляции в органах опорно-двигательного аппарата любой этиологии в настоящее время относятся к важнейшим медико-биологическим и социальным проблемам (Бурлева Е.П., Смирнов Э.А., 1999; Покровский А.В. и др., 2000; Шорманов С.В. и соавт., 2001; Nicolaides A.N., 2000; Kearon C., 2003)

Гипоксия и последующее последовательное изменение тканей в пределах конечности возникает не только при нарушении притока артериальной крови как этап в первые часы ишемии, но и при патологии венозной и лимфатической систем (Мирхайдаров А.Р. и соавт., 2002; Покровский А.В., Сапелкин С.В., 2003; Шулутко A.M., Крылов А.Ю., 2003; Гавриленко А.В., Вахратьян П.Е., 2005; Pemberton M. et al., 1996; Labropoulos N., 2002; Fowkes F.J. et al, 2003; Perrin M., 2004).

Изменения микроциркуляции крови и микроциркуляторного русла при повреждении мышцы являются самыми ранними, влияющими на развитие регенерации и воспаления (Котельников Г.П., Гелашвили П.А., 1997; Микульская Е.Г. и соавт., 1999; Баишев И.С., 2000; Непомнящих Л.М., Бакарев М.А., 2005; Iversen P.O. et al., 1987).

В зонах незавершенной реканализации определяются многочисленные мышечные коллатерали (И.А.Асеева с соавт., 2001; R.G.Sheiman, McArdle C.R., 1999; Zierler В.K., 2004).

Заживление ран должно характеризоваться некоторыми не только переменными, но и постоянными параметрами, отражающими те свойства организма, от которых зависят индивидуальное разнообразие течения раневого процесса и особенности заживления раны (Гелашвили П.А. и соавт., 2008).

Восстановление сосудистой сети в ране является основной частью процесса ее заживления. Несмотря на очевидную важность восстановления сосудистого снабжения, этому вопросу посвящено мало исследований в регенерирующих системах. Это связано как с относительной трудностью получения этих данных в клинике, так и с недостаточной информативностью гистологических исследований, проводящихся, как правило, в стадии развернутых клинических проявлений, когда наблюдаемая картина отражает сложный результат взаимодействия деструктивных и приспособительных реакций.

В связи с этим изучение природы изменений в скелетных мышцах возможно главным образом при экспериментальном моделировании механизмов и параметров развития патологического процесса (Бархина Т.Г. и соавт., 2002; Непомнящих Л.М. и соавт., 2008; Kuang S., 2007).

Характер дегенеративных изменений скелетных мышц в значительной степени зависит от структурно-метаболических характеристик и функционального состояния волокна-мишени (Renault V. et al.,2000; Jejurikar S.S., Kuzon W.M., 2003).

Развитие понимания сущности процесса восстановления гемоциркуляции и метаболизма в тканях после гемодинамических нарушений требует структурно-функциональную детализацию каждой стадии этого процесса. Изучение необходимо проводить в нескольких параллельных плоскостях, соответствующих определённым уровням организации морфологического субстрата (клеточному, тканевому, единиц структурно-функционального порядка, органному). Между тем, в таком плане этапы различных форм ишемии и стадии регенерационного процесса в поврежденных мышцах остается мало изученной.

Цель и задачи исследования

Целью работы является выявление основных направлений изменения структурно-функциональных единиц путей гемомикроциркуляции в зонах различных типов мышечных волокон после механической травмы мышцы в условиях артериальной ишемии или венозного полнокровия.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить особенности морфологической характеристики микроциркуляторного модуля и сосудисто-тканевых взаимоотношений в области различных типов мышечных волокон передней большеберцовой и икроножной мышц голени белых крыс в норме.
2. Изучить морфологическое состояние внутримышечного гемомикроциркуляторного русла после резекции скелетной мышцы в эксперименте (белые крысы).
3. Изучить с позиций морфологического и морфометрического анализов динамику структурной перестройки компонентов модулей внутримышечного микроциркуляторного кровеносного русла в области различных типов мышечных волокон в условиях моделирования артериальной ишемии в конечности животного (белые крысы).
4. Изучить с позиций морфологического и морфометрического анализов динамику структурной перестройки компонентов модулей внутримышечного микроциркуляторного кровеносного русла в области различных типов мышечных волокон в условиях экспериментальной модели венозного полнокровия (белые крысы).
5. Изучить структурные изменения компонентов гемомикроциркуляторного модуля регенерирующей после резекции скелетной мышцы крыс в условиях нарушения артериального притока или венозного оттока.
6. Оценить возможности применения математического моделирования для распознавания в различных типах скелетных мышц процессов регенерации после резекции и нарушения магистрального кровотока.

Научная новизна работы

В рамках одного исследования комплексом классических и современных морфологических методик изучена ангиоархитектоника, регенерация и перестройка сосудов гемомикроциркуляторного модуля различных метаболических типов мышечных волокон скелетных мышц на этапах заживления мышечной раны.

Установлена динамика перестройки гемомикроциркуляторных модулей, как основных структур, влияющих на стабилизацию микроциркуляции при регенерации мышечной ткани.

Впервые показаны различия адаптационной реакции компонентов модулей внутримышечного микроциркуляторного кровеносного русла мышцы на артериальную ишемию и венозное полнокровие в зоне различных морфо-функциональных типов мышечных волокон.

Установлено, что при нарушении гемодинамики в сосудах конечности возникновению гипоксии способствуют не только пути гемомикроциркуляции мышечной ткани, но и микроциркуляторное русло фасций, соединительной ткани межмышечных и межфасциальных пространств.

Исследование основано на использовании экспериментальных биологических моделей и обоснованного применения математических и статистических моделей, позволяющих корректно соотнести результаты анализа данных морфологических и морфометрических исследований, внести определенный вклад в положения доказательной медицины.

Теоретическая и практическая значимость

Работа вносит определённый вклад в современные представления о регенерации органов и тканей опорно-двигательного аппарата после повреждения. Установлены морфологические характеристики этапов заживления и васкуляризации регенерирующей мышцы на основе особенностей перестройки микроциркуляторного русла

Выявленные особенности адаптационных процессов в модулях микроциркуляторного русла в области метаболически различных типов мышечных волокон с общебиологических позиций дополняют положения клинической медицины о целостности организма.

Комплексность исследования по объему методик и охвату всех структурных уровней организации позволила наиболее полно сопоставить динамику сосудисто-тканевых отношений в скелетных мышцах в условиях нормы и повреждения.

Получены морфологические и морфометрические данные о внутримышечном микроциркуляторном кровеносном русле при различных условиях возникновения циркуляторной гипоксии. Это расширяет представление об условиях обеспечения гемодинамики и метаболизма тканей на этапах ишемии.

Установленные морфологические характеристики компенсаторных процессов в регенерирующих скелетных мышцах послужат фундаментальной основой для лечебных и реабилитационных мероприятий.

Реализация материалов исследования

Материалы диссертационного исследования используются на кафедрах анатомии человека, гистологии и эмбриологии Самарского государственного медицинского университета, а также на кафедре анатомии человека Саратовского государственного медицинского университета при чтении лекций и проведении практических занятий со студентами 1 и 2 курсов лечебного, педиатрического и медико-профилактического факультетов по темам: «Общая миология», «Анатомия микроциркуляторного кровеносного русла».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. При повреждении скелетной мышце восстановление исходных параметров микроциркуляторного русла происходит гетерохронно в области разных типов мышечных волокон, на разном удалении от повреждения.
2. Экспериментальное нарушение кровотока в конечности приводит к деструкции ангиоархитектоники и структуры стенки компонентов гемомикроциркуляторного русла. Все компоненты внутримышечного микроциркуляторного кровеносного модуля принимают участие в адаптации к нарушенному кровотоку.
3. Скоротечность морфологических изменений микроциркуляторного русла скелетной мышцы при нарушениях гемодинамики может рассматриваться как фактор адаптационных изменений.
4. Нормализация микроциркуляторного статуса скелетной мышцы зависит от скорости стабилизации не только ультраструктуры капиллярной стенки, но и от характера внутриорганной сосудистой топографии - микроангиоархитектоники.
5. При любой форме нарушения внутримышечной гемодинамики необходимым является, в первую очередь, улучшение оттока крови в пределах гемомикроциркуляторного русла.

Апробация работы

Материалы и основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международной дистанционной научно-практической конференции «Внедрение инновационных технологий в хирургическую практику (фундаментальные и прикладные аспекты)» (Пермь, 2008); на 5-й международной научно-практической конференции «Наука на рубеже тысячелетий» (Тамбов, 2008).

По теме диссертации опубликовано 7 научных работ, из них 1 - в журнале, рекомендованном ВАК Минобразования для опубликования материалов докторских и кандидатских диссертаций, получено 1 удостоверение на рационализаторское предложение.

Объём и структура диссертации

Диссертация изложена на 192 страницах машинописного текста в классическом стиле и состоит из введения, главы I «Обзор литературы», главы II «Материалы и методы исследования», четырёх глав собственных исследований, главы «Обсуждение результатов исследования» и выводов.

Список литературы включает 430 источников, из которых 248 отечественных и 182 - зарубежных.

Иллюстративный материал включает 77 рисунков (микрофотографии и графики), 25 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты были проведены на 77 (из них 11 интактных) половозрелых белых беспородных крысах, весом по 180-200 г. Исследуемым материалом служила передняя большеберцовая и икроножная мышцы голени белых крыс и её фасция.

Выбор в качестве материала для экспериментального исследования передней большеберцовой мышцы обусловлен особенностями их строения, которые дают возможность оценить реакцию различных типов мышечных волокон на повреждение. В передней большеберцовой мышце различаются две зоны – наружная, состоящая преимущественно из белых мышечных волокон, и внутренняя, основная часть мышечных волокон в которой имеет типичные для красных волокон признаки (Шмерлинг М.Д. и соавт., 1991; Непомнящих Л.М. и соавт., 2008). Аналогичная топография типов мышечных волокон и у камбаловидной мышцы (Dawson J.M. et al., 1987).

Животные выводились из эксперимента передозировкой наркотического вещества согласно международным и российским этическим принципам и нормам (Хельсинская декларация Всемирной медицинской ассоциации, 1964; Европейская конвенция по биоэтике, 1996; Основы законодательства РФ //Ведомости съезда народных депутатов РФ и ВС РФ, 1993.- №33).

Сроки забора материала: 1-е сутки, 5-е сутки, 2 недели (15-е сут), 4 недели (30 сут) после операции.

Для достижения поставленной цели и выполнения необходимых задач проведены 5 серий экспериментов:

Первая серия экспериментов – резекция скелетной мышцы голени. Под эфирным наркозом после обработки операционного поля спиртом и удаления волосяного покрова производится разрез кожи передней поверхности левой голени длиной 18 - 23 мм. Резекция 3-6 кубических мм мышечной ткани исследуемой мышцы. В данной серии использовано 14 крыс, из них 3 - интактных.

Вторая серия экспериментов – моделирование артериальной ишемии в конечности. Под эфирным наркозом в стерильных условиях доступом через брюшную полость тупо выделяли левую общую подвздошную артерию и накладывали шелковую лигатуру. Правую одноименную артерию препарировали, но не перевязывали. Брюшную полость ушивали послойно наглухо. В данной серии использовано 11 крыс, из них 2 - интактных.

Третья серия экспериментов – моделирование венозного полнокровия в конечности. Методика операции аналогична операции второй серии, но лигировали левую общую подвздошную вену. Использовано 12 крыс, из них 2 - интактных.

Перевязка на уровне именно общих подвздошных сосудистых магистралей осуществлялась потому, что лигирование бедренных или наружных подвздошных артерий или вен вследствие наличия у животных большого количества анастомозов (в том числе и по средним, хвостовым коллатералям) не приводит к равномерно выраженному нарушению кровотока в задней конечности.

Четвёртая серия экспериментов - резекция мышцы в условиях уменьшения артериального притока. Лигировали левую общую подвздошную артерию. Сразу резецировали участок передней большеберцовой мышцы (объёмом 4-5 мм3). В данной серии использовано 14 крыс, из них 2 - интактных.

Пятая серия экспериментов – резекция мышцы в условиях уменьшения венозного оттока. Аналогично предыдущей серии, но перевязывали левую общую подвздошную вену. В данной серии использовано 15 крыс, из них 2 - интактных.

Выявление кровеносного русла. Во всех сериях опыта готовили просветленные и гистологические тотальные препараты мышц после инъекции кровеносного русла по оригинальной методике (Гелашвили П.А. и соавт., 2003). Готовили 1,5% раствор формальдегида из порошкообразного параформальдегида на 0,1 М фосфатном буфере (рН= 7,3) и 0,1-0,5% взвесь берлинской лазури в данном растворе формальдегида. Температура растворов - 37° С.

Последующая фиксация задней конечности проводилась в 10% нейтральном формалине, после чего отпрепарированные мышцы целиком проводили через батарею спиртов для обезвоживания. Нами предложен способ изготовления и хранения срезов паренхиматозных органов после контрастирования кровеносного русла. Сущность предлагаемого метода – заключение в бальзам просветлённых ксилолом инъецированных препаратов. На предметном стекле из тонких деревянных планок формируются края коробочки индивидуально для каждого препарата. Края коробочки с внешней стороны герметизируются и фиксируются к стеклу расплавленным парафином. После просветления в ксилоле часть мышцы заливали в парафиновые блоки, из другой части готовили срезы толщиной 80-1000 мкм помещали в заготовленную коробочку, заливая сибирским бальзамом. Эти препараты просматривались и фотографировались с целью изучения общей внутримышечной микроангиоархитектоники.

Таким образом, из одного органа можно получить и гистологические и просветленные препараты. Хранение таких препаратов после полимеризации бальзама – длительно. Метод внедрен в исследования лаборатории кафедры анатомии человека (удостоверение на рационализаторское предложение № 595 от 23.апреля 2008, Самарский государственный медицинский университет. Соавторы: Гелашвили П.А., Гелашвили О.А., Юхимец С.Н.).

Из материала, залитого в парафин, с учётом ориентации мышечных волокон готовили стандартные гистологические срезы, толщиной от 8 до 20 мкм. Парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином, по методу ван Гизона с докраской эластических волокон резорцинфуксином Вейгерта (Артишевский А.А. и др., 1999).

Электронная микроскопия. Участки мышц каждой группы животных фиксировали в 2,5% растворе глютарового альдегида на 0,1 М фосфатном буфере в течение 2 ч. В течение суток ткань отмывали в фосфатном буфере с сахарозой 6 раз и фиксировали 1-2 ч в 1% 0s04 на том же буфере с сахарозой. Материал обезвоживался в спиртах возрастающей концентрации и ацетоне, заливали в заключали в смесь эпона и аралдита по общепринятой методике (Гайер Г., 1974).

Для прицельной ультрамикроскопии и морфометрии использовали полутонкие срезы. Окрашивали их 1% раствором метиленового синего. Методика полутонких срезов существенно расширяет возможности морфологического анализа на светооптическом уровне.

Ультратонкие срезы контрастировали уранилацетатом и цитратом свинца по Рейнольдсу.

Примененная нами методика выявления сосудистого русла с предварительной перфузионной фиксацией и последующей гистологической обработкой расширяет информативность полученных препаратов. Резко уменьшается число используемых животных, т.к. отпадает необходимость в исследовании ангиоархитектоники, пространственной композиции микроциркуляторного модуля и структуры скелетной мышечной ткани изолированнно, на разных препаратах. Метод тотально просветленных препаратов мышц дает возможность представить реакцию внутриорганного кровеносного русла в ответ на нарушение кровотока. Электронно-микроскопическое исследование позволяет продолжить анализ сосудисто-мышечных взаимоотношений на субклеточном уровне.

Морфометрия. На просветленных препаратах на уровне мелких сосудов определяли венозно-артериальный коэффициент (Никоноров А.И., 1970), который рассчитывался с учетом поправки Е.П. Мерперта как соотношение диаметров в четвертой степени рядом идущих вены и артерии (Гелашвили П.А. и соавт, 2008).

С гистологических препаратах на микроскопе МБИ-15 У42 были сделаны микрофотографии цифровой фотокамерой (Olympus C4000z, Canon EOS 300D, Nikon D80). Морфометрия производилась на ПЭВМ при помощи программы обработки и анализа изображений Image Tool версии 3.0. Предварительно проведена геометрическая калибровка изображений для различных условий съемки (увеличение объектива и разрешение снимка). Для этого на микроскопе сделаны фотоснимки окулярной сетки на различных увеличениях и разрешениях, которые откалиброваны и внесены в сервис «Геометрическая калибровка». Измерялись диаметры артериол, прекапиляров, капилляров, посткапилляров, венул, углы ветвления микрососудов, размеры окружающих тканевых структур. Измерялись длина и ширина капиллярных ячеек. Всегда проводилось измерение наименьшего поперечника мышечных волокон.

На увеличенных в 5 раз фотоотпечатках с электронограмм с учетом суммарного увеличения определяли диаметры микропиноцитозных пузырьков и вакуолей, ширину межэндотелиальных щелей, толщину базальных мембран капилляров и сарколеммы.

Статистическое исследование данных проводилось с использованием статистических пакетов STATISTICA фирмы STATSOFT и SPSS одноименной фирмы.

Для определения достоверности различий между значениями показателей в группах данных были использованы непараметрические критерии Манна-Уитни (для двух независимых групп) и Крускала-Уоллиса (для более чем двух независимых групп) и U-Вилкоксона с определением статистической значимости этих различий (Медик В.А. и соавт., 2001; Реброва О.Ю., 2003).

В рамках математического моделирования применён системный многофакторный анализ. В основе системного многофакторного анализа лежит вычисление обобщенных (интегральных) показателей по полученным единичным параметрам в различных тест системах (Котельников Г.П. и соавт., 2006). По результатам расчета строили графическую зависимость взвешенных средних величин от фактора, выбранного за основной критерий в каждой группе. Получение модели изучаемого процесса позволяют определить его динамику и характер, подтвердить правильность проведения логических группировок, выяснить весомость отдельных факторов в обеспечении изучаемого процесса. Этот анализ представлял возможность по многочисленным количественным данным вычислить интегральные показатели и сопоставить их с тарировочными.

Текст диссертации набран шрифтом Times New Roman с использованием текстового редактора Microsoft Word версии 7,0.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что внутримышечное кровеносное русло имеет единый принцип организации в скелетных мышцах одинаковых метаболических типов. В пределах мышечного брюшка внешний вид сосудистых рисунков имеет много общего. Однако абсолютно одинаковые картины не встречались даже в соседних зонах. Вариабельны, в основном, углы прохождения микрососудов между мышечными волокнами, углы ветвления длина капиллярных ячеек, число притоков венул. Решающее воздействие на формирование микротопографии сосудов оказывает функциональная нагрузка и местоположение питаемой данным сосудистым модулем группы мышечных волокон в толще мышечного брюшка. Мы не обнаружили артериоло-венулярные анастомозы между мышечными волокнами в толще брюшка скелетных мышц любого типа васкуляризации. Обнаруживаемые артериоло-венулярные анастомозы не относятся прямо к мышечной ткани, а расположены только в фасциях, периартикулярной соединительной и жировой тканях.

Таблица 1

Показатели описательной статистики диаметров мышечных волокон и компонентов гемомикроциркуляторных модулей белой порции

передней большеберцовой мышцы контрольных белых крыс

Компоненты модуля	Количество измерений	Среднее, мкм	Медиана	Квартиль		Станд. отклонение	Ошибка стандартного отклонения	Асимметрия	Стандартная ошибка асимметрии	Эксцесс	Стандартная ошибка эксцесса
				левый	правый
А	24	7,35	7,60	6,50	8,20	0,94	0,19	-0,44	0,47	-1,54	0,92
ПрК	65	4,50	4,40	4,40	4,60	0,18	0,02	0,64	0,30	-1,03	0,59
К	114	2,66	2,80	2,20	3,00	0,45	0,04	-0,09	0,23	-1,13	0,45
ПсК	56	4,85	4,80	4,10	5,60	0,94	0,12	0,13	0,32	-1,02	0,63
В	123	8,37	8,40	8,20	8,60	0,39	0,03	-0,48	0,22	0,21	0,43
МВ	38	28,12	28,30	24,60	31,80	4,40	0,71	-0,04	0,38	-1,04	0,75

Таблица 2

Показатели описательной статистики диаметров мышечных волокон и компонентов гемомикроциркуляторных модулей красной порции передней большеберцовой мышцы контрольных белых крыс

Компоненты модуля	Количество измерений	Среднее, мкм	Медиана	Квартиль		Станд. отклонение	Ошибка стандартного отклонения	Асимметрия	Стандартная ошибка асимметрии	Эксцесс	Стандартная ошибка эксцесса
				левый	правый
А	28	7,06	7,00	6,90	7,20	0,19	0,03	0,53	0,44	-0,48	0,86
ПрК	66	4,25	4,00	3,90	4,80	0,44	0,05	0,57	0,29	-1,49	0,58
К	116	2,61	2,60	2,40	2,90	0,27	0,02	-0,17	0,22	-0,70	0,44
ПсК	62	3,96	4,00	3,50	4,20	0,57	0,07	0,41	0,30	-1,04	0,60
В	128	6,73	6,70	6,30	7,10	0,49	0,04	-0,03	0,21	-1,07	0,42
МВ	29	29,60	30,20	27,00	32,20	3,59	0,67	-0,05	0,43	-0,64	0,84

При исследовании тканей, окружающих резаную мышечную рану, можно наблюдать процессы адаптации сосудистой системы к создавшимся условиям сократительной активности и кровообращения. Изменения микрососудов адаптационного характера происходят гетерохронно. Динамика перестройки внутриорганного микроциркуляторного русла и восстановление сосудистого снабжения предопределена динамикой изменений уровня тканевого метаболизма, пространственной организации и диаметров компонентов микроциркуляторных модулей в поврежденной мышце.

В посттравматическом периоде восстановление исходных параметров микроциркуляторного русла происходит не одномоментно в разных отделах толщи мышечного брюшка и на разном расстоянии от ранения.

Возникающие после резекции мышцы в условиях окклюзии магистральной артерии ишемические, гемодинамические и метаболические изменения фактически представляют собой пусковые метаболические изменения в патогенезе раневого процесса в скелетных мышцах любого метаболического профиля. В условиях гипоксии ранения мышц проявления посттравматической регенерации отличаются гетерогенностью (зональностью), зависят от объёма произведенного нарушения и подчиняется регулирующим влияниям со стороны интегрирующих систем организма нервным и эндокринным влияниям.

Анализ достоверности различий проводили с определением критерия Н- Крускалл-Уоллиса были выявлены статистически значимые различия (р<0,05) для всех компонентов модуля между контролем и сроками эксперимента.

После резекции во все сроки достоверно изменялись артериолы (р=0,027), прекапилляры (р= 0,001), капилляры (р=0,002), поскапилляры (р=0,000) и венулы (р= 0,000).

При этом при резекции с определением критерия Н- Крускалл-Уоллиса не достоверны были отклонения в диаметрах мышечных волокон в динамике опыта.

При сравнении между собой изученных параметров между сроками наблюдения, выявилось следующее. После резекции мышцы с 5-х по 15-е сутки опыта изменения диаметров артериол и посткапилляров были не достоверны. Достоверно различались прекапилляры (р=0,001), капилляры (р=0,033), венулы (р= 0,000) и диаметры мышечных волокон (р=0,020).

На 30-х сутках, по сравнению с 5-ми после резекции не различались диаметры прекапилляров, кипилляров и диаметры мышечных волокон. Различия на 30-е сутки, по сравнению с 5-ми были у диаметров артериол (р=0,023), посткапилляров (р=0,000) и венул (р=0,000).

Сравнение между собой параметров на 30-е и 15-е сутки показало, что в этом промежутке регенерационного процесса не изменялись диаметры артериол, венул и мышечных волокон. Различия были существенны на 30-е сутки, в сравнении с 15-ми у диаметров прекапилляров (р=0,001), капилляров (р=0,000), поскапилляров (р=0,000).

При изучении в эксперименте состояния сосудов внутримышечного гемомикроциркуляторного модуля после окклюзии общей подвздошной артерии, было установлено, что все отделы гемомикроциркуляторного русла конечности принимают участие в процессах адаптации и компенсации нарушенного кровотока. Исследование показало, что реакция отдельных звеньев микроциркуляторного русла в зависимости от степени и длительности гипоксического воздействия отличается большим своеобразием.

Пространственная организация микроциркуляторного русла зависит от особенностей строения и функции разных типов мышечных волокон, уровня обмена в них, от положения сосудистых элементов относительно входа и выхода системы и относительно друг друга, количественных соотношений между элементами микроциркуляторного русла, между ними и мышечными волокнами.

При этом наблюдается сужение артериол, прекапилляов и капилляров, расширение посткапилляров и венул. Диаметры артериол в белой порции мышцы резко сужаются в первые сутки (р=0,03) и регистрируются достоверно ниже контрольных значений до 30 суток (р=0,024). В зоне красных мышечных волокон сужение артериол происходит кратковременно – первые 5 суток (р=0,003).

Прекапилляры в белой порции мышцы регистрировались достоверно меньше контрольных диаметров дважды – на 1-е (р=0,001) и на 15-е сутки (р<0,001). В красной - диаметры прекапилляров меньше контроля в первые сутки (р=0,001).

Отмечена разная реакция и капилляров, и мышечных волокон на артериальную ишемию. Для красной порции мышцы характерно увеличение просвета капилляров (р<0,001), которое не завершалось нормализацией диаметра капилляров к 30-м суткам. В белой порции мышцы – противоположная тенденция: уменьшение диаметров капилляров на длительный срок.

Диаметры преимущественно красных мышечных волокон в острый период на фоне расширенных капилляров превышали контрольные значения, как отражение отека мышечных волокон (р=0,002). Уменьшение диаметра красных мышечных волокон сочеталось с нормализацией просвета капилляров на 15-е сутки. Средние диаметры в зоне преимущественно белых мышечных волокон на фоне резкого сужения капилляров, в два раза раньше регистрировались меньше контроля (р<0,001). Атрофия волокон сохранялась и к 30-м суткам.

Следовательно, при артериальной ишемии имеется четкая зависимость параметров мышечных волокон от состояния капиллярного кровотока. Для зоны красных волокон мышцы характерно расширение капилляров, отек мышечных волокон, уменьшение перикапиллярного пространства. Для поверхностных слоёв мышцы характерно сужение просвета капилляров, ранняя атрофия мышечных волокон, расширение перикапиллярного пространства.

Диаметры посткапилляров в поверхностной зоне мышце в первые сутки кратковременно сужаются. Затем расширяются, постепенно нормализуясь к 30-м суткам (р=0,056). Вдоль красных мышечных волокон посткапилляры сразу расширились и оставались достоверно больше контроля весь период наблюдения. Венулы в белой мышце в условиях артериальной ишемии в течение первых пяти суток были меньше контрольных (р=0,058), позже – приближаясь к контрольным. В красной области мышцы венулы сразу расширялись, достигая максимума на 5-е сутки и не приближались к контрольным значениям даже на 30-е сутки (р=0,04).

На 5-е сутки корреляционным анализом с использованием коэффициента ранговой корреляции R- Спирмена установлено, что в условиях артериальной ишемии в зоне белых мышечных волокон возникают сильные прямые корреляционные связи между всеми компонентами микроциркуляторного модуля. В зоне красных мышечных волокон характерно появление средней по силе прямой корреляционной связи между диаметром артериол и диаметром венул, появление сильных прямых корреляционных связей между диаметрами прекапилляров, капилляров, посткапилляров и венул.

К 15-м суткам в зоне белых мышечных волокон корреляционные связи между диаметрами артериол, прекапилляров и диаметрами мышечных волокон ослабляются до средних прямых, а корреляционные связи между другими компонентами модуля исчезают. В зоне красных мышечных волокон, наоборот, корреляционные взаимоотношения (сильные, прямые) сохраняются. На 30-е сутки артериальной ишемии и в белой и в красной зонах мышечных волокон зарегистрированы корреляционные связи между всеми исследуемыми параметрами.

При рассмотрении в рамках системного многофакторного анализа интегрального показателя изученных параметров – диаметров всех компонентов гемомикроциркуляторных модулей и окружающих мышечных волокон в комплексе можно сделать следующие обобщения. Для белых (поверхностных слоёв) интегральный показатель резко отклоняется от контроля в ранние сроки и уже после первой недели значения интегрального показателя менее 0,1. Для зоны красных мышечных волокон интегральный показатель постепенно повышается к 15-м суткам, а к 30-м плавно нормализуется.

В условиях резекции мышцы и окклюзии магистральной артерии в зонах и белых и красных волокон скелетных мышц происходят сдвиги адаптационного характера на новые условия гемодинамики. Однако новое морфологическое состояние микроциркуляторных модулей и мышечных волокон более стабильно в области белого типа мышечных волокон. В разные сроки от начала опыта в зоне преимущественно красных мышечных волокон происходят существенные колебания диаметров компонентов сосудистых модулей и мышечных волокон, с тенденцией к нормализации в пределах 30 суток.

Через 5 суток в глубокой зоне (красных мышечных волокон) отмечается в основном сужение диаметров прекапилляров и артериол (р=0,002) среди мышечных пучков. В области преимущественно белых мышечных волокон - расширенные капилляры (р<0,001). В них наблюдался стаз форменных элементов крови. Посткапилляры и начальные части венул расширены только в красной мышце (р<0,001).

Особенно расширены венозные компоненты в фасциях и межфасциальных соединительно-тканных прослойках и жировой ткани. Преобладание изменений компонентов только артериального или только венозного звена не наблюдалось. Диаметры мышечных волокон достоверно меньше контроля в обеих зонах мышцы (р<0,001).

На 15-е сутки артериолы и прекапилляры в обеих зонах передней большеберцовой мышцы меньше контроля (р=0,008). Капилляры сужены также в обеих зонах (р<0,001). Поперечник посткапиляров не отличался от контроля, при этом диаметры венул в поверхностной зоне были меньше контроля (р=0,002), а в глубоких слоях мышцы венулы, наоборот, расширенны (р=0,013).

Диаметры мышечных волокон на 15-е сутки после резекции на фоне артериальной ишемии в обеих зонах мышцы меньше контроля (р<0,001).

К 30-м суткам вешняя картина конструкции путей гемомикроциркуляции в мышцах, фасциях стабилизируются. При этом диаметры артериол, прекапилляров и диаметров мышечных волокон в обеих зонах мышечных волокон регистрировались меньше контроля (р<0,001).

Диаметры капилляров в зоне белых волокон мышцы были меньше контроля (р=0,018), а вдоль красных – больше контрольных значений (р<0,001). Посткапилляры и венулы в поверхностных слоях мышце нормализовались, а в глубоких, у красных волокон - сохранялись больше контроля (р=0,009).

Корреляционным анализом с использованием коэффициента ранговой корреляции R-Спирмена установлено, что на 5-е сутки в белой порции мышцы при резекции мышцы и окклюзии магистральной артерии отсутствовали корреляционные взаимоотношения между диаметром капилляров и диаметром мышечных волокон При этом имелись сильные прямые корреляционные связи между диаметрами других компонентов модуля (артериолы, пре- и посткапилляры, венулы) и диаметры мышечных волокон.

На 15-е сутки в белой порции корреляционным анализом связи между диаметрами всех компонентов микроциркуляторного модуля и мышечных волокон не установлены.

На 30-е сутки произошло восстановление сильных прямых корреляционных взаимоотношений между всеми элементами сосудистого модуля в зоне белых мышечных волокон.

В отличие от области белых волокон мышцы, вдоль красных после резекции мышцы и окклюзии магистральной артерии на 5-е сутки характерно наличие корреляционных взаимоотношений между всеми элементами сосудистого модуля и диаметрами мышечных волокон. Во все периоды наблюдения сохранялась средняя прямая корреляционная связь между диаметрами артериол и прекапилляров.

При системном многофакторном анализе в области белых волокон мышцы интегральный показатель ниже контроля, но графическая кривая пологая, без резких скачков в разные сроки. Интегральный показатель в области красных волокон мышцы отражает бурную реакцию микрососудистых единиц и мышечных волокон (миоангионов) в течение 15-х суток и тенденцию к стабилизации во второй половине опыта.

Математическое моделирование состояния микроциркуляторных модулей после резекции мышцы и окклюзии магистральной артерии показало, что наблюдаемые при этом изменения в миоангионах не похожи ни на состояние артериальной ишемии, ни на состояние венозной гиперемии после изолированном лигировании только артерии или вены.

Это связано с различиями исходной васкуляризации мышечных волокон с разными типами метаболизма. Вдоль белых мышечных волокон, у которых превалирует гликолитический тип метаболизма, имеется меньшее количество микрососудов и они меньше зависит от ухудшения кровотока, чем красные волокна с окислительно-восстановительным типом метаболизма.

Изменения микроциркуляции при ранении обусловливаются реактивными явлениями со стороны артериол, капилляров и венул и их повреждением.

Особенности межтканевых корреляций и равномерность васкуляризации в трёхмерном пространстве мышцы обусловливает определённую метаболическую пластичность: скелетная мышца явно может поддерживать обмен веществ в условиях значительно меньшего количества кислорода, по сравнению с высокодифференцированными органами.

Беспорядочное разрастание соединительной ткани затрудняет рост мышечных волокон. Микрофлора, внесенная при операции в рану, способна вызвать воспалительную регенерацию соединительной ткани, что ухудшает исход восстановления поврежденной мускулатуры.

Существенной особенностью спектра структурных реакций, при резекции мышцы в условиях венозного застоя, не наблюдавшейся в предыдущих сериях, стало наличие в исследованном материале значительно большего повреждения мышечных волокон паратравматической зоны. Подобная форма повреждения, описанная в кардиомиоцитах при окклюзионных инфарктах миокарда и обширных инфарктоподобных метаболических повреждениях, была названа «цитолизом» (прижизненным аутолизом) (Непомнящих Л.М., 1998).

Не только морфологический анализ, но и математическое моделирование показывает четкую связь между всеми компонентами микрососудистого модуля и обоими типами мышечными волокнами в динамике адаптационной перестройки в мышце.

Сочетание функциональных расстройств микроциркуляции с морфологическими изменениями микрососудистого русла ведет к нарушению обменных процессов и развитию локальной гипоксии тканей, что клинически проявляется отеками и трофическими расстройствами. Изменение гемодинамики и реологических свойств крови, приводящих к полнокровию, увеличению объема циркулирующей крови, тромбообразованию и образованию «монетных столбиков» из эритроцитов в капиллярах и конгломератов форменных элементов (сладж-синдром) в посткапиллярах и венулах, а затем и в артериолах, приводящее к выключению части капилляров из кровообращения.

В условиях прекращения действия повреждающего фактора (восстановление оттока крови по коллатералям) структурные перестройки скелетно-мышечной ткани, вызывая предельное напряжение репаративного резерва скелетных мышц, создают основу для полноценной регенераторной реакции.

Благодаря включению компенсаторных механизмов внутримышечный кровоток постепенно восстанавливается, морфологические изменения в компонентах микроциркуляторного модуля и мышечных волокнах стабилизируются на новом структурном уровне. При этом в повреждённых мышцах сохраняются явления атрофии.

Вид и характер изменений, возникающих при разных формах гипоксии, хотя и отличаются своеобразием, в общих чертах сходны. Поэтому любая из форм гипоксии может служить моделью изучения гипоксических состояний.

При любых изменениях гемодинамического равновесия все структуры микроциркуляции в мышцах являются измененными. Однако наибольшие морфологические изменения в сторону деструкции ангиоархитектоники и стенки сосудов в мышцах и фасциях образуются при нарушении венозного оттока.

Мы поддерживаем точку зрения, что при этом речь идет о настоящей панангиопатии, повреждающей систему малых сосудов. Эта общая микроангиопатия при венозном застое в нижних конечностях, лучше определяется как гистоангиопатия. Этот термин учитывает трофические изменения и в поперечнополосатых мышцах, и отражает общий характер микроангиопатии жировой ткани и кожи.

В целом, сравнительный анализ острых гемодинамических повреждений скелетных мышц при некоторых экспериментальных и клинических патологических процессах указывает на существенную роль не только повреждающего воздействия, но также и структурно-метаболических характеристик мышечных волокон в формировании спектра деструктивных реакций.

Наши исследования подтверждают фактические данные о том, что микроциркуляция специфична для каждой территории в зависимости от гистологической структуры и различных функциональных требований. Среди многих характеристик объекта регенерации (фило- и онтогенетических, анатомических, гистологических), важнейшими мы считаем особенности васкуляризации, определённые сосудисто-тканевые корреляции.

Результаты наших наблюдений показывают, что взаимоотношения микрососудов притока и оттока крови в отдельных частях даже одного органа создают очень сложные и разнообразные конструкции. Строительный сосудистый модуль отличается не только одним видом от другого в разных органах и у разных животных, но даже в различных типах мышц одного и того же организма.

В кровеносном русле скелетных мышц исходом всех изменений после различных нарушений гемодинамики в конечности является анатомическое восстановление циркуляции крови. Однако компенсаторные процессы стабилизируются на новом структурном уровне внутримышечной микроангиоархитектоники.

ВЫВОДЫ

1. Компоненты микрососудистого модуля взаимодействуют в процессе адаптации и оказывают как самостоятельное, так и совместное влияние на заживление ран и компенсацию кровотока в трёхмерном объёме поперечно-полосатых мышц.
2. Динамика перестройки внутримышечного микроциркуляторного русла предопределена степенью изменений пространственной организации, диаметров компонентов микроциркуляторных модулей в поврежденной мышце.
3. Структура стенки и диаметры сосудов микроциркуляторного русла в условиях резекции мышцы изменяются разнообразно и гетерохронно. В большей степени изменено венозное звено (посткапилляры и венулы).
4. В эксперименте после резекции мышцы в сочетании нарушением гемодинамики в конечности морфологические характеристики компонентов кровеносного русла, тканевых структур и математическое моделирование свидетельствуют о более выраженном снижении уровня микроциркуляции, чем при резекции и ушивании мышцы.
5. После экспериментальной окклюзии магистральных кровеносных сосудов влияние сосудистой составляющей миоангиона является наиболее важным условием, обеспечивающим динамику восстановительных процессов в мышечной ткани.
6. Характер изменений параметров внутримышечного микроциркуляторного русла специфичен для каждого вида нарушений, что позволяет надёжно соотносить между собой состояния артериальной ишемии и венозного полнокровия.
7. Наибольшие морфологические изменения в сторону деструкции ангиоархитектоники и строения стенки путей гемомикроциркуляции, затруднение регенерации в скелетных мышцах происходят в условиях венозного полнокровия.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Структурная перестройка компонентов гемомикроциркуляторного русла скелетных мышц крыс после иссечения участка мышечного брюшка //Морфологические ведомости, 2007.- № 1-2.- С. 144-147. (соавт. Чемидронов С.Н., Гомоюнова С.Л., Гелашвили П.А.)
2. Микрососудисто-тканевые отношения в скелетных мышцах в условиях адаптациионных изменений при экспериментальной гипофункции и венозном застое //Внедрение инновационных технологий в хирургическую практику (фундаментальные и прикладные аспекты) /Международ. дистанционная научн.-практ. Конф.- Пермь, 2008.- С.77-79. (соавт. Гелашвили П.А., Юхимец С.Н.)
3. Ангиологические аспекты регенерации скелетных мышц при биологическом моделировании //Наука на рубеже тысячелетий: Сб. материалов 5-й межд. научно-практ. конф. 26-27 окт. 2008.- Тамбов: Изд-во Першина Р.В., 2008.- С. 371-373. (соавт. Лежень Е.М., Гелашвили О.А.)
4. Перестройка гемомикроциркуляторного модуля в различных типах скелетных мышц крыс в условиях артериальной ишемии //Наука на рубеже тысячелетий: Сб. материалов 5-й межд. научно-практ. конф. 26-27 окт. 2008.- Тамбов: Изд-во Першина Р.В., 2008.- С. 373-375. (соавт. Лежень Е.М., Гелашвили П.А.)
5. Гемомикроциркуляторное руслов условиях регенерации скелетной мышцы после её экспериментальной резекции // Проблемы и перспективы современной науки /Сб. Научн. тр. -Томск, 2009.- Т.2.- №1.- С. 13. (соавт. Гелашвили П.А., Гомоюнова С.Л., Лежень Е.М.)
6. Реактивность компонентов внутримышечного гемомикроциркуляторного руслапосле экспериментального нарушения притока и оттока крови в конечности // Проблемы и перспективы современной науки /Сб. Научн. тр. -Томск, 2009.- Т.2.- №1.- С. 16-17. (соавт. Лежень Е.М., Гелашвили П.А., Гелашвили О.А.)
7. Динамика восстановления гемомикроциркуляторного русла скелетной мышцы после её резекции или нарушения кровотока в конечности /Вопросы судебной медицины, медицинского права и биоэтики /Сб. научн. трудов.- Самара: ООО «Офорт», 2009.- 77-82. (соавт. Лежень Е.М., Гелашвили П.А.)

УДОСТОВЕРЕНИЕ НА РАЦИОНАЛИЗАТОРСКОЕ ПРЕДЛОЖЕНИЕ

Способ изготовления и хранения срезов паренхиматозных органов после контрастирования кровеносного русла (удостоверение № 595 от 23.апреля 2008, Самарский государственный медицинский университет). (соавт. Гелашвили П.А., Гелашвили О.А., Юхимец С.Н.)

Автор приносит искреннюю благодарность за помощь в работе кандидату медицинских наук С.Н.Юхимцу.

Подписано в печать 24.08.2009

Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать оперативная.

Объем 1,16 усл.печ.л. Тираж 150 экз. Заказ №990.

Отпечатано в типографии ООО «Офорт».

443080, г.Самара, ул.Революционная, 70, литер П.

Тел.:372-00-56, 372-00-57.