Структурная реорганизация диафиза III плюсневой кости после аутогенной пластики большеберцовой порции седалищного нерва

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Из мировой литературы известно влияние нейрэктомии седалищного нерва на снижение костной плотности бедренных и большеберцовых костей лабораторных мышей и крыс, но не изучено состояние костей дистальных отделов конечностей после операций, направленных на восстановление иннервации.

Цель исследования — выявить структурные изменения диафиза III плюсневой кости после первичной аутогенной пластики резекционного дефекта большеберцовой порции седалищного нерва крыс.

Материал и методы. У 16 крыс Wistar (возраст 8–10 мес.) выполнена аутологичная нейропластика большеберцовой порции седалищного нерва. Через 4 мес. (n = 8) и 6 мес. (n = 8) после операции животных эвтаназировали. Группу контроля (контроль) составили 7 интактных животных в возрасте 14 мес. (n = 3) и 16 мес. (n = 4) — соответственно возрасту оперированных крыс на момент эвтаназии. Для гистоморфометрического анализа иссекали фрагмент переднего отдела стопы на уровне плюсневых костей. Методом точко-счетной объемометрии в изображениях поперечных срезов диафиза III плюсневой кости, окрашенных по Массону, определяли соотношение фуксинофильных и анилинофильных структур кортикальной пластинки. Измеряли толщину кортикальной пластинки, определяли численную плотность, площадь и диаметр остеонов и гаверсовых каналов.

Результаты. Через 4 мес. эксперимента по сравнению с контролем выявлено снижение доли минерализованных структур кортикальной пластинки на 15% (р = 0,0001), уменьшена ее толщина на 12,7% (р = 0,0184). В остеонном слое выражены признаки остеолиза, снижена численная плотность остеонов, их размерные характеристики, отмечены остеоны с расширенными гаверсовыми каналами. В срок 6 мес. толщина кортикальной пластинки не имела статистически значимых отличий от нормы (р = 0,2067), однако прогрессировало снижение доли минерализованных структур — на 33,6% (р = 0,0001). В остеонном слое сохранялись сниженные значения численной плотности остеонов, их площади и диаметров. Значения диаметров гаверсовых каналов остеонов продолжали увеличиваться.

Заключение. В период от 4 до 6 мес. восстанавливалась толщина кортикальной пластинки диафиза III плюсневой костия, но прогрессировали изменения численно-размерного состава остеонов, уменьшение минерализации внеклеточного матрикса и эрозирование субпериостального слоя кости. Оценка денервационной остеопении дистальных отделов конечностей в данных условиях эксперимента примени ма в дальнейших исследованиях реабилитационных воздействий, ускоряющих и улучшающих реиннервацию.

Об авторах

Наталья Анатольевна Щудло

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России

Email: nshchudlo@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9914-8563

доктор мед. наук

Россия, 640014, Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Татьяна Анатольевна Ступина

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: StupinaSTA@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3434-0372

доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории морфологии

Россия, 640014, Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Татьяна Николаевна Варсегова

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени акад. Г.А. Илизарова» Минздрава России

Email: varstn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5430-2045

кандидат биол. наук

Россия, 640014, Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Список литературы

  1. Gillespie J.A. The nature of the bone changes associated with nerve injuries and disuse. Bone Joint Surg. 1954;36-B(3):464-473. doi: 10.1302/0301-620X.36B3.464.
  2. Hurrell D.J. The Nerve Supply of Bone. J Anat. 1937; 72(Pt 1):54-61.
  3. Milovanović P., Đurić.M. Innervation of bones: Why it should not be neglected? Med Podml. 2018;69(3):25-32. (In Serbian). doi: 10.5937/mp69-18404.
  4. Wan Q.Q., Qin W.P., Ma Y.X., Shen M.J., Li J., Zhang Z.B. et al. Crosstalk between Bone and Nerves within Bone. Adv Sci (Weinh). 2021;10;8(7):2003390. doi: 10.1002/advs.202003390.
  5. Gkiatas I., Papadopoulos D., Pakos E.E., Kostas- Agnantis I., Gelalis I., Vekris M. et al. The Multifactorial Role of Peripheral Nervous System in Bone Growth. Front Phys. 2017;5:44. doi: 10.3389/fphy.2017.00044.
  6. Танашян М.М., Антонова К.В., Мазур А.С., Спрышков Н.Е. Неврологические заболевания и остеопороз. Эффективная фармакотерапия. 2022;18(19): 42-50. doi: 10.33978/2307-3586-2022-18-19-42-50.
  7. Tanashyan M.M., Antonova K.V., Mazur A.S., Spryshkov N.E. Neurological Diseases and Osteoporosis. Effective pharmacotherapy. 2022;18(19):42-50.(In Russian). doi: 10.33978/2307-3586-2022-18-19-42-50.
  8. Elefteriou F. Impact of the Autonomic Nervous System on the Skeleton. Physiol Rev. 2018;98(3):1083-1112. doi: 10.1152/physrev.00014.2017.
  9. Park G.Y., Im S., Hoon S. Patchy Osteoporosis in Complex Regional Pain Syndrome. Osteoporosis. InTech; 2012. Available from: http://dx.doi.org/10.5772/29181.
  10. Atkins R.M. Complex regional pain syndrome. J Bone Joint Surg Br. 2003;85(8):1100-1106. doi: 10.1302/0301-620x.85b8.14673.
  11. Hind K., Johnson M.I. Complex regional pain syndrome in a competitive athlete and regional osteoporosis assessed by dual-energy X-ray absorptiometry: a case report. J Med Case Rep. 2014;8:165. doi: 10.1186/1752-1947-8-165.
  12. Suyama H., Moriwaki K., Niida S., Maehara Y., Kawamoto M., Yuge O. Osteoporosis following chronic constriction injury of sciatic nerve in rats. J Bone Miner Metab. 2002;20(2):91-97. doi: 10.1007/s007740200012.
  13. Bosco F., Guarnieri L., Nucera S., Scicchitano M., Ruga S., Cardamone A. et al. Pathophysiological Aspects of Muscle Atrophy and Osteopenia Induced by Chronic Constriction Injury (CCI) of the Sciatic Nerve in Rats. Int J Mol Sci. 2023;24(4):3765. doi: 10.3390/ijms24043765.
  14. Brouwers J.E., Lambers F.M., van Rietbergen B., Ito K., Huiskes R. Comparison of bone loss induced by ovariectomy and neurectomy in rats analyzed by in vivo micro-CT. J Orthop Res. 2009;27(11):1521-1527. doi: 10.1002/jor.20913.
  15. Kodama Y., Dimai H.P., Wergedal J., Sheng M., Malpe R., Kutilek S. et al. Cortical tibial bone volume in two strains of mice: effects of sciatic neurectomy and genetic regulation of bone response to mechanical loading. Bone. 1999;25(2):183-190. doi: 10.1016/s8756-3282(99)00155-6.
  16. Burt-Pichat B., Lafage-Proust M.H., Duboeuf F., Laroche N., Itzstein C., Vico L. et al. Dramatic decrease of innervation density in bone after ovariectomy. Endocrinology. 2005;146(1):503-510. doi: 10.1210/en.2004-0884.
  17. Monzem S., Javaheri B., de Souza R.L., Pitsillides A.A. Sciatic neurectomy-related cortical bone loss exhibits delayed onset yet stabilises more rapidly than trabecular bone. Bone Rep. 2021;15:101116. doi: 10.1016/j.bonr.2021.101116.
  18. Ko H.Y., Chang J.H., Shin Y.B., Shin M.J., Shin Y.I., Lee C.H. et al. Changes of lower-limb trabecular bone density after sciatic nerve transection in immature rats. Biomed Res. 2017;28(18):8079-8084.
  19. Shimada N., Sakata A., Igarashi T., Takeuchi M., Nishimura S. M1 macrophage infiltration exacerbate muscle/bone atrophy after peripheral nerve injury. BMC Musculoskelet Disord. 2020;21(1):44. doi: 10.1186/s12891-020-3069-z.
  20. Piet J., Hu D., Baron R., Shefelbine S.J. Bone adaptation compensates resorption when sciatic neurectomy is followed by low magnitude induced loading. Bone. 2019;120:487-494. doi: 10.1016/j.bone.2018.12.017.
  21. Tamaki H., Yotani K., Ogita F., Hayao K., Kirimto H., Onishi H. et al. Low-Frequency Electrical Stimulation of Denervated Skeletal Muscle Retards Muscle and Trabecular Bone Loss in Aged Rats. Int J Med Sci. 2019;16(6):822-830. doi: 10.7150/ijms.32590.
  22. Ma X., Lv J., Sun X., Ma J., Xing G., Wang Y. et al. Naringin ameliorates bone loss induced by sciatic neurectomy and increases Semaphorin 3A expression in denervated bone. Sci Rep. 2016;6:24562. doi: 10.1038/srep24562.
  23. Щудло Н.А., Кобызев А.Е., Варсегова Т.Н., Ступина Т.А. Гистоморфометрическая оценка большеберцового нерва и мелких мышц стопы после внутреннего невролиза и аутогенной пластики большеберцовой порции седалищного нерва крыс. Гений ортопедии. 2022:28(6);823-829. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-6-823-829.
  24. Shchudlo N.A., Kobyzev A.E., Varsegova T.N., Stupina T.A. Histomorphometric assessment of the tibial nerve and small muscles of the foot after internal neurolysis and autogenous plastic surgery of the tibial portion of the sciatic nerve in rats. Orthopaedic Genius. 2022:28(6);823-829. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-6-823-829.
  25. Щудло М.М., Ступина Т.А., Щудло Н.А. Количественный анализ метахромазии суставного хряща в телепатологии. Известия Челябинского научного центра УрО РАН. 2004;25:17-22.
  26. Shchudlo M.M., Stupina T.A., Shchudlo N.A. Quantitative analysis of articular cartilage metachromasia in telepathology. Proceedings of the Chelyabinsk Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences. 2004;25:17-22. (In Russian).
  27. Scholz T., Krichevsky A., Sumarto A., Jaffurs D., Wirth G.A., Paydar K. et al. Peripheral nerve injuries: an international survey of current treatments and future perspectives. J Reconstr Microsurg. 2009;25(6):339-344. doi: 10.1055/s-0029-1215529.
  28. Höke A. A (heat) shock to the system promotes peripheral nerve regeneration. J Clin Invest. 2011;121(11):4231-4234. doi: 10.1172/JCI59320.
  29. Scheib J., Höke A. Advances in peripheral nerve regeneration. Nat Rev Neurol. 2013;9(12):668-676. doi: 10.1038/nrneurol.2013.227.
  30. Григоровский В.В., Страфун С.С., Гайко О.Г., Гайович В.В., Блинова Е.Н. Гистопатологические изменения и корреляционные зависимости морфологических показателей состояния мышц конечностей и клинических данных у больных с последствиями травматических нарушений иннервации. Гений ортопедии. 2014;(4):49-57.
  31. Grigorovskii V.V., Strafun S.S., Gaiko O.G., Gaiovich V.V., Blinova E.N. Histopathological changes and correlations of the morphological values of limb muscle status and clinical data in patients with the consequences of innervation traumatic disorders. Orthopaedic Genius. 2014;(4):49-57. (In Russian).
  32. Kambiz S., Duraku L.S., Baas M., Nijhuis T.H., Cosgun S.G., Hovius S.E. et al. Long-term follow-up of peptidergic and nonpeptidergic reinnervation of the epidermis following sciatic nerve reconstruction in rats. J Neurosurg. 2015;123(1):254-269. doi: 10.3171/2014.12.JNS141075.
  33. Ikeda M., Oka Y. The relationship between nerve conduction velocity and fiber morphology during peripheral nerve regeneration. Brain Behav. 2012;2(4):382-390. doi: 10.1002/brb3.61.
  34. Şipos R.S., Fechete R., Moldovan D., Sus I. Szasz S., Pávai Z. Assessment of femoral bone osteoporosis in rats treated with simvastatin or fenofibrate. Open Life Sci. 2015;10(1):379-387. doi: 10.1515/biol-2015-0039.
  35. Zhang C., Yan B., Cui Z., Cui S., Zhang T., Wang X. et al. Bone regeneration in minipigs by intrafibrillarly-mineralized collagen loaded with autologous periodontal ligament stem cells. Sci Rep. 2017;7(1):10519. doi: 10.1038/s41598-017-11155-7.
  36. Li C.Y., Price C., Delisser K., Nasser P., Laudier D., Clement M. et al. Long-term disuse osteoporosis seems less sensitive to bisphosphonate treatment than other osteoporosis. J Bone Miner Res. 2005;20(1):117-124. doi: 10.1359/JBMR.041010.
  37. Singh I.J., Gunberg D.L. Quantitative histology of changes with age in rat bone cortex. J Morphol. 1971;133(2):241-251. doi: 10.1002/jmor.1051330208.
  38. Piemontese M., Almeida M., Robling A.G., Kim H.N., Xiong J., Thostenson J.D. et al. Old age causes de novo intracortical bone remodeling and porosity in mice. JCI Insight. 2017;2(17):e93771. doi: 10.1172/jci.insight.93771.
  39. Удинцева М.Ю., Зайцев Д.В., Волокитина Е.А., Антропова И.П., Кутепов С.М. Исследование механических свойств костной ткани надацетабулярной области. Гений ортопедии. 2022;28(4):559-564. doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-4-559-564.
  40. Udinceva M.Ju., Zajcev D.V., Volokitina E.A., Antropova I.P., Kutepov S.M. Investigation of bone tissue mechanical properties in the supra-acetabular region. Orthopaedic Genius. 2022;28(4):559-564. (In Russian). doi: 10.18019/1028-4427-2022-28-4-559-564.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Большеберцовая порция (Tn) седалищного нерва после вшивания аутологичного трансплантата (At) нитью 10-0, Pn — малоберцовая порция седалищного нерва, Sn — икроножный нерв

Скачать (41KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Фрагменты кортикальной пластинки III плюсневой кости. Срок эксперимента 4 мес.: a — контроль (интактные животные); b — опыт; 1 — наружный слой общих пластинок; 2 — внутренний слой общих пластинок; 3 — структурно зрелый остеон; 4 — остеон резорбционного типа. Поперечный срез, окраска трехцветным методом по Массону. Ув. 400

Скачать (165KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Фрагменты кортикальной пластинки III плюсневой кости. Срок эксперимента — 6 мес.: 1 — сосудистая инвазия и остеокласт (стрелка) в наружном слое костных пластин; 2 —внутренний слой общих пластинок; 3 — структурно зрелый остеон; 4 — остеон резорбционного типа. Поперечный срез, окраска трехцветным методом по Массону. Ув. 400

Скачать (182KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».