Гистоморфометрические характеристики синовиальной оболочки коленного сустава собак при инволютивных изменениях

УДК [636.7:611.018.36:611.728.3:612.75]-092.9

Ступина Т.А. ФГБУ "Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия"
им. акад. Г.А. Илизарова" Минздрава России, г. Курган

Введение. Остеоартроз является одной из самых актуальных проблем в ортопедии животных-компаньонов, так как к нему приводит большинство заболеваний суставов, если не все из них. В дегенеративный процесс вовлекаются синовиальные суставы, представляющие собой сложную многокомпонентную органоспецифическую систему, включающую суставные хрящи, синовиальную жидкость, синовиальную оболочку и субхондральную кость [4,9].

Синовиальная оболочка - наименьшая по массе и объему, является важной составной частью синовиального сустава [1]. Гистологическим исследованиям синовиальной оболочки и суставного хряща собак при патологии суставов и экспериментальном моделировании остеоартроза посвящено значительное количество публикаций [4, 6, 8, 10].

Несмотря на значительные успехи в распознавании патогенеза дегенеративно-дистрофических процессов в суставе, нет единого мнения о пусковых механизмах и степени структурных перестроек его компонентов при инволютивных изменениях [3, 14].

Ряд исследователей отмечают, что основные возрастные изменения коленных суставов собак происходят в суставном хряще [7, 11]. Инволютивные изменения синовиальной оболочки собак мало изучены, известны лишь единичные работы, освещающие возрастные изменения коллагено-эластического комплекса [17].

Сведений о динамике качественных и количественных характеристик синовиальной оболочки собак при старении в доступной литературе найти не удалось, что и определило цель данного исследования.

Цель - изучить гистоморфометрические характеристики синовиальной оболочки коленного сустава собак при инволютивных изменениях.

Материалы и методы исследований. Исследовали синовиальную оболочку ареолярного типа 12-ти интактных беспородных собак следующих возрастных периодов: зрелого периода - в возрасте двух лет, предстарческого периода - в возрасте пяти лет и старческого периода - в возрасте восьми лет в соответствии с классификацией И.П. Западнюк с соавторами (1983) [5]. Содержание и эвтаназию животных проводили в соответствии с требованиями МЗ РФ к работе экспериментально-биологических клиник, а также "Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей". Все манипуляции, проводимые на животных, были рассмотрены и одобрены этическим комитетом "РНЦ "ВТО" им. академика Г.А. Илизарова".

После вскрытия коленных суставов иссекали участки синовиальной оболочки из супрапателлярной зоны, которые после альдегидно-осмиевой фиксации заключали в аралдит. Полутонкие (0,5-1,0 мкм) срезы увеличенной площади (4-8 мм2) готовили на ультратоме "Nova" фирмы LKB (Швеция), окрашивали толуидиновым синим и метиленовым си-ним-основным фуксином. Препараты исследовали на фотомикроскопе фирмы "Орйт> (Германия). Гистоморфометрические исследования выполнены с помощью АПК "ДиаМорф" (Россия, г. Москва) и программы "ВТ-Мастер-Морфология" (фирма "ВидеоТест", Россия, г. Санкт-Петербург). Определяли толщину покровного слоя (мкм), количество рядов синовиальных клеток, численную плотность микрососудов. Выраженность синовита оценивали по шкале экспертных оценок, предложенной V.Krenn et al., 2006 [12]. Для анализа цифрового материала использовали описательную статистику. Достоверность различий оценивали с помощью критерия Вилкоксона в программе AtteStat, версия 1.0 [2] в электронных таблицах Microsoft Excel 97.

Результаты и их обсуждение. В возрасте двух лет покровный слой синовиальной оболочки содержал синовиоциты, основное вещество и кровеносные капилляры (рисунок 1 а).

а б в г

Рис. 1. Поперечный полутонкий срез синовиальной оболочки коленного сустава собаки в возрасте 2 лет - окраска метиленовым синим-основным фуксином: а) покровный и часть субсиновиального слоя, синовиоциты расположены 1-2 слоями (об. - 40; ок. - 12,5х); б) фибробластические синовиоциты (об. - 100 МИ; ок. - 12,5х); в) нервы в поверхностном коллагено-эластическом слое (об. - 40; ок. - 12,5х); г) глубокий коллагено-эластический слой (об. - 6,3; ок. - 12,5х)

Синовиальные клетки (преимущественно - фибробластические синовиоциты) имели вытянутую, веретенообразную форму, овальное ядро и были расположены в 1-2 слоя (рисунок 1 б). Толщина покровного слоя составила 26,08±2,14 мкм (табл. 1).

Таблица 1. Гистоморфометрические характеристики синовиальной оболочки коленного сустава собак

Параметры	Толщина покровного слоя (мкм, М±о)	Количество рядов синовиальных клеток	Численная плотность микрососудов (мм-2, М±о)
2 года	26,08±2,14	1-2	335,05±28,88
5 лет	39,27±3,69	1-4	372,61±60,65
8 лет	17,65±3,75	1-2	316,34±24,15

Примечание: выделены достоверные отличия с предыдущим возрастным периодом при р<0,05

Сосуды микроциркуляторного русла сохраняли нормальное строение, имели открытый просвет, внутрисосудистое пространство было заполнено плазмой равномерно зернистой структуры и эритроцитами. Численная плотность микрососудов составила 335,05±28,88. В субсиновиальном поверхностном коллагеново-эластическом слое из клеточных элементов, преобладали фибробласты и гистоциты, отмечены тучные клетки. Нервные фасцикулы содержали большое количество безмиелиновых и миелинизированных нервных волокон преимущественно малого калибра, крупные миелинизированные волокна единичны (рисунок 1 в). По мере приближения к соединению с фиброзной капсулой глубокий коллагеново-эластический слой более насыщен коллагеновыми волокнами, которые имели равномерное параллельное расположение (рисунок 1 г). При оценке по шкале V. Krenn [12] синовит не выявлен (0-1 балл).

В возрасте пяти лет наблюдали чередование участков синовиальной оболочки различного строения: одни - с резким преобладанием уплощённых и веретёновидных фибробластических синовиоцитов, другие - с выраженными деструктивными изменениями и дефектами покровного слоя (рисунок 2 а), третьи - с утолщением и гиперплазией покровного слоя (табл. 1).

а б в г

Рис. 2. Поперечный полутонкий срез синовиальной оболочки коленного сустава собаки в возрасте 5 лет - окраска метиленовым синим-основным фуксином (об. - 100 МИ; ок. - 12,5х (а, в, г), об. - 40; ок. - 12,5х (б): а) гибель синовиоцитов покровного слоя; б) участок гиперплазии покровного слоя; в) артериола, отек и фиброз субэндотелиального слоя; г) нервы субсиновиального слоя (стрелка) с резко выраженным отёком эндоневрия и деструкцией проводниковой части

В участках гиперплазии (рисунок 2 б) повышено содержание макрофагальных синовиоцитов и клеток с повышенной пиноцитозной активностью. Клеточность поверхностного коллаген-эластического

слоя умеренно повышена, в основном была представлена фиброб-ластами/фиброцитами. Единично отмечены периваскулярно расположенные плазматические клетки, тучные клетки, которые локализованы в периваскулярном пространстве вен и находились в состоянии частичной дегрануляции. Микрососудов много, в основном это расширенные капилляры и венулы. В артериолах и венах выражен отёк и фиброз субэндотелиального слоя (рисунок 2 в). Численная плотность микрососудов по сравнению с предыдущим возрастным периодом незначительно (р>0,05) увеличивалась (табл. 1). Выявлены нервы субсиновиального слоя с резко выраженным отёком эндоневрия (рисунок 2 г) и деструкцией проводниковой части - эндоневральные трубки содержали лишь вакуолизированные шванновские клетки, формирующие ленты Бюнгнера и макрофаги. По мере приближения к соединению с фиброзной капсулой пучки коллагеновых волокон глубокого коллаген-эластического слоя дезорганизованы и фрагментированы. Оценка синовита по шкале V. Krenn [12] составила 3-4 балла, что соответствовало слабо выраженному синовиту.

В возрасте восьми лет выявлен умеренный склероз синовиальной оболочки, истончение покровного слоя, на его поверхности отмечали отложение липидов. Выявлено нарушение гомогенности межклеточного вещества, его дезорганизация, образование оптических пустот. Синовиоциты располагались в 1-2 слоя, большинство имели пикнотичные ядра, вакуолизированную цитоплазму (рисунок 3 а). Часть синовиоцитов в состоянии гибели, местами и вовсе отсутствовали.

а б в г

Рис. 3. Поперечный полутонкий срез синовиальной оболочки коленного сустава собаки в возрасте 8 лет - окраска метиленовым синим-основным фуксином: а) покровный слой (об. - 40; ок. - 12,5х); б) артериола, миоциты в состоянии вакуольной дегенерации (об. - 100 МИ; ок. - 12,5х); в) фиброз адвентиции и периваскулярных тканей (об. - 40; ок. - 12,5х); г) нерв субсиновиального слоя (об. - 100 МИ; ок. - 12,5х).

Количество капилляров в покровном слое резко снижено. На границе покровного и поверхностного коллаген-эластического слоя отмечено накопление липидов, в глубоком коллаген-эластическом слое - признаки фиброза, уплотнение межклеточного вещества. Сохранялась умеренно повышенная клеточность коллаген-эластического слоя. Просветы большинства микрососудов сужены, стенки сосудов гипертрофированы. В артериолах с гиперплазией мышечных элементов значительная часть миоцитов находилась в состоянии вакуольной дегенерации, миоинтимальные утолщения деформировали просвет (рисунок 3 б). Гиперплазия медии артериол в одних случаях сочеталась с гиперплазией адвентиции. В других сосудах с гипертрофированной мышечной оболочкой был выражен фиброз адвентиции и периваскулярных тканей (рисунок 3 в). Большинство нервов субси-новиального слоя содержали единичные нервные волокна (рисунок 3 г). Сохранялся слабо выраженный синовит, оценка по шкале V. Krenn [12] составила 2-3 балла.

Таким образом, при исследовании синовиальной оболочки коленного сустава собак в возрасте двух лет четко определялись три слоя: обращенный в полость сустава покровный слой, поверхностный коллаген-эластический и глубокий коллаген-эластический слои. Покровный слой представлен преимущественно фибробластическими синовиоцитами. Сосуды и нервы синовиальной оболочки сохраняли нормальное строение.

При экспериментальном остеоартрозе у беспородных собак ряд авторов отмечают гиперплазию синовиальной оболочки, фиброз, си-новит от умеренной до значительной степени выраженности [13, 15, 16, 18]. В проведенных нами ранее исследованиях оценка синовита по шкале V. Krenn [12] при индуцированном остеоартрозе у собак соответствовала выраженному синовиту, перестройка сосудистого русла синовиальной оболочки отражала гипердинамическое состояние кровотока, высокую активность ангиогенеза и развитие гиперваску-ляризации [6].

В данном исследовании признаки гиперплазии синовиальной оболочки были выявлены и у собак в возрасте пяти лет, отмечены участки, в которых увеличено количество клеточных слоев, повышено содержание макрофагальных синовиоцитов и клеток с повышенной пиноцитозной активностью. В этом возрасте наиболее выражены изменения сосудов и особенно нервов субсиновиального слоя. Расширение капилляров и венул, фиброз и отёк субэндотелиального слоя, выраженный в артериолах и венах, сопровождались незначительным увеличением численной плотности микрососудов. В это же время в некоторых нервах субсиновиального слоя обнаруживались признаки нарушений циркуляции эндоневральной жидкости и практически полная деструкция нервных волокон. При этом синовит был слабо выражен.

В возрасте восьми лет наиболее функционально важный участок синовиальной оболочки - покровный слой на большем протяжении истончался, лишался клеточных элементов, и практически атрофировался. Достоверно снижена численная плотность микрососудов, отмечены деструктивные изменения нервов и сосудов, признаки фиброза коллаген-эластического слоя, сохранялся слабо выраженный синовит.

Заключение. Поскольку синовиальная оболочка является основным продуцентом синовиальной жидкости и выполняет метаболическую, локомоторную и трофическую функции, выявленные инволютивные изменения (атрофия покровного слоя, дезорганизация межклеточного вещества, гиповаскуляризация, деструктивные изменения сосудов и нервов) оказывают неблагоприятное влияние на состояние суставного хряща, при этом высока вероятность развития артроза. Полученные гистоморфометрические характеристики синовиальной оболочки коленного сустава собак могут быть использованы при дифференциальной диагностике возрастных инволютивных изменений, при изучении деструктивно-репаративных изменений при экспериментальном моделировании остеоартроза и лечении суставной патологии.

Список литературы:

1. Бородин Ю.И. Морфологические характеристики состояния микроциркуляции и лимфатического дренажа в синовиальной оболочке коленного сустава в норме и при патологии / Ю.И. Бородин, М.С. Любарский, Н.П. Бгатова, Н.Р. Мустафаев, Е.Ю. Дремов // Морфология. - 2008. - Т.133. - №1. - С. 51-55.
2. Гайдышев И.П. Анализ и обработка данных: специальный справочник / И.П. Гайдышев. - СПб.: Питер, 2001. - 752 с.
3. Денисов-Никольский Ю.И. Актуальные проблемы теоретической и клинической остеоартрологии / Ю.И. Денисов-Никольский, С.П. Миронов, Н.П. Оме-льяненко, И.А. Матвейук. Москва: "Типография "Новости", 2005. - 336 с.
4. Доманский Н.К. Остеоартроз у собак (клинико-рентгено-морфологичес-кие корреляции) / Н.К. Доманский, И.Б. Самошкин, А.А. Стекольников// Вопросы нормативно-правового регулирования в ветеринарии. - 2012. - № 2. - С. 33-40.
5. Западнюк И.П. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте / И.П. Западнюк, В.И. Западнюк, Е.А. Захария // Киев: Высш. шк., 1983. - 384 с.
6. Ступина Т.А. Структурная реорганизация основных компонентов сустава при экспериментальном моделировании остеоартроза с редуцированным кровоснабжением / Т.А. Ступина, Н.А. Щудло, М.А. Степанов // Морфология. -2014. - Т. 146. - № 5. - С. 61-65.
7. Ступина Т.А. Гистоморфометрические и метаболические характеристики суставного хряща мыщелков бедра собак при инволютивных изменениях / ТА. Ступина // Успехи современного естествознания. - 2014. - № 5-1. - С. 8185.
8. Bendele A.M. Animal models of osteoarthritis / A.M. Bendele // J Musculoskel Neuron Interact. - 2001 - Vol.1(4) - Р. 363-376.
9. Bergh M.S. The Coxib NSAIDs: Potential Clinical and Pharmacologic Importance in Veterinary Medicine / M.S. Bergh, S.C. Budsberg // J Vet Intern Med. - 2005. - Vol.19. Р. 633-643.
10. Cook J.L. The OARSI histopathology initiative e recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the dog // J.L. Cook, K. Kuroki, D.Visco, J.P. Pelletier, L. Schulz et al. // Osteoarthritis and Cartilage. - 2010. - №18. - Р. 66-79.
11. Francuski J.V. Age-related changes in the articular cartilage of the stifle joint in non-working and working German Shepherd dogs / J.V. Francuski, A. Radovanovic, N. Andric, V. Krstic, D. Bogdanovic, V. Hadzic, V. Todorovic, M. Lazarevic Macanovic, S. Sourice Petit, S. Beck-Cormier, J. Guicheux, O. Gauthier, M. Kovacevic Filipovic // J Comp Pathol. - 2014. Vol.151(4). - Р. 363-74.
12. Krenn V. Synovitis score: discrimination between chronic low-grade and high-grade synovitis / V. Krenn, L. Morawietz, G.-R. Burmester, R.W. Kinne, U. Mueller-Ladner, B. Muller, T Haupl // Histopathology. - 2006. Vol.49. P. 358364.
13. Myers S. Studies of synovial hyaluronic acid synthesis in canine osteoarthritis / S. Myers, K. Brandt // J Rheumatol J Rheumatol. - 1987. Vol.14. - Р. 1150-1155.
14. Mrosek E.H. Subchondral bone trauma causes cartilage matrix degeneration: an immunohistochemical analysis in a canine model / Е.Н. Mrosek, A. Lahm, C. Erggelet, M. Uhl, H. Kurz, B. Eissner, J.C. Schagemann // Osteoarthritis Cartilage. - 2006. - Feb;14(2). - Р. 171-178.
15. Elletier J.P. Role of synovial membrane inflammation in cartilage matrix breakdown in the Pond-Nuki dog model of osteoarthritis / Pelletier JP, Martel-Pelletier J, Ghandur-Enaymneh L, Howell DS, Woessner JF Jr. // Arthritis Rheum. - 1985. - Vol.28(5). Р. 554-561.
16. Rychel J.K. Diagnosis and treatment of osteoarthritis / J.K. Rychel // Top Companion Anim Med. - 2010 - Vol.25(1). Р.20-25.
17. Sagiroglu AC. Age-Associated Structural Changes in Synovial Membranes of Rabbits and Dogs: A Comparative Review / AC. Sagiroglu // Journal of Animal and Veterinary Advances. - 2012. - Vol.11. I. 22. - Р. 4283-4287.
18. Vaughan-Scott T. The pathophysiology and medical management of canine osteoarthritis / T Vaughan-Scott, J. Taylor // J South Afr Vet Assoc. - 1997. - Vol.68. - Р. 21-25.

Резюме. Методами гистоморфометрии изучена синовиальная оболочка ареолярного типа 12 беспородных собак в возрасте двух, пяти и восьми лет.

После вскрытия коленных суставов иссекали участки синовиальной оболочки из супрапателлярной зоны, которые после альдегидно-осмиевой фиксации заключали в аралдит. Полутонкие (0,5-1,0 мкм) срезы увеличенной площади готовили на ультратоме "Nova" фирмы LKB (Швеция), окрашивали толуидиновым синим и метиленовым синим-основным фуксином. Препараты исследовали на фотомикроскопе фирмы <Opton" (Германия). Гистоморфометрические исследования выполнены с помощью АПК "ДиаМорф" (Россия, Москва) и программы "ВТ-Мас-тер-Морфология" (фирма "ВидеоТест", Россия, Санкт-Петербург). В возрасте двух лет четко определялись обращенный в полость сустава покровный, поверхностный коллаген-эластический и глубокий коллаген-эластический слои. Покровный слой представлен преимущественно фибробластическими синовиоцитами.

Сосуды микроциркуляторного русла сохраняли нормальное строение, имели открытый просвет, внутрисосудистое пространство было заполнено плазмой равномерно зернистой структуры и эритроцитами. Нервные фасцикулы содержали большое количество безмиелиновых и миелинизированных нервных волокон преимущественно малого калибра, крупные миелинизированные волокна единичны. У собак в возрасте пяти лет, выявлены участки гиперплазии покровного слоя с преобладанием макрофагальных синовиоцитов. Выражены изменения сосудов и особенно нервов субсиновиального слоя. Расширение капилляров и венул, фиброз и отёк субэндотелиального слоя, выраженный в артериолах и венах, сопровождались незначительным увеличением численной плотности микрососудов, синовит слабо выражен. В возрасте восьми лет покровный слой на большем протяжении практически атрофировался. Отмечены деструктивные изменения нервов и сосудов, гиповаскуляризация, признаки фиброза колла-ген-эластического слоя, сохранялся слабо выраженный синовит. Выявленные инволютивные изменения оказывают неблагоприятное влияние на состояние суставного хряща, при этом высока вероятность развития артроза.

Ключевые слова: инволютивные изменения, собаки, коленный сустав, синовиальная оболочка, синовиоциты, сосуды микроциркуляторного русла, нервы, гистология, морфометрия, полутонкие срезы.

Сведения об авторе: Ступина Татьяна Анатольевна, доктор биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории морфологии ФГБУ 25 "Российский научный центр "Восстановительная травматология и ортопедия" им. акад. Г.А. Илизарова" Минздравсоцразвития России; 640014, Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6; тел.: 8(3522)45-47-47; e-mail: stupinasta@mail.ru - ответственный за переписку с редакцией.

http://vetkuban.com/num6_201607.html