РЕПАРАТИВНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ КОСТИ И СТИМУЛЯЦИЯ ОСТЕОГЕНЕЗА ПРИ ПОЛНОМ ПЕРЕЛОМЕ МАЛОБЕРЦОВОЙ КОСТИ У КРОЛИКОВ 1. Введение С увеличением поголовья домашних животных увеличивается процент их заболеваемости, большую часть которых составляет травматизм. По данным Веремей Э.И. и Лакисова В.М., 1992; Шрейнер А.А. и др., 1998, травматизм среди мелких животных, особенно в городах, широко распространен. Он составляет 52.1% случаев хирургических болезней. Переломы костей, преимущественно конечностей, встречаются в среднем в 44,5% случаев. При увеличении количества переломов повышается степень травматизации костной и окружающих тканей вследствие воздействия факторов, обладающих высокой скоростью и большим потенциалом физической силы. При таких условиях травмированный участок представляет собой сильный очаг раздражения, который, постоянно воздействуя на нервную систему, вызывает ее функциональное истощение и влечет за собой целый ряд расстройств местного и общего характера (Аврунин А. С. 1987). Трудности в лечении повреждений опорно-двигательного аппарата у домашних животных связаны с рядом анатомических особенностей, отсутствием современной диагностической техники, видовыми и породными особенностями животных. В настоящее время в ветеринарной практике при лечении повреждений опорно-двигательного аппарата в основном используются традиционные методы, такие как иммобилизирующие повязки, различные варианты внутрикостного и накостного остеосинтеза. Однако, эти методы должны быть разработаны индивидуально для каждого вида животных (Агаджанян В. В., В. Д. Усиков 1986). 1 За последние годы прогресс ветеринарной травматологии достиг высокого уровня. До недавнего времени исследования позволили рассмотреть этиологию многих заболеваний опорно-двигательного аппарата, однако разработка новых подходов в диагностике и лечении переломов костей остаѐтся актуальной (Адо А. Д., Новицкий В. В. 1994). В ряде частных вопросов, касающихся переломов у кроликов, также нет ясности. Настоящая работа основывается на материалах экспериментальных исследований. Она построена на его диагностике и на изучении процесса сращения переломов у кроликов. Переломы костей определение, классификация, патогенез, клиника, лечение. Переломом, или фрактурой (от латинского слова fragere — разбивать), называют частичное или полное нарушение целости кости, сопровождающееся повреждением мягких тканей. (Б.М. Оливков 1954) Все переломы по этиологии принято делить на два основных вида: травматические, возникающие под действием внешнего насилия и патологические, которые наступают вследствие патологического состояния костной ткани. По времени возникновения переломы подразделяются на врожденные и приобретенные. Врожденные переломы образуются во время утробной жизни вследствие каких-либо значительных насилий, подействовавших через брюшную стенку на плод, или вследствие сильных сокращений матки. Приобретенные переломы возникают во время родовспоможений и в постнатальный период. Сюда относятся травматические переломы, которые являются следствием механического действия на кость, и патологические, самопроизвольные, происходящие при незначительном внешнем воздействии 2 на почве патологического (рахит, остеомаляция, авитаминоз, остеосаркома и т. п.) или физиологического (остеопороз старческий, при беременности, усиленной лактации и т. п.) изменения прочности костной ткани. По характеру повреждения тканей переломы делят на закрытые, если целость кожного покрова сохраняется, и открытые, сопровождающиеся повреждением кожи и подлежащих мягких тканей и имеющие прямое или косвенное сообщение с внешней средой. Одновременный перелом нескольких костей называют множественным. По локализации различают переломы плоских, трубчатых и других костей, а в трубчатых костях, кроме того, выделяют переломы эпифизарные, диафизарные, метафизарные. По степени повреждения костей переломы делятся на неполные, когда нарушение целости кости происходит частично, и полные, когда наблюдается разъединение кости во всю ее толщину К неполным переломам относятся трещины, надломы и вдавливания, поднадкостничные переломы, отломы и дырчатые переломы, или пробоины. Трещины могут быть сквозные, проникающие через всю толщу кортикального слоя трубчатых костей, поверхностные, а также одиночные и множественные. Надломы характеризуются частичными переломами кости в результате ее насильственного сгибания. Линия излома находится на выпуклой стороне изгиба. Чаще надломы встречаются у молодых животных при повреждениях ребер и костей черепа. Вдавливания в большинстве случаев наблюдаются у животных с нарушенным минеральным обменом и у молодых животных в результате недостаточной минерализации костей. Отломы представляют собой краевые дефекты различных участков костей. 3 Поднадкостничные переломы характеризуются нарушением целости кости без нарушения ее надкостницы. Сохранившаяся в целости надкостница фиксирует образовавшиеся отломки кости, предохраняет их от смещения и значительного расхождения. Дырчатые переломы, или пробоины, наблюдаются чаще на плоских костях при огнестрельных и колотых ранениях. Рис. 3. Виды полных переломов: а — поперечный; б — косой; в — продольный; г — винтообразный; д — размозженный; В е — внутрисуставной. зависимости от Направления линии излома к оси кости полные переломы подразделяются на следующие формы. Поперечный перелом —линия излома идет перпендикулярно к длинной оси кости. Поверхность излома редко бывает ровной, обычно она зубчатая. Эти переломы наблюдаются чаще на трубчатых костях от прямого удара. Косой перелом— линия излома лежит под углом к длинной оси кости. Данные переломы — наиболее частая форма переломов диафиза трубчатых костей. Они, имея острые и гладкие поверхности отломков, сопровождаются значительным смещением и могут переходить в открытый перелом. Продольный перелом— поверхность излома совпадает с длинной осью кости. Они встречаются реже других переломов. Спиральный, или винтообразный, перелом образуется вследствие скручивания кости вокруг продольной оси; поверхность излома идет по 4 спирально изогнутой линии. Такие переломы происходят когда животное, освобождая конечность, резко поворачивает ее вокруг продольной оси. Зубчатый перелом — концы излома имеют зубчатый вид. На образование такого вида перелома влияет различная прочность и эластичность разных участков кости, поэтому перелом кости не происходит в одно и то же время и на одной линии. Вколоченный перелом происходит на длинных трубчатых костях вследствие сдавливания кости в продольном направлении, когда под влиянием силы более плотный конец диафиза вгоняется в более податливую губчатую структуру эпифиза. Рис. 4. Вколоченный перелом шейки бедра. Оскольчатый перелом характеризуется наличием 1—3 костных осколков на месте перелома. Он часто образуется при диафизар-ных переломах длинных трубчатых костей. Раздробленный перелом— образование множества крупных и мелких осколков. Такие переломы чаще появляются в результате сильной травмы или огнестрельных повреждений. Размозженный перелом представляет высшую степень раздробленного перелома, когда кость крошится на мелкие осколки, которые затем перемешиваются с размозженными мягкими тканями. 5 Отрывные переломы происходят вследствие сильных мышечных сокращений; при этом отрываются костные участки, к которым прикреплены сухожилия, связки, мышцы (Б.С.Семѐнов, А. В. Лебедев 2003) Рис. 5. Схема расположения смещенных отломков бедренной кости: а -боковое; б — с укорочением; в — с расхождением подлине; г— под углом; д -по периферии. Открытые переломы чаще подвергаются воздействию инфекции, а скорость инфицирования возрастает в зависимости от тяжести повреждения мягких тканей (Gustillo R.B., Anderson J.T., 1976; Clancey G.J., Hansen ST., 1978; Аврунин A.C., 1987). При закрытых переломах наблюдаются следующие клинические признаки: боль, нарушение функции, дефигурация поврежденного сегмента, подвижность кости вне сустава, костная крепитация. Степень проявления клинических признаков зависит от силы и направления механического воздействия, локализации и степени повреждения, не только кости, но и окружающих тканей, общего состояния животного в целом. При переломе происходит расхождение костных отломков, нарушение целостности сосудов и нервов. От степени их расхождения зависит нарушение внутрикостного кровообращения (Оливков Б.М., 1954; Смирнова Л.А., 1975). При неполных переломах повреждение может ограничиваться надкостницей или распространиться в окружающие мягкие ткани. При этом присутствует перифибринозный экссудат, который 6 формируется как компонент острой воспалительной реакции на травму (Ишаков СВ., 1958; Переслытских П.Ф., 1986). Из общих клинических проявлений у всех животных в первые 3—6 суток после перелома наблюдается слабая лихорадка, учащение пульса (на 10— 15 ударов) и дыхания (на 5—20 дыхательных движений), угнетенное состояние и отсутствие или понижение аппетита. В области травмированной кости и мягких тканей отмечается умеренно выраженная болезненная, горячая припухлость (воспалительный отек), которая к 7—10-м суткам исчезает (М.В. Плахотин, А.Н.Голиков, С.Т.Шитов, А.Д.Белов, К.А. Липовский 1966) Регенерация костной ткани Заживление переломов костей сопровождается как местными, так и общими изменениями в организме. Костная ткань после перелома восстанавливается путем образования костной мозоли. В процессе регенерации участвуют: внутренний камбиальный слой надкостницы, эндост, костный мозг, эндотелий сосудов гаверсовых каналов и молодая соединительная ткань, в последующем метаплазирующая в костную. В первичной костной мозоли различают: а) периостальную, или наружную, костную мозоль, которая развивается из клеток камбиального слоя надкостницы; б) эндостальную, или внутреннюю, мозоль, источником образования которой служат клетки эндоста и костного мозга обоих отломков; в) промежуточную мозоль, развивающуюся из гаверсовых каналов кортикального слоя кости и отчасти из клеток эндоста и периоста; г) парооссальную, или околокостную, мозоль, образующуюся из мягких тканей вблизи перелома. Степень развития этой мозоли зависит от степени повреждения окружающих тканей. 7 Рис.6. Составные части костной мозоли: 1 - периостальная; 2 эндостальная; 3 - интрамедиарная; 4 - параоссальная; 5 - окружающие мозоль мягкие ткани. Процесс заживления переломов проходит в четыре фазы: Первая фаза — подготовительная. Она начинается непосредственно после травмы. Кроме кости при травме повреждаются и окружающие ткани, в число которых входят периост, смежные мышцы и кровеносные сосуды, идущие по линии перелома. В результате происходят кровотечение и образование гематомы в медуллярном канале, между концами отломков кости и под отслоившейся надкостницей. В этой крови быстро идет процесс коагуляции и образуется сгусток. Разрыв гаверсовых систем ведет к гибели остеоцитов и некрозу концов отломков. Поврежденная надкостница, костный мозг и другие окружающие ткани тоже вносят продукты некроза в очаг повреждения. Под влиянием ферментов, освобождающихся при гибели разных видов клеток ретикулоэндотелиальной системы, происходят фагоцитоз и цитолиз разрушенных клеток крови и местной ткани. Одновременно с этим в концах отломков развивается травматический остит. Под влиянием остеокластов и их фермента кислой фосфатазы, а также местного ацидоза (рН достигает 5—5,4) происходит деминерализация концов отломков по линии излома. Таким образом зона перелома подготавливается к регенерации, которая начинается уже через 48—72 ч после перелома. 8 Вторая фаза начинается на 3-и сутки процесса. Она характеризуется образованием соединительнотканной мозоли. Первоначальное развитие остеоидной ткани происходит в клеточных элементах надкостницы, эндоста и костного мозга на некотором расстоянии от линии излома, где они не пострадали от травмы и сохранили свою жизнеспособность. Это развитие идет от периферии к центру противоположных концов отломков. Вместе с этим остеогенные клетки камбиального слоя надкостницы, костного мозга и эндоста проникают в кровяной сгусток зоны перелома. Постепенно размножаясь, они прорастают густой сетью кровеносных капилляров. В результате вокруг отломков развивается своеобразная грануляционная ткань, которая представляет собой соединительнотканную мозоль. Клеточные элементы ее превращаются путем дифференциации в остеобласты и костные клетки, а межуточное вещество и коллагеновые волокна — в основную субстанцию. Вся васкулярная система каждого отломка вскоре после перелома увеличивается. Репаративные клетки с помощью медиаторных протеинов превращаются в хондробласты, которые синтезируют коллаген. Коллаген третьего типа образуется фибробластами в течение первой недели и присутствует в большом количестве во время воспалительной фазы. В течение репаративной фазы хондробласты образуют коллаген первого типа и коллаген специфического второго типа, который преобладает в поврежденном очаге в конце 2-й недели после травмы. Коллаген, преобладающий в конце 3-й недели, является коллагеном первого типа, синтезирующимся остеобластами. В эту фазу, по данным гистохимических и радиоизотопных исследований (А. Д. Белова, и др., 1977) в костеобразующих элементах (в клетках камбиального слоя надкостницы, эндоста, стенках гаверсовых каналов и внутрикостных сосудов, в костных полостях и канальцах) поврежденной кости и тканях формирующейся мозоли резко возрастает 9 интенсивность белкового и фосфорно-кальциевого обменов, а также активность ферментов трансаминаз и щелочной фосфатазы, участвующих в биосинтезе белков (мукополисахаридов, коллагена) и минерализации костной мозоли. Количество мукополисахаридов и микроэлементов (меди, кобальта, алюминия, магния, марганца, цинка и др.) достигает максимальных величин. Накопление микроэлементов в зоне перелома обеспечивает образование клеточных элементов регенерата, так как они входят в состав ферментов и активизируют окислительно-восстановительные процессы. Мукополисахариды участвуют в процессе минерализации формирующейся мозоли, они избирательно связывают ионы Са и Р, образуя кристаллы гидроксиапатита. В дальнейшем минеральный компонент взаимодействует с коллагеном. В сыворотке крови значительно повышаются биосинтез и скорость распада альфа-, бета- и гаммаглобулинов, возрастают содержание фосфора и кальция, активность щелочной фосфатазы и комплексообразующие свойства белков с фосфорно-кальциевыми солями. Третья фаза начинается на 10—12-е сутки и характеризуется началом окостенения мозоли. Процесс превращения хряща в кость подобен эндохондральной оссификации растущей кости. Так как коллаген первого типа созревает, хондроциты выделяют в матрикс пустые везикулы. Аккумуляция кальция и фосфора в везикулах межклеточного вещества ведет к образованию кристаллов гидроксиапатита, которые разрывают везикулярные мембраны и способны в конечном итоге к минерализации кости. Фиброзная и хрящевая мозоли, образованные в течение первых трех недель, называются мягкими мозолями; минерализованная мозоль носит название твердой. Переход мягкой мозоли в твѐрдую зависит от кровоснабжения и стабилизации отломка перелома. Нестабильные переломы 10 с недостаточным кровоснабжением ведут к образованию фиброзной ткани в щели перелома. Нестабильный перелом с адекватным кровоснабжением прогрессирует в хрящевую мозоль; в конечном итоге может образоваться гипертрофический ложный сустав — псевдоартроз. При стабильном переломе с хорошим кровоснабжением образуется минерализованная мозоль. Важную роль в процессе оссификации мозоли играют остеобласты, которые вырабатывают ферменты, щелочную фосфатазу и угольную кислоту. Активность щелочной фосфатазы в эту фазу поднимается максимально; она участвует в синтезе внеклеточной матрицы и мукополисахаридов, в образовании фибриллярных белков, способствует отложению минеральных солей и связыванию их альбуминоидами остеоидной ткани. Угольная кислота влияет на выделение из крови двойной соли — карбонатфосфаткальция. Исследования с применением радиоактивных изотопов (фосфора-32 и кальция-45) показывают максимальное поглощение фосфорно-кальциевых солей тканями формирующейся костной мозоли. В интактных костях скелета повышается фосфорно-кальциевый обмен и перераспределяются минеральные соли в зону перелома. Вновь образовавшаяся костная ткань не имеет законченного строения и в функциональном отношении неполноценна. С восстановлением опорнодвигательной функции она подвергается статико-динамической перестройке. Четвертая фаза — окончательной перестройки костной мозоли. В эту фазу происходит так называемое обратное развитие мозоли с перегруппировкой костных балок согласно законам статики и динамики. Данный процесс продолжается длительное время. При правильном соотношении отломков он заканчивается быстрее, чем при смещенных отломках. Костные балки мозоли, не функционирующие в статикодинамической нагрузке, рассасываются, а испытывающие давление укрепляются. Со временем место бывшего перелома по своей архитектонике 11 приближается к нормальной кости. Местные биохимические изменения окончательно нормализуются лишь через 5—8 мес с момента клинического выздоровления животного. Клеточный модуль, который контролирует процесс перестройки, является единицей резорбции, состоящей из остеокластов, которые сначала резорбируют кость, и остеобластов, которые потом строят новые гаверсовые системы. Если кость не приобретает свою оригинальную форму после этой перестройки, то, значит, она изменилась и адаптировалась для лучшего выполнения своих функций. Условия, замедляющие и стимулирующие образование костной мозоли. Заживление переломов и продолжительность формирования костной мозоли зависят от своевременности и качества оказания помощи, характера и локализации перелома, возраста и общего состояния животного и многих других причин. Причины задержки заживления переломов можно разделить на общие и местные. Из общих причин следует указать истощение животного, инфекционные заболевания, рахит, остеомаляцию, авитаминозы, беременность, расстройство функции щитовидной и паращитовидной желез. Из местных причин отрицательное влияние на консолидацию отломков оказывают: значительное расхождение концов отломков; попадание мягких тканей между отломками; обширные разрушения кровеносных сосудов надкостницы и костного мозга; проникновение синовиальной жидкости в щель между отломками (при внутрисуставных переломах); плохая иммобилизация отломков; гнойный остит и остеомиелит. При замедленном формировании костной мозоли необходимо устранить причины, задерживающие заживление перелома, и назначить средства общего и местного воздействия, активизирующие развитие остеоидной ткани и ее обызвествление. 12 К средствам общего воздействия относятся рациональное кормление, введение аскорбиновой кислоты, кальциферола, минеральные добавки, функциональная терапия (пассивные движения, проводка и дозированная работа). Кроме того, делают новокаино-вую блокаду и тканевую терапию. Из средств местного воздействия показаны физические методы лечения — массаж, облучение лампой соллюкс, ультрафиолетовое облучение, диатермия, кальций-электрофорез. Из биологических средств в место переломов вводят кровь, костные опилки, измельченную надкостницу (лизаты), экстракты из эмбриональных тканей и другие препараты. С целью снятия ретракции мышц и болевой реакции, а также чтобы стимулировать регенерацию костной ткани, рекомендуют инъецировать спирт-новокаиновый раствор (2%-ный раствор новокаина на 30%-ном растворе спирта) в костномозговой канал и между отломками в первый день после травмы и через 5—6 дней — повторно, в зону перелома. Особое внимание заслуживает применение травертинов в качестве минеральной подкормки животным с целью нормализации минерального обмена и стимуляции заживления переломов. Дача травертинов с кормом в дозе 0,2—0,5 г на 1 кг массы животного в течение 30 дней с момента травмы ускоряет консолидацию перелома на 5—10 дней. Хорошие результаты получают у овец и телят с переломами длинных трубчатых костей при двукратном введении в микродозах (0,01 микрокюри на 1 кг массы) радиоактивного фосфора-32 в зону перелома. Внутримышечные инъекции пирогенала в дозе 1,5 гаммы (15 МПД) на 1 кг массы животного в течение первых 20—30 дней с интервалом в 48 ч способствуют повышению биосинтеза интенсивности белково-минерального белков обмена, сыворотки активности крови, щелочной фосфатазы в костях и ускоряют заживление перелома. 13 Клиницисты давно обратили внимание на то, что скорость формирования и качество костного регенерата (мозоли) всегда заметно варьируют при относительно одинаковых условиях. В одних случаях эти отклонения могут зависеть от вида животного, характера повреждения, места его, вида смещения отломков. В других случаях отклонения от нормального течения регенерации приходится отнести за счѐт особенности реактивности организма. Качество, время заживления кости зависят от вида животного, его возраста, степени повреждения кости и мягких тканей и т. д. Так, заживление нефиксированных переломов бедренных костей поросят сопровождается значительным смещением отломков по длине и нередко под углом; на 5-10-е сутки вокруг отломков образуется обширное разрастание фибринозной ткани, обеспечивающее достаточно прочную первичную иммобилизацию их; в последующем формируется избыточная массивная костная мозоль.(Хуань Цзинь – Шун, 1960) Консолидация нефиксированных переломов наступает обычно на 35-45 сутки. После чего особенно к 60-м суткам наблюдаются явления перестройки костной мозоли. В процессе заживления нефиксированных переломов поросят 2-4месячного возраста преобладают остеобластические явления; вновь образующаяся молодая костная ткань, как правило, характеризуется умеренно развитыми костными пластинками, перекладинами и достаточно сформированными гаверсовыми каналами. По данным О. Н. Щербань (1977), у животных интенсивность обновления фосфора и кальция совпадает с 20-м днем формирования костного регенерата, а содержание сухого остатка по мере развития костного регенерата увеличивается, приближаясь к характерному для нормальной костной ткани. Самая высокая интенсивность минерального обмена соответствует 20-му дню, то есть второму периоду регенерации. 14 Фото 1.Ренген Фото №2. Некроз мягких тканей 15 Фото №3 Фиксация кролика№2 на деревянном планшете. Фото №6 Подгтовка операционного поля. Всякое явление жизни, даже наиболее простое, всегда представляется сложным сочетанием различных процессов, самым существенным из которых является обмен веществ (Ф. Энгельс). 16 Во всяком явлении жизни, в биологическом процессе нужно стремиться выделить ведущее звено. Без этого биологическое явление может казаться хаотичным. Успех в решении вопроса репаративной регенерации можно достигнуть только при комплексном воздействии на различные звенья процесса, который включает три элемента: 1. Создание оптимальных условий для регенерации 2. Нормализация общепатологических сдвигов путем дополнительного введения пластических и энергетических ресурсов, в которых организм остро нуждается в этот период. 3. Стимуляция процессов дифференциации остеогенных клеток, т.е. увеличение в них биосинтеза специфических белков и ферментов. Клетки могут более интенсивно секретировать белки в нужный для органа момент. Нужен толчок для активации генетического аппарата клетки. Очевидно, этим толчком является компенсаторная реакция организма на травму и большая потребность в «строительном материале» для образования костной мозоли. Между функциональной активностью генетического аппарата клетки и концентрацией тканевых регуляторных факторов имеется прямая зависимость. Если искусственно увеличивать их, то можно надеяться на то, что эта цепочка начнет функционировать более активно. 17