Ультраструктурные особенности и дифференцировка клеток камбиального слоя надкостницы

Ультраструктурные особенности и дифференцировка клеток камбиального слоя надкостницы различных зон дистракционного регенерата

Цель настоящей работы - изучить ультраструктурные особенности и дифференцировку клеток камбиального слоя надкостницы в различных зонах дистракционного регенерата.

В работе использован материал 18 взрослых беспородных собак, которым осуществляли удлинение голени после флексионной остеоклазии в средней трети диафиза большеберцовой кости (эксперимент выполнен совместно с канд. мед. наук Н.В. Петровской). Животных выводили из опыта через 7, 14, 28 суток дистракции, через 30 суток фиксации и через 30 суток после снятия аппарата. Контрольная группа состояла из 6 интактных собак. Большеберцовые кости фиксировали в параформ-глутаральдегиде, кусочки надкостницы выпиливали вместе с поверхностными участками коркового слоя костных отломков и из различных зон дистракционного регенерата. Часть из них декальцинировали и заливали в парафин, остальные кусочки дополнительно фиксировали в четырехокиси осмия и без декальцинации заливали в аралдит. Парафиновые срезы окрашивали гематоксилином-эозином, полутонкие срезы - по методу метиленовый синий-ШИК. Ультратонкие срезы контрастировали растворами уранилацетата, цитрата свинца и исследовали в трансмиссионном электронном микроскопе JEM-100В. Стереоультраструктуру надкостницы изучали в сканирующем электронном микроскопе JSM-840. Концентрацию кальция, фосфора и серы определяли при помощи электронно-зондового микроанализатора INCA-200.

Ультраструктурные исследования показали, что в период дистракции для клеток внутреннего слоя надкостницы концов отломков и костных отделов регенерата характерно высокое ядерно-цитоплазматическое отношение. В цитоплазме располагаются разветвленные, расширенные цистерны эндоплазматической сети, многочисленные свободные рибосомы и полисомы, хорошо развитый комплекс Гольджи, крупные митохондрии, лизосомы и вакуоли. В цитоплазме аккумулируется гранулярный компонент ШИК-положительного вещества, а в митохондриях - аморфный и кристаллический апатит, что указывает на дифференцировку клеток в остеогенном направлении. В надкостнице этих зон выявляются многочисленные преостеобласты, ядра которых содержат значительное количество рибосомальной РНК, а также - остеобласты, обеспечивающие локальную концентрацию ионов кальция и фосфора и отложение кристаллов гидроксиапатита на коллагеновых волокнах остеоида, что свидетельствует об активных процессах развития, роста и дифференцировки. Повышенные концентрации фосфора в надкостнице костных отделов регенерата свидетельствуют об активном накоплении в этих зонах гликопротеинов, специфичных для кальцинированных тканей. При этом со стороны надкостницы формируются поверхностные пластинки и трабекулы ретикулофиброзной костной ткани.

На уровне соединительно-тканной прослойки камбиальный слой надкостницы представлен малодифференцированными фибробластоподобными клетками, которые располагаются между вытянутыми по вектору растяжения коллагеновыми волокнами. По ультраструктурной организации они весьма сходны с клетками срединной прослойки регенерата. В расширенных каналах гранулярной эндоплазматической сети выявляется фибриллярная субстанция, что свидетельствует об участии этих клеток в биосинтезе межклеточного вещества. Электронно-зондовый микроанализ показал, что в период дистракции в камбиальном слое надкостницы на уровне прослойки регенерата и в меньшей степени на уровне его костных отделов концентрация кальция значительно снижается по сравнению с контролем, что отражает дифференцировку камбиальных клеток надкостницы в этой зоне преимущественно по фибробластическому направлению и активный гистогенез в этих участках соединительно-тканных структур.

В постдистракционный период во всех исследуемых зонах клетки камбиального слоя надкостницы дифференцируются, главным образом, в остеогенном направлении. На концах костных отломков они представлены зрелыми остеобластами, а в зонах новообразованного участка диафиза - преостеобластами и дифференцирующимися остеобластами. В перицеллюлярном пространстве последних обнаруживается фибриллярный компонент остеоида с участками минерализации. Содержание кальция и фосфора в камбиальном слое надкостницы в этот период во всех исследуемых зонах значительно выше, чем в контрольной серии.

Таким образом, установлено, что под влиянием дистракции малодифференцированные клеточные элементы камбиального слоя надкостницы на уровне срединной прослойки дифференцируются в фибробластическом направлении, а после прекращения дистракции - в остеогенном, активно продуцируя костную ткань и формируя корковый слой новообразованного участка диафиза.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 04-04-96167).


Ирьянов Ю.М., Горбач Е.Н.
ФГУН РНЦ "Восстановительная травматология и ортопедия" им. акад. Г.А. Илизарова Росздрава, г. Курган