Номер№82 (4) 2020

ГИСТОПАТОЛОГИЯ ТКАНЕЙ ТАЗОБЕДРЕННОГО И КОЛЕННОГО СУСТАВОВ, ГИСТОМОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И НЕКОТОРЫЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ЗАВИСИМОСТИ СПОНГИОЗЫ ГОЛОВКИ И ДИСТАЛЬНОГО ЭПИФИЗА БЕДРЕННОЙ КОСТИ БОЛЬНЫХ РЕВМАТОИДНЫМ АРТРИТОМ

Григоровский В.В. , Герасименко А.С.

Резюме. Резюме. Цель исследования — изучить патогистологические изменения в тканях суставов и гистоморфометрические характеристики спонгиозы в фрагментах бедренной кости, образующих тазобедренный и коленный суставы у больных ревматоидным артритом (РА), которым выполняли эндопротезирование суставов, установить отличия между их средними параметрами и корреляционную зависимость. Материалом исследования были резектаты костных фрагментов проксимального и дистального эпифизов бедренной кости от 55 больных РА. Гистоморфометрия спонгиозы (ГМС) резектатов включала определение костного объема (BV/TV, %); остеоидной поверхности (OS/BS, %); числа многоядерных остеокластов на единицу площади (N.Oc/T.Ar, 1/мм2). Установлено, что в тканях тазобедренного и коленного суставов больных РА имеются разнообразные патологические изменения, которые соответствуют картине хронического воспаления с иммунным компонентом и сопровождаются деструктивными и пролиферативными явлениями. Сравнение средних параметров ГМС показало, что все средние величины: «костный объем», «остео­идная поверхность» и «число остеокластов» — в спонгиозе головки бедренной кости достоверно выше, чем в дистальном эпифизе бедра. По результатам корреляционного анализа связей между отдельными ГМС-показателями состояния спонгиозы головки и дистального эпифиза бедренная кость установлено, что в головке ГМС-показатели выявляют более высокие параметры связи, чем в дистальном эпифизе. Наиболее высокие параметры коэффициента корреляции — как для головки, так и для дистального эпифиза, имеет пара «остеоидная поверхность» — «индекс остеокластов», наиболее низкие — пара «костный объем» — «индекс остеокластов».

Резюме. Мета дослідження — визначити патогістологічні зміни у тканинах суглобів та гістоморфометричні характеристики спонгіози у фрагментах стегнової кістки, що утворюють кульшовий та колінний суглоби у хворих на ревматоїдний артрит (РА), яким виконували ендопротезування суглобів, встановити відмінності між їх середніми параметрами та кореляційну залежність. Матеріалом дослідження були резектати кісткових фрагментів проксимального та дистального епіфізів стегнової кістки від 55 хворих на РА. Гістоморфометрія спонгіози (ГМС) резектатів включала визначення кісткового об’єму (BV/TV, %); остеоїдної поверхні (OS/BS, %); числа багатоядерних остеокластів на одиницю площі (N.Oc/T.Ar, 1/мм2). Встановлено, що у тканинах кульшового та колінного суглобів хворих на РА наявні різноманітні патологічні зміни, які відповідають картині хронічного запалення з імунним компонентом та супроводжуються деструктивними і проліферативними змінами. Порівняння середніх параметрів ГМС виявили, що всі визначені середні величини: «кістковий об’єм», «остеоїдна поверхня» та «число остеокластів» — у спонгіозі голівки стегнової кістки є вірогідно вищими, ніж у дистальному епіфізі стегна. За результатами кореляційного аналізу зв’язків між окремими ГМС-показниками стану спонгіози голівки та дистального епіфіза стегнової кістки встановлено, що у голівці ГМС-показники виявляють більш високі параметри зв’язку, ніж у дистальному епіфізі. Найвищі параметри коефіцієнта кореляції — як для голівки, так і для дистального епіфіза, має пара «остеоїдна поверхня» — «індекс остеокластів», найнижчі — пара «кістковий об’єм» — «індекс остеокластів».

Вступ

Ревматоїдний артрит (РА) — системне, хронічне, запальне захворювання, при якому хронічний поліартрит охоплює білатерально діартрозні суглоби (Schiller A.L., Teitelbaum S.L., 1999). В основі пато- та морфогенезу лежить хронічне запалення з імунним компонентом і супроводжується системними змінами кісткової та інших похідних сполучної тканини (Алякна В. и соавт., 1999; Макаров С.А. и соавт., 2006). На клінічному матеріалі стан кісткової тканини у хворих на РА вивчали методами ультра­звукової та рентгенденситометрії (Курята А.В. и соавт., 2006). Проте характеристики кісткової тканини, одержані різними апаратними методами, не відображають всіх особливостей її структурно-функціонального стану у світлі сучасних даних, тобто, крім загальної щільності (частка кісткової тканини в одиниці об’єму) — також ступеня активності остеогенезу, ступеня активності остеорезорбції та інших гістологічних показників. Хоча ці характеристики суттєво розширюють уявлення про доопераційний стан кісткової тканини у хворих на РА, досі не відомо — чи можна на цій основі прогнозувати перебіг репаративних процесів у ложі компонентів ендопротезів після їхньої імплантації, оскільки подібних досліджень раніше не проводилося. Однак кількісні структурні особливості спонгіози голівки та дистального епіфіза стегнової кістки за даними гістоморфометричних методів дослідження досі не визначені.

Мета проведеного нами дослідження — визначити гістоморфометричні характеристики спонгіо­зи у фрагментах стегнової кістки, що утворюють кульшовий та колінний суглоби, які було видалено під час операцій ендопротезування у хворих на РА, встановити відмінності між їх середніми параметрами та кореляційні залежності.

Матеріал і методи дослідження

Матеріалом дослідження були біоптати (резектати) кісткових фрагментів проксимального та дистального епіфізів стегнової кістки, одержані під час виконання ендопротезування кульшового та колінного суглобів у 55 хворих на РА. Для гістологічного дослідження вилучені фрагменти зазвичай використовували цілком, далі не подрібнюючи, з них вирізали фрагменти з максимальним збереженням топографії суглобових кінців. Проводили фіксацію 10% розчином формаліну, декальцинацію шматочків 5% азотною кислотою, заливання у целоїдин, одержання зрізів товщиною 10 мкм, фарбування гематоксилін-еозином. Гістологічні та гістоморфометричні дослідження проводили на мікроскопах Olympus СХ-41 та МБС-2.

Гістоморфометрію спонгіози (ГМС) виконували у кількох послідовно-прилеглих полях зору мікроскопів відповідного збільшення у ділянках, дещо віддалених від ураженої суглобової поверхні, тобто прилеглих до площини хірургічної резекції фрагментів. Проте підрахунок числа точок у максимальній кількості полів зору (10, 20) у деяких випадках був неможливим у зв’язку з малими розмірами резектованих фрагментів.

ГМС резектатів включала визначення таких показників зі стандартної системи ASBMR (Melsen E. et al., 1978; Malluche H.H., Faugere M.-C., 1986; Parfitt A.M., 1988; Weinstein R.S., 1992; Meunier P.J., 2000):

1. Кістковий об’єм BV/TV (%). Гістоморфометрію проводили на мікроскопі МБС-2 із застосуванням окулярної квадратно-сітчастої вставки зі 196 перетинами, максимально у 10 полях зору. За наявності більш дрібних фрагментів кісткового об’єкта число полів зору було меншим. Індивідуальний параметр кісткового об’єму (BV/TV, %) вираховували відносно загальної кількості тестових точок перетину у всіх полях зору, за принципом зваженої середньої (максимально було 1960 точок у 10 полях вимірювання).

2. Остеоїдна поверхня OS/BS (%). Гістоморфометрію проводили на мікроскопі Olympus СХ-41 із застосуванням окулярної квадратно-сітчастої вставки із 10 паралельними відрізками; максимально у 20 послідовно-прилеглих полях зору. Підраховували загальне число точок перетину поверхні кісткових трабекул з усіма відрізками (Bone Surface) та окремо — число перетинів поверхні трабекул, що вкрита шаром остеоїду (Osteoid Surface), а потім — вираховували їхню частку.

3. Число багатоядерних остеокластів на одиницю площі вимірювання N.Oc/T.Ar (індекс остео­кластів, 1/мм). Визначення проводили на мікроскопі Olympus СХ-41 із застосуванням окулярної квадратно-сітчастої вставки з полем квадратної форми відомої площі при використанні об’єктива ×20 та окуляра ×7; максимум у 20 послідовно-прилеглих полях зору підраховували загальне число багатоядерних клітин-остеокластів, які містилися на поверхні трабекул, а потім визначали частку від ділення сумарного числа остеокластів на загальну площу досліджених полів зору, виражену в 1/мм.

Результати дослідження

Гістопатологія тканин кульшового та колінного суглобів

Гістологічно у видалених тканинах виявляли різноманітні патологічні зміни, які часто спостерігаються у хворих на РА. У суглобовій капсулі це були насамперед ознаки хронічного неспецифічного продуктивно-інфільтративного та ексудативного запалення різної активності, які найбільшої вираженості досягали у синовіальному шарі капсули (рис. 1). Ці зміни відповідали різному ступеню активності запального процесу. У більшості випадків визначалися ворсинчасті розростання синовіального шару у вигляді гіпертрофії ворсинок, доволі часто — з гіперплазією синовіоцитів різного ступеня (рис. 2). В окремих випадках на більшому чи меншому протязі синовіоцити були відсутні, десквамовані, на підлеглій запально зміненій власній синовіальній пластинці визначалися порівняно товсті нашарування мас фібрину (рис. 3). Переважно у структурах синовіального шару, менше — волокнистого шару капсули, спостерігалася доволі виражена гіперемія мікроциркуляторного русла та запальна інфільтрація. Інфільтрати були поширені, щільні, часто зливалися; подекуди скупчення мононуклеарів та плазмоцитів формували у власній синовіальній пластинці дрібні лімфоїдні фолікули; в інфільтратах переважали лімфоцити та плазмоцити, з домішкою макрофагів, нейтрофілоцитів та невеликих багатоядерних гігантських клітин. У структурах волокнистого шару лімфоїдно-плазмоцитарні інфільтрати формували невеликі, розкидані периваскулярні скупчення. Порівняно рідко спостерігалися ознаки фібриноїдного некрозу окремих гіпертрофованих ворсинок ураженої синовіальної оболонки.

Рис. 1. Загальний вигляд патологічно зміненої ворсинчастої частини синовіального шару суглобової капсули при РА, з ознаками запального процесу високої активності. Гістопрепарат капсули колінного суглоба хворого віком 43 років. Пофарбування гематоксилін-еозином, х12
Рис. 2. Гіперплазія синовіоцитів (позначено стрілкою) у сино­віальному шарі суглобової капсули. У власній синовіальній пластинці — запалення середньої активності. Гістопрепарат капсули колінного суглоба хворої віком 51 рік. Пофарбування гематоксилін-еозином, х160
Рис. 3. Нашарування фібринозного ексудату (позначено стрілкою) на поверхні зміненого синовіального шару суглобової капсули, активність запалення у власній синовіальній пластинці — висока. Гістопрепарат тканин колінного суглоба хворої віком 77 років. Пофарбування гематоксилін-еозином, х80

Значні патологічні зміни спостерігалися у суглобових кінцях голівки та виростка стегнової кістки. Суглобовий хрящ (СХ) у жодному випадку не відповідав нормі: був значно потоншений, різко деформований, із численними вертикальними та горизонтальними щілинами, неоднорідної будови, з розволокненням, утворенням псевдоворсинок та дрібних патологічних хрящових регенератів, частковим заміщенням суглобової поверхні фіброзним панусом (рис. 4). У різних зонах СХ виявляли ділянки хондронекрозів (рис. 5), подекуди траплялися кластери проліферуючих хондроцитів. На поверхні СХ непостійно визначалися нашарування пануса різної будови, здебільшого фіброзного, з деякою кількістю запальних інфільтратів (рис. 6). В окремих випадках руйнування СХ було настільки вираженим, що суглобову поверхню утворювала оголена кістка у стані остеосклерозу. В тих випадках, де СХ, хоча і різко змінений, але був збереженим, субхондральна губчаста кістка була потоншена, з розширеними резорбційними порожнинами, в яких містився волокнистий кістковий мозок, з різною кількістю та щільністю мононуклеарних запальних інфільтратів, що відображало певний ступінь активності продуктивно-­інфільтративного запального процесу (рис. 7). У деяких місцях у субхондральній спонгіозі містилися хрящові вузлики-регенерати та дистрофічні мікрокісти — звичні атрибути дистрофічно-деструктивного ураження суглобового кінця (рис. 8). Ширина ділянки патологічних змін субхондріальної спонгіози на зрізах варіювала, але зазвичай не перевищувала 3 мм, глибше губчаста кістка мала звичайний вигляд і мало відрізнялася від спонгіози нормальних суглобових кінців. За загальною оцінкою вираженості дистрофічно-деструктивних змін у тканинах суглобових кінців переважали випадки, що відповідали остеоартрозу ІІ–ІІІ стадії.

Рис. 4. Високий ступінь дистрофічно-деструктивних змін суглобової поверхні, що відповідає остеоартрозу ІІІ стадії, при РА. На суглобовій поверхні — залишки дистрофічно зміненого СХ та елементи фіброзного пануса (позначено стрілкою). Гістопрепарат тканин кульшового суглоба хворого віком 51 рік. Пофарбування гематоксилін-еозином, х16
Рис. 5. Хондронекрози (позначені стрілками) та деструкція у СХ при РА. Гістопрепарат тканин колінного суглоба хворої віком 49 років. Пофарбування гематоксилін-еозином, х32
Рис. 6. Руйнування поверхневої зони СХ та заміщення її фіброзним панусом (позначено стрілкою) із продуктивним запаленням низької активності. Гістопрепарат тканин колінного суглоба хворої віком 57 років. Пофарбування гематоксилін-еозином, х32
Рис. 7. Осередки хронічного запалення серед фіброзної тканини, що міститься у резорбційних порожнинах субхондральної кісткової тканини. Гістопрепарат тканин кульшового суглоба хворої віком 53 років. Пофарбування гематоксилін-еозином, х16
Рис. 8. Ураження СХ голівки стегнової кістки, що відповідає остеоартрозу ІІІ стадії: майже повне руйнування хряща (окремі залишки СХ позначено стрілкою), дистрофічні кісти та хрящові вузлики-регенерати в субхондріальній спонгіозі. Гістопрепарат тканин колінного суглоба хворої віком 56 років. Пофарбування гематоксилін-еозином, х12

Гістоморфометричні дані про стан спонгіози проксимального та дистального епіфізів стегнової кістки

Одержані дані ГМС голівки та дистального епіфіза стегна свідчать, що визначені параметри всіх показників зазнають значних коливань між окремими випадками, у доволі широких межах.

Статистичні порівняння середніх величин показників ГМС (табл. 1) виявили, що всі визначені параметри: «кістковий об’єм», «остеоїдна поверхня» та «число остеокластів» — у спонгіозі голівки стегнової кістки хворих на РА є вірогідно вищими, ніж у дистальному епіфізі стегна, причому індивідуальні параметри показників «остеоїдна поверхня» та «індекс остеокластів» у спонгіозі голівки варіюють сильніше, ніж у дистальному епіфізі, тобто в останньому локусі параметри є більш однорідними.

Таблиця 1. Середні (середньозважені) параметри та результати статистичних порівнянь середніх величин показників
ГМС у різних відділах стегнової кістки хворих на РА
Число випадків
(полів зору мікроскопа, в яких проводили вимірювання)
Кістковий об’єм, % Число випадків
(полів зору мікроскопа, в яких проводили вимірювання)
Остеоїдна поверхня, % Число випадків
(полів зору мікроскопа, в яких проводили вимірювання)
Індекс остеокластів (питома кількість остеокластів), 1/мм
Голівка стегна
24 (211) 19,070+0,400 24 (432) 10,801+0,386 24 (432) 1,0187+0,0307
Дистальний епіфіз стегна
31 (260) 16,122+0,360 31 (616) 7,991+0,137 31 (616) 0,7490+0,0144
Статистичні порівняння середніх величин показників ГМС для різних локусів
Усього

55 (471)

tф=5,46

p<0,001

Усього 55 (1048) tф=7,535

p<0,001

Усього 55 (1048) tф=8,551

p<0,001

tф — фактичне значення критерію Стьюдента при порівнянні середніх; р — ймовірність помилки при порівнянні середніх.

Таблиця 2. Результати кореляційного аналізу зв’язків між окремими гістоморфометричними показниками стану кісткової тканини
у голівці та дистальному епіфізі стегна хворих на РА
Перший показник Другий показник n,число пар параметрів Коефіцієнт кореляції Пірсона
r tr р
Голівка стегнової кістки
Кістковий об’єм, % Остеоїдна поверхня, % 24 +0,320 1,582 0,128

НВ

Кістковий об’єм, % Індекс остеокластів, 1/мм 24 +0,159 0,753 0,459

НВ

Остеоїдна поверхня, % Індекс остеокластів, 1/мм 24 +0,467 2,478 0,02
Дистальний епіфіз стегнової кістки
Кістковий об’єм, % Остеоїдна поверхня, % 31 +0,214 1,178 0,248

НВ

Кістковий об’єм, % Індекс остеокластів, 1/мм 31 +0,125 0,679 0,502

НВ

Остеоїдна поверхня, % Індекс остеокластів, 1/мм 31 +0,340 1,946 0,06

r — значення коефіцієнта кореляції Пірсона; tф — фактичне значення критерію Стьюдента при оцінці значення r; р — ймовірність помилки при оцінці значення r; НВ — значення коефіцієнта кореляції невірогідне при цьому числі спостережень.

Результати кореляційного аналізу зв’язків (табл. 2) між окремими показниками ГМС голівки та дистального епіфіза стегна свідчать, що у голівці стегна показники мають більш високі значення зв’язку, ніж аналогічні показники для дистального епіфіза; значення коефіцієнта кореляції Пірсона для всіх пар є позитивними, що свідчить про односпрямованість варіації параметрів: чим вищі значення одного показника, тим вищі значення іншого, і навпаки. Найвищі параметри коефіцієнта кореляції — як для голівки, так і для дистального епіфіза, має пара показників «остеоїдна поверхня» — «індекс остеокластів» (значення його у діапазоні середньої сили зв’язку та вірогідні для голівки, також середньої сили та близькі до вірогідних — для дистального епіфіза стегна), найнижчі — пара «кістковий об’єм» — «індекс остеокластів». Ці результати для об’єктів, які досліджено у нашій роботі, з літератури невідомі.

Обговорення

Порівнювати одержані нами в цьому дослідженні ГМС-дані можна з параметрами відповідних показників, одержаних для спонгіози іліобіоптатів (Алякна В. и совавт., 1999), або з показниками ГМС, одержаними для спонгіози голівки-шийки стегна від хворих на остеоартроз ІІІ стадії, яким виконували ендопротезування (Григоровський В.В. та спів­авт., 2001). Такі порівняння можливі лише за показником відносного «кісткового об’єму», але група хворих на РА-ураження кульшового суглоба в нашому матеріалі була дуже неоднорідна у віковому аспекті, тому статистичні порівняння групових середніх параметрів вважаємо некоректними. Можна сказати, що середні величини показника «кістковий об’єм» для жінок, які хворіли на РА, приблизно такі ж як і у жінок, які хворіли на остеоартроз (Григоровський В.В. та співавт., 2001), отже, цей показник РА не має кількісної нозологічної специфічності щодо гістоморфометричних особливостей кісткової тканини.

Результати проведеного гістологічного та гістоморфометричного дослідження фрагментів уражених суглобових кінців кульшового та колінного суглобів у хворих на РА свідчать, що тканини уражених суглобів виявляють патологічні зміни, що відповідають відомим із літератури, та полягають у поєднанні виражених запальних та дистрофічно-деструктивних процесів — як у тканинах суглобової капсули, так і у суглобових кінцях, причому ступінь вираженості в окремих анатомічних елементах суглобів значно варіював (Дєдух Н.В., Батура І.О., 2001; Hale L.P., Haynes B.F., 2001; Kirwan J.R., 2001).

Внаслідок статистичного аналізу, статистичних порівнянь та кореляційного аналізу показників ГМС голівки та дистального епіфіза стегна визначено їхні статистичні характеристики, вірогідність різниці середніх величин та параметри кореляційного зв’язку між цими показниками, що загалом доповнює знання про особливості уражень суглобів за РА великих суглобів даними, які раніше були невідомими або неочевидними (Дєдух Н.В., Батура І.О., 2001; Mackiewicz S., 2007; Wislowska M. et al., 2009).

Висновки

1. Встановлено, що у тканинах кульшового та колінного суглобів хворих на РА, включно — в обох суглобових кінцях стегнової кістки, виявляються різноманітні патологічні зміни, які відповідають картині хронічного інфільтративно-продуктивного запалення з імунним компонентом різного ступеня вираженості та супроводжуються деструктивними і проліферативними змінами. У частині випадків гістопатологічні зміни, характерні для продуктивного запалення, поєднуються з ознаками ексудативного запалення характеру серозного чи серозно-фібринозного.

2. Статистичні порівняння середніх величин показників ГМС виявили, що всі визначені середні параметри: «кістковий об’єм», «остеоїдна поверхня» та«число остеокластів» — у спонгіозі голівки стегнової кістки хворих на РА є вірогідно вищими, ніж у дистальному епіфізі стегна, причому індивідуальні середні параметри показників «остеоїдна поверхня» та «індекс остеокластів» у спонгіозі голівки варіюють сильніше, ніж у дистальному епіфізі, тобто в останньому локусі параметри більш однорідні.

3. За результатами кореляційного аналізу зв’язків між окремими ГМС-показниками спонгіо­зи голівки та дистального епіфіза стегнової кістки встановлено, що у голівці показники виявляють більш високі значення зв’язку, ніж аналогічні показники для дистального епіфіза; значення коефіцієнта кореляції для всіх корелюючих пар є позитивними, що свідчить про односпрямованість варіації параметрів. Найвищі параметри коефіцієнта кореляції — як для голівки, так і для дистального епіфіза, має пара «остеоїдна поверхня» — «індекс остео­кластів», найнижчі — пара «кістковий об’єм» — «індекс остеокластів».

ЛІТЕРАТУРА

Адреса для листування:
Григоровський Валерій Володимирович
01601, Київ, вул. Воровського, 27
ДУ «Інститут травматології та ортопедії НАМН України», відділ патоморфології з експериментально-біологічним відділенням
E-mail: val_grigorov@bigmir.net

No Comments » Додати свій
Leave a comment