Структурные особенности мышечной и костной тканей при врожденном множественном артрогрипозе у детей
В работе приведены данные по светооптическому и ультраструктурному изучению биоптатов мышечной и костной тканей у детей, больных врожденным множественным артрогрипозом. Произведено сопоставление результатов гистологического исследования показателей соединительной ткани, минерального обмена, электромиографии при учете формы и длительности течения заболевания.
Производилась инцизионная биопсия наружной косой мышцы живота и гребешка подвздошной кости. В мышечной ткани обнаружены глубокие изменения, которые характеризуют денервационную и первично мышечную атрофию. Показано, что электромиографические исследования не могут в полной мере обеспечить дифференциальный диагноз. В костной ткани обнаружены тяжелые изменения, связанные с задержкой костеобразования, причем биохимические показатели соединительной ткани и данные минерального обмена мало отличались от нормы.
Среди многообразной наследственной патологии существенное место занимают болезни опорно-двигательного аппарата. Артрогрипоз входит в эту группу заболеваний и сопровождается поражением костно-мышечной системы.
Впервые эта патология описана Otto А. в 1841 г. под названием «синдром стойких суставных контрактур», определяемых при рождении. Частота распространения врожденного множественного артрогрипоза составляет в общей популяции 0,03%, а среди ортопедических больных - 1-3%. До настоящего времени вопрос об этиологии и патогенезе этого заболевания остается невыясненным.
Патогенез заболевания различными исследователями трактуется по разному, но сущность всех теорий сводится к двум гипотезам: развивается первичное поражение двигательных нейронов передних рогов спинного мозга с последующей денервационной атрофией или возникает первичное заболевание мышечной клетки.
Клиническая картина артрогрипоза сложна и многообразна. Наиболее постоянный признак заболевания - врожденные множественные контрактуры суставов, часто симметричные. Предложено несколько классификаций заболевания, основанных на количестве контрактур, их виде и сочетании, по тяжести процесса.
Мы выделили среди всех больных локализованную и генерализованную формы патологии в зависимости от количества и вида контрактур. В группу с локализованной формой поражения (16 больных) мы отнесли детей с контрактурами коленных суставов и косолапостью, а в группу с генерализованной формой заболевания (8 больных) вошли дети, имеющие ограничение движения в плечевых суставах, сгибательные контрактуры локтевых и коленных суставов, врожденный вывих бедра, анкилоз коленных суставов, двустороннюю косолапость и косорукость.
В настоящей работе была поставлена цель дать морфологическую характеристику мышечной и костной ткани у детей, больных артрогрипозом. В задачу исследования входило отражение изменений в мышечной и костной тканях; выявление закономерностей между гистологическими изменениями в изучаемых тканях между собой и связи этих изменений с показателями соединительной ткани, минеральным обменом, электромиографией, формой и длительностью течения заболевания.
Для решения указанных задач мы провели гистологическое и ультраструктурное изучение 13 биоптатов наружной косой мышцы живота и гребешка подвздошной кости, взятых у больных детей путем инцизионной биопсии. Определялись показатели соединительной ткани - оксипролин и общие гликозаминогликаны, содержание в сыворотке крови и моче кальция и фосфора, проводились электромиографические исследования.
В литературе имеются работы, в которых отражены данные гистологического изучения биоптатов мышц у больных артрогрипозом. Было установлено, что у этих больных имеются признаки атрофии мышечной ткани. Однако, практически отсутствуют морфологические исследования костной ткани. Также нет работ по исследованию закономерностей между патоморфологическими изменениями мышечной и костной тканей между собой и связи этих изменений с показателями соединительной ткани, минеральным обменом, электромиографическими данными, формой и длительностью течения заболевания.
При гистологическом светооптическом изучении биоптатов наружной косой мышцы живота были обнаружены следующие изменения: наряду с участками нормальных мышечных волокон отмечались зоны с уменьшением количества волокон, большой вариабельностью их диаметра на поперечных срезах, расщеплением и разволокнением, извилистым ходом. Поперечная исчерченность сохранялась не всегда. Ядра миоцитов были расположены в основном по периферии (под сарколеммой), но встречались волокна с центрально расположенными ядрами.
При электронно-микроскопическом изучении биоптатов мышечной ткани были обнаружены изменения в виде расширения саркоплазматических дорожек с зонами резкого увеличения цистерн цитоплазматического ретикулума. Митохондрии имели различные изменения. В них определялось набухание, просветление, дезорганизация и фрагментация крист; встречались формы с плотным матриксом, а также элементы с частично вакуолизированным или отсутствующим матриксом. Отмечались участки скопления гранул гликогена около митохондрий и Z-линий. Миофибриллы, состояние которых характеризует сократительную способность мышечных клеток, имели патологические изменения в виде фрагментации, гомогенизации и разрывов миофиламентов.
В биоптатах гребешка подвздошной кости мы определяли хрящевую ткань, зону энхондрального окостенения и формирующиеся костные балки. Повсеместно хрящевая ткань была ацидофильной, окрашивалась бледно. В некоторых препаратах отмечались в толще хряща кровеносные сосуды. Хондроциты многочисленные, мелкие, овальной вытянутой формы. Зона энхондрального окостенения во всех препаратах слабо выражена или почти полностью отсутствует. Представлена она единичными разбросанными или группирующимися в лакуны по 2-5 гипертрофированных хондроцита. Формирующиеся костные балки тонкие, не образуют губчатой структуры, не содержат пластинчатого вещества. Обширные участки костно-хрящевого строения. Остеоцитов мало. Остеобласты и остеокласты единичные и не во всех препаратах.
Исследовалась ультраструктура костной и хрящевой ткани. В костных участках определялись остеобласты и остеоциты. Остеоциты лежат в крупных неправильной формы лакунах. Клетки крупные с небольшим количеством клеточных отростков (минимальным). Цитоплазматическая мембрана прослеживается на всем протяжении. В цитоплазме очень ограниченное количество канальцев эндоплазматического ретикулума, они очень мелкие, уплощенные и гранулярные. Имеются свободные рибосомы в небольшом количестве. Перинуклеарное пространство образует местами сильные расширения. Митохондрии довольно крупные, матрикс их заполнен кристаллами кальция. Ядро неправильной формы, хроматин расположен глыбками по всему ядру и под ядерной мембраной. По краю лакуны местами определяются отдельные кристаллы, границы лакуны нечеткие, напоминают места остеокластической резорбции. Наблюдаются осмиефильные уплотненные участки края лакуны.
Хрящевые участки представлены коллагеновыми фибриллами, рыхло расположенными, переплетающимися между собой, разной степени зрелости. Клетки представлены гипертрофированными хондроцитами. Цитомембрана не прослеживается. Гиалоплазма сильно уплотнена, в ней можно увидеть отдельные уплощенные канальцы гранулярного эндоплазматического ретикулума. Другие цитоплазматические органеллы невозможно определить из-за плотности гиалоплазмы. В цитоплазме много крупных вакуолей, имеющих тонковолокнистое содержимое. Можно предполагать, что это содержимое соответствует мукополисахаридпротеиновому комплексу. Вакуоли выделяют свое содержимое в межклеточное пространство (это раскрытие происходит по апокриновому типу), и в дальнейшем клетка погибает. Ядро очень плотное, овальной формы, хроматин глыбчатого строения.
Под нашим наблюдением также находился ребенок с генерализованной формой артрогрипоза, у которого кроме биопсии мышечной и костной тканей мы имели возможность гистологически изучить препараты пяточной кости и сухожилия, которые были получены во время ортопедической операции. В костной ткани были обнаружены изменения, идентичные описанным в гребешке подвздошной кости. В сухожилии отмечались изменения, которые, в основном, характеризовались различным диаметром волокон на поперечном сечении.
При изучении хрящевой ткани гребешка подвздошной кости (сканирующая электронная микроскопия) отмечались тесно сгруппированные хондроциты.
Показатели обмена соединительной ткани - содержание оксипролина и гликозаминогликанов были почти без изменений, они составляли соответственно от 199 до 550 мкмоль/сут. (при норме от 152 до 633 мкмоль/сут.) и от 10,6 до 28,8 мкмоль/сут. (при норме от 8,2 до 35,5 мкмоль/сут.).
Данные минерального обмена - содержание в сыворотке крови и моче кальция и фосфора были в пределах возрастных норм.
Результаты электромиографических исследований показали у одних больных детей изменения в передних рогах спинного мозга, у других - первичное поражение мышечного волокна.
Таким образом, обнаруженные нами патоморфологические изменения мышечной ткани - различный диаметр волокон на поперечном сечении, разволокнение, расщепление, извилистый ход, патологические изменения митохондрий - набухание, дезорганизация и фрагментация крист, вакуолизация матрикса; разволокнение, гомогенизация и разрывы миофиламентов характеризуют снижение активности миоцитов, глубокие деструктивные и атрофические процессы, происходящие в организме больного ребенка. Электромиографические исследования не могут в полной мере дать объяснение, на каком уровне произошло поражение мышечного волокна. Корреляции между данными морфологических изменений и электромиографией не выявлено.
Изменения в костной ткани в виде нарушения зоны энхондрального окостенения, формирования патологических костных балок характеризуют резкую задержку костеобразования. Ультраструктура остеоцитов представлена ограниченным количеством канальцев эндоплазматического ретикулума, уплощением их и грануляцией. В результате такого нарушения структурной организации синтетического аппарата происходит изменение нормального синтеза белка, снижение интенсивности процесса фибриллогенеза, необходимых для нормального развития и роста костной ткани.
Матрикс митохондрий, заполненный кристаллами кальция, свидетельствует о недостаточном образовании энергии, необходимой для регуляции кальциевого обмена. Известно, что митохондрии активно вовлекаются в процесс переноса кальция, интенсивность этого механизма зависит от достаточного образования клеточной энергии и дыхания. По всей вероятности, присутствие кристаллов кальция в митохондриях представляет собой морфологическое выражение нарушения регуляции метаболизма митохондрий.
Данные сканирующей электронной микроскопии хрящевой ткани характеризуют задержку развития хряща. Нами не обнаружено изменений в показателях обмена соединительной ткани и в минеральном обмене у больных детей. Имеющиеся глубокие патологические изменения в мышечной и костной тканях не связаны с показателями соединительной ткани и минерального обмена. Также эти изменения не зависят от возраста ребенка и длительности течения процесса.
Женский журнал www.BlackPantera.ru: Александра Шершевская
Производилась инцизионная биопсия наружной косой мышцы живота и гребешка подвздошной кости. В мышечной ткани обнаружены глубокие изменения, которые характеризуют денервационную и первично мышечную атрофию. Показано, что электромиографические исследования не могут в полной мере обеспечить дифференциальный диагноз. В костной ткани обнаружены тяжелые изменения, связанные с задержкой костеобразования, причем биохимические показатели соединительной ткани и данные минерального обмена мало отличались от нормы.
Среди многообразной наследственной патологии существенное место занимают болезни опорно-двигательного аппарата. Артрогрипоз входит в эту группу заболеваний и сопровождается поражением костно-мышечной системы.
Впервые эта патология описана Otto А. в 1841 г. под названием «синдром стойких суставных контрактур», определяемых при рождении. Частота распространения врожденного множественного артрогрипоза составляет в общей популяции 0,03%, а среди ортопедических больных - 1-3%. До настоящего времени вопрос об этиологии и патогенезе этого заболевания остается невыясненным.
Патогенез заболевания различными исследователями трактуется по разному, но сущность всех теорий сводится к двум гипотезам: развивается первичное поражение двигательных нейронов передних рогов спинного мозга с последующей денервационной атрофией или возникает первичное заболевание мышечной клетки.
Клиническая картина артрогрипоза сложна и многообразна. Наиболее постоянный признак заболевания - врожденные множественные контрактуры суставов, часто симметричные. Предложено несколько классификаций заболевания, основанных на количестве контрактур, их виде и сочетании, по тяжести процесса.
Мы выделили среди всех больных локализованную и генерализованную формы патологии в зависимости от количества и вида контрактур. В группу с локализованной формой поражения (16 больных) мы отнесли детей с контрактурами коленных суставов и косолапостью, а в группу с генерализованной формой заболевания (8 больных) вошли дети, имеющие ограничение движения в плечевых суставах, сгибательные контрактуры локтевых и коленных суставов, врожденный вывих бедра, анкилоз коленных суставов, двустороннюю косолапость и косорукость.
В настоящей работе была поставлена цель дать морфологическую характеристику мышечной и костной ткани у детей, больных артрогрипозом. В задачу исследования входило отражение изменений в мышечной и костной тканях; выявление закономерностей между гистологическими изменениями в изучаемых тканях между собой и связи этих изменений с показателями соединительной ткани, минеральным обменом, электромиографией, формой и длительностью течения заболевания.
Для решения указанных задач мы провели гистологическое и ультраструктурное изучение 13 биоптатов наружной косой мышцы живота и гребешка подвздошной кости, взятых у больных детей путем инцизионной биопсии. Определялись показатели соединительной ткани - оксипролин и общие гликозаминогликаны, содержание в сыворотке крови и моче кальция и фосфора, проводились электромиографические исследования.
В литературе имеются работы, в которых отражены данные гистологического изучения биоптатов мышц у больных артрогрипозом. Было установлено, что у этих больных имеются признаки атрофии мышечной ткани. Однако, практически отсутствуют морфологические исследования костной ткани. Также нет работ по исследованию закономерностей между патоморфологическими изменениями мышечной и костной тканей между собой и связи этих изменений с показателями соединительной ткани, минеральным обменом, электромиографическими данными, формой и длительностью течения заболевания.
При гистологическом светооптическом изучении биоптатов наружной косой мышцы живота были обнаружены следующие изменения: наряду с участками нормальных мышечных волокон отмечались зоны с уменьшением количества волокон, большой вариабельностью их диаметра на поперечных срезах, расщеплением и разволокнением, извилистым ходом. Поперечная исчерченность сохранялась не всегда. Ядра миоцитов были расположены в основном по периферии (под сарколеммой), но встречались волокна с центрально расположенными ядрами.
При электронно-микроскопическом изучении биоптатов мышечной ткани были обнаружены изменения в виде расширения саркоплазматических дорожек с зонами резкого увеличения цистерн цитоплазматического ретикулума. Митохондрии имели различные изменения. В них определялось набухание, просветление, дезорганизация и фрагментация крист; встречались формы с плотным матриксом, а также элементы с частично вакуолизированным или отсутствующим матриксом. Отмечались участки скопления гранул гликогена около митохондрий и Z-линий. Миофибриллы, состояние которых характеризует сократительную способность мышечных клеток, имели патологические изменения в виде фрагментации, гомогенизации и разрывов миофиламентов.
В биоптатах гребешка подвздошной кости мы определяли хрящевую ткань, зону энхондрального окостенения и формирующиеся костные балки. Повсеместно хрящевая ткань была ацидофильной, окрашивалась бледно. В некоторых препаратах отмечались в толще хряща кровеносные сосуды. Хондроциты многочисленные, мелкие, овальной вытянутой формы. Зона энхондрального окостенения во всех препаратах слабо выражена или почти полностью отсутствует. Представлена она единичными разбросанными или группирующимися в лакуны по 2-5 гипертрофированных хондроцита. Формирующиеся костные балки тонкие, не образуют губчатой структуры, не содержат пластинчатого вещества. Обширные участки костно-хрящевого строения. Остеоцитов мало. Остеобласты и остеокласты единичные и не во всех препаратах.
Исследовалась ультраструктура костной и хрящевой ткани. В костных участках определялись остеобласты и остеоциты. Остеоциты лежат в крупных неправильной формы лакунах. Клетки крупные с небольшим количеством клеточных отростков (минимальным). Цитоплазматическая мембрана прослеживается на всем протяжении. В цитоплазме очень ограниченное количество канальцев эндоплазматического ретикулума, они очень мелкие, уплощенные и гранулярные. Имеются свободные рибосомы в небольшом количестве. Перинуклеарное пространство образует местами сильные расширения. Митохондрии довольно крупные, матрикс их заполнен кристаллами кальция. Ядро неправильной формы, хроматин расположен глыбками по всему ядру и под ядерной мембраной. По краю лакуны местами определяются отдельные кристаллы, границы лакуны нечеткие, напоминают места остеокластической резорбции. Наблюдаются осмиефильные уплотненные участки края лакуны.
Хрящевые участки представлены коллагеновыми фибриллами, рыхло расположенными, переплетающимися между собой, разной степени зрелости. Клетки представлены гипертрофированными хондроцитами. Цитомембрана не прослеживается. Гиалоплазма сильно уплотнена, в ней можно увидеть отдельные уплощенные канальцы гранулярного эндоплазматического ретикулума. Другие цитоплазматические органеллы невозможно определить из-за плотности гиалоплазмы. В цитоплазме много крупных вакуолей, имеющих тонковолокнистое содержимое. Можно предполагать, что это содержимое соответствует мукополисахаридпротеиновому комплексу. Вакуоли выделяют свое содержимое в межклеточное пространство (это раскрытие происходит по апокриновому типу), и в дальнейшем клетка погибает. Ядро очень плотное, овальной формы, хроматин глыбчатого строения.
Под нашим наблюдением также находился ребенок с генерализованной формой артрогрипоза, у которого кроме биопсии мышечной и костной тканей мы имели возможность гистологически изучить препараты пяточной кости и сухожилия, которые были получены во время ортопедической операции. В костной ткани были обнаружены изменения, идентичные описанным в гребешке подвздошной кости. В сухожилии отмечались изменения, которые, в основном, характеризовались различным диаметром волокон на поперечном сечении.
При изучении хрящевой ткани гребешка подвздошной кости (сканирующая электронная микроскопия) отмечались тесно сгруппированные хондроциты.
Показатели обмена соединительной ткани - содержание оксипролина и гликозаминогликанов были почти без изменений, они составляли соответственно от 199 до 550 мкмоль/сут. (при норме от 152 до 633 мкмоль/сут.) и от 10,6 до 28,8 мкмоль/сут. (при норме от 8,2 до 35,5 мкмоль/сут.).
Данные минерального обмена - содержание в сыворотке крови и моче кальция и фосфора были в пределах возрастных норм.
Результаты электромиографических исследований показали у одних больных детей изменения в передних рогах спинного мозга, у других - первичное поражение мышечного волокна.
Таким образом, обнаруженные нами патоморфологические изменения мышечной ткани - различный диаметр волокон на поперечном сечении, разволокнение, расщепление, извилистый ход, патологические изменения митохондрий - набухание, дезорганизация и фрагментация крист, вакуолизация матрикса; разволокнение, гомогенизация и разрывы миофиламентов характеризуют снижение активности миоцитов, глубокие деструктивные и атрофические процессы, происходящие в организме больного ребенка. Электромиографические исследования не могут в полной мере дать объяснение, на каком уровне произошло поражение мышечного волокна. Корреляции между данными морфологических изменений и электромиографией не выявлено.
Изменения в костной ткани в виде нарушения зоны энхондрального окостенения, формирования патологических костных балок характеризуют резкую задержку костеобразования. Ультраструктура остеоцитов представлена ограниченным количеством канальцев эндоплазматического ретикулума, уплощением их и грануляцией. В результате такого нарушения структурной организации синтетического аппарата происходит изменение нормального синтеза белка, снижение интенсивности процесса фибриллогенеза, необходимых для нормального развития и роста костной ткани.
Матрикс митохондрий, заполненный кристаллами кальция, свидетельствует о недостаточном образовании энергии, необходимой для регуляции кальциевого обмена. Известно, что митохондрии активно вовлекаются в процесс переноса кальция, интенсивность этого механизма зависит от достаточного образования клеточной энергии и дыхания. По всей вероятности, присутствие кристаллов кальция в митохондриях представляет собой морфологическое выражение нарушения регуляции метаболизма митохондрий.
Данные сканирующей электронной микроскопии хрящевой ткани характеризуют задержку развития хряща. Нами не обнаружено изменений в показателях обмена соединительной ткани и в минеральном обмене у больных детей. Имеющиеся глубокие патологические изменения в мышечной и костной тканях не связаны с показателями соединительной ткани и минерального обмена. Также эти изменения не зависят от возраста ребенка и длительности течения процесса.
Женский журнал www.BlackPantera.ru: Александра Шершевская