anatomyЖурнал анатомии и гистопатологииJournal of Anatomy and Histopathology2225-7357N.N. Burdenko Voronezh State Medical University10.18499/2225-7357-2017-6-3-44-49anatomy-362Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL PAPERSМорфология тибиофеморального сустава крысы при экспериментальном остеоартрозе: 3D-реконструкциЯ на основе техники высокоточного сошлифовыванияMorphology of Tibiofemoral Joint in Rats with Experimental Osteoarthritis: 3D-reconstruction, Based on the Technology of High-Precision GrindingКрыловПавел АндреевичKrylovP. A.noemail@neicon.ruНесмеяноваЕлена НиколаевнаNesmeyanovaE. N.noemail@neicon.ruТерпиловскийАлексей АнатольевичTerpilovskiyA. A.noemail@neicon.ruНовочадовВалерий ВалерьевичNovochadovV. V.noemail@neicon.ruФГАОУ ВО «Волгоградский государственный университет»Volgograd State University, Volgograd, RussiaООО «Лаборатория виртуальной биологии»Laboratory of Virtual Biology, Moscow, Russia201728122017634449Copyright © Крылов П.А., Несмеянова Е.Н., Терпиловский А.А., Новочадов В.В., 20172017Крылов П.А., Несмеянова Е.Н., Терпиловский А.А., Новочадов В.В.Krylov P.A., Nesmeyanova E.N., Terpilovskiy A.A., Novochadov V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://anatomy.elpub.ru/jour/article/view/362

Цель исследования - изучить морфологические характеристики суставного хряща тибиофеморального сустава крысы с помощью метода многократного высокоточного сошлифовывания при моделировании экспериментального остеоартроза. Материал и методы. Экспериментальное исследование проводилось на 16 половозрелых белых крысах-самцах линии Wistar. Моделирование остеоартроза проводилось путем введения в тибиофеморальные суставы 10 крыс суспензии стерильного медицинского талька с физиологическим раствором NaCl в соотношении 1:5. Животных выводили из эксперимента спустя 6 и 12 недель с помощью передозировки препарата «Bioveta» (Чехия) в дозе 200 мг/кг массы тела. При создании 3D-реконструкций была использована технология высокоточного послойного сошлифовывания в сочетании с цифровой съемкой шлифов и программное обеспечение для создания виртуальной модели объекта-оригинала. Количественное сравнительное исследование было проведено с помощью программы «ImageJ». Результаты. Получены 3D-реконструкции суставов, лишенные пространственных и цветовых искажений и позволяющие получать как правильные анатомические сечения в заданных плоскостях, так и нормали к поверхностям для точных линейных измерений. Описаны количественные показатели, характеризующие структуру суставного хряща в норме и при снижении лубрикативных свойств синовиальной жидкости. К 12-й неделе эксперимента толщина суставного хряща уменьшалась, в то время как фактор поверхности незначительно увеличился, что свидетельствовало о частичном повреждении суставной поверхности. Полученные RGB-профили оцифрованных изображений суставного хряща тибиофеморального сустава крысы на 3D-реконструкциях позволили выявить новые ранние признаки дегенерации суставного хряща при экспериментальном воспроизведении остеоартроза.

The aim was to study morphological characteristics of rats’ tibiofemoral joint articular cartilage using the method of multiple high-precision grinding in the simulation of experimental osteoarthritis. Materials and methods. An experimental study was carried out on 16 mature white male Wistar rats. Modeling of osteoarthritis was carried out by inserting into tibiofemoral joints of 10 rats the suspension of sterile medical talc with saline solution in the ratio 1: 5. The animals were withdrawn from the experiment after 6 and 12 weeks by an overdose of the drug "Bioveta" (Czech Republic) in a dose of 200 mg / kg of body weight. The technology of high-precision layer-by-layer sanding in combination with digital survey of thin sections and software for creating a virtual model of the original object were used in creating 3D-reconstructions. A quantitative comparative study was conducted using the "ImageJ" program. Results. 3D-reconstruction of joints devoid of spatial and color distortions were obtained, which allow to obtain both correct anatomical sections in given planes, and normals to surfaces for exact linear measurements. Quantitative indices describing the structure of the articular cartilage are described in the norm and with a decrease in the lubricative properties of the synovial fluid. The thickness of the articular cartilage was reduced by the 12th week of the experiment, while the surface factor slightly increased, which indicated partial damage to the joint surface. The obtained RGB-profiles of digitized images of articular cartilage of the rat tibiofemoral joint allowed to reveal on 3D-reconstructions new early signs of articular cartilage degeneration during experimental reproduction of osteoarthritis.

суставной хрящморфологияостеоартрозматематические методы в биологии3D-реконструкцииarticular cartilagemorphologyosteoarthrosismathematical methods in biology3D reconstructionReferencesБогатов В. Б., Зейналов П. В., Любунь Г. П., и др. Перестройка суставного хряща при замещении его дефекта биокомпозитным материалом. Морфология. 2015; 147 (1): 63-69.Богатов В. Б., Зейналов П. В., Любунь Г. П., и др. Перестройка суставного хряща при замещении его дефекта биокомпозитным материалом. Морфология. 2015; 147 (1): 63-69.Демкин С. А., Маланин Д. А., Рогова Л. Н., Демещенко М. В. Обогащенная тромбоцитами аутологичная плазма в лечении пациентов с гонартрозом III стадии. Травматология и ортопедия России. 2014; 3 (73): 52-59.Демкин С. А., Маланин Д. А., Рогова Л. Н., Демещенко М. В. Обогащенная тромбоцитами аутологичная плазма в лечении пациентов с гонартрозом III стадии. Травматология и ортопедия России. 2014; 3 (73): 52-59.Загородний Н. В., Карпович Н. И., Скворцов Д. В., и др. Клинико-биомеханическое обоснование внутрисуставной инъекционной терапии пациентов с гонартрозом. Клиническая практика. 2015; 1 (21): 35-41.Загородний Н. В., Карпович Н. И., Скворцов Д. В., и др. Клинико-биомеханическое обоснование внутрисуставной инъекционной терапии пациентов с гонартрозом. Клиническая практика. 2015; 1 (21): 35-41.Котельников Г. П., Ларцев Ю. В., Махова А. Н. Сравнительная оценка структурных изменений тканей сустава при различных моделях экспериментального артроза. Казанский медицинский журнал. 2006; 87 (6): 31-35.Котельников Г. П., Ларцев Ю. В., Махова А. Н. Сравнительная оценка структурных изменений тканей сустава при различных моделях экспериментального артроза. Казанский медицинский журнал. 2006; 87 (6): 31-35.Лукашенко Л. В. Сурфактантное состояние синовиальной жидкости у больных гонартрозом. Травма. 2013; 14 (3): 78-81.Лукашенко Л. В. Сурфактантное состояние синовиальной жидкости у больных гонартрозом. Травма. 2013; 14 (3): 78-81.Поворознюк В. В., Орлик Т. В., Козицкая С. В. Инновационный препарат «гиалгель» для лечения пациентов с остеоартрозом суставов II-III степени. Поликлиника. 2016; 1-1: 72-73.Поворознюк В. В., Орлик Т. В., Козицкая С. В. Инновационный препарат «гиалгель» для лечения пациентов с остеоартрозом суставов II-III степени. Поликлиника. 2016; 1-1: 72-73.Терпиловский А. А., Кузьмин А. Л., Лукашкина Р. А. Способ создания виртуальной модели биологического объекта и устройство для его осуществления: пат. 2418316 РФ. Опубл. 10.05.2011. 24.Терпиловский А. А., Кузьмин А. Л., Лукашкина Р. А. Способ создания виртуальной модели биологического объекта и устройство для его осуществления: пат. 2418316 РФ. Опубл. 10.05.2011. 24.Терпиловский А. А., Тирас Х. П., Хоперсков А. В., Новочадов В. В. Возможности полноцветной трехмерной реконструкции биологических объектов методом послойного наложения: коленный сустав крысы. Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11: Естественные науки. 2015; 4 (14): 6-14.Терпиловский А. А., Тирас Х. П., Хоперсков А. В., Новочадов В. В. Возможности полноцветной трехмерной реконструкции биологических объектов методом послойного наложения: коленный сустав крысы. Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 11: Естественные науки. 2015; 4 (14): 6-14.Хитров Н. А. Современные возможности имплантатов синовиальной жидкости при остеоартрозе. Русский медицинский журнал. 2014; 22 (7): 499-502.Хитров Н. А. Современные возможности имплантатов синовиальной жидкости при остеоартрозе. Русский медицинский журнал. 2014; 22 (7): 499-502.Benz M., Chen N., Israelachvili J. Lubrication and wear properties of grafted polyelectrolytes, hyaluronan and hylan, measured in the surface forces apparatus. J. Biomed Mater Res. A. 2004; 71 (1): 6-15Benz M., Chen N., Israelachvili J. Lubrication and wear properties of grafted polyelectrolytes, hyaluronan and hylan, measured in the surface forces apparatus. J. Biomed Mater Res. A. 2004; 71 (1): 6-15Iwamoto M., Ohta Y., Larmour C., Enomoto-Iwamoto M. Towards Regeneration of Articular Cartilage. Birth Defects Research Part C Embryo Today Reviews. 2013;99 (3): 192-202Iwamoto M., Ohta Y., Larmour C., Enomoto-Iwamoto M. Towards Regeneration of Articular Cartilage. Birth Defects Research Part C Embryo Today Reviews. 2013;99 (3): 192-202Ludwig T. E., Hunter M. M., Schmidt T. A. Cartilage boundary lubrication synergism is mediated by hyaluronan concentration and PRG4 concentration and structure. BMC Musculoskelet Disord. 2015; 16 (386): doi: 10.1186/s12891-015-0842-5Ludwig T. E., Hunter M. M., Schmidt T. A. Cartilage boundary lubrication synergism is mediated by hyaluronan concentration and PRG4 concentration and structure. BMC Musculoskelet Disord. 2015; 16 (386): doi: 10.1186/s12891-015-0842-5McNary S. M., Athanasiou K. A., Reddi A. H. Engineering lubrication in articular cartilage. Tissue Engineering Part B Reviews. 2012; 18 (2): 88-100.McNary S. M., Athanasiou K. A., Reddi A. H. Engineering lubrication in articular cartilage. Tissue Engineering Part B Reviews. 2012; 18 (2): 88-100.Novochadov V. V. Growth factor technologies in cartilage tissue engineering (review). Eur. J. Mol. Biotech. 2013; 1: 28-37.Novochadov V. V. Growth factor technologies in cartilage tissue engineering (review). Eur. J. Mol. Biotech. 2013; 1: 28-37.Park T. S., Lee K. W. Arthroscopic resection of the distal clavicle in osteoarthritis of the acromioclavicular joint. Indian J. Orthop. 2016; 50 (4): 379-383.Park T. S., Lee K. W. Arthroscopic resection of the distal clavicle in osteoarthritis of the acromioclavicular joint. Indian J. Orthop. 2016; 50 (4): 379-383.Rivera F., Bertignone L., Grandi G., et al. Effectiveness of intra-articular injections of sodium hyaluronate-chondroitin sulfate in knee osteoarthritis: a multicenter prospective study. J. Orthop. Traumatol. 2016; 17 (1): 27-33.Rivera F., Bertignone L., Grandi G., et al. Effectiveness of intra-articular injections of sodium hyaluronate-chondroitin sulfate in knee osteoarthritis: a multicenter prospective study. J. Orthop. Traumatol. 2016; 17 (1): 27-33.Szychlinska M. A., Trovato F. M., Di Rosa M., et al. Co-Expression and Co-Localization of Cartilage Glycoproteins CHI3L1 and Lubricin in Osteoarthritic Cartilage: Morphological, Immunohistochemical and Gene Expression Profiles. Int. J. Mol. Sci. 2016; 17 (3): doi:10.3390/ijms17030359.Szychlinska M. A., Trovato F. M., Di Rosa M., et al. Co-Expression and Co-Localization of Cartilage Glycoproteins CHI3L1 and Lubricin in Osteoarthritic Cartilage: Morphological, Immunohistochemical and Gene Expression Profiles. Int. J. Mol. Sci. 2016; 17 (3): doi:10.3390/ijms17030359.Tiku M. L., Sabaawy H. E. Cartilage regeneration for treatment of osteoarthritis: a paradigm for nonsurgical intervention. Ther. Adv. Musculoskelet Dis. 2015; 7 (3): 76-87.Tiku M. L., Sabaawy H. E. Cartilage regeneration for treatment of osteoarthritis: a paradigm for nonsurgical intervention. Ther. Adv. Musculoskelet Dis. 2015; 7 (3): 76-87.Zhang W., Ouyang H., Dass C. R., Xu J. Current research on pharmacologic and regenerative therapies for osteoarthritis. Citation: Bone Research. 2016; 4 (15040): doi:10.1038/boneres.2015.40Zhang W., Ouyang H., Dass C. R., Xu J. Current research on pharmacologic and regenerative therapies for osteoarthritis. Citation: Bone Research. 2016; 4 (15040): doi:10.1038/boneres.2015.40Zohreh I., Xiongbiao C., William K. Strategic Design and Fabrication of Engineered Scaffolds for Articular Cartilage Repair. J. Funct.Biomater. 2012; 3 (4): 799-838.Zohreh I., Xiongbiao C., William K. Strategic Design and Fabrication of Engineered Scaffolds for Articular Cartilage Repair. J. Funct.Biomater. 2012; 3 (4): 799-838.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.