Морфологические изменения бедренной кости при экспериментальном остеомиелите у кроликов

Данная статья посвящена исследованию динамики гистологических изменений при экспериментальном остеомиелите бедренной кости у кроликов. Цель исследования – изучить динамику и характер морфологических изменений в костной ткани и костном мозге бедренной кости на различных стадиях экспериментально вызванного остеомиелита у кроликов. Материал и методы. Эксперимент проведен на 18 кроликах породы «Советская шиншилла». Моделирование остеомиелита выполнялось путем интраоссального введения суспензии золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus) в концентрации 1×10⁸ КОЕ/мл в область дистального метафиза бедренной кости. Контрольная группа животных получала инъекцию стерильного физиологического раствора. Животных выводили из эксперимента на 3-и, 7- и 14-е сут. Для морфологического исследования применяли световую микроскопию гистологических срезов, окрашенных гематоксилином и эозином, а также по Ван Гизону. Результаты. Установлено, что развитие остеомиелита носит стадийный характер. На 3-и сут наблюдалась картина острого серозно-гнойного воспаления костного мозга с массивной нейтрофильной инфильтрацией, явлениями тромбоза сосудов и начальными признаками некроза костных балок. К 7-е сут воспаление приобретало гнойно-деструктивный характер с формированием абсцессов, секвестров костной ткани и периостальной реакцией. Отмечалось резкое увеличение количества остеокластов. На 14-е сут процесс переходил в хроническую фазу: отмечалось формирование демаркационного вала из грубоволокнистой костной ткани, окружающей секвестры. Активный остеогенез сочетался с участками деструкции. Заключение. Проведенное исследование демонстрирует, что экспериментальная модель остеомиелита, индуцированного введением Staphylococcus aureus в бедренную кость кроликов, достоверно воспроизводит ключевые патоморфологические стадии заболевания, характерные для человека (острую, деструктивную и хроническую). Полученные данные позволяют использовать данную модель для дальнейшего изучения патогенеза остеомиелита и доклинической оценки эффективности новых методов терапии.

1. Миронов С.П., Цискарашвили А.В., Горбатюк Д.С. Хронический посттравматический остеомиелит как проблема современной травматологии и ортопедии (обзор литературы). Гений ортопедии. 2019;25(4):610–621. doi: 10.18019/1028-4427-2019-25-4-610-621.

2. Римашевский Д.В., Ахтямов И.Ф., Федуличев П.Н., Wessam Z., Устазов К.А., Abdul B., Молдакулов Ж.М., Зиновьев М.П. Патогенетические особенности лечения хронического остеомиелита (обзор литературы). Гений ортопедии. 2021;27(5):628–635. doi: 10.18019/1028-4427-2021-27-5-628-635.

3. Розова Л.В., Годовых Н.В. Антибиотикорезистентность возбудителей хронического посттравматического остеомиелита. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2016;18(1):63–67.

4. Скурихина Ю.Е., Папынов Е.К., Зайцева Е.А., Шичалин О.О. Особенности формирования бактериальных биопленок на керамике различного состава, используемой для ортопедического эндопротезирования. Тихоокеанский медицинский журнал. 2023;1:50–54. doi: 10.34215/1609-1175-2023-1-50-54.

5. Boyle WJ, Simonet WS, Lacey DL. Osteoclast differentiation and activation. Nature. 2003;423(6937):337–342. doi: 10.1038/nature01658.

6. Brady RA, Leid JG, Calhoun JH, Costerton JW, Shirtliff ME. Osteomyelitis and the role of biofilms in chronic infection. FEMS Immunol Med Microbiol. 2006;52(1):13–22. doi: 10.1111/j.1574-695X.2007.00357.x.

7. Claes L, Recknagel S, Ignatius A. Fracture healing under healthy and inflammatory conditions. Nature Rev Rheumatol. 2012;8(3):133–143. doi: 10.1038/nrrheum.2012.1.

8. Costerton JW, Montanaro L, Arciola CR. Biofilm in implant infections: its production and regulation. Internation. J Artificial Organs. 2005;28(11):1067–1074. doi: 10.1177/039139880502801103.

9. Fritz JM, McDonald JR. Osteomyelitis: approach to diagnosis and treatment. Physic Sportsmedicine. 2008;36(1):50–54. doi: 10.3810/psm.2008.12.11.

10. Graves DT, Alshabab A, Albiero ML, Mattos M, Corrêa JD, Chen S, Yang Y. Osteocytes play an important role in experimental periodontitis in healthy and diabetic mice through expression of RANKL. J Clin Periodontol. 2018 Mar;45(3):285-292. doi: 10.1111/jcpe.12851.

11. Gurtner GC, Werner S, Barrandon Y, Longaker MT. Wound repair and regeneration. Nature. 2008;453(7193):314–321. doi: 10.1038/nature07039.

12. Hajdu KS, Baker CE, Moore-Lotridge S.N., Schoenecker J.G. Sequestration and involucrum: understanding bone necrosis and revascularization in pediatric orthopedics. Orthoped Clinic North America. 2024;55(2):233-246. doi: 10.1016/j.ocl.2023.09.005.

13. Kobayashi SD, Malachowa N, DeLeo F.R. Neutrophils and bacterial immune evasion. J Innate Immunity. 2018;10(5-6):432–441. doi: 10.1159/000487756.

14. Lew DP, Waldvogel FA. Osteomyelitis. Lancet. 2004;364(9431):369–379. doi: 10.1016/S0140-6736(04)16727-5.

15. Lucke M, Schmidmaier G, Sadoni S, Wildemann B, Schiller R, Stemberger A, Haas NP, Raschke M. A new model of implant-related osteomyelitis in rats. J Biomed Mater Res B Appl Biomater. 2003 Oct 15;67(1):593-602. doi: 10.1002/jbm.b.10051.

16. Masters EA, Trombetta RP, de Mesy Bentley KL, Boyce BF, Gill AL, Gill SR, et. al. Evolving concepts in bone infection: redefining "biofilm", "acute vs. chronic osteomyelitis", "the immune proteome" and "local antibiotic therapy". Bone Res. 2019 Jul 15;7:20. doi: 10.1038/s41413-019-0061-z.

17. Masters EA, Ricciardi BF, Bentley KLM, Moriarty TF, Schwarz EM, Muthukrishnan G. Skeletal infections: microbial pathogenesis, immunity and clinical management. Nat Rev Microbiol. 2022 Jul;20(7):385-400. doi: 10.1038/s41579-022-00686-0

18. Nauseef WM, Borregaard N. Neutrophils at work. Nat Immunol. 2014 Jul;15(7):602-11. doi: 10.1038/ni.2921.

19. Norden CW. Experimental osteomyelitis. I. A description of the model. J Infect Dis. 1970 Nov;122(5):410-8. doi: 10.1093/infdis/122.5.410.

20. Novack DV, Teitelbaum SL. The osteoclast: friend or foe? Annu Rev Pathol. 2008;3:457-84. doi: 10.1146/annurev.pathmechdis.3.121806.151431.

21. Schindeler A, McDonald MM, Bokko P, Little DG. Bone remodeling during fracture repair: The cellular picture. Semin Cell Dev Biol. 2008 Oct;19(5):459-66. doi: 10.1016/j.semcdb.2008.07.004.

22. Huang S, Wen J, Zhang Y, Bai X, Cui ZK. Choosing the right animal model for osteomyelitis research: Considerations and challenges. J Orthop Translat. 2023 Nov 29;43:47-65. doi: 10.1016/j.jot.2023.10.001.

23. Smeltzer MS, Thomas JR, Hickmon SG, Skinner RA, Nelson CL, Griffith D, Parr TR Jr, Evans RP. Characterization of a rabbit model of staphylococcal osteomyelitis. J Orthop Res. 1997 May;15(3):414-21. doi: 10.1002/jor.1100150314.

24. Trampuz A, Zimmerli W. Diagnosis and treatment of infections associated with fracture-fixation devices. Injury. 2006 May;37 Suppl 2:S59-66. doi: 10.1016/j.injury.2006.04.010.

25. Zheng Y, Rudensky AY. Foxp3 in control of the regulatory T cell lineage. Nat Immunol. 2007 May;8(5):457-62. doi: 10.1038/ni1455