Морфология тибиофеморального сустава крысы при экспериментальном остеоартрозе: 3D-реконструкциЯ на основе техники высокоточного сошлифовывания

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.

суставной хрящ, морфология, остеоартроз, математические методы в биологии, 3D-реконструкции, articular cartilage, morphology, osteoarthrosis, mathematical methods in biology, 3D reconstruction

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. Лукашенко Л. В. Сурфактантное состояние синовиальной жидкости у больных гонартрозом. Травма. 2013; 14 (3): 78-81.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. Хитров Н. А. Современные возможности имплантатов синовиальной жидкости при остеоартрозе. Русский медицинский журнал. 2014; 22 (7): 499-502.

10. 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): 6-15

11. Iwamoto M., Ohta Y., Larmour C., Enomoto-Iwamoto M. Towards Regeneration of Articular Cartilage. Birth Defects Research Part C Embryo Today Reviews. 2013;99 (3): 192-202

12. Ludwig 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/s12891-015-0842-5

13. McNary S. M., Athanasiou K. A., Reddi A. H. Engineering lubrication in articular cartilage. Tissue Engineering Part B Reviews. 2012; 18 (2): 88-100.

14. Novochadov V. V. Growth factor technologies in cartilage tissue engineering (review). Eur. J. Mol. Biotech. 2013; 1: 28-37.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.2015.40

20. 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.