Глава З СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

СТРУКТУРА МЕЖПОЗВОНОЧНЫХ ДИСКОВ НОВОРОЖДЕННЫХ (от О до 10 дней - 18 МД)

Известно, что межпозвоночные диски закладываются в раннем плодном периоде и к моменту рождения человека полностью сформиро­ваны и подразделяются на три части: пульпозное ядро, фиброзное кольцо и замыкательную хрящевую пластинку верхнюю и нижнюю (рис.

I а, б).

Н.В.Попова-Латкина (1963) считает, что развитие дисков в эм­бриональном периоде происходит медленно и к моменту рождения пуль­позное ядро еще не сформировано. Однако, проведенные нами исследо­вания 18 межпозвоночных дисков на уровне 3-7-х грудных позвонков и более 200 дискоб на рсех уровнях, начиная с 3-го шейного и вклю­чая крестец,, получены от 10 новорожденных, не включенные в данную работу, так как изучение проводилось только на световом уровне, убедило нас, что к моменту рождения пульпозные ядра сформированы. Следует отметить, что структура пульпозного ядра у новорожденных не однородна. Часть дисков имеет более "волокнистую” структуру пульпозного ядра и не содержала обширных полей аморфного вещества. В них отсутствуют клетки хорды, характерные для ранних периодов постнатального развития. Такая структура, по нашему мнению, боль­ше свидетельствует о нарушении внутриутробного развития, чем о нормальном его развитии /Павлова М.Н. с соавт., 1984/. Это еще раз убедило наев необходимости тщательного отбора материала, ис­пользуемого в данной работе. Мы брали для исследования только до­ношенных рожденных в условиях нормально протекающей беременности, и погибших от родовых травм, либо в первые десять суток после ро­дов.

- ЗІ -

Рис. І. Межпозвоночные диски человека из книги

В. Д Лак лина и Е.А.Абальмасовой ’’Сколиоз и кифозы’’. Хрящевых замыкательных пластинок на рисунке не видно.

а - вид МД на продольном распиле позвоночника, б - вид сверху, со стороны тела позвонка:

I и 4 - фиброзное кольцо;

3 - пульпозное ядро.

Рис.

ХЗП - хрящевые замыкательные пластинки.

ФК - внутренняя зона фиброзного кольца.

Окраска пикрофуксином. Увеличение х 100.

Наши исследования показали, что при световой микроскопии пульпозное ядро новорожденных имеет удлиненную форму и заполнено, в основном, гомогенным, бледно окрашивающимся основными красителя­ми, межклеточным веществом, в котором можно различить хаотически расположенные тонкие волокнистые и клеточные элементы (рис. 2).

При электронномикроскопическом исследовании в основном веществе выявляется сетчато-гранулярно-филаментозная структура. Эта грану- лярно-филаментозная сеть представляет собой протеогликаны, состав­ляющие главный компонент основного вещества соединительной ткани / Shepard N. , Mitchell М. , 1977; Thyberg С соавт.,

1973, 1975; и др./. Протеогликановая природа гранул и филаментов подтверждается положительной реакцией с применением специфических методов окраски рутением красным и сафранином ”0". Следует отме­тить, что окраска рутением красным и сафранином ”0" выявляет более отчетливо гранулярный компонент протеогликанов, а филаментозный из-за низкой электронной плотности почти не виден. Окраска уранил- ацетатом и цитратом свинца достаточно отчетливо выявляют оба ком­понента ПГ в основном веществе пульпозного ядра (рис. 3 а, б, в). Такая четкость и относительная легкость выявления ПГ в пульпозном ядре, очевидно, объясняется малочисленностью волокнистых элемен­тов в межклеточном веществе и высоким содержанием протеогликанов. Следовательно, высокая степень гидратации ткани пульпозного ядра новорожденных до 38% / Charley , 1952/ обусловлена спецификой его структуры, так как именно прот&лгликанам, по современным представлениям отводится важная роль в связывании и удержании во­ды.

Волокнистые элементы в межклеточном веществе пульпозного яд­ра новорожденных, в основном, представляют микрофибриллы и тонкие фибриллы коллагена диаметром 20 нм, Причем поперечная периодизация не всегда отчетливо выражена.

Рис. 3. Электронная микрофотография пульпозного ядра новорожден ного. ПГ основного вещества пульпозного ядра: а - окраска рутением красным х 60000, б - окраска сафранином ”0" х 60000, - в - окраска уранил-ацетатом х 1-00000.

Рис. 4. Электронная микрофотография межклеточного вещества пульпозного ядра новорожденного.

Видна гранулярно-филаментозная структура основного вещества, представляющая протеогликаны (ПГ) и коллаге новые фибриллы (КФ).

Окраска сафранином ”0". Увеличение х 30000.

При сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) пульпозное ядро новорожденных имеет гомогенный однородный рельеф поверхнос­ти с выбухающими клеточными элементами (рис. 5).

Морфометрический метод исследования и количественный анализ содержания клеток в ткани пульпозного ядра показал, что для ново­рожденных характерна наибольшая частота встречаемости клеток в поле зрения, равная 167+8. Ни в одном из последующих периодов мы не наблюдали такого большого количества клеток.

Клеточные элементы отличаются большим разнообразием форм, степенью зрелости и функциональной активности. Клетки хорды с круп ными округлыми ядрами располагаются чаще группами, соединяясь меж­ду собой длинными цитоплазматическими отростками. Цитоплазма за­полнена филаментами, немногочисленными митохондриями, единичными канальцами зернистой эндоплазматической сети (ЗЭС) и гранулами гликогена (рис. 6). В цитоплазме некоторых из них наблюдаются мно­гочисленные светлые вакуоли и включения гликогена в виде гранул. Чаще других отмечается наличие клеток овальной формы с короткими цитоплазматическими отростками и крупным, округлым ядром. Хрома­тин ядра располагается чаще по ядерной мембране, а цитоплазма за­полнена сетью канальцев и цистерн зернистого эндоплазматического ретикулума (ЗЭС), заполненных содержимым, развитым комплексом Гольджи (КГ) в виде ламелей и уплотненных канальцев и единичных митохондрий (рис.

Фибробластические клетки имеют разную степень зрелости. Одни из них с круглым или овальным ядром, хроматин которого располага­ется преимущественно вблизи ядерной мембраны. Цитоплазма клеток богата свободными рибосомами и полисомами, содержит единичные ко-

Рис. 5. СЭМ. Сглаженный рельеф поверхности пульпозного ядра новорожденного.

Увеличение х 600.

Рис. S. Электронная микрофотография.

Клетки хорды зоны пульпозного ядра новорожденного.

В цитоплазме единичные вакуоли (В) и митохондрии (М), короткие канальцы ЗЭС и многочисленные филаменты. Увеличение х 4500.

Рис. 7. Электронная микрофотография, хондробластической

клетки пульпозного ядра новорожденного. В цитоплазме сеть канальцев ЗЭС, вакуоли КГ.

Увеличение 4500.

роткие канальцы ЗЭС, слабо выраженный КГ и небольшие митохондрии с плотным матриксом. Особенностью этих клеток является наличие в цитоплазме многочисленных везикул, в том числе пиноцитозных, и беспорядочно расположенных тонких филаментов (5-Ю нм). Такая структура характерна для клеток с интерцеллюлярным обменом, син­тезирующих белки не для внешней секреции, а для собственных нужд. /Токин И.Б., 1970/ (рис. 8).

Кроме того, в ткани пульпозного ядра новорожденных присутст­вуют клетки, которые трудно с полной уверенностью отнести к како­му-либо определенному типу. Такие клетки имеют удлиненную форму, ядро неправильной формы, чаще располагается эксцентрично. Обращает внимание наличие в цитоплазме густой сети канальцев и цистерн зер­нистой эндоплазматической сети, с оптически плотным содержимым.

Фиброзное кольцо новорожденных имеет слоистое строение. В нем определяются наружная зона, состоящая из более плотных тонких сло­ев коллагеновых волокон и рыхлая внутренняя - зона волокнистого, хряща. При гистологическом исследовании наружная зона фиброзного кольца состоит из плотных, узких, четко отграниченных друг от дру-

Рис. 8. Электронная микрофотография.фибробластической клетки пульпозного ядра новорожденного. В цитоплазме много­численные везикулы (В) и пиноцитозные пузырьки (ІШ), нитчатые филаменты и полисомы.

Увеличение х 20000.

Рис. 9. Электронная микрофотография фибробласто-подобной

клетки пульпозного ядра новорожденного. В цитоплазме хорошо развитая сеть канальцев и цистерн ЗЭС и комп­лекс Гольджи (КГ) в виде небольших вакуолей.

Ув. х 4500.

га пластинок, которые располагаются концентрическими рядами, охва­тывая часть сегмента диска. Следует отметить некоторые различия в структуре фиброзного кольца с вентральной и дорзальной сторон. С вентральной стороны пластины несколько шире и короче, располагают­ся более рыхло.

Каждая пластина состоит из коллагеновых волокон, между которы ми можно видеть эластические волокна. Кровеносные сосуды распола­гаются между пластинами (рис. 10).

При сканирующей микроскопии наружные слои имеют вид плотных тяжей, четко выделяющихся на фоне более рыхлых промежутков. Волок­на в пластинах имеют несколько извитую форму. Между волокон видны полости,^которых располагаются клетки (рис. II).

При трансмиссионной микроскопии волокна, составляющие пласти­ны наружней зоны состоят из отдельных, строго ориентированных пуч­ков коллагеновых фибрилл, разделенных участками основного вещества имеющего гранулярно-филаментозную структуру (рис. 12).

Клеточные элементы наружной зоны фиброзного кольца новорожден пых представлены активно функционирующими фибробластическими клет­ками. Цитоплазма одних клеток заполнена развитой сетью канальцев ЗЭС и везикулами ..комплекса Гольджи (КГ), крупными митохондриями со светлым матриксом и пристеночными кристами, полисомами, рибосо­мами и немногочисленными нитчатыми филаментами (рис. 13). Цитоп­лазма других фибробластов была вся заполнена раздутыми канальцами ЗЭС и трубчато-филаментозными структурами, собранными в ориенти­рованные вдоль длинной оси клетки пучки (рис. 14). Целостность ци­топлазматической мембраны нарушена и наблюдаются явления нлазмоци- тоза. Подобная структура характерна для клеток, находящихся в ус­ловиях функционального напряжения, в частности, фибробластов, сек­ретирующих коллаген /Михайлов И.Н., Виноградова Е.В., 1983; Shahrenas Е. с соавт., 1979; Hashimoto К. , 1978; и др./. В

Рио. 10. Микрофотография продольной связки и наружной зоны фиброзного кольца новорожденного. Между пластинами кровеносные сосуды./

Окраска гематоксилин-эозином. Увеличение.

Окуляр 60. Объектив 10.

Рис. II. СЭМ. Структура наружной зоны фиброзного кольца

новорожденного. Видно чередование плотных и рыхлых пластин.

Увеличение х 1000.

Рис. 12. Электронная микрофотография коллагенового волокна, образующего пластины наружной зоны фиброзного коль­ца новорожденного. Между пучками ориентированно расположенных коллагеновых фибрилл прослойки основ­ного вещества гранулярно-филаментозной структуры. Ув. х 14600.

Рис. ІЗ. Электронная микрофотография активно функционирующего фибробласта наружной зоны ФК. В цитоплазме развитая система канальцев ЗЭС и многочисленных вакуолей и цистерн КГ, митохондрии со светлыми матриксом и нем­ногочисленными филаментами.

Увеличение хЮЮ

Рис. 14. Электронная микрофотография другого типа активного секретирующего фибробласта наружной зоны ФК. Цитоплазма заполнена пакетами нитчатых филаментов (НФ) разбухшими канальцами ЗЭС и митохондриями (М). Увеличение х 14200.

межклеточном веществе вблизи таких клеток всегда наблюдаются скоп­ления филаментов и формирующихся коллагеновых фибрилл.

Внутренняя зона фиброзного кольца представлена волокнистым хрящем. Наружная часть этой зоны еще сохраняет пластинчатое стро­ение, однако пластинки более широкие и рыхлые. Они еще сохраняют концентрическое расположение (рис. 15). В более глубоких слоях пластинки рыхлые, волокна, составляющие пластинки, образуют мно­жественные анастомозы с волокнами соседних пучков. Это особенно отчетливо видно в поле зрения сканирующего микроскопа (рис. 16). Ближе к пульпозному ядру слоистая структура нарушается, так как коллагеновые волокна не образуют пластин, а переплетаясь и давая множественные анастомозы с соседними пучками волокон, образуют густую сеть. На границе с пульпозным ядром фиброзное кольцо пост­роено из тонких, нежных волоконец без строгой ориентации - это слой тонковолокнистого хряща.

Волокнистый хрящ богат клетками, среди которых наблюдаются как фибробластические, так и хрящевые, причем количество послед­них увеличивается по мере приближения к пульпозному ядру. Хондро­циты образуют изогенные группы, у новорожденных они немногочислен­ны и чаще состоят из двух клеток.

Трансмиссионная электронная микроскопия волокнистого хряща выявляет большое разнообразие функционального состояния и степени зрелости клеточных элементов. Одни клетки находятся в состоянии активного синтеза - неправильной формы ядро, хроматин располага­ется по ядерной мембране, отчетливо выявляется ядрышко; в цитоп­лазме обильно развитая система канальцев и цистерн ЗЭС, заполнен­ных мелкозернистым содержимым и явления клазмацитоза (рис. 17).

В других клетках синтезирующий аппарат отсутствует. Цитоплаз­ма таких клеток светлая, в ней наблюдаются лишь митохондрии с плод ный матриксом и рибосомы. Эти клетки можно отнести к зрелым фиб­робластам, так они имеют резко удлиненную форму, овальное или ок-

Рис. 15. Микрофотография внутренней зоны фиброзного кольца ново­рожденного. Пластинчатое строение сохраняется, пластины более широкие и рыхлые, и имеют разную ориентацию ф волокон.

Окраска пикрофуксином. Увеличение.

Объект 6. Окуляр 10.

CL

Рис. 16. СЭМ. Структура внутренней зоны фиброзного кольца новорожденного. Более рыхлое расположение волокон и многочисленные анастомозы между пучками волокон.

сь/Увеличение 3 00. 8) 4%$,личе.цие IOQOQ.

Рио. 17. Электронная микрофотография активно секретирующей клетки зоны волокнистого хряща фиброзного кольца новорожденного. Неправильной формы ядро с ядрышком (ЯД), плотная цитоплазма с обильной системой каналь­цев и цистерн ЗЭС и явлениями клазмацитоза. Увеличение х 14600.

руглое ядро, расположенное в центре клетки, хроматин ядра опти­чески плотный и равномерно распределяется по всему ядру, ядрышко не определяется (рис. 18).

Отмечаются и изогенные группы, чаще состоящие из двух клеток.

Б цитоплазме их выявляется обильная система канальцев и цистерн зер нистой эндоплазматической сети, заполненных содержимым и развитый комплекс Гольджи в виде многочисленных вакуолей. Цитоплазматичес­кая мембрана отчетливо сохраняется на всем протяжении клетки (рис. 19).

Хрящевые замыкательные пластинки занимают промежуточное поло­жение между телами позвонков, отделяя пульпозное ядро сверху и снизу от позвонков.

Хрящевые пластинки у новорожденных широкие и занимают большую часть диска..

Со стороны, обращенной к телу позвонка, располагается эпифи­зарная зона роста позвонка, имеющая колонковую структуру (рис. 20). У новорожденных эта зона довольно широкая, колонки ровные, хотя иногда наблюдаются сужения или расширения,полости и кисты, запол­ненные сосудами и клеточными элементами костного мозга, либо бес­структурной массой. Такие кисты могут внедряться и в замыкательную пластинку на значительную глубину (рис. 21). Подобные изменения однородности структуры не являются редкими и мы согласны с Т.П.Ви- ноградовой (1963), которая считает это физиологическим процессом и связывает наличие кист с ростом тел позвонков в ширину.

Эпифизарная зона роста постепенно переходит в замыкательную пластинку. Через эту зону проходят продукты метаболизма в замыка­тельную пластинку и далее в пульпозное ядро.

Замыкательные пластинки новорожденных широкие, с большим ко­личеством клеточных элементов, .более интенсивно воспринимают кра­сители, чем в более поздние периоды развития. Межклеточное вещес­тво состоит из густой сети микрофибрилл и коллагеновых фибрилл,

Рис. 18. Электронная микрофотография фибробластической клетки зоны волокнистого хряща фиброзного кольца.новорожден­ного. Б цитоплазме отсутствует развитый синтетический аппарат.

Увеличение х 30 ООО.

Рис. 19. Электронная микрофотография изогенной группы из двух

хрящевых клеток зоны волокнистого хряща новорожденного. В цитоплазме развитая система канальцев ЗЭС, заполнен­ных содержимым и вакуоли КГ. х 20 ООО.

Рис. 20. Микрофотография колонковой структуры эпифизарной зоны

роста позвонка и замыкательная пластинка новорожденного. Окраска пикрофуксином. Увеличение.Объектив 6, окуляр 10.

Рис. 21. Микрофотография крупной кисты, заполненной клетками костного мозга и сосудами в замыкательной пластинке новорожденного.

Окраска пикрофуксином. Увеличение.Объектив 6, окуляр 10.

иглеющих определенную ориентацию (рис. 22). При сканирующей микрос­копии хрящевые пластинки имеют тонко-волокнистую структуру с полос­тями, в которых находятся клеточные элементы (рис. 23).

Для хрэщевых замыкательных пластинок новорожденных характер­но обилие клеточных алиментов, среди которых имеются не только хрящевые, но и фибробластические. Причем, последние располагаются преимущественно на стороне, обращенной к пульпозному ядру, а груп­пы хрящевых на противоположной стороне, то есть со стороны эпифи­зарной зоны роста.

Трансмиссионная микроскопия выявляет разную степень зрелости и функциональной активности клеток. Зрелые активно функционирующие хондроциты располагаются, имедегкрупное ядро, с участками конденси­рованного хроматина как на ядерной мембране, так и в центре ядра.

В цитоплазме округлой формы канальцы ЗЭС, заполненные мелкозернис­тым содержимым, комплекс Гольджи в виде многочисленных плоских канальцев хорошо развит и располагается вблизи ядра, митохондрии немногочисленные.со светлым матриксом и короткими пристеночными кристами (рис. 24).

Фибробластические клетки имеют вытянутую форму, продолгова­тое ядро и плотную цитоплазму.

Хроматин ядра конденсируется преимущественно по ядерной мем­бране, отчетливо выявляется ядрышко. В оптически плотной цитоплазме канальцы зернистой эндоплазматической сети и плотные мелкие мито­хондрии. Такая ультраструктура свидетельствует о функциональной активности клетки (рис. 25).

Наблюдались и малодифференцированные клетки с крупным ядром и небольшим объемом плотной цитоплазмы, заполненной только много­численными рибосомами и филаментами. Среди функционально-активных клеток в хрящевой замыкательной пластинке новорожденных отмеча­лись клетки с признаками дистрофических изменений. Они выглядели плотными, часто содержали сморщенное ядро, оптически плотную ци-

Рис. 22. Электронная микрофотография межклеточного вещества хрящевой замыкательной пластинки новорожденного. Увеличение 4600.

Рис. 23. СЭМ. Волокнистая структура хрящевой замыкательной пластинки новорожденного с клеточными лакунами. Увеличение .1000.

Рис. 24. Электронная микрофотография хондроцита зоны хрящевой замыкательной пластинки новорожденного. В цитоплазме уплощенные канальцы КГ и развитая ЗЭС, митохондрии, жировая капля.

Увеличение 14 500.

Рис. 25. Электронная микрофотография фибробласта зоны хрящевой замыкательной пластинки новорожденного. Удлиненная форма клетки, продолговатое ядро с ядрышком и кон­денсированным хроматином. В плотной цитоплазме канальцы ЗЭС.

Увеличение 4200.

топлазму, нрупные вакуоли с липидами, иногда лизосомами и гипер­плазированным комплексом Гольджи (рис. 26). Наличие таких клеток, по нашему мнению, не связано с развитием дегенеративных процессов, а является отражением физиологической перестройки ткани в процес­се развития.

Как показывает анализ состава и ультраструктуры клеточных элементов и межклеточного вещества, структура хрящевых замыкатель­ных пластинок новорожденных больше соответствует структуре волок­нистого хряща, а замыкательные пластинки по краю диска непосред­ственно соединяются с внутренней зоной фиброзного кольца. Причем, волокна фиброзного кольца переходят в волокна замыкательных плас­тинок (рис. 27). Таким образом, создается замкнутое кольцо для пульпозного ядра, соединяя все три компонента в единую систему - межпозвоночный диск.

Итак, проведенные нами исследования ультраструктуры межпозво­ночных дисков грудного отдела новорожденных показали, что к момен­ту рождения они полностью сформированы. Для пульпозных ядер харак­терно наличие большого количества клеток и разнообразие форм, сре­ди которых преобладают фибробластические и хондробластические. Волокнистые элементы немногочисленны и представлены, в основном, единичными микрофибриллами и тонкими диаметром 20-30 нм коллагено­выми фибриллами. Большие поля основного вещества, имеющего грану- лярно-филаментозную структуру, как подтверждает гистохимическая реакция с рутением красным и сафранином "0”,содержат протеоглика- ны. Последние, по современным представлениям способны связывать воду. Таким образом, высокая степень гидратации пульпозного ядра обеспечивается спецификой его структуры уже к моменту рождения. Плотное фиброзное кольцо способствует поддержанию высокого внутри— дискового давления. Особенности структуры фиброзного кольца: сло­истость и чередование пластин разной плотности и переход волокон

Рис. 26. Электронная микрофотография клетки зоны замыкательной пластинки с признаками дегенерации: плотная цитоплазма, раздутые канальцы ЗЭС, вакуолизированный комплекс Голь­джи (КГ), сморщенное ядро и отсутствие цитоплазматичес­кой мембраны. Новорожденный.

Ув. х 4500.

Рис. 27. Микрофотография зоны перехода пластин фиброзного кольца в хрящевую замыкательную пластинку.

Окраска гематоксилин-эозин. Увеличение объектив 6, окуляр 10.

из одной пластины в другую характерны для новорожденных.

Хрящевые замыкательные пластинки новорожденных представляют

волокнистый хрящ, богатый клеточными элементами разной степени зрелости и функциональной активности.