Глава 5 СОСТОЯНИЕ СТРУКТУРНЫХ КОМПОНЕНТОВ МЕКП03В0Н0ЧНЫХ ДИСКОВ ДЕТСКОГО ВОЗРАСТА

(Периоды: раннее детство от I года до 2 лет первый период детства от 3 до 7 лет второй период детства от 8 до 12 лет - мальчики

от 8 до II лет - девочки).

Всего исследовано 36 дисков.

Исследования гистологических препаратов показали, что пуль­позное ядро детей в возрасте от I до 2-х лет (период раннего дет­ства) занимает значительную часть диска и имеет довольно четкую границу как с замыкательными хрящевыми пластинками, так и с фиб­розным кольцом. Обращает внимание сохранение большого количества клеток хорды с длинными цитоплазматическими отростками в некото­рых дисках. Хрящевые клетки распределяются либо изолированно, ли­бо изогенными группами, обычно из двух клеток. Фибробластические клетки - всегда изолированно (рис. 46). При подсчете количества клеток в поле зрения число их уменьшается по сравнению с груднич­ковым возрастом и равняется 43+3. Трансмиссионная электронная микроскопия позволяет выявить, что среди клеточных элементов пре­обладают зрелые клетки. Функционально активных клеток с развитым синтетическим аппаратом в этом периоде мы не наблюдаем. Зрелые хондроциты содержат в цитоплазме многочисленные вакуоли и гранулы гликогена. Система канальцев ЗЭС и ПК были слабо выражены. Встре­чаются клетки с плотным ядром, неправильной формы, структура хро­матина в нем нечеткая. Цитоплазма заполнена разбухшими канальца­ми ЗЭС, многочисленными вакуолями, крупными жировыми каплями и миелиновыми тельцами. Есть и некротические клетки. Уменьшение об­щего количества клетов связано, вероятно, с быстрым ростом, диф-

Рис. 46. Структура пульпозного ядра МД с крупными скоплениями клеток хорды и обширными бесклеточными полями. Воз­раст 2 года.

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

Рис.

Окраска гематоксилин-эозином. Возраст 6 лет.

ференцировкой клеток и усиленным процессом обмена в них, и не связано с развитием каких-либо дегенеративных изменений.

В межклеточном веществе пульпозного ядра этого периода раз­вития наблюдаются большие бесклеточные поля, в которых выявляется только тонкая гранулярно-филаментозная сеть основного вещества.

При исследовании пульпозного ядра в сканирующем микроскопе оно имеет такой же гладкий рельеф поверхности, как и в грудничко­вом возрасте.

Трансмиссионная микроскопия выявляет более тонкую структуру межклеточного вещества, степень зрелости и функциональной актив­ности клеток. Из волокнистых элементов в межклеточном веществе, в основном, наблюдаются микрофибриллы и тонкие коллагеновые фибрил­лы, промежутки между которыми заполнены основным веществом грану­лярно-филаментозной структуры. Плотность волокнистых элементов неравномерна. Местами микрофибриллы и коллагеновые фибриллы имеют упорядоченное строение, образуя небольшие рыхлые пучки, но в основ ном, они располагаются без определенной ориентации, изолированно.

Структура пульпозного ядра детей в возрасте от 3-х до 7 лет (период первого детства) мало отличается от предыдущего срока, следует отметить лишь большее количество и разнообразие волокнис­тых элементов в межклеточном веществе. Кроме микрофибрилл и кол­лагеновых фибрилл в пульпозном ядре присутствуют эластические во­локна, причем располагаются не только по периферии пульпозного яд­ра, но и в центральной его части. Они состоят из аморфного вещест­ва в центре и микрофибрилл по периферии волокна. Обращает внима­ние присутствие большого количества разнообразных по форме необыч­ных поперечно-исчерченных филаментозных агрегатов. Последние сос­тоят из пучков тонких, рыхло расположенных филаментов с диаметром 4-6 нм, с правильно чередующимися поперечными светлыми и темными полосками. Ширина всего периода равна 120 нм, причем ширина тем­ной полосы 55 нм, а светлой - 65 нм.

Данные литературы и наши наблюдения позволяют считать, что описанные структуры широко распространены, неспецифичны и возмож­но являются одной из форм структурной разновидности коллагена. Их появление ОДНИ авторы / Ishikawa й. И noriuchi R. , 1975/ связывают с изменением интенсивности синтеза коллагена, увеличе­нием содержания гликозаминогликанов, другие / Karlson и. L. с соавт., 1971; Buckwalter J. А. с соавт., 1979/ с механическим- воздействием на ткани. Учитывая тот факт, что СВГА в пульпозных ядрах межпозвоночных дисков чаще наблюдаются в период активного роста, можно согласиться с мнением указанных авторов, что увеличе ние механической нагрузки на ткань может явиться одной из причин, обусловливающих формирование описанных форм коллагена.

Среди клеточных элементов этого возрастного периода происхо­дит увеличение количества клеток по сравнению с периодом раннего

детства от 43+3 до 59+3 в поле зрения. Увеличение клеточных эле-

•>*

ментов, вероятно, происходит за счет пролиферации клеток зоны во­локнистого хряща. В пульпозном ядре преобладают зрелые хондроциты окруженные характерным галло- или капсулой, состоящей из сети тон чайших филаментов и гранул. Ядро клеток округлое с глыбками кон­денсированного хроматина, цитоплазма светлая с умеренно развитой системой округлых канальцев ЗЭС и комплексом Гольджи в виде плос­ких канальцев и ламелей. Такая ультраструктура свидетельствует об

Рис.

Увеличение 4500.

Рис. 49. Удлиненная форма поперечно-исчерченных филаментозных агрегатов (GBPA) в пульпозном ядре. Возраст 4 года. Увеличение 20000.

умеренной активности клеток (рис. 50 а, б). На гистологических препаратах отчетливо выявляется, что период второго детства (от 8 до 12 лет) в межклеточном веществе происходит еще большее накоп­ление волокнистых элементов и уменьшение клеточных (рис. 51).

При трансмиссионной микроокопии в межклеточном веществе мож­но наблюдать не только тонкие единичные коллагеновые фибриллы, но и фибриллы большего диаметра 40-60 нм, которые имеют определенную ориентацию. Среди фибрилл коллагена встречаются и СВГА (рис. 52). Следует отметить, что появляются небольшие скопления плотного зер­нистого материала, особенно хорошо различимого на фоне сетчато- филаментозной структуры основного вещества (рис. 53).

Среди клеточных элементов отмечается уменьшение общего коли­чества, так и функционально активных клеток. Подсчет количества клеток в поле зрения подтверждает, что их число уменьшается от 59+3 в периоде первого детства до 40+3 в период второго детства, для этого возраста характерно большее разнообразие по степени зре­лости и функциональной активности клеток. Одни хондроциты имеют крупное ядро с ядрышками и хроматином, расположенным вблизи ядер­ной мембраны. Цитоплазма заполнена короткими канальцами ЗЭС и ми­тохондриями с плотным матриксом. Компактно организованный КГ пред­ставлен многочисленными вакуолями и узкими канальцами. Гранулы гликогена еще не образуют локальных скоплений. Этот тип клеток соответствует более молодым хондроцитам (рис. 54). Другие хряще­вые клетки имеют более крупный объем. Цитоплазма их бедна органел­лами. Сохраняются канальцы гранулярного, но больше гладкого рети­кулума, единичные набухввм£ митохондрии и крупные светлые вакуоли.

В перинуклеарной зоне цитоплазма содержит скопления филаментов. Вокруг этих клеток можно видеть скопления электронного плотного материала (рис. 55). Анализ ультраструктуры показывает, что подоб­ные клетки можно рассматривать как стареющие, менее активные в функ

Рис. 50. Хондроцит зоны пульпозного ядра, окруженный характерным галло, состоящим из филаментов и гранул. Возраст 4 года.

Увеличение 4500.

комплекс Гольджи (КГ), округлые канальцы ЗЭС, филаменты (Ф).

Увеличение 20000.

Рис. 51. Структура пульпозного ядра Ж с большими полями бесклеточной ткани. Среди клеток преобладают хон- дроциты. Возраст 12 лет. Окраска гематоксилин-эозин. Увеличение. Окуляр 10, объектив 6.

Рис. 52. Рыхлый пучок филаментозных агрегатов (СВРА) и колла­геновых фибрилл в межклеточном веществе пульпозного ядра. Возраст 12 лет.

Увеличение 20000.

ІОІ

Рис. 53. Сетчато-гранулярно-филаментозная структура основного вещества пульпозного ядра. Зернистый материал (ЗМ), поперечно-исчерченные филаментозные агрегаты (CBFA). Возраст II лет. '

Увеличение 4500.

Рис. 54. Хондроцит ■ зоны пульпозного ядра, окруженный плотным галло. В цитоплазме короткие канальцы ЗЭС, оптически плотные тельца. Возраст 12 лет.

Увеличение 4500.

юз

Рис. 55. Хондроцит с признаками ’’старения”: скопление филамен- тов, бедность клеточными органоидами.

циональном отношении.

Третья разновидность хондроцитов характеризуется признаками дистрофических изменений: наличие в цитоплазме жировых капель, ли­зосом или аутофагосом (рис, 56).

Фиброзное кольцо детей в возрасте от I до 2-х лет (период ран него детства) имеет слоистое строение и довольно четкую границу с пульпозным ядром.

Наружная зона его состоит из плотных, узких, четко отграни­ченных пластин, располагающихся концентрическими рядами (рис. 57). Слоистое строение фиброзного кольца особенно отчетливо выявляется при сканирующей микроскопии (рис. 58). Между пластинами проходят кровеносные сосуды, больше в задне-боковой части фиброзного коль­ца. В толще пластин выявляются прямые или слегка волнистые эласти­ческие волокна. Коллагеновые волокна, составляющие пластины, кра­сятся пикрофуксином в красный цвет, но в толще пластин имеются прослойки желто-оранжевого цвета.

При электроняомикроскопическом исследовании можно видеть, что волокна пластин состоят из пучков - ориентированных коллагеновых фибрилл, разделенных прослойками основного вещества. Клеточные эле менты наружной зоны представлены преимущественно зрелыми фиброб­ластами и фиброцитами, имеют удлиненную веретенообразную форму.

Внутренняя широкая зона фиброзного кольца представлена волок­нистым хрящом. Наружные ее слои имеют еще слоистое строение, но границы между пластинами менее четкие, а сами пластины широкие и более рыхлые (рис. 59). В глубоких слоях, то есть ближе к пульпоз— ному ядру пучки волокон переплетаются, образуя многочисленные анас­томозы, теряют строгую ориентацию и истончаются (рис. 60).

При исследовании внутренней зоны фиброзного кольца в скани­рующем микроскопе отчетливо выявляется- рыхлая ячеистая структура широких пластин. Границы между ними менее отчетливы. В толще .плас— тин можно видеть лакуны, в которых располагаются группы хрящевых

Рио. 56. Хондроцит зоны пульпозного ядра с признаками дистрофии. В цитоплазме аутофагооома (Аф) и скопление гликогена. Возраст 13 лет.

Увеличение 4200.

Рис. 57. Плотные узкие пластины наружной зоны фиброзного кольца.

Возраст I год. Окраска пикрофуксином. Увеличение. Окуляр 10, объектив 6.

Рис. 58. СЭМ. Чередование плотных и рыхлых пластин в наружной зоне фиброзного кольца. Возраст 2 года.

Увеличение 1000.

Рис. 59. Широкие пластины внутренней зоны фиброзного кольца. Возраст 2 года. Окраска пикрофуксином.

Увеличение. Объектив 6, окуляр 10.

Рис. 60. Отсутствие слоистости в пограничной зоне волокнистого хряща фиброзного кольца и пульпозного ядра. Возраст 2 года. Окраска пикрофуксином.

Увеличение. Объектив 6, окуляр 10.

клеток (рис. 61).

При электронномикроскопическом исследовании в этой зоне наб­людается более рыхлое расположение пучкоз коллагеновых фибрилл раз­ной толщины (рис. 62). Среди тонких коллагеновых фибрилл наблюда­ются и эластические волокна.

Клеточных элементов во внутренней зоне значительно больше, чем в наружной, в основном, это хрящевые клетки разной степени зрелости. Среди них отмечаются малодифференцированные клетки с крупным ядром и узким слоем плотной цитоплазмы, бедной клеточными органоидами. Другие клетки с многочисленными цитоплазматическими отростками также имеют крупное ядро, хроматин которого конденси­ровался не только по ядерной мембране, но и равномерно распределял­ся в виде плотных скоплений по всему ядру. Плотная цитоплазма клет­ки, располагающаяся в виде узкого слоя, содержит многочисленные митохондрии. В перицеллюлярной зоне отчетливо определяются много­численные гранулы (рис. 63). В цитоплазме некоторых клеток наблю­дались скопления гранул гликогена и гиперплазия пластинчатого ком­плекса, расширенные каналы ЗЭС и крупные вакуоли с гранулярным содержимым. В перицеллюлярной зоне и по краю цитоплазматической мембраны этих клеток располагаются многочисленные секреторные гра­нулы (рис. 64).

Фиброзное кольцо у детей в возрасте от 3 до 7 лет продолжает увеличиваться в объеме, главным образом, за счет расширения его внутренней зоны. Именно в этой зоне наблюдается клеточная пролифе­рация, приводящая к образованию многоклеточных изогенных групп.

В возрасте от 7 до 12 лет в фиброзном кольце мы также не наб­людали заметных изменений структуры. Можно только отметить уплотне­ние наружных пластин и увеличение внутренней зоны - зоны г/иубоЖ>- волокнистого и тонковолокнистого хряща.

Наружная зона сохраняет плотное слоистое строение, с четкой

Внутренняя зона Наружная зона

Рио. 61. СЭМ. Широкие рыхлые пластины внутренней зоны фиброз­ного кольца без четкой границы между слоями и плот­ные пластины с чередующимися с рыхлыми в наружной зоне, и четкой границей между пластинами.

Возраст 2 года.

Увеличение 100.

Рис. 62. Ультраструктура внутренней зоны фиброзного кольца. Фибриллы коллагена располагаются без строгой ориентации. Возраст 2 года.

Увеличение 20000.

Рис. 63. Электронная микрофотография секретирующей клетки внутренней зоны фиброзного кольца с крупным ядром плотной цитоплазмой и многочисленными гранулами секрета в перицеллюлярной зоне. Возраст 2 года. Увеличение 4500.

Рис. 64. Электронная микрофотография хондроцита, окруженного зоной разрежения основного вещества. В цитоплазме гиперплазированный комплекс Гольджи (КГ), вакуоли (В) с гранулами секрета. Такие же гранулы в перицеллюляр­ной зоне. Внутренняя зона фиброзного кольца.

Возраст 2 года.

Увеличение 4500.

границей пластин, которые окрашиваются пикрофуксином большей час­тью в желто-оранжевый цвет. Внутренняя зона имеет такое же, как в предыдущий период^крупноячеистое строение, так как пластины становятся шире, границы между ними стираются, образуются много­численные анастомозы между волокнами.

Клеточные элементы наружной зоны фиброзного кольца представ­лены фиброцитами и фибробластами. Во внутренней зоне преобладают хрящевые клетки разной степени зрелости, которые не отличаются существенно от предыдущего срока. В этот период можно отметить увеличение общего количества клеток и изогенных групп.

Хрящевая замыкательная пластинка, как показали наши иссле­дования, к концу первого года жизни приобретает строение гиалино­вого хряща. В возрасте от I года до 2 лет она широкая и имеет чет кую границу с пульпозным ядром. При сканирующей электронной мик­роскопии (СЭМ) в хрящевой ткани отчетливо выявляется густая сеть переплетающихся коллагеновых фибрилл с полостями, в которых рас­полагаются хондроциты. Исследования ультраструктуры показали, что клеточные элементы характеризуются разнообразием по степени зре­лости и функциональной активности.

К наиболее распространенной клеточной форме можно отнести секретирующие хондроциты. В перицеллюлярной зоне этих клеток, при окраске сафранином "О” выявляется большое количество ярких гра­нул, соединенных филаментами и скоплениями электронно плотного зернистого материала (рис. 65). Положительная окраска сафранином "О" позволяет рассматривать эти гранулярно-филаментозные структу­ры как протеогликаны (ПГ). Другой разновидностью клеточных эле­ментов были зрелые клетки, цитоплазма которых заполнена гранулами гликогена. Эти клетки иногда имели удлиненную форму. Зона разря­жения вокруг них отсутствовала. Часто в таких клетках наблюдались

признаки старения - слабо развитая эндоплазматическая сеть, круп­ные

- II4 -

Рис. 65. Электронная микрофотография. Протеогликаны (ПГ) и скопления зернистого материала (ЗМ) в перицеллю­лярной зоне хондроцита хрящевой'замыкательной плас­тинки. Окраска сафранином ”0” и цитратом свинца. Возраст 2 года.

Увеличение 20000.

- 115

ные жировые капли, вакуоли и лизосомы (рис. 66). Наблюдались и изогенные группы, чаще из двух клеток.

В возрасте от 3 до 7 лет отмечались те же структурно-функ­циональные варианты клеток. В межклеточном веществе мы наблюдали широкие фибриллы с поперечными периодами равными 20 нм и часто расщепленными концами. В литературе их называют амиантоидными или асбестоидными и подробно описаны нагли в грудном возрасте (рис. 67).

В периоде второго детства, то есть в возрасте от 8 до 12 лет в эпифизарной зоне роста происходят нарушения в структуре колонок хрящевых клеток. Появляются многочисленные полости, заполненные гомогенным'содержимым, колонки клеток значительно укорачиваются. Развитие дистрофических процессов в этой зоне связано с процессом роста позвоночника и обусловлено физиологическими изменениями. Однако, эти дистрофические процессы отражаются на процессе обмена в хрящевой замыкательной пластинке в связи с изменением процессов диффузии продуктов метаболизма через зону роста. В этой связи мы приводим описание изменений в структуре эпифизарной зоны роста, которая не относится к Ж» но играет важную роль в трофике тканей диска.

В возрасте от 7 до 12 лет клеточный состав становиться более однородным, с преобладанием зрелых хондроцитов, хотя наблюдаются и изогенные группы молодых хрящевых клеток. Они имеют крупное округлое ядро и небольшой слой цитоплазмы, содержащей единичные митохондрии и небольшие канальцы эндоплазматического ретикулума (рис. 68). Амиантоидные волокна мы наблюдали во всех исследуемых в этом возрастном периоде хрящевых замыкательных пластинках.

Таким образом, хрящевые замыкательные пластинки так же, как и другие компоненты ВД изменяются с возрастом. Исследования их ультраструктуры позволили нам выяеить функциональную активность клеток в различные периоды роста. Повышение секретирующей актив-

Рис.66.Электронная микрофотография "стареющей" клетки зоны хрящевой замыкательной пластинки.В цитоплазме гранулы гликогена (ГЛ), вакуоли(В),жировая капля(ЖК).Возраст 2 года.Увеличение 4200.

Рис.67.Электронная микрофотография амиантоидных волокон в гиалино­вом хряще замыкательной пластинки.Возраст 4 года. Увеличение 20 ООО.

Рис. б%. Электронная микрофотография изогенной группы из двух клеток с цитоплазмой, бедной клеточными органоидами. Возраст 12 лет.

Увеличение 4200.

ности клеток отмечены нами в возрастной группе от 2 до 7 лет.

Спад функциональной активности клеток, наблюдаемый в возрасте от 8 до 12 лет, вероятно, обусловлен изменениями условий диффузии продуктов метаболизма в связи с развитием дегенеративных процес­сов в эпифизарной зоне и выделением некротических гормонов в меж­клеточное вещество.

Заключение. Итак, проведенные нами исследования ультраструктуры межпозвоночных дисков человека в периоды детства показали, что все составные части диска перестраиваются как еди­ная система с возрастом и безусловно с изменением нагрузки на позвоночник. Электронномикроскопические данные выявили связь меж­ду структурно-функциональным состоянием клеточных и волокнистых элементов. Полученные нами данные ультраструктуры клеток и меж­клеточного вещества пульпозного ядра МД в периоды детства, позво­лили установить различную степень функциональной активности клеточ ных и состав волокнистых элементов. После периода активного функ­ционального состояния клеток пульпозного ядра в первый год жизни отмечена стабилизация клеточной активности. Преобладание зрелых хондроцитов в период роста с 2 до 10 лет обеспечивает поддержание достаточного тканевого гомеостаза для формирования волокнистых элементов межклеточного вещества. В этот период наблюдается наи­большее число и разнообразие форм коллагеновых структур. Дальней­ший подъем клеточной активности начинается с возраста 10 лет. В этот период опять наблюдается увеличение активно секретирующих клеток, обеспечивающих накопление основного вещества и волокнис­тых элементов.

В фиброзном кольце клеточная пролиферация и функциональная активность клеток приводят к постоянному развитию и созреванию новой волокнистой ткани. В результате толщина и прочность фиброз­ного кольца увеличивается, обеспечивая механические свойства, необходимые для поддержания высокого внутридискового давления в пульпозном ядре, которое увеличивается при нагрузке в 1,5 раза / Nachemson А. , 1955, 1970/.

Хрящевые замыкательные пластинки к концу первого года жизни приобретают структуру гиалинового хряща, но процессы активного синтеза гликозаминогликанов клетками продолжаются, увеличивая тем самым количество основного вещества и волокнистых элементов. Функционально активные хондроциты поддерживают тканевой гомеостаз на определенном уровне, необходимый для нормальной диффузии про­дуктов метаболизма.