Структурные изменения хрящевой ткани при неразрушающем лазерном воздействии с длиной волны 1,56 мкм (1105752), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Для облученного хряща наблюдаетсязначительный перепад высот, в 3 – 4 раза превышающий значения для интактногохряща (Рис.36). Средняя (Ra) и среднеквадратичная (Rms) шероховатость поверхностимежклеточного матрикса реберного хряща на микроуровне (при анализе участков 5х5мкм) составляет, соответственно, 15±3 нм и 18±3 нм для интактного и 29±4 нм и 37±5нм для облученного в режиме коррекции формы.
Это свидетельствует о некоторомразрыхлении первоначальной структуры матрикса хряща после лазерного воздействия,увеличениисвободногообъемаилиобразованиилазерно-индуцированныхсубмикропор. Полученные данные согласуются с результатами, полученными ранее дляхряща носовой перегородки, когда после лазерного воздействия наблюдалосьобразование субмикропор размером 100 – 200 нм [37].78Рисунок 36. АСМ изображения (сигнал высоты) поверхности интактного (слева) и облученного(справа) реберного хряща. Графические профили соответствуют координатам линии наизображении.При использовании ПЭМ во всех облученных экспериментальных группахсуставного хряща в области, прилегающей к поверхности лазерного воздействия,выявляется увеличение лакунообразных пустот территориального матрикса вокругклеток.
Некоторые из этих пустот полностью электоннопрозрачные, другие содержаточень рыхло расположенный зернистый компонент (протеогликаны), и еще режеотдельные тонкие коллагеновые фибриллы (Рис.37а). Для реберного хряща это явлениетакже наблюдается: множество клеток в зоне лазерного воздействия окружены широкойлакуной электронно-прозрачного вещества, в которых наблюдаются сферическиеобразования,похожиенапузырькивоздуха(Рис.37б).Данноенаблюдениесвидетельствует о меньшей стабильности вещества территориального матрикса посравнению с межтерриториальным при лазерном воздействии.
Образование электроннопрозрачных областей может быть вызвано частичным разрушением структурыпротеогликанов и минорных коллагенов, что подтверждается данными гистологии поокраске толуидиновым синим.79Рисунок 37. Электронные микрофотографии территориального матрикса в облученном хряще,окраска уранилацетат: (а) – суставной хрящ, электронно-прозрачная промежуточная область(П) между клеткой (К) и матриксом (М).
(б) – реберный хрящ, широкая электронно-прозрачнаяобласть (П), заполненная мелкозернистым веществом на границе клетки (К) и матрикса (М). Наобоих изображениях в области электронной прозрачности матрикса присутствуют сферическиеэлементы, напоминающие газовые пузыри.Таким образом, лазерное воздействие в режиме неразрушающей модификациилокально изменяет микроструктуру хрящевого матрикса: наблюдается снижениесодержания кислых гликозаминогликанов, нарушение тонкой структуры коллагеновыхфибрилл,происходитрасширениесубмикропоричастичноеразрушениемелкофибриллярного вещества территориального матрикса.4.3.2.
ХондроцитыВэкспериментальныхгруппахсуставногохряща,вкоторыхобразцыподвергались лазерному облучению, выявлены качественно одинаковые изменения. Онипроявлялись в наличии дистрофически измененных хондроцитов с явлениями лизиза,пикноза (сморщивания) и рексиса (разрушения) ядра и деструкции цитоплазмы (наполутонких срезах). Пикнотически измененные клетки часто располагались на самойпериферии клеточной лакуны, в отличие от сохранившихся хондроцитов, где клетканаходится в центре лакуны. Обнаружены также множественные пустые лакуны, «тени»лакун, заполненных светлым материалом, и отдельные небольшие бесклеточные поля(Рис.38).
Все эти изменения клеток располагались вблизи облученной поверхности,постепенно уменьшаясь по направлению к внешней поверхности образца. Четкойграницы между измененной и сохранной тканью не выявлялось. Зона поражения смаксимальным радиусом в проекции центра пятна облучения, содержала около 50%клеток с дистрофическими изменениями.80Рисунок 38. Гистологические срезы ткани суставного хряща, окраска гематоксилин и эозин,увеличение х200, области дистрофических клеточных изменений выделены эллипсами: (а) –интактный хрящ. (б) – облученный хрящ, в центре изображения наблюдается бесклеточнаяобласть, содржащая «тени» клеток.Анализполутонкихсрезовсуставногохрящапозволяетсказать,чтоповерхностный и средний слои облученного хряща не изменены по сравнению синтактным хрящом.
В глубоком слое вблизи поверхности облучения в частихондроцитов имеются признаки пикноза и рексиса клеточных ядер, а такжебесклеточные пустые лакуны (Рис.39).Рисунок 39. Полутонкий гистологический срез суставного хряща, окраска азур II, увеличениех200. (а) – интактный хрящ, ядра хондроцитов окрашены в темный цвет, цитоплазма светлая,отсутствует деструкция ядер.
(б) – облученный хрящ, видны клетки с признаками пикноза ирексиса ядер, а также пустые лакуны.В облученных образцах реберного хряща, как и в суставных хрящах, наблюдаетсязначительное увеличение числа клеток с разными проявлениями дистрофии. В целом взоне поражения около 50% клеток имеют дистрофические изменения различной степени(Рис.40). Такая зона обнаружена вблизи поверхности облучения (около 150 мкм), ноизменения наблюдаются также и на некотором удалении от нее, постепенноуменьшаясь.81Рисунок 40. Гистологические срезы ткани реберного хряща, окраска гематоксилин и эозин,увеличение х200, области дистрофических клеточных изменений выделены эллипсами: (а) –интактный хрящ, белой пунктирной линией выделена инвагинация соединительной ткани. (б) –облученный хрящ, видны клетки с деструкцией ядер, бесклеточные лакуны.Наполутонкихсрезахоблученногореберногохрящанадхрящница,поверхностный и средний слой ткани не изменены.
В глубоком слое вблизиповерхности облучения наблюдается увеличенное количество клеток с пикнозом ирексисом ядра, а также пустые лакуны (Рис.41).Рисунок 41. Полутонкий гистологический срез реберного хряща, окраска азур II, увеличениех200. (а) – интактный хрящ, четко видна хондронная структура, хондроциты в целом неизменены, видны единичные пустые лакуны. (б) – облученный хрящ, видны клетки спризнаками рексиса и лизиса ядера и пустые лакуны, заполненные матриксом.При использовании ПЭМ выявляется, что во всех образцах суставного хряща,которыеподвергалисьлазерномувоздействию,увеличиваетсясодержаниедистрофически измененных хондроцитов: от появления крупных пустот в клетках додеструкции цитоплазмы (Рис.42А).
При этом наибольшие изменения обнаруживаютсяпри повторном облучении, в части клеток хряща полностью разрушается и цитоплазма,и ядро. Характерно также увеличение лакунообразных пустот вокруг клеток. Некоторыеиз этих пустот полностью электоннопрозрачные, другие содержат очень рыхлорасположенный зернистый компонент (протеогликаны), и еще реже отдельные тонкиеколлагеновые фибриллы.
В реберном хряще, как и в группе суставного хряща, во всех82образцах с лазерным облучением, по сравнению с контролем, увеличилось количествоклеток с дистрофическими изменениями, количество которых преобладает в группе сповторным облучением. Изменения проявлялись в образовании пустот в цитоплазмеклетокилакуннобразнойзоныразрыхлениявокругклеток,деструкциивнутриклеточных органелл, вплоть до деструкции клеточной оболочки и сморщиванияпериферически расположенного ядра (Рис.42Б).Таким образом, лазерное воздействие в режиме неразрушающей модификацииприводит к появлению клеточных изменений в зоне, прилегающей к поверхностиоблучения, заключающихся в различной степени деструкции клеточных ядер, а такжепоявлении бесклеточных областей и «теней» клеточных лакун, заполненных матриксом.Рисунок 42.
Электронные микрофотографии хондроцитов с дистрофическими изменениями воблученном хряще, окраска уранилацетат: (А) – суставной хрящ, хондроцит с пикнотическимядром (Я) и частичной деструкцией цитоплазмы. (Б) – реберный хрящ, хондроцит с резкорасширеннымивнутриклеточнымипространствами,заполненнымимелкозернистымсодержимым и остатками органелл. Вокруг клетки почти электронно-прозрачная субстанция4.4. Влияние импрегнации наночастиц магнетитаВ опытных группах суставного и реберного хряща, для которых проводиласьимпрегнация наночастиц магнетита, при проведении гистологического анализакачественныхизмененийструктурыматриксанеобнаружено:окрашиваниепикрофуксином не выявляет признаков деструкции коллагена, снижение интенсивностиокрашивания толуидиновым синим для облученных образцов, импрегнированныхнаночастицами, идентично наблюдаемому для облученных образцов, не содержащихнаночастиц.
Таким образом, на уровне макроорганизации хрящевого матриксананочастицы в используемой концентрации не вносят дополнительных изменений [121].Процент клеточных изменений для облученных образцов, импрегнированныхнаночастицами, также не отличается от данных для облученного хряща без наночастиц:в зоне лазерного воздействия наблюдается около 50% клеток с дистрофическими83изменениями (Рис.43(А-1,Б-1)). В экспериментальной группе образцов, подвергавшихсяповторному лазерному воздействию после импрегнации наночастиц, при анализеприповерхностной зоны как суставного, так и реберного хряща, это значение возрастаетс 50 до 70-80% клеток с дистрофическими изменениями (Рис.43(А-2,Б-2)).Рисунок 43. Гистологические срезы хрящевой ткани, окраска гематоксилином и эозином,увеличение х200, области дистрофических изменений клеток помечены эллипсами: (А-1) –облученный суставной хрящ, импрегнированный наночастицами.
Умеренное количестводистрофически измененных хондроцитов вблизи поверхности облучения, мало пустых лакун.(А-2) – облученный суставной хрящ, импрегнированный наночастицами и облученныйповторно. Большое количество дистрофически измененных клеток, в основном с рексисом илизисом ядра, много пустых лакун. (Б-1) – облученный реберный хрящ, импрегнированныйнаночастицами. Вблизи облученной поверхности пустые лакуны и хондроциты с пикнозом ирексисом ядра.
(Б-2) – облученный реберный хрящ, импрегнированный наночастицами иповторно облученный. Много пустых лакун, клетки с пикнотическими ядрами и большиебесклеточные области.ПЭМ анализ неокрашенной структуры хрящевой ткани, импрегнированнойнаночастицами, позволяет исследовать их размер и распределение в интактной иоблученнойхрящевойинтактнуюструктуру,ткани.Концентрациясравнительнонаночастиц,небольшая.Размеримпрегнированныхнаблюдаемыхвчастицварьируется в диапазоне 5 – 15 нм (Рис.44Б). В облученном хряще наблюдается высокаяконцентрация наночастиц и их агломератов (Рис.44А).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
