fcmedicineФундаментальная и клиническая медицинаFundamental and Clinical Medicine2500-07642542-0941КемГМУ10.23946/2500-0764-2023-8-1-71-79fcmedicine-678Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL RESEARCHВозможности гистологического исследования при течении асептического некроза головки бедренной кости в экспериментеStructural examination of experimental femoral head avascular necrosishttps://orcid.org/0000-0001-8628-5649ШабалдинН. А.ShabaldinN. A.

Шабалдин Никита Андреевич, кандидат медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой детских хирургических болезней

650056, г. Кемерово, ул. Ворошилова, д. 22а

Dr. Nikita A. Shabaldin, MD, PhD, Head of the Department of Pediatric Surgical Diseases

22a, Voroshilova Street, Kemerovo, 650056

shabaldin.nk@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8785-7896ШабалдинА. В.ShabaldinA. V.

Шабалдин Андрей Владимирович, доктор медицинских наук, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины

650002, г. Кемерово, б-р Сосновый, д. 6

Prof. Andrey V. Shabaldin, MD, DSc, Leading Research Fellow, Laboratory of Cell and Tissue Engineering, Department of Experimental Medicine

6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0002-9511-3571ПлохихД. А.PlokhikhD. A.

Плохих Дмитрий Александрович, кандидат медицинских наук, врач детский хирург, заместитель главного врача по учебно-методической работе

650056, г. Кемерово, ул. Ворошилова, д. 21

Dr. Dmitry A. Plokhikh, MD, PhD, Pediatric Surgeon, Deputy Chief Physician

21, Voroshilova Street, Kemerovo, 650056

https://orcid.org/0000-0002-4467-8732СиницкаяА. В.SinitskayaA. V.

Синицкая Анна Викторовна, кандидат биологических наук, научный сотрудник лаборатории геномной медицины отдела экспериментальной медицины

650002, г. Кемерово, б-р Сосновый, д. 6

Dr. Anna V. Sinitskaya, PhD, Research Fellow, Laboratory of Genomic Medicine, Department of Experimental Medicine

6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0002-5558-3229МухамадияровР. А.MukhamadiyarovR. A.

Мухамадияров Ринат Авхадиевич, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины

650002, г. Кемерово, б-р Сосновый, д. 6

Dr. Rinat A. Mukhamadiyarov, PhD, Senior Research Fellow, Laboratory of Molecular, Translational and Digital Medicine

6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002

https://orcid.org/0000-0003-4124-2316БогдановЛ. А.BogdanovL. A.

Богданов Лев Александрович, младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины

650002, г. Кемерово, б-р Сосновый, д. 6

Mr. Leo A. Bogdanov, MSc, Junior Research Fellow, Laboratory of Molecular, Translational and Digital Medicine

6, Sosnovy Boulevard, Kemerovo, 650002

ФГБОУ ВО «Кемеровский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияKemerovo State Medical UniversityRussian FederationГАУЗ КО «Кузбасская областная детская клиническая больница им. Ю.А. Атаманова»РоссияKuzbass Regional Children's Clinical HospitalRussian FederationФГБНУ «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний»РоссияResearch Institute for Complex Issues of Cardiovascular DiseasesRussian Federation202301042023817179Copyright © Шабалдин Н.А., Шабалдин А.В., Плохих Д.А., Синицкая А.В., Мухамадияров Р.А., Богданов Л.А., 20232023Шабалдин Н.А., Шабалдин А.В., Плохих Д.А., Синицкая А.В., Мухамадияров Р.А., Богданов Л.А.Shabaldin N.A., Shabaldin A.V., Plokhikh D.A., Sinitskaya A.V., Mukhamadiyarov R.A., Bogdanov L.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fcm.kemsmu.ru/jour/article/view/678

Цель. Провести гистологическое исследование головки бедренной кости, анализ эффективности методик световой, электронной микроскопии у крыс линии Вистар после хирургической индукции асептического некроза.Материалы и методы. Выполнен модельный эксперимент на 12 крысах линии Вистар, в ходе которого проводилась хирургическая индукция асептического некроза головки бедренной кости. Животные выводились из эксперимента по 3 особи каждые 2 недели в течение 8 недель, с экстирпацией бедренной кости со стороны асептического некроза и с условно-здоровой в качестве сравнения. Исследовалась головка бедренной кости с использованием рентгенографии, а также гистологии при помощи световой микроскопии с окрашиванием гематоксилин-эозином, электронной сканирующей микроскопии.Результаты. Рентгенологическая, гистологическая картины отобразили прогрессирующее развитие остеорезорбции от 2 к 6 неделе, активацию остеорепаративных процессов на 8 недели эксперимента. Наименее информативной оказалась рентгенография в виду малого размера исследуемого объекта. Гистологическое исследование при помощи световой микроскопии отобразило прогрессирующую потерю объема костных балок в следствие остеолизиса, истончение гиалинового хряща, замещения костной, хрящевой ткани плотными фиброзными разрастаниями. Сканирующая электронная микроскопия позволила оценить клеточный состав, определить максимальную активность остеокластов на 6 недели эксперимента, остеобластов на 8 неделе, деструктивные изменения ядер хондроцитов с 6 недели эксперимента.Заключение. Наименее эффективным видом обследования оказалась рентгенография, в виду малого размера исследуемого объекта. Гистологическое исследование при использовании световой микроскопии, окрашивании препарата головки бедренной кости гематоксилин-эозином позволило определить не только количественные, но и качественные признаки развития остеорезорбции. Применение сканирующей электронной микроскопии способствовало более эффективной визуализации клеточного состава кости.

Aim. To conduct histological analysis of femoral head avascular necrosis in Wistar rats.Materials and Methods. Femoral head avascular necrosis was artificially induced in 12 Wistar rats which have been euthanised at 2, 4, 6, and 8 weeks postoperation (n = 3 per time point). Affected and intact femoral heads were examined by X-ray examination, haematoxylin and eosin staining, and scanning electron microscopy.Results. X-ray examination and haematoxylin and eosin staining showed the progressive development of osteonecrosis from 2 to 6 weeks and initiation of bone repair at 8 weeks postoperation. X-ray examination had less informative value as compared to routine histological examination. Progressive loss of bone volume was accompanied by osteolysis, resorption of hyaline cartilage, and replacement of bone and cartilage tissues with collagen fibers. Scanning electron microscopy provided an opportunity to assess cellular composition and showed that the maximum activity of osteoclasts and osteoblasts occurs at 6 and 8 weeks postoperation, respectively.Conclusion. X-ray examination was dispensable when investigating features of femoral head avascular necrosis. Histological examination using haematoxylin and eosin staining permitted detection of bone resorption, while scanning electron microscopy contributed to high-resolution visualisation of the bone cellular composition.

асептический некрозгистологическое исследованиесканирующая электронная микроскопияaseptic necrosishistological examinationscanning electron microscopyИсследование выполнено за счет финансирования Гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук, МК-4132.2022.3The research was carried out by funding the grant of the "President of the Russian Federation for state support of young Russian scientists – Candidates of Sciences", MK-4132.2022.3ReferencesШостак Н.А., Клименко А.А., Демидова Н.А., Андрияшкина Д.Ю., Ратьев А.П., Чирков А.В., Аветисян Г.Р., Михеева Е.П. Остеонекроз головки бедренной кости, не связанный с травмой: хирургические и консервативные методы лечения (часть 2). Лечебное дело. 2021;2:4-16. https://doi.org/10.24412/2071-5315-2021-12387Shostak NA, Klimenko AA, Demidova NA, Andriyashkina DYU, Rat'ev AP, CHirkov AV, Avetisyan GR, Miheeva EP. Non-traumatic osteonecrosis of the femoral head: surgical and conservative treatment (part 2). Lechebnoe delo. 2021;2:4-16. (In Russ). https://doi.org/10.24412/2071-5315-2021-12387Chong DY, Schrader T, Laine JC, Yang S, Gilbert SR, Kim HKW; International Perthes Study Group. Reliability and Validity of Visual Estimation of Femoral Head Hypoperfusion on Perfusion MRI in Legg-Calve-Perthes Disease. J Pediatr Orthop. 2021;41(9):e780-e786. https://doi.org/10.1097/BPO.0000000000001945Chong DY, Schrader T, Laine JC, Yang S, Gilbert SR, Kim HKW; International Perthes Study Group. Reliability and Validity of Visual Estimation of Femoral Head Hypoperfusion on Perfusion MRI in Legg-Calve-Perthes Disease. J Pediatr Orthop. 2021;41(9):e780-e786. https://doi.org/10.1097/BPO.0000000000001945Adapala NS, Kim HKW. Comprehensive Genome-Wide Transcriptomic Analysis of Immature Articular Cartilage following Ischemic Osteonecrosis of the Femoral Head in Piglets. Plos One. 2016;11(4):e0153174. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153174Adapala NS, Kim HKW. Comprehensive Genome-Wide Transcriptomic Analysis of Immature Articular Cartilage following Ischemic Osteonecrosis of the Femoral Head in Piglets. Plos One. 2016;11(4):e0153174. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153174Янушевич О, Козлова М, Козлова Л, Белякова А. Сравнительная оценка конусно-лучевой компьютерной томографии и гистологического исследования костной ткани челюстей. Эндодонтия Today. 2014;12(3):49-53.Yanushevich O, Kozlova M, Kozlova L, Belyakova A. Comparative evaluation of cone-beam computed tomography and histological examination of jaw bone tissue. Endodontics Today. 2014;12(3):49-53. (In Russ).Новиков СВ, Румакин ВП, Иванова АС. Экспериментальное гистологическое исследование костных регенератов, полученных из костных аутоаугментатов различных донорских зон кроликов. Пародонтология. 2012;17(4):55-59.Novikov SV, Rumakin VP, Ivanova AS. Experimental hystological study of regenerated bone received from bone autografts from different donor parts of rabbits. Periodontology. 2012;17(4): 55-59. (In Russ).Шамик ВБ, Давуд БА, Франциянц КГ. Сканирующая электронная микроскопия грудины у детей с различными формами воронкообразной грудной клетки. Астраханский медицинский журнал. 2013;8(1):316-319.Shamik VB, Davud BA, Franciyants KG. The scanning electron microscopy of sternum in children with different forms of funnel chest. Astrakhan Medical Journal. 2013;8(1):316-319 (In Russ).Mukhamadiyarov RA, Bogdanov LA, Glushkova TV, Shishkova DK, Kostyunin AE, Koshelev VA, Shabaev AR, Frolov AV, Stasev AN, Lyapin AA, Kutikhin AG. EM bedding and Backscattered Scanning Electron Microscopy: A Detailed Protocol for the Whole-Specimen, High-Resolution Analysis of Cardiovascular Tissues. Front Cardiovasc Med. 2021;8:739549. https://doi.org/10.3389/fcvm.2021.739549Mukhamadiyarov RA, Bogdanov LA, Glushkova TV, Shishkova DK, Kostyunin AE, Koshelev VA, Shabaev AR, Frolov AV, Stasev AN, Lyapin AA, Kutikhin AG. EM bedding and Backscattered Scanning Electron Microscopy: A Detailed Protocol for the Whole-Specimen, High-Resolution Analysis of Cardiovascular Tissues. Front Cardiovasc Med. 2021;8:739549. https://doi.org/10.3389/fcvm.2021.739549Yamaguchi R, Kamiya N, Adapala NS, Drissi H, Kim HK. HIF-1-Dependent IL-6 Activation in Articular Chondrocytes Initiating Synovitis in Femoral Head Ischemic Osteonecrosis. J Bone Joint Surg Am. 2016;98(13):1122-1131. https://doi.org/10.2106/JBJS.15.01209Yamaguchi R, Kamiya N, Adapala NS, Drissi H, Kim HK. HIF-1-Dependent IL-6 Activation in Articular Chondrocytes Initiating Synovitis in Femoral Head Ischemic Osteonecrosis. J Bone Joint Surg Am. 2016;98(13):1122-1131. https://doi.org/10.2106/JBJS.15.01209Резник ЛБ, Ерофеев СА, Стасенко ИВ, Борзунов ДЮ. Морфологическая оценка остеоинтеграции различных имплантов при замещении дефектов длинных костей (экспериментальное исследование). Гений ортопедии. 2019;25(3):318-323. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-3-318-323Reznik LB, Erofeev SA, Stasenko IV, Borzunov DU. Morphological assessment of osteointegration of various implants for management of long bone defects (experimental study). Orthopaedic genius. 2019;25(3):318-323. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-3-318-323Павлова Т., Башук И. Клинико-морфологические особенности дегенеративных изменений костной ткани на фоне остеопороза в возрастном аспекте. Врач. 2019;30(6):47-50. https://doi.org/10.29296/25877305-2019-06-11PavlovaT., BashukI. Clinical and morphological features of degenerative changes in bone tissue with osteoporosis in age aspect. Vrach. 2019;30(6):47-50. (In Russ). https://doi.org/10.29296/25877305-2019-06-11

The authors declare that there are no conflicts of interest present.