Моделирование заживления внутрисуставного перелома длинных трубчатых костей у крыс

Актуальность: В статье представлен новый оригинальный способ моделирования внутрисуставного перелома длинной трубчатой кости у лабораторных животных.

Цель исследования: Создать новую экспериментальную модель внутрисуставного перелома длинной трубчатой кости и апробировать ее для комплексной оценки морфофункциональных параметров течения репарации хряща и кости.

Материалы и методы: Эксперимент проведен на 30 белых половозрелых крысах линии Wistar. Моделирование включало: вскрытие коленного сустава путем послойного рассечения тканей по переднемедиальной поверхности, далее остроконечной Г-образной рабочей частью инструмента со сторонами 0,2 × 0,2 см с незначительным однократным мышечным усилием перпендикулярно медиальному мыщелку проводилось формирование незавершенного перелома медиального мыщелка бедренной кости. Животные выводились из эксперимента по 10 особей на 7-, 14-, 30-е сут. Проводилось рентгенологическое исследование коленного сустава, определение уровней остеокальцина и BMP7 крови. Гистологические изменения суставного хряща оценивали на основании шкалы Mankin. Сравнение групп проводилось с использованием теста Краскела-Уоллиса. Статистически значимыми считали различия при р<0,05.

Результаты: При сравнении групп по Mankin отмечались статистически значимые различия (р<0,0001). Post-hoc тест выявил статистически значимые различия по баллам Mankin между 7 и 14 сут. (р=0,014), а также 7 и 30 сут. (р<0,0001). Уровень остеокальцина крови не имел статистически значимых различий (р=0,518) при сравнении групп. В то же время отмечались статистически значимые различия (р=0,0028) между исследуемыми группами по уровню BMP7 крови. Post-hoc тест выявил статистический значимые различия по уровню BMP7 в крови между 7 и 14 сут. (р=0,048), а также 14 и 30 сут. (р=0,0195).

Заключение: Разработанная экспериментальная модель внутрисуставного перелома длинных трубчатых костей позволяет комплексно оценить репаративные процессы хрящевой и костной ткани и приблизить модель к реальному механизму развития патологического процесса. После моделирования внутрисуставного перелома у крысы имелись дегенеративные изменения, характерные для посттравматического остеоартрита.

1. Pleskachevsky YuM, Shako SV, Ermakov SF. Methods of wear reduction based on bioprototypes of Tribojoints. Journal of Synthetic Lubrication. 2005;22(3):225–236. https://doi.org/10.1002/jsl.2005.22.3.225

2. Тихилов Р.М., Фомин Н.Ф., Корышков Н.А., Емельянов В.Г., Привалов А.М. Современные аспекты лечения последствий переломов костей заднего отдела стопы. Травматология и ортопедия России. 2009;(2):144–149.

3. Mankar SH, Golhar AV, Shukla M, Badwaik PS, Faizan M, Kalkotwar S. Outcome of complex tibial plateau fractures treated with external fixator. Indian J Orthop. 2012;46(5):570–574. PMID: 23162152. PMCID: PMC3491793. https://doi.org/10.4103/0019-5413.101041

4. Rohra N, Suri HS, Gangrade K. Functional and radiological outcome of Schatzker type V and VI tibial plateau fracture treatment with dual plates with minimum 3 years follow-up: a prospective study. J Clin Diagn Res. 2016;10(5):RC05–RC10. PMID: 27437315. PMCID: PMC4948491. https://doi.org/10.7860/JCDR/2016/18732.7855

5. Schatzker J, Tile M. The Rationale of Operative Fracture Care. Springer; 2005:33–43.

6. Кутепов С.М., Гилев М.В., Антониади Ю.В. Осложнения при хирургическом лечении внутрисуставных переломов проксимального отдела большеберцовой кости. Гений ортопедии. 2013;(3):9–12.

7. Rajan GP, Fornaro J, Trentz O, Zellweger R. Cancellous allograft versus autologous bone grafting for repair of comminuted distal radius fractures: a prospective, randomized trial. J Trauma. 2006;60(6):1322–1329. PMID: 16766978. https://doi.org/10.1097/01.ta.0000195977.18035.40

8. Гилёв М.В. Хирургическое лечение внутрисуставных переломов проксимального отдела большеберцовой кости. Гений ортопедии. 2014;(1):75–81.

9. Федоров В.Г. Какой термин наиболее приемлем для описания эпиметафизарных переломов костей конечностей: «импрессионный перелом» или «компрессионный перелом»?. Гений ортопедии. 2014;(4):104–107.

10. Goff MG, Lambers FM, Nguyen TM, Sung J, Rimnac CM, Hernandez CJ. Fatigue-induced microdamage in cancellous bone occurs distant from resorption cavities and trabecular surfaces. Bone. 2015;79:8–14. PMID: 26008609. PMCID: PMC4501884. https://doi.org/10.1016/j.bone.2015.05.020

11. Lambers FM, Bouman AR, Tkachenko EV, Keaveny TM, Hernandez CJ. The effects of tensile-compressive loading mode and microarchitecture on microdamage in human vertebral cancellous bone. J Biomech. 2014;47(15):3605–3612. PMID: 25458150. PMCID: PMC4303531. https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2014.10.011

12. Мюллер М.Е., Алльговер М., Шнайдер Р., Виллингер Х. Руководство по внутреннему остеосинтезу : методика, рекомендованная группой АО (Швейцария). Королев А.В., пер. Ad Marginem; 1996.

13. Christiansen BA, Guilak F, Lockwood KA, et al. Non-invasive mouse models of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2015;23(10):1627–1638. PMID: 26003950. PMCID: PMC4577460. https://doi.org/10.1016/j.joca.2015.05.009

14. Furman BD, Strand J, Hembree WC, Ward BD, Guilak F, Olson SA. Joint degeneration following closed intraarticular fracture in the mouse knee: a model of posttraumatic arthritis. J Orthop Res. 2007;25(5):578–592. PMID: 17266145. https://doi.org/10.1002/jor.20331

15. Jiang L, Li H, Huang L. The efficacy of 3D Printing model in the intraarticular osteotomy in the treatment of malunion of tibial plateau fracture. Orthop Surg. 2023;15(1):85–92. PMID: 36373339. PMCID: PMC9837246. https://doi.org/10.1111/os.13554

16. Цыганцова С.И. Международно-правовая защита животных: проблемы и перспективы. Московский журнал международного права. 2021;(2):122–132. https://doi.org/10.24833/0869-0049-2021-2-122-132

17. Henson FM, Bowe EA, Davies ME. Promotion of the intrinsic damage-repair response in articular cartilage by fibroblastic growth factor-2. Osteoarthritis Cartilage. 2005;13(6):537–544. PMID: 15922188. https://doi.org/10.1016/j.joca.2005.02.007

18. Третьяков А.А., Зиновкин Д.А., Карпенко Ф.Н., Потапнев М.П., Николаев В.И., Пранджол М.З.И. Патоморфологическая оценка эффективности внутрисуставного применения растворимых факторов тромбоцитов для лечения экспериментального остеоартрита. Гений ортопедии. 2024;30(1):90–98. https://doi.org/10.18019/1028-4427-2024-30-1-90-98

19. Гилев М.В., Кутепов С.М., Волокитина Е.А., Антониади Ю.В., Кошелев В.С., Борисов С.А., Казакова Я.Е., Измоденова М.Ю., Липатов С.Г., авторы; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО УГМУ Минздрава России), патентообладатель. Способ моделирования внутрисуставного импрессионного перелома проксимального отдела большеберцовой кости. Патент РФ № RU2669047C1. 05.10.2018

20. Мироманов А.М., Белинов Н.В., Намоконов Е.В., Гусев К.А., авторы; Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Читинская государственная медицинская академия Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации, патентообладатель. Способ моделирования субкапитального перелома бедренной кости. Патент РФ № RU2490721C1. 20.08.2013.

21. Третьяков А.А., Николаев В.И., Зиновкин Д.А. Способ экспериментального моделирования остеоартроза. Остеопороз и остеопатии. 2020;23(2):177–178.

22. Божокин М.С., Божкова С.А., Нетылько Г.И., Наконечный Д.Г., Блинова М.И., Нащекина Ю.А. Результаты замещения поверхностного дефекта гиалинового хряща крысы клеточно-инженерной конструкцией в эксперименте. Труды Карельского научного центра Российской академии наук. 2018;(4):13–22. https://doi.org/10.17076/them815

23. Корнева Ю.С., Борисенко М.Б. Значение инфрапателлярной жировой ткани в патогенезе остеоартрита коленного сустава: обзор зарубежной литературы. Травматология и ортопедия России. 2023;29(4):147–155. https://doi.org/10.17816/2311-2905-15999

24. Bozhokin MS, Bozhkova SA, Netylko GI, et al. Experimental replacement of the surface defect of rat hyaline cartilage by a cell-engineered construct. Regenerative Engineering and Translational Medicine. 2021;7:184–193. https://doi.org/10.1007/s40883-021-00205-2