Введение к работе
Актуальность проблемы.
Проблемы регенерации различных соединительнотканных образований в экспериментальных и клинических условиях остаются объектом пристального внимания исследователей (Шехтер А.Б. и др.1977, РывнякВ.В. 1977, Слуцкий Л.И., 1982; Билич Г.Л.,1993,1994; Никитюк Б.А., Коган Б.И.,1993; Петров А.В., Поздняков А.М., 1993; Abrahamsson S. et al.,1995; Markel M. et al.,1995). Результаты приведенных работ показали, что восстановление целостности соединительнотканных структур возможно путем трансплантации тканей, которые после пересадки временно выполняют функции утраченной части органов, а в последующем подвергаются морфологической перестройке и замещению «по каркасу» новообразованной тканью реципиента (Klen R.,1970; Salamon А.,1976; Коваленко П.П.,1976). Наиболее эффективными для указанных целей являются аллостатические трансплантаты, в которых после экстракции клеточных компонентов сохраняются волокнистый каркас и аморфное межклеточное вещество (Seiffert К., 1977). Таким образом, трансплантация тканей может стать методом избирательного воздействия на репаративі іьіе процессы, направленным на восстановление функционально адекватных структур. Именно поэтому многочисленные исследования последних лет по регенерации тканей и, в частности, соединительнотканных структур рассматриваются в тесной связи с проблемой трансплантации (Matthes G., Versen R., 1990; Frank К., 1990; Klen R. ,1990; Ostrowski K., Oziedzic-Goclawska A., 1990; R.Versen, 1990). Подтверждением тому являются также материалы традиционных международных симпозиумов по тканевым банкам и трансплантации тканей (Варшава 1986,1989; Градец-Кралове 1988; Росток 1990; Варна 1990; Флоренция 1991) и ряда тематических конференций (Пермь 1987; Уфа 1987).
Следует признать, что представляемая проблема далека от своего логического разрешения. В частности, не изучены закономерности замещения трансплантатов в зависимости от их фиброархитектоники, отсутствуют морфологические методы тестирования тканей при их консервации. В практической работе это приводит с одной стороны к эмпирическому подбору тканей для биопластики, с другой стороны
исключается возможность динамичного контроля подготовки тканей для трансплантации, и как следствие этого следует рассматривать нестабильность клинических результатов при аллогенных пересадках. Решение указанных задач возможно на основе морфологического подхода: именно с позиции функциональной анатомии следует оценить фибро- и ангиоархитектонику новообразованных структур, рассмотреть процессы перестройки и замещения трансплантатов. В свою очередь, в трансплантологии интегрируются фундаментальные и прикладные направления морфологии, находят отражение ее эволюционный, функциональный и генетический аспекты. Приведенные исходные позиции полностью отвечают основным задачам развития современной морфологии (Куприянов В.В., 1978, 1987; Студитский А.Н., 1976; Russ S.1986.; Сапин М.Р., 1990).
Таким образом, в фундаментальной медико-биологической проблеме тканевой трансплантации представляется возможным выделить анатомический подход, в котором, на наш взгляд, ключ к пониманию многих нерешенных задач трансплантологии.
Исследования, проводимые нами с 1975 года (Мулдашев Э.Р. и др., 1978,1994; Габбасов А.Г. и др., 1981; Нигматуллин Р.Т. 1979,1986,1994), позволили наметить некоторые пути подбора соединительнотканных аллотрансплантатов исходя из задач пластической и глазной хирургии. Применение широкого спектра трансплантатов значительно повысило эффективность многих реконструктивных и восстановительных операций. В связи с этим появилась необходимость систематизации соединительнотканных образований, использующихся в качестве аллотрансплантатов. Предварительные экспериментальные и клинические наблюдения показали, что существенными факторами, влияющими на процессы регенерации тканей при аллотрансплантации, представляются их фиброархитектоника и биомеханические свойства (Мулдашев Э.Р., Нигматуллин Р.Т., 1978). Продолжение исследований в указанном направлении, на наш взгляд, позволит раскрыть закономерности перестройки соединительной ткани при аллогенных пересадках и тем самым не только разработать методические подходы для гетеротопической трансплантации, но и обосновать системный принцип применения
различных биоматериалов.
Исходя из изложенного, нами сформулирована следующая цель исследования: выявить закономерности восстановления соединительнотканных образований при пересадке аллогенных трансплантатов с различной фиброархитектоникой.
Задачи исследования.
1. Изучить структурные и биомеханические особенности
соединительнотканных образований с различной фиброархитектоникой,
используемых в качестве аллотрансплантатов.
-
Определить особенности процессов замещения при пересадке нативного и консервированного сухожильного аллотрансплантата.
-
Изучить процессы перестройки и восстановления анатомических структур (сосудистого русла, пучков коллагеновых и эластических волокон) при пересадке соединительнотканных аллотрансплантатов.
-
Разработать медико-технические требования к трансплантатам и методы морфологического тестирования на этапах их обработки и экспериментальных испытаний.
Научная новизна работы.
Положенный в основу исследования системно-структурный подход в сочетании с разработанными качественными и количественными тестами замещения аллотрансплантатов позволили раскрыть новые закономерности замещения и перестройки соединительнотканных образований:
-показано, что фиброархитектоника и биомеханические свойства соединительнотканных образований (сухожилий, дермы, фиброзных мембран и подкожной жировой клетчатки) являются основными критериями для их тестирования как аллотрансплантационных материалов. На основе полученных данных разработана анатомическая классификация соединительнотканных трансплантатов;
-выявлены основные принципы замещения отдельного пучка волокон на модели пересадки сухожильного аллотрансплантата.
-на моделях пересадки аллотрансплантатов дермы, фиброзных мембран и подкожной жировой клетчатки описаны общие закономерности заместительной регенерации в гетероморфных волокнистых структурах;
-изучена микротопография замещения различных по фиброструктуре аллотрансшіантатов, определена их моделирующая роль на процессы формообразования волокнистого каркаса и органного сосудистого русла, описаны морфофункциональные зоны и этапность репаративной регенерации по заместительному типу при пересадке указанных аллотрансплантатов;
Практическая значимость.
Выявленные морфологические закономерности замещения различных соединительнотканных аллотрансплантатов позволили решить ряд прикладных задач трансплантологии и пластической хирургии.
Разработанные биоматериалы и методы их тестирования защищены 10 авторскими свидетельствами на изобретения и 21 рационализаторским предложением. Два изобретения запатентованы в США, ФРГ, Швейцарии, Италии, Франции.
Результаты экспериментальных и клинико-морфологических исследований легли в основу опытно-конструкторской работы «Аллотрансплантаты для офтальмохирургии»,также выполненной нами в соответствии с программой Комитета по новой медицинской технике Минздрава РФ. По данной программе были подготовлены медико-технические требования и разработана рабочая документация опытной партии трансплантатов. Токсикологические и приемочные технические испытания проведены в профильных лабораториях ВНИИИМТ Минздрава РФ. Клинические испытания прошли в пяти ведущих офтальмологических клиниках Российской Федерации. По итогам всех проведенных научных и опытно-конструкторских работ нами были подготовлены технические условия «Аллотрансплантаты для офтальмохирургии» (ТУ 42-2-537-88), а сами трансплантаты приказом Министра здравоохранения СССР N901 от 22.07.87 включены в номенклатуру разрешенных для применения в медицинской практике и рекомендованы для широкого клинического внедрения. Общее число разработанных и включенных в технические условия трансплантатов составляет 52.
Положения, выносимые на защиту.
1. На основе анализа фиброархитектоники и биомеханических свойств различных соединительнотканных образований представляется возможным оценить их свойства как трансплантационных материалов, пересадка которых является адекватной экспериментальной моделью для исследования процессов замещения и перестройки соединительной ткани.
2.0сновньши принципами замещения однонаправленных пучков волокон в аллотрансплантате сухожилия являются временная организация репаративного процесса (гетерохрония) и детерминизм пространственной организации новообразованных структур (гетерокинезис). Гетерохрония, проявляющаяся в этапности замещения как на уровне отдельных волокон,таки на уровне пучков, обеспечивает сохранение биомеханических свойств трансплантатов при их реституции.
3. Заместительная регенерация в гетероморфных аллотрансплантатах
также подчинена принципам гетерохронии и гетерокинезиса, но имеет и
свои особенности, связанные с их фиброархитектоникой (трансплантаты
дермы, фиброзных мембран) и наличием развитой эластической сети
(трансплантат подкожной жировой клетчатки), которые пролонгируют
морфогенетические процессы. Фиброархитектоника исследуемых
аллотрансплантатов играет моделирующую роль в процессах
формообразования волокнистых структур и органного сосудистого русла.
4. В процессе замещения аллотрансплантатов определяются
морфофункциональные зоны инфильтрации, пролиферации и
ремоделирования, динамичное смещение которых от периферии к центру
проявляется в закономерной последовательности миграции клеток:
лейкоцитарная фаза, макрофагальная фаза, фибробластическая фаза (или
фаза фибрилло- и ангиогенеза). Замещение аллотрансплантатов является
частным случаем репаративной регенерации по заместительному типу, а
выделенные микротопографические зоны соответствуют пролиферативной
и адаптивной фазам регенерационного гистогенеза.
Апробация работы.
Материалы диссертации доложены: III Всероссийская конференция «Трансплантация органов и тканей» Пермь 1987; Конференция морфологов
Сибири «Эпителий и соединительная ткань в нормальных, экспериментальных и патологических условиях», Тюмень 1983; Международная конференция, посвященная 200-летию медицинского образования в Варшаве, Варшава 1989; II Международная конференция специалистов по тканевым банкам Градец-Кралове, ЧССР, 1988; X Всесоюзный съезд анатомов, гистологов и эмбриологов, Винница, 1986; Международная конференция «Достижения биомехашшки в медицине», Рига, 1986; II Всероссийский съезд анатомов, гистологов и эмбриологов, Ленинград, 1988; III Международная конференция специалистов по тканевым банкам Росток, ФРГ, 1990; IV Международная конференция специалистов по тканевым банкам, Уфа, СССР, 1991; Всероссийская конференция «Актуальные вопросы медицины катастроф», Уфа, 1990; II Международная конференция «Биоматериалы», Варна, Болгария, 1990; XXVI Международный конгресс офтальмологов, Сингапур, 1990; Ежегодный конгресс американских офтальмологов, Атланта, США, 1990; VI Международный конгресс «Retinitis pigmentosa» Дублин, Ирландия, 1990; XIII Конгресс Академии офтальмологов Азиатского и тихоокеанского региона, Киото, Япония, 1991; IV Международный конгресс по катаракте, имплантации, микрохирургии и рефракционной кератопластике, Сеул, Корея, 1991; XVI Конгресс Пан-Американской ассоциации офтальмологов, Анахейм, США, 1991; XI съезд анатомов, гистологов и эмбриологов, Смоленск, 1992; Умеждународная конференция по катаракте, имплантации, микрохирургии и рефракционной кератопластике, Нью-Дели, 1992; V Международная конференция по миопии, Торонто, 1994; XXVII международный конгресс офтальмологов, Торонто, Канада, 1994; III Всероссийский съезд морфологов, Тюмень, 1994;
Объем и структура диссертации.