ЖАСУШАЛЫҚ ОСТЕОМИЕЛИТ КЕЗІНДЕ СҮЙЕКТІ ҚАЛПЫНА КЕЛТІРУ МЕХАНИЗМДЕРІ

КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ ОСТЕОМИЕЛИТЕ

Дуйсенбаев Темирлан Жанбырбаевич

 студент, НАО Медицинский Университет Астана,

Республики Казахстан, г. Астана

Шоныкбаева Салтанат Сапаргалиевна

магистр естественных наук, преподаватель, НАО Медицинский Университет Астана, Республики Казахстан, г. Астана

Қазақстан Республикасы, Астана қаласы

CELLULAR MECHANISMS OF BONE TISSUE REPAIR IN OSTEOMYELITIS

Temirlan Duisenbaev

Student, NJSC Astana Medical University,

 Republic of Kazakhstan, Astana

Saltanat Shonykbaeva

Master of natural science, teacher, NJSC Astana Medical University,

Republic of Kazakhstan, Astana

АННОТАЦИЯ

Омыртқаның айналасындағы немесе physes (өсу тақталары) аймағында турбулентті қан ағымына және қатпайтын фагоцитарлық жасушалар саны шектеулі болуынан, бұл бактериялардың қаннан шығуына қолайлы жағдай жасау арқылы жедел гематогенді остеомиелит дамуына жағдай жасайды деп ғалымдар болжайды. Бұл мақалада остеомиелит кезінде сүйек тінін қалпына келтірудің жасушалық механизмі сипатталған. Жалпы остеомиелиттің зерттеуінің басты мақсаты толыққанды гистологиялық, статистикалық, жасушалық деңгейіндегі өзгерістері, мрт, схемалық ақпарат көздері жинақы жиналған әдебиеттің болуы мақсатында жұмыс жүргізілді.  Остеомиелит кезінде сүйек тінін қалпына келтірудің осы жасушалық механизмдерін, дәлірек айтқанда сүйекті қайта құруды зерттеу міндеті қойылған.

АННОТАЦИЯ

Из-за турбулентного кровотока и ограниченного количества несвертывающихся фагоцитирующих клеток вокруг позвоночника или в мышцах (ростовых пластинках) ученые полагают, что это создает условия для развития острого гематогенного остеомиелита, создавая благоприятные условия для выхода бактерий из кровь. В этой статье описывается клеточный механизм восстановления костной ткани при остеомиелите. Основной целью исследования остеомиелита в целом была проведена работа по наличию литературы с изменениями гистологического, статистического, клеточного уровней, компактно собранных источников МРТ, схематической информации.  В этой статье поставлена задача, изучить при остеомиелите клеточные механизмы восстановления костной ткани, а точнее ремоделирования костей.

ABSTRACT

Due to the turbulent blood flow and the limited number of non-clotting phagocytic cells around the spine or in the muscles (growth plates), scientists believe that this creates the conditions for the development of acute hematogenous osteomyelitis, creating favorable conditions for bacteria to escape from the blood. This article describes the cellular mechanism of bone tissue repair in osteomyelitis. The main goal of the study of osteomyelitis in general was to work on the availability of literature with changes in histological, statistical, cellular levels, compactly collected MRI sources, and schematic information. This article sets the task of studying the cellular mechanisms of bone tissue restoration, or rather bone remodeling, in osteomyelitis.

Кілт сөздер: Staphylococcus aureus; остеобласт; остеокласт; липополисахарид; тромбоцит; нейтрофил.

Ключевые слова: Staphylococcus aureus; остеобласт; остеокласт; липополисахарид; тромбоцит; нейтрофил.

Keywords: Staphylococcus aureus; osteoblast; osteoclast; lipopolysaccharide; thrombocyte; neutrophil.

Сүйек тінінің қалпына келтіру механизмі барлығы біледі, бірақ әртүрлі ауруларда сүйекті қайта құру процесі қандай болатыны белгісіз, әсіресе остеомиелит кезінде. Барлығына мәлім, жалпы бір ауру туралы толыққанды бір жазбаға жиналған әдебиеттерді табу қиын. Гистологиялық ақпараттар, статистикалық ақпараттар, схемаға сүйінген ақпараттар шашыраңқы. Әсіресе инфекциялық хирургиялық кітаптарында гистологиялық және жасушалық деңгейіндегі өзгерістері туралы ақпарат болмау мүмкіндігі жоғары. Мысалға: остеомиелит инфекциялық ауруның өлім статистикасы туралы толыққанды Тайвань мемлекетінің Ұлттық Сақтандыру медициналық орталығы зерттеген, ал остеомиелиттің рецидиві және ең жиіе зақымдалатын аймақ туралы Оксфорд университеті мен АҚШ әскери министрлігімен бірген жүргізген зерттеуінде толыққанды статистика көрсетілген, бірақ бәрі жан-жақта.

Остеомиелит, бұл сүйек кемігінде некроздың әсерінен ірің дамуы. Остеомиелиттің әсерінен тек сүйекті емес, айналасында орналасқан жұмсақ тіндер, буын мен қан тамыр нерв будасына әсерін тигізеді (сурет-1). [12]

Сурет 1. Остеомиелиттің жалпы көрінісі

Аурудың алғашқы атауы - паностит, алайда практикаға «остеомиелит» атауы енді. [1]

Созылмалы остеомиелиттің типтік белгісіне метафиздегі алғашқы қабыну мен инфекция некротикалық сүйектің секвестр деп аталатын созылмалы инфекцияның ошағына айналуына әкеледі. Инфекцияны бақылау мақсатында секвестрдің айналасында инволюция деп аталатын жаңа сүйек минералданады. Белсенді инфекция периостальды абсцесс дамуы мүмкін сыртқы периосте синустың пайда болуына әкеледі. (Авторлық құқық Кеннет Л. Юриш.)

Сурет 2. Остеомиелитпен байланысты септикалық артриттің патогенезі (Авторлық құқық Кеннет Л. Юриш)

Остеомиелитпен байланысты септикалық артриттің патогенезі. Метафиздегі веноздық және артериялық тамыр ілмектерінің тромбозы қан ағымының төмендеуіне, бактериялардың жабысуына және жедел инфекцияға әкеледі. (Сурет-2A) физикалық қабық инфекцияның эпифизге таралуына жол бермейтін физикалық тосқауыл жасайды. (Сурет-2B) инфекция тараған сайын ол метафизальды периостеумға жетеді және периостальды абсцесс дамиды. Жамбас, иық, шынтақ және тобық буындарында капсула буынның астына бекітіледі. (Сурет-2C) бұл периостальды абсцесске ағзаның тамырлы тосқауылын айналып өтіп, буынға енуге мүмкіндік береді, бұл буынның септикалық зақымдалуына әкеледі. (Авторлық құқық Кеннет Л. Юриш.) [2]

Морфологиялық өзгерістер

Сурет 3. Густило-Андерсонның жіктелуі. Морфологияық өзгерістері[3]

Үлкен жіліншік некрозы; ортан жілік некрозы; ми қыртысының бұзылуы; сүйек кемігінің ауытқулары; ишемия; флегмона, некротикалық тін және абсцесс арасындағы айырмашылық, бұл сүйек инфекциясының одан әрі сипаттамасы мен сатысына көмектеседі(сурет-3). [4]

Қалыпты процесс жасушалық сүйекті қалпына келтіру.

Сүйекті қайта құру (BR) - бұл остеокласттар, сүйектің резорбциясына жауап беретін жасушалар және остеобласттар, сүйектің пайда болуына жауап беретін жасушалар жүзеге асыратын жасушалық процесс. Яғни микротравма, сынық пайда болған кезде, сүйек қалпына келтіру процесі басталады (сурет-4).

Сурет 4. Сүйектің қалпына келтіру механизмі

Rank / RANKL / OPG сияқты инфекциялар сигнал беру динамикасын өзгертеді, ол сүйекті қайта құру кезінде, остеобласттар мен остеокласттардың, яғни резорбция және минералдану белсенділігін реттейді. [5]

Сүйектің қайта құрылуы 6 фазадан тұрады:

1.Пайда болуы. Қалыпты сүйекте микрожарықтан немесе механикалық тұрғыда зақымдалуынан пайда болады. Сүйектегі остеоциттер айналасындағы жұмсақ тіндерге төзімділік беріп, биохимиялық сигналдар жібереді

2.Остеокласттарды тарту. Зақымдалған аймағындағы қалдықтарды жою үшін остеокласттар шақырылады. Rank рецепторлары преостеокласттарды тартады.

3.Резорбция. Престеокласттар үлкейіп, жетілген остеокласттарға біріктіріледі. Кортикальды сүйек кемігінде остеокласттар цилиндрлік туннельдерді сүйекке басым жүктеме бағытында қазады, ал трабекулярлық сүйекте олар туннель емес, траншея қазу арқылы сүйек бетіне әсер етеді. Резорбция процесі тоқтатылғаннан кейін остеокласттар апоптозға ұшырайды.

4.Остеобласттарды тарту. Престеобласттар остеобласттарға айналады және остеопротегерин (OPG) шығара бастайды.OPG rankl-мен байланысу және оның RANK-пен байланысуын болдырмау арқылы остеокластикалық белсенділікті тежейді. RANKL экспрессиясы жоғары болған кезде остеопротегерин деңгейі төмен және керісінше.

5.Минералдану. Остеобласттар қуысты толтырып, остеоидтардың қабаттарын шығарады. Жаңартылған тіннің толық минералдануына қол жеткізілгеннен кейін кейбір остеобласттар апоптозға ұшырауы мүмкін, басқалары қабық жасушаларына айналуы мүмкін, ал басқалары сүйек матрицасында қалып, остеоциттерге айналуы мүмкін.

6.Тыныштық күйі. Қуысты остеобласттармен толтырғаннан кейін бастапқы жағдай қалпына келеді. [9]

Жасуша деңгейіндегі жасушалық өзгерістер және биохимиялық өзара әрекеттесу.

Staphylococcus aureus ақуыз байланыстырады остеобласттар және остеомиелит кезінде сүйектерді әлсірететін сигналдар тудырады.

Staphylococcus aureus халықтың шамамен 20% мұрынның алдыңғы бөліктерін үнемі колонизациялайды және қалғандарымен уақытша байланысты. Колонизация инфекцияның даму қаупінің факторы болып табылады. Staphylococcus aureus остебласттарға фибронектин арқылы бекініп және остебласттарға жіберілген материалдарды жарты жолда тосқауыл болуымен ерекшеленеді. Остеобластқа Staphylococcus aureus бекінуі, α5β1 интегрині сигналдар жіберілуіне әкеледі. Бұл өз кезегімен фагоциттер тартылып, бөгде затты фагосомаға жинақтайды. Нәтижесінде фагосома бактерияны жояды немесе бактерия фагосомадан жарылып шығып, некроз процессінің басталуына әкеледі. [7]

Нейтрофильдерді белсендіру кезіндегі тромбоциттерге әсері.

Сүйек кемігінің некрозы сирек кездеседі және әдетте лейкемия, лимфома, орақ жасушалы анемия, сүйек кемігінің метастазы және инфекциялар сияқты гематологиялық аурулармен байланысты. Сүйек-бұл табиғи түрде ангиогендік өрнегі бар жоғары тамырлы дәнекер тін болғандықтан, сүйектерді қанмен қамтамасыз ететін артерияларында гематологиялық аурулары қоздырғыш әсерінен некроз туындайды. Қан тамырында пайда болған некроз, тікеле жұмсақ тіндерге және сүйек кемігіне әсер етіп, көптеген патологиялық аурулар (Остеомиелит; фурункул және т.б.) дамиды.

Сурет 5. Staphylococcus aureus әсерінен қандағы тромбоз пайда болуы

Жеңілдетілген түйіндеме. Staphylococcus aureus экспрессиялаған PVL нейтрофилдердің лизисін (PMNL) және протромботикалық цитокиндердің, дефензиндердің, миелопероксидазаның, HOCl және HOCl-модификацияланған ақуыздардың бөлінуін және net түзілуін тудырады. Тромбоциттердің кейінгі активтенуі, микробөлшектердің бөлінуі және агрегациясы ақыр соңында тромбозға әкеледі (сурет-5). Жоғары анти-PVL титрі, дефензиннің серпинмен және стафилокиназамен тежелуі және антиоксиданттар глутатион мен ресвератрол қорғаныш болып табылады. [6]

Қан тамырларының тромбоз, бітелуінен пайда болатын остеомиеллиттердің факторлары.

1. Эритроциттердің деформациясынан (орақ жасушалы анемия), фибриндік тромбтың пайда болуынан (таратылған тамырішілік коагуляция, тромбоздық тромбоцитопениялық пурпура) немесе тамырлардың саңырауқұлақтармен (мысалы, мукормикоз) немесе ісік эмболияларымен бітелуінен туындаған тамырлардың бітелуі; қанмен жеткіліксіз қамтамасыз ету, мысалы, ауыр анемия немесе гиперпаратиреоз кезінде;
2. Грам-позитивті және грам-теріс бактериялар, Q-безгегі, іш сүзегі, туберкулез, дифтерия және гистоплазмоз сияқты инфекциялар;
3. сәулелік және химиотерапия

Сурет 6. (А) коагуляциялық некрозды көрсететін төмен және (Б) жоғары ажыратымдылықтағы сүйек кемігінің биопсиясы. Некротикалық жасушалардың көлеңкесі көрінеді [8]

Сүйек кемігінің некрозы жағдайында аспирацияланған некротикалық жасушалар бұлыңғыр жасушалардың, ашық дегенерацияланған ядролардың және аморфты базофильді фондық материалдың мөлшері жоғары жасуша қалдықтарының қоспасы ретінде көрінеді.

Сурет 7.1. Жедел лимфобластикалық лейкемиямен ауыратын науқастың сүйек кемігінің биопсиясы (а) және сүйек кемігінің жағындысы (б). Романовский-гимза

Сурет 7.2. Қол айнасы арқылы жедел лимфобластикалық лейкоздың нұсқасын көрсететін сүйек кемігінің жағындысы: (а) төмен қуат және (б) жоғары қуат. Романовский-Гимза [9]

St. aureus SpA остеобласттардың көбеюін тежейді. St. Aureus SpA остеобласттармен байланысатынын бақылауды ескеріліп, SpA остеобласттардың өмір сүруіне немесе көбеюіне әсер ететінін зерттелді. Тірі Staphylococcus aureus бөліну үшін тіндердің мәдени орталарында қоректік заттарды пайдалана алады. Бұл процесс остеобласттарды олардың өсуіне қажетті негізгі қоректік заттардан айырады.

St. aureus остеобласт апоптозын тудырады. Әдебиеттерде Staphylococcus aureus остеобласттарда апоптоз тудыруы мүмкін деп хабарланған, бірақ нақты механизмі анықталмаған. St. aureus остеобласттардың минералдануын тежейді.  

Зерттеу нәтижелері. Остеомиелит бұл экзогенді микротравма, сынық, және эндогенді, Staphylococcus aureus, стрептококк, грам теріс бацилла факторлары әсерінен дамитын аурулардың бір түрі.  Остеомиелиттің морфологиялық өзгерістеріне: сүйек кемігінің некрозы, сүйек айналасындағы жұмсақ тіндер, қан тамыр нерв будасына әсер етеді.

Әдебиеттер тізімі:

1. И.А. Ерюхина; Б.Р. Гельфанда; С.А. Шляпникова «Хирургические инфекции» Москва издательства «Литерра» -2006 - бет. - 635.
2. Кеннет Л. Юрриш; Джеймс Э. Кассат «Staphylococcus aureus osteomyelitis: Bone, bugs and surgery», American Society for Microbiology (ASM), - 2020 - бет. - 2-4.
3. Джозеф Л. Петфилд; Луис Р. Левандовски; Лавета Стюарт; Клинтон К. Мюррей; Дэвид Р. Триббл «IDCRP Combat-Related Extremity wound infection research» Oxford university press, -2022 – сурет-3 – бет – 26.
4. Дон Ю Ким; У Джин Ким; Йохан Ю; Сон Ын Ким; Кан Иль Чжун; Чанг Ген Кан; Кен Хо Сон; Пен Гюн Чо; Ес Сук Ким; Хонг Бин Ким; Хи-Чанг Джанг; Сук Ин Юнг; Мен-Дон О; Парк Кен Хва; Нам Чжун Ким «Microbial Etiology of Pyogenic Vertebral Osteomyelitis According to Patient Characteristics» Oxford university press, -2020 - сурет 1 - бет. - 1-2 – бет-5.
5. Е.С.Герштейн; Ю.С.Тимофеев; А.А.Зуев; Н.Е.Кушлинский «Лиганд-рецепторная система RANK/RANKL/OPG и ее роль при первичных новообразованиях костей» Обзорные статьи; -2015 - том 2 - бет. 51.
6. Силке Ниман; Энн Бертлинг; Мартин Ф.Бродде; Анке С. Фендер; Хелен Ван де Вивер; Музаффар Хуссейн; Дирк Холзингер; Дирк Рейнхард; Георг Питерс; Беата Э. Керель, «Panton-Valentine Leukocidin associated with S. Aureus osteomyelitis activates platelets via neutrophil secretion products» Scientific reports, - 2018 - сурет 1, 8 - бет. 1-3 - бет. 11.
7. Никола Кавана; Эмили Дж. Райан; Амро Видаа; Джиллиан Секстон; Джером Феннелл; Садхаб О Рурк; Кевин К. Кэхилл; Кэтал Дж. Керни; Фергал Дж. О Брайен; Стивен У. Керриган «Staphylococcal osteomyelitis disease progression, treatment challenges and future directions» American Society for Microbiology (ASM) - 2018 - сурет 1 - бет. 2-3.
8. Доктор медицинских наук Фарамарз Найм, «Атлас патологии крови» второе издание; Academic Press – 2018 - глава 5 - бет. 89-104 - сурет 5.2
9. Фарамарц П. Нагеш; Рао У. Гроди, «Гематопатология» Academic Press, - 2008 - глава 12 - бет. 257-277 - сурет 12.1; 12.2