Features of bone tissue regeneration after gunshot fractures of human long bones



Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The goal of the study was to analyse the features of tissue reactions during reparation of the bone wound following gunshot long bone fracture in human. Analysis of biopsy specimens, i.e. bone splinters, edges of bones fragments and surrounding them tissues taken from 9 male patients undergoing surgical treatment due to gunshot fracture of long bones has been carried out. Histological study using light and electron microscopy has been performed on the 1st, 2d, 3d, 4th, 5th, 14th, 23d and 34th days following the injury. It has been shown that newly developed blood vessels are capable for transportation of osteogenic cambial cells into the zone of the fracture thus optimizing osteogenesis. Regenerative endossal osteogenesis found out in this study proved to promote reconstructed osteons formation missing a stage of reticulofibrous bone tissue. It has been shown also that cells carrying osteogenic properties introduced into retained splinters during re-vascularization are responsible for the bone tissue construction. Such fragments served as additional and considerable source of bone regenerate formation. They are considered to be so-called «post-injury organ culture» in vivo. Difference between development of regeneration zone from distal and proximal edges of fractured bones was documented. Ultrastructural changes within osteoblasts, osteocytes and extracellular matrix reflected the intensity of bone tissue formation. Our results have been taken into consideration in routine clinical management and methods of treatment among such patients have been proposed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. G Gololobov

S.M. Kirov Military Medical Academy

Saint-Petersburg, Russia

References

  1. Гололобов В.Г. Посттравматический остеогистогенез (поляризационно-оптическая характеристика). В: Вопросы морфологии XXI века. И.А. Одинцова, С.В. Костюкевич, редакторы. Вып. 3. СПб.: ДЕАН; 2012. C. 39-45.
  2. Одинцова И.А., Гололобов В.Г. Фундаментальные исследования и практическая направленность преподавания гистологии опорно-двигательной системы человека. Морфология 2011; 40(6): 89-91.
  3. Гололобов В.Г., Деев Р.В. Стволовые стромальные клетки и остеобластический клеточный дифферон. Морфология 2003; 123(1): 9-19.
  4. Денисов-Никольский Ю.И., Миронов С.П., Омельяненко Н.П. и др. Актуальные проблемы теоретической и клинической остеоартрологии. М.: Типография «Новости»; 2005.
  5. Шаповалов В.М., Хоминец В.В., Михайлов C.B. Основы внутреннего остеосинтеза. М.: ГЭОТАР-Медиа; 2009.
  6. Ali М.А., Hussain S.A., Khan M.S. Evaluation of results of interlocking nails in femur fractures due to high velocity gunshot injuries. J. Ayub. Med. College. 2008; 20(1): 16-19.
  7. Boerckel J.D., Kolambkar Y.M., Stevens H.Y. et al. Effects of in vivo mechanical loading on large bone defect regeneration. J. Orthop. Res. 2012; 30: 1067-75.
  8. Ахмедов Б.А. Способ лечения пострадавших с несросши-мися переломами и ложными суставами длинных костей конечностей огнестрельного генеза. Травматология и ортопедия России 2010; 1: 94-8.
  9. Переходов С.Н. Проблемы совершенствования хирургической помощи в Вооруженных Силах. Воен.-мед. журн. 2008; 8: 22-4.
  10. Davila S., Mikulic D., Davila N.J. et al. Treatment of war injuries of the shoulder with external fixators. Military Medicine 2005; 170(5): 414-17.
  11. Weil Y.A., Petrov K., Liebergall M. et al. Long bone fractures caused by penetrating injuries in terrorists attacks. Trauma 2007; 62(4): 909-12.
  12. Шаповалов В.М., Хоминец B.B. Особенности применения внешнего и последовательного остеосинтеза у раненых с огнестрельными переломами длинных костей конечностей. Травматология и ортопедия России 2010; 1: 7-13.
  13. Гололобов В.Г. Костная ткань - повреждение - регенерация. Закономерные процессы посттравматического остеогенеза. В: Вопросы морфологии XXI века. Р.К. Данилов, С.В. Костюкевич, И.А. Одинцова, редакторы. Вып. 2. СПб.: ДЕАН; 2010. С. 90-4.
  14. Зорин В.Л., Зорина А.И., Еремин И.И. и др. Сравнительный анализ остеогенного потенциала мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток слизистой оболочки полости рта и костного мозга. Гены и Клетки 2014; 9(1): 50-7.
  15. Crisan M., Yap S., Casteilla L. et al. A perivascular origin for mesenchymal stem cell in multiple human organs. Cell Stem Cell. 2008; 3: 301-13.
  16. Knight M.N., Hankenson K.D. Mesenchymal stem cells in bone regeneration. Adv. Wound Care. 2013; 2(6): 306-16.
  17. Данилов Р.К. Раневой процесс: гистогенетические основы. СПб.: ВМедА; 2008.
  18. Одинцова И.А. Современные аспекты гистологического анализа раневого процесса. В: Вопросы морфологии XXI века. И.А. Одинцова, С.В. Костюкевич, редакторы. Вып. 4. СПб.: ДЕАН; 2015. С. 51-3.
  19. Colnot C., Thompson Z., Miclau T. et al. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development 2003; 130(17): 4123-33.
  20. Loiselle A.E., Paul ЕМ. et al. Osteoblast and osteocyte-specific loss of connexin43 results in delayed bone formation and healing during murine fracture healing. J. Orthop. Res. 2013; 31(1): 147-54.
  21. Tang S.Y., Herber R.P., Ho S.P. et al. Matrix metalloprotein-ase-13 is required for osteocytic perilacunar remodeling and maintains bone fracture resistance. J. Bone Miner. Res. 2012; 27(9): 1936-50.
  22. Dean D.B., Watson J.T., Moed B.R. et al. Role of bone morphogenetic proteins and their antagonists in healing of bone fracture. Front. Biosci. (Landmark еd.). 2009; 14: 2878-88.
  23. Macsai C.E., Foster B.K., Xian C.J. Roles of Wnt signalling in bone growth, remodelling, skeletal disorders and fracture repair. J. Cell Physiol. 2008; 215(3): 578-87.
  24. Nauth A., Giannoudis P.V., Einhorn T.A. et al. Growth factors: beyond bone morphogenetic proteins. J. Orthop. Trauma. 2010; 24(9): 543-46.
  25. Lee D.Y., Cho T.J., Kim J.A. et al. Mobilization of endothelial progenitor cells in fracture healing and distraction osteogenesis. Bone 2008; 42(5): 932-41.
  26. Krawic J.T., Vorp D.A. Adult stem cell-based tissue engineered blood vessels: a review. Biomaterials 2012; 33(12): 3388-400.
  27. Шевченко Н.А. Эндотелий магистральных сосудов млекопитающих и его место в системе тканей. Арх. анатомии, гистологии и эмбриологии. 1967; 53(12): 3-17.
  28. Bonewald L.F, Johnson M.L. Osteocytes, mechanosensing and Wnt signaling. Bone. 2008; 42: 606-15.
  29. Rumpler M., Wurger T., Roschger P. et al. Microcracks and osteoclast resorption activity in vitro. Calcif. Tissue Jnt. 2012; 90: 230-38.
  30. Cackowski F.C., Anderson J.L., Patrene et al. Osteoclasts are important for bone angiogenesis. Blood 2010; 115(1): 140-9.
  31. Hankenson K.D., Dishowitz M., Gray C., Schenker M. Angiogenesis in bone regeneration. Injury 2011; 42: 556-61.
  32. Nauth A., Schemitsch E.H. Stem cells for the repair and regeneration of bone. Indian J. Orthop. 2012; 46(1): 19-21.
  33. Гололобов В.Г. Регенерационный эндооссальный остеогистогенез как составляющий процесс посттравматической остеорепарации. В: Вопросы морфологии XXI века. И.А. Одинцова, С.В. Костюкевич, редакторы. Вып. 4. СПб.: ДЕАН; 2015. С. 105-7.
  34. Ревской А.К., Люфинг A.A., Николенко В.К. Огнестрельные ранения конечностей. М.: Медицина; 2007.
  35. Dougherty P.J., Vaidya R., Silverton C.D. et al. Joint and long-bone gunshot injuries. J. Bone Joint Surg. 2009; 91: 980-97.
  36. Poyanli O., Unay K., Akan K. et al. No evidence of infection after retrograde nailing of supracondylar femur fracture in gunshot wounds. Trauma 2010; 68(4): 970-4.
  37. Лазаренко Ф.М. Закономерности роста и превращения тканей и органов в условиях культивирования их в организме. М.: Медгиз; 1959.
  38. Хлопин Н.Г. Общебиологические и экспериментальные основы гистологии. М.: Изд-во АН СССР; 1946.
  39. Деев Р.В., Дробышев А.Ю., Бозо И.Я. Ординарные и активированные остеопластические материалы. Вестник травматологии и ортопедии им. Н.Н. Приорова. 2015; 1: 51-69.
  40. Шаповалов В.М., Ерохов А.Н. Боевые повреждения конечностей: сберегательная первичная хирургическая обработка огнестрельной костно-мышечной раны. Травматология и ортопедия России 2006; 2: 305-6.
  41. Шаповалов В.М., Хоминец В.В., Аверкиев Д.В. и др. Особенности оказания специализированной ортопедотравматологической помощи раненым с огнестрельными переломами длинных костей конечностей по опыту боевых действий на Северном Кавказе. Гений Ортопедии 2011; 2: 107-11.
  42. Oryan A., Alidadi S., Moshiri A. et al. Bone regenerative medicine: classic options, novel strategies, and future directions. J. Orthop. Surg. Res. 2014; 9: 18. http://www.josr-online.com/ content/9/1/18
  43. Шелепов А.М., Шаповалов В.М., Савченко И.Ф. и др. Методика экономического анализа ресурсного обеспечения совершенствования специализированной травматологической помощи. Военно-медицинский журнал 2012; 333(2): 53-4.
  44. Штейнле А.В., Алябьев Ф.В., Дудузинский К.Ю. Методология моделирования огнестрельных ранений конечностей. Сибирский медицинский журнал 2008; 23(1): 74-81.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2014 Eco-Vector


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: 

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies