Введение

Особенности строения и функционирования верхнечелюстной пазухи (ВЧП) и прилежащих к ней структур ассоциированы с развитием широкого спектра патологических процессов [1—6]. Верхняя челюсть — единственная кость организма человека, которая имеет максимальное количество связей с морфологически отличными от нее структурами. Эта кость контактирует со связками и мышцами, которые прикрыты кожей, с самой кожей и подкожно-жировой клетчаткой, которая формирует особые жировые пакеты, также прикрытые дермой с эпидермисом. Кроме того, полость верхней челюсти покрыта слизистой оболочкой, морфологическое строение которой может отличаться в зависимости от локализации. Покровный эпителий кожного типа выстилает поверхность небного отростка, формирующего твердое небо, альвеолярный отросток со стороны десны и преддверия полости рта. Респираторный мерцательный эпителий выстилает полость ВЧП, имеются даже небольшие области обонятельного эпителия, расположенные на незначительном участке у верхушки лобного отростка [7]. Во всех перечисленных видах связи верхней челюсти с окружающими ее структурами ведущая роль отведена надкостнице.

Надкостница — не просто структура, покрывающая кость и участвующая в ее регенерации. Это один из элементов «фасциальной системы», который создает особую внутреннюю среду, позволяющую всем системам организма функционировать комплексно [8]. Наиболее изученной является надкостница, или периост трубчатых костей, и ее «сородич» — эндост, но имеется удивительно мало информации о ее структурной организации в пневматизированных полостях лицевого черепа. Повышенный интерес к изучению строения надкостницы диктуется возрастающими потребностями современной медицины в разработке малоинвазивных методик лечения пациентов с заболеваниями носа, околоносовых пазух и полости рта [2—4]. Особое значение в последние годы приобретает разработка методов лечения перфораций дна ВЧП — ятрогенного осложнения, развивающегося при проведении разного рода стоматологических вмешательств на верхней челюсти: удаления, пломбирования каналов зубов, дентальной имплантации, субантральной аугментации и др., которые в 24—40% наблюдений сопровождаются развитием одонтогенного верхнечелюстного синусита [9]. Таким образом, важность этих фундаментальных аспектов имеет выраженное прикладное значение для челюстно-лицевых хирургов, стоматологов и, конечно же, оториноларингологов [10, 11].

Цель исследования — изучить особенности строения периоста передней стенки верхней челюсти у пациентов с одонтогенным верхнечелюстным синуситом.

Материал и методы

Одобрение на проведение исследования было выдано на заседании Комитета по биоэтике при Самарском государственном медицинском университете от 15 марта 2023 г., протокол №261. Все пациенты подписывали информированное согласие на участие в исследовании.

Для достижения поставленной цели были определены три группы исследования. Первые две группы были сформированы на основе биопсионного материала от 10 мужчин в возрасте от 36 до 60 лет, взятого с наружной и внутренней поверхностей передней стенки верхней челюсти. Биологический материал был получен в ходе операций по поводу одонтогенного верхнечелюстного синусита. После инфильтрационной анестезии области передней стенки ВЧП выполняли разрез слизистой оболочки в преддверии рта на уровне 4—5-х верхних зубов по переходной складке. Жировую ткань отделяли от надкостницы, забор надкостницы выполняли костным распатором размером 6 мм строго в месте предполагаемого трепанационного отверстия, после чего троакаром перфорировали костную стенку и забирали фрагмент внутренней выстилки пазухи. Для поиска и удаления инородного тела, а также оценки степени выраженности воспалительных изменений слизистой оболочки в ходе операции проводили видеоэндоскопический контроль. Всего в ходе операций было удалено 4 отломка корня зуба, 1 имплантат и 6 элементов пломбировочного материала.

Для оценки органной специфичности строения периоста передней стенки ВЧП выполняли его сравнение с периостом трубчатой кости. Этические ограничения в получении образцов от здоровых людей не позволили набрать материал, в связи с чем в эту группу вошел аутопсийный материал. Он был получен в ходе судебно-медицинского исследования трупов 5 мужчин 2-го периода зрелости (возрастная периодизация онтогенеза человека АПН СССР Москва, 1965), без признаков поражения костной и мышечной систем, через сутки после смерти человека. Иссечение участка надкостницы выполняли на уровне диафиза большеберцовой кости. Выбор анатомической области в качестве образца для сравнения был обусловлен тем, что он полностью соответствует сложившемуся представлению о периосте и именно такое строение надкостницы представлено в Международной гистологической номенклатуре 2009 г. [12]. Выбор аутопсийного материала для сравнения имеет ряд преимуществ. Надкостница большеберцовой кости хорошо защищена от воздействия внешних факторов, ускоряющих аутолиз, а именно: перепадов температуры, влажности окружающей среды, воздействия протеолитических ферментов микроорганизмов и др. Кроме того, в ее составе преобладают пучки коллагеновых волокон, которые более устойчивы к воздействию гидролитических ферментов. В свою очередь, исследование структур, покрывающих переднюю стенку ВЧП снаружи и изнутри, имеет ограничения при исследовании тканей, взятых посмертно. Уже через 30 мин наблюдаются проявления подсыхания слизистых оболочек, а через сутки значительно выражено и разрушающее действие секрета их желез [13].

В работе были использованы методы световой микроскопии и морфометрии с последующей статистической обработкой результатов.

Полученный биологический материал фиксировали в 10% нейтральном формалине на фосфатном буфере (pH 7,4). После аппаратной проводки (Leica ASP 300, Германия) материал заливали в парафин Histomix (Bio Optica) и готовили срезы толщиной 4—6 мкм. Готовые срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Для объективизации полученных данных была выполнена морфометрия структур надкостницы с помощью программы обработки и анализа изображений ImageJ. Определение ширины надкостницы и ее составляющих проводили, руководствуясь рекомендациями Г.Г. Автандилова [14], в количестве не менее 30 измерений от всех объектов исследования в каждой группе.

Статистическая обработка включала проверку данных на соответствие нормальному распределению, при несоответствии использовали описание медианы (Me), минимальные (min) и максимальные значения (max). Для проверки статистической значимости различий между значениями показателей использовали непараметрические критерии Краскала—Уоллиса (для более чем двух независимых групп). Для наглядности результатов осуществляли построение комбинированных графиков типа «виолончель».

Результаты

Сравнительное исследование продемонстрировало явные различия в морфологическом строении надкостницы между всеми тремя группами. На этапе получения биологических образцов имелись различия в выраженности усилий, необходимых для отделения надкостницы от собственно костного вещества. При заборе материала из ВЧП ее слизистая оболочка достаточно легко отслаивалась вместе с надкостницей, в то время как препаровка надкостницы наружной поверхности передней стенки требовала от хирурга существенных усилий. Отделение надкостницы на уровне диафиза большеберцовой кости требовало еще бо́льших усилий.

Строение надкостницы длинной трубчатой кости на уровне диафиза полностью соответствовало классическому представлению о ее гистоструктурной организации [13, 15]. Надкостница была представлена двумя слоями соединительной ткани: наружным и внутренним (рис. 1). Средние показатели ширины надкостницы при этом были равны 1173,24±585,37 мкм (Me 890,18 мкм, min 507 мкм, max 3077,52 мкм). Наружный, или волокнистый, слой был представлен плотной соединительной тканью преимущественно с параллельной ориентацией коллагеновых волокон. Последние имели строение пучков волокон первого порядка. Ширина пучков была равна в среднем 20,13±7,71 мкм, но ее показатели варьировали (min 7,06 мкм, max 40,38 мкм). Медианное значение при этом мало отличалось от среднего — 18,89 мкм. Общая ширина самого слоя в разных полях зрения была относительно одинаковой и составила в среднем 325,93±97,23 мкм (Me 336,66 мкм, min 148,92 мкм, max 506,8 мкм). Внутренний слой в среднем был значительно шире — 736,78±434,55 мкм. В нем часто отмечались разной длины соединительнотканные тяжи (трабекулы) в направлении к костному веществу. Это хорошо видно по показателям медианы, минимума и максимума (Me 563,03 мкм, min 291,05 мкм, max 2550,98 мкм). Максимальная ширина слоя была зафиксирована в участках соединительнотканных тяжей. Длина же самих трабекул в отдельных полях зрения превышала средние значения толщины этого слоя вне трабекул. Полученные морфометрические результаты не противоречат данным литературы [16—18].

Рис. 1. Участок надкостницы диафиза большеберцовой кости.

1 — наружный слой; 2 — внутренний слой с кровеносными сосудами и островками жировой ткани; 3 — соединительнотканные трабекулы; 4 — фрагменты костного матрикса; 5 — пучок коллагеновых волокон; 6 — кровеносные сосуды. Окраска гематоксилином и эозином, ув.100.

Поверхность надкостницы большеберцовой кости, прилежащей к костному веществу, характеризовалась неровностью, которая была обусловлена торчащими короткими коллагеновыми волокнами. Между ними, а также и по внутреннему слою надкостницы определялись остатки костного матрикса. Этот факт косвенно свидетельствует о наличии прочного контакта между описанными выше структурами. Во внутреннем слое надкостницы встречались мелкие скопления жировой ткани и кровеносные сосуды. На границе наружного и внутреннего слоев визуализировались более крупные артерии мышечного типа. Мелкие веточки артерий спускались в соединительнотканные трабекулы, что, по данным литературы, соответствует местам проникновения их в костное вещество. В соединительной ткани и по внутреннему краю надкостницы были диффузно рассеяны фибробластоподобные клетки, которые, по мнению ряда исследователей, представляют собой гетерогенную популяцию мультипотентных клеток [11, 19]. Именно они являются источником регенерации костной ткани. В литературе их описывают как удлиненные, веретеновидные, треугольные или даже кубовидные клетки, но все они являются производными мезенхимальных стволовых клеток, а их последующая дифференцировка обусловлена средой, созданной микроокружением [20, 21].

Световая микроскопия надкостницы, взятой с наружной поверхности передней стенки ВЧП, позволила достоверно определить в ней только один слой плотной волокнистой соединительной ткани (рис. 2). Ширина этого слоя составила в среднем 37,15±18,91 мкм (Me 36,81 мкм, min 12,6 мкм, max 89,12 мкм). Он был образован пучками коллагеновых волокон, ориентированных преимущественно параллельно веществу костного матрикса. Однако встречались пучки волокон и с косопродольным направлением. Количество пучков коллагеновых волокон, разделенных слоями фиброцитов, в составе слоя колебалось от 1 до 6, чаще встречалось 3—4 пучка. Ширина пучков в среднем составила 13,2±4,73 мкм (Me 13,03 мкм, min — 4,87 мкм, max — 25,62 мкм). Таким образом, можно сказать, что данный слой имеет много общего с наружным волокнистым слоем классической надкостницы, единственным исключением является отсутствие кровеносных сосудов. Что касается направления пучков волокон, как было отмечено ранее, то этот вопрос остается спорным, направление чаще зависит от действия вектора силы (натяжения). Подтверждением этому является наличие разнонаправленных пучков коллагеновых волокон в составе периодонтальной связки, родственного участка для исследованного объекта. Внутренний слой надкостницы наружной поверхности передней стенки ВЧП во всех случаях не был выражен. В некоторых полях зрения по краю волокнистого слоя можно было визуализировать единичные уплощенные клетки, ничем не отличающиеся от клеток в препаратах контрольной группы. Надкостница здесь также демонстрировала тесную связь с костным веществом. Особо следует отметить, что по ее верхнему краю толстым слоем располагалась плотная волокнистая неоформленная ткань, пучки которой чаще были ориентированы поперечно и косопродольно по отношению к волокнам волокнистого слоя надкостницы (см. рис. 2). Встречались мелкие дольки жировой ткани.

Рис. 2. Участок надкостницы наружной поверхности передней стенки верхнечелюстной пазухи.

1 — надкостница; 2 — фрагменты костного матрикса; 3 — разнонаправленные пучки коллагеновых волокон, прилежащих структур. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 100.

Микроскопический анализ надкостницы, входящей в состав внутренней выстилки ВЧП (т.н. Шнейдеровой мембраны) показал, что она имела вид тонкой одиночной пластинки, подобной всего одному пучку коллагеновых волокон первого порядка (рис. 3). Признаков ее расслоения не встречалось ни в одном из объектов. Ширина пластинки (слоя) была вариабельной: средние показали составили 12,77±4,11 мкм (Me 12,42 мкм, min 5,55 мкм, max 23,17 мкм). Сравнение ширины пучка коллагеновых волокон надкостницы наружной поверхности верхней челюсти с шириной надкостницы ВЧП выявило отсутствие статистически значимых различий, в то время как оба этих показателя имели статистические различия с толщиной надкостницы большеберцовой кости (рис. 4). Во всех препаратах внутренней выстилки ВЧП внутренний слой надкостницы был лишен видимого контакта с костным веществом, в отличие от надкостницы двух других групп.

Рис. 3. Участок слизистой оболочки верхнечелюстной пазухи с надкостницей.

1 — надкостница; 2 — перпендикулярно направленные коллагеновые волокна. Окраска гематоксилином и эозином, ув. 200.

Рис. 4. Показатели ширины пучков коллагеновых волокон надкостницы большеберцовой кости, передней стенки верхней челюсти и передней стенки верхнечелюстной пазухи.

Особо стоит отметить, что на некоторых участках слизистая оболочка ВЧП формировала контакты с надкостницей. Последние были представлены отдельными участками в структуре собственной пластинки слизистой оболочки, в которых коллагеновые волокна, меняя свое, преимущественно горизонтальное направление (параллельное поверхности эпителия), внедрялись в надкостницу под углом около 90º (см. рис. 3). Хотелось бы подчеркнуть, что в собственной пластинке слизистой оболочки в 70% случаев наблюдалось слабое диффузное продуктивное воспаление, которое преимущественно занимало верхнюю половину слизистой оболочки, т.е. располагалось неглубоко от базальной мембраны. Продуктивное воспаление незначительно изменяло траекторию и расположение волокон собственной пластинки слизистой оболочки. Однако глубокие слои мембраны Шнайдера не были вовлечены в воспалительный процесс, как и сам периост. Вероятно, этот факт можно объяснить тем, что инородные тела в структуре пазух были расположены на нижней ее стенке, а передняя стенка не была вовлечена в патологический процесс.

Обсуждение

Имеющиеся в литературе данные объясняют плотную связь надкостницы с костью в трубчатых костях наличием в их структуре перфорирующих коллагеновых пучков или шарпеевских волокон, которые проходят через костное вещество до эндоста [22]. Анализ литературы показал отсутствие подобной информации относительно строения надкостницы ВЧП. В то же же время известно, что волокна Шарпея функционируют как периодонтальная связка [10, 23].

Считается, что коллагеновые фибриллы, ориентированные перпендикулярно направлению растягивающей силы, легко дегенерируют. Вероятно, именно этим параллельным поверхности направлением можно объяснить адаптацию слизистой оболочки воздухоносных костных полостей к постепенному увеличению их размеров в ходе онтогенеза. Этими же особенностями строения объясняется и относительная легкость отслойки слизистой оболочки вместе с надкостницей, т.е. Шнейдеровой мембраной, от подлежащей кости в ходе хирургических вмешательств на ВЧП в области ее альвеолярной бухты, в частности при субантральной аугментации.

Особенное строение покровных структур воздухоносных полостей позволяет сравнивать их надкостницу с эндостом, который в генетическом, морфологическом и физиологическом отношении близок периосту. Эндост состоит из слоя уплощенных клеток [24]. Эти клетки, как и клетки внутреннего слоя периоста, окрашиваются положительно на маркеры остеобластов: щелочную фосфатазу, остеокальцин и остеонектин [21, 25]. В основании эндоста может наблюдаться мезенхимально-клеточная реакция, которая ведет к формированию рыхлой соединительной ткани, что также увеличивает его сходство с внутренним слоем периоста.

Известно, что любая внутренняя надкостница обладает рядом отличительных свойств от наружной надкостницы. Все ее клетки называют эндостальными, им приписывают специфические функции: формирование ниши гемопоэтических клеток [26], синтез гранулоцитарного колониестимулирующего фактора [27], способность дифференцироваться в костномозговые клетки [19] и др. Подобные функции у клеток надкостницы, покрывающей пневматизированные костные полости, ранее не были описаны. Различия в структурной организации надкостницы, изученных в настоящем исследовании областей, заключаются в преобладании одних слоев периоста над другими, в количестве коллагеновых волокон, толщине их пучков и наличии или отсутствии кровеносных сосудов. Полученные данные позволяют говорить о вариативности строения надкостницы наружной и внутренней поверхности передней стенки ВЧП на гистологическом уровне.

Заключение

Проведенное гистологическое исследование строения надкостницы наружной и внутренней поверхности передней стенки ВЧП показало, что и та и другая состоят только из продольных волокон, ориентированных параллельно костному матриксу подобно наружному волокнистому слою классической надкостницы трубчатой кости. Однако последнюю характеризует богатая васкуляризация, что и отличает ее от надкостницы передней стенки ВЧП. Кроме того, в надкостнице верхней челюсти отсутствует внутренний (камбиальный) слой, в отличие от классической надкостницы большинства костей скелета. По совокупности морфологических признаков такое строение надкостницы может отражать ее вариативность как в рамках одного анатомического образования, так и в сравнении с надкостницей других костей скелета. Сравнение строения надкостницы передней стенки ВЧП в рамках одной анатомической структуры снаружи и изнутри позволило выделить между ними ряд различий. Они касаются, во-первых, общей толщины волокнистого слоя, а во-вторых, количества пучков, их образующих (снаружи до 6, изнутри только один). Размеры пучков коллагеновых волокон надкостницы на наружной и внутренней стенках ВЧП достоверно не отличаются друг от друга, но существенно отличаются от ширины аналогичного слоя в надкостнице большеберцовой кости.

Морфологическое исследование мукопериоста не выявило структурных элементов, плотно связывающих его с костью. Одновременно периост внутренней поверхности передней стенки ВЧП на определенных участках прочно связан с собственной пластинкой слизистой оболочки. Строение покровных структур околоносовых пазух необходимо детально изучить, хотя уже сейчас можно судить об их морфологическом и функциональном единстве. Именно этот факт дает основание усомниться в существовании структуры, которую традиционно называют надкостницей, в составе внутренней выстилки ВЧП. По своему строению этот слой больше похож либо на особый вид эндоста (вариантность эндоста с другими функциями), либо на адвентициальную оболочку данной выстилки. Такое строение позволяет объяснить и ряд клинических аспектов: произвольную отслойку мукопериоста/Шнейдеровой мембраны ВЧП от кости при ятрогенной перфорации ее дна в ходе стоматологических процедур и ее слабую регенераторную потенцию.

Выполненное исследование наглядно демонстрирует необходимость дальнейшего изучения морфологического строения покровных структур ВЧП.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования — Н.В. Волов, А.С. Лопатин

Сбор и обработка материала — Н.В. Волов, Ю.В. Григорьева, И.В. Бажутова, М.И. Седых

Статистическая обработка данных — Н.В. Волов, Ю.В. Григорьева

Написание текста — Ю.В. Григорьева, И.В. Бажутова, М.И. Седых

Редактирование Н.В. Волов, А.С. Лопатин

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.