diaendoСахарный диабетDiabetes mellitus2072-03512072-0378Endocrinology research centre10.14341/DM12708diaendo-12708Research ArticleОригинальные исследованияOriginal StudiesПатоморфологические и патохимические особенности остеомиелитического очага у пациентов с диабетической остеоартропатией (стопа Шарко)Pathomorphological and pathochemical characteristic of the osteomyelitis focus in patients with diabetic osteoarthropathy (Charcot foot)https://orcid.org/0000-0002-2602-2457СудницынА. С.SudnitsynA. S.

Судницын Анатолий Сергеевич, кандидат медицинских наук

Курган

Researcher ID: AAE-2635-2020;

Scopus Author ID: 57195315430;

eLibrary SPIN: 8521-4839

Anatoliy S. Sudnitsyn, MD, PhD

Kurgan

Researcher ID: AAE-2635-2020;

Scopus Author ID: 57195315430;

eLibrary SPIN: 8521-4839

anatol_anatol@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3434-0372СтупинаТ. А.StupinaT. A.

Ступина Татьяна Анатольевна, доктор биологичнских наук

Курган

Researcher ID: Н-1290-2018;

Scopus Author ID: 15123224100;

eLibrary SPIN: 7598-4540

Tatyana A. Stupina, PhD in Biology

Kurgan

Researcher ID: Н-1290-2018;

Scopus Author ID: 15123224100;

eLibrary SPIN: 7598-4540

StupinaSTA@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5430-2045ВарсеговаТ. Н.VarsegovaT. N.

Варсегова Татьяна Николаевна, кандидат биологичнских наук

640014, Курган, ул. М. Ульяновой, д. 6

Researcher ID: O-6886-2018;

Scopus Author ID: 55207326100;

eLibrary SPIN: 1974-8274

Tatyana N. Varsegova, PhD in Biology

6 M. Ulianova Str., 640014 Kurgan

Researcher ID: O-6886-2018;

Scopus Author ID: 55207326100;

eLibrary SPIN: 1974-8274

varstn@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8516-8571СтоговМ. В.StogovM. V.

Стогов Максим Валерьевич, доктор биологичнских наук

Курган

Researcher ID: N-5847-20018;

Scopus Author ID: 26024482600;

eLibrary SPIN: 9345-8300

Maksim V. Stogov, PhD in Biology

Kurgan

Researcher ID: N-5847-20018;

Scopus Author ID: 26024482600;

eLibrary SPIN: 9345-8300

stogo_off@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1006-5217КирееваЕ. А.KireevaE. A.

Киреева Елена Анатольевна, кандидат биологичнских наук

Курган

Researcher ID: G-9986-2018;

Scopus Author ID: 56716612200;

eLibrary SPIN: 9598-0838

Elena A. Kireeva, PhD in Biology

Kurgan

Researcher ID: G-9986-2018;

Scopus Author ID: 56716612200;

eLibrary SPIN: 9598-0838

ea_tkachuk@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7598-0707МезенцевИ. Н.MezentsevI. N.

Мезенцев Игорь Николаевич

Курган

 eLibrary SPIN: 2685-7844

Igor N. Mezentsev, MD

Kurgan

eLibrary SPIN: 2685-7844

mezen.igor.82@mail.ruНациональный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. ИлизароваРоссияNational Ilizarov Medical Research Centre for Traumatology and OrthopaedicsRussian Federation202229082022254368377Copyright © Судницын А.С., Ступина Т.А., Варсегова Т.Н., Стогов М.В., Киреева Е.А., Мезенцев И.Н., 20222022Судницын А.С., Ступина Т.А., Варсегова Т.Н., Стогов М.В., Киреева Е.А., Мезенцев И.Н.Sudnitsyn A.S., Stupina T.A., Varsegova T.N., Stogov M.V., Kireeva E.A., Mezentsev I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dia-endojournals.ru/jour/article/view/12708ОБОСНОВАНИЕ

ОБОСНОВАНИЕ. Остеомиелит при диабетической остеоартропатии встречается в 65% случаев и является главной причиной нетравматических ампутаций. Выбор оптимальных технологий лечения должен базироваться на понимании патогенетических особенностей данного заболевания.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Изучение патоморфологической и патохимической картины остеомиелитического очага у пациентов с диабетической нейроостеоартропатией.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Объект — 20 пациентов (55,3±9,33 года) с сахарным диабетом 2 типа, диабетической нейроостеоартропатией, хроническим остеомиелитом костей стопы. Лечение заключалось в хирургической санации гнойного очага с забором материала для патоморфологического и биохимического исследований, репозиции и адаптации костных отломков костей с фиксацией голени и стопы аппаратом Илизарова для формирования костного анкилоза скомпрометированного сустава.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. В 80% наблюдений зарегистрировано подострое и острое течение хронического остеомиелита. Среди патогистологических изменений костной ткани наиболее значимые: некроз и наличие воспалительного инфильтрата разной степени выраженности в зависимости от фазы воспалительного процесса. Структура суставного хряща во  всех наблюдениях нарушена. Отмечена активация остеокластов в остеомиелитическом очаге, особенно в субхондральной зоне. В большей части наблюдений субхондральная костная пластинка отсутствовала или сохранялись лишь ее фрагменты. Патогистологическое исследование мягких тканей, сопряженных с остеомиелитическим очагом, свидетельствовало о наличии микроциркуляторных и денервационных расстройств вследствие некроза и гиалиноза значительной части микрососудов на фоне компенсаторной гиперваскуляризации и хронического воспаления, сужения и облитерации просветов питающих артерий, практически полного отсутствия в тканях нервных элементов либо их деструктивных изменений. Выявлено увеличение активности литических ферментов в интерстициальной среде тканей, окружающих остеомиелитический очаг (увеличение активности кислой фосфатазы в 138 раз, остеолитический индекс интерстиция превышал индекс сыворотки крови в 7,2 раза).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. У большинства пациентов выявлены патоморфологические признаки подострого и острого течения хронического остеомиелита. Нарушение структуры суставного хряща сопровождалось инвазией сосудов, воспалительного инфильтрата и активацией остеокластов в субхондральной зоне. Этиопатогенетическими факторами развития данного заболевания могут служить деструктивные изменения сосудов и нервов в сопряженных с  остеомиелитическим очагом мягких тканях. Технологии купирования данного процесса должны базироваться на обязательной санации очага с секвестрнекрэктомией, с постоянным мониторингом состояния оперированного сегмента.

BACKGROUND

BACKGROUND: Osteomyelitis in diabetic osteoarthropathy occurs in 65 % of cases, and it is the main cause of non-traumatic amputations. The choice of optimal treatment technologies should be based on understanding the pathogenetic characteristics of this disease.

AIM

AIM: To study the pathomorphological and pathochemical picture of osteomyelitic focus in patients with diabetic neuroosteoarthropathy.

MATERIALS AND METHODS

MATERIALS AND METHODS: Object — 20 patients (55.3±9.33 years) with Type 2 diabetes mellitus, diabetic neuroosteoarthropathy, chronic osteomyelitis of the foot bones. The treatment consisted in surgical debridement of the purulent focus with the material collection for pathomorphological and biochemical studies, and in reposition and alignment of bone fragments with the leg and foot fixation using the Ilizarov fixator in order to form bone ankylosis of the compromised joint.

RESULTS

RESULTS: Subacute and acute course of chronic osteomyelitis was registered in 80 % of cases. As for the pathohistological changes in bone tissue, the following ones were the most significant: necrosis and the presence of an inflammatory infiltrate of varying severity depending on the phase of the inflammatory process. The articular cartilage structure was broken in all the cases. Activation of osteoclasts was observed in the osteomyelitis focus, especially in the subchondral zone. There was no subchondral bone plate in most cases, or only its fragments remained. Pathohistological examination of the soft tissues associated with the osteomyelitis focus indicated the presence of mirocirculatory and denervation disorders due to necrosis and hyalinosis of a significant part of microvessels against the background of compensatory hypervascularisation and chronic inflammation, narrowing and obliteration of the lumens of feeding arteries, almost complete absence of nerve elements in the tissues or their destructive changes. An increase in the activity of lytic enzymes was revealed in the interstitial environment of the tissues surrounding the osteomyelitis focus (138-fold increase in the activity of acid phosphatase, interstitial osteolytic index was 7.2-fold higher than blood serum index).

CONCLUSION

CONCLUSION: The pathomorphological signs of chronic osteomyelitis subacute and acute processing were observed in most patients. Breaking the articular cartilage structure was accompanied by invasion of vessels, inflammatory infiltrate, and by activation of osteoclasts in the subchondral zone. Destructive changes of vessels and nerves in the soft tissues associated with the osteomyelitis focus can be etiopathogenetic factors of this disease development. The technologies for stopping this process should be based on obligatory debridement of the focus with sequestrnecrectomy, with regular monitoring of the operated segment condition.

диабетическая остеоартропатияостеомиелиткостьсуставной хрящсосудынервыdiabetic osteoarthropathyosteomyelitisbonearticular cartilagevesselsnervesReferencesHuang Y, Karuranga S, Malanda B, Williams DRR. Call for data contribution to the IDF Diabetes Atlas 9th Edition 2019. Diabetes Res Clin Pract. 2018;140:351-352. doi: https://doi.org/10.1016/j.diabres.2018.05.033Huang Y, Karuranga S, Malanda B, Williams DRR. Call for data contribution to the IDF Diabetes Atlas 9th Edition 2019. Diabetes Res Clin Pract. 2018;140:351-352. doi: https://doi.org/10.1016/j.diabres.2018.05.033Дедов И.И., Шестакова М.В., Майоров А.Ю., и др. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом: Клинические рекомендации (Вып. 9) // Сахарный диабет. — 2019. — Т. 22. — №S1. — С. 1-144. doi: https://doi.org/10.14341/DM221S1Dedov II, Shestakova MV, Mayorov AYu, et al. Standards of specialized diabetes care. Diabetes Mellitus. 2019;22(S1):1-144 (In Russ.). doi: https://doi.org/10.14341/DM221S1Лазарева И.Н. Диабетическая остеоартропатия (стопа Шарко) // Избранные вопросы судебно-медицинской экспертизы. — 2016. — №15. — С. 125-129.Lazareva IN. Diabeticheskaya osteoartropatiya (stopa Sharko). Izbrannye voprosy sudebno-meditsinskoy ekspertizy. 2016;15:125-129. (In Russ.).Привольнев В.В., Забросаев В.С., Даниленков Н.В. Рекомендации по диагностике и лечению остеомиелита при синдроме диабетической стопы (обзор) // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. — 2014. — Т. 13. — №3. — С. 56-60.Privolnev VV, Zabrosaev VS, Danilenkov NV. Recommendations on diagnostics and management of osteomyelitis in diabetic foot (review). Vestnik of the Smolensk state medical academy. 2014;13(3):56-60. (In Russ.).Байрамкулов Э.Д., Воротников А.А., Мозеров С.А., Красовитова О.В. Клинико-морфологическая характеристика остеомиелита при синдроме диабетической стопы // Фундаментальные исследования. — 2015. — № 1-1. — С. 23-27.Bayramkulov ED, Vorotnikov AA, Mozerov SA, Krasovitova OV. Clinical and morphological characteristics of osteomyelitis for diabetic foot syndrome. Fundamental research. 2015;1-1:23-27. (In Russ.).Галстян Г.Р., Каминарская Ю.А. Патогенез остеоартропатии Шарко: роль периферической нервной системы // Эндокринная хирургия. — 2014. — Т. 8. — №4. — С. 5-14. doi: https://doi.org/10.14341/serg201445-14Galstyan GR, Kaminarskaya YuA. The pathogenesis of Charcot osteoarthropathy: the role of the peripheral nervous system. Endocrine surgery. 2014;8(4):5-14. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.14341/serg201445-14International Diabetes Federation, diabetes atlas. Fifth edition. 2015. Available from: http://iwgdf.org/consensus/pedis/International Diabetes Federation, diabetes atlas. Fifth edition. 2015. Available from: http://iwgdf.org/consensus/pedis/Meggitt B. Surgical management of the diabetic foot. Br J Hosp Med. 1976;16:227-232.Meggitt B. Surgical management of the diabetic foot. Br J Hosp Med. 1976;16:227-232.Wagner FW. The Dysvascular Foot: A System for Diagnosis and Treatment. Foot Ankle. 1981;2(2):64-122. doi: https://doi.org/10.1177/107110078100200202Wagner FW. The Dysvascular Foot: A System for Diagnosis and Treatment. Foot Ankle. 1981;2(2):64-122. doi: https://doi.org/10.1177/107110078100200202Sanders LJ, Frykberg RG. Diabetic neuropathic osteoarthropathy: the Charcot foot. In: Frykberg RG, editor. The high risk foot in diabetes mellitus. New York: Churchill Livingstone; 1991. P. 297-338.Sanders LJ, Frykberg RG. Diabetic neuropathic osteoarthropathy: the Charcot foot. In: Frykberg RG, editor. The high risk foot in diabetes mellitus. New York: Churchill Livingstone; 1991. P. 297-338.Eichenholtz SN. Charcot Joints. Springfield, IL, USA: Charles C. Thomas; 1966.Eichenholtz SN. Charcot Joints. Springfield, IL, USA: Charles C. Thomas; 1966.Tiemann A, Hofmann GO, Krukemeyer MG, et al. Histopathological Osteomyelitis Evaluation Score (HOES) — an innovative approach to histopathological diagnostics and scoring of osteomyelitis. GMS Interdiscip. Plast. Reconstr. Surg. DGPW. 2014;3:Doc08. doi: https://doi.org/10.3205/iprs000049.Tiemann A, Hofmann GO, Krukemeyer MG, et al. Histopathological Osteomyelitis Evaluation Score (HOES) — an innovative approach to histopathological diagnostics and scoring of osteomyelitis. GMS Interdiscip. Plast. Reconstr. Surg. DGPW. 2014;3:Doc08. doi: https://doi.org/10.3205/iprs000049.Стогов М.В., Лунева С.Н., Митрофанов А.И., Ткачук Е.А. Особенности химического состава содержимого костных кист в зависимости от стадии их развития // Клиническая лабораторная диагностика. — 2012. — №11. — С. 21-22.Stogov MV, Luneva SN, Mitrofanov AI, Tkatchuk YeA. The characteristics of chemical composition of content of unicameral bone cysts depending on growth stage. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2012;11:21-22. (In Russ.).Cecilia-Matilla A, Lázaro-Martínez JL, Aragón-Sánchez J, et al. Histopathologic Characteristics of Bone Infection Complicating Foot Ulcers in Diabetic Patients. J Am Podiatr Med Assoc. 2013;103(1):24-31. doi: https://doi.org/10.7547/1030024Cecilia-Matilla A, Lázaro-Martínez JL, Aragón-Sánchez J, et al. Histopathologic Characteristics of Bone Infection Complicating Foot Ulcers in Diabetic Patients. J Am Podiatr Med Assoc. 2013;103(1):24-31. doi: https://doi.org/10.7547/1030024Karner CM, Long F. Glucose metabolism in bone. Bone. 2018;115(1):2-7. doi: https://doi.org/10.1016/j.bone.2017.08.008Karner CM, Long F. Glucose metabolism in bone. Bone. 2018;115(1):2-7. doi: https://doi.org/10.1016/j.bone.2017.08.008Petrova NL, Petrov PK, Edmonds ME, Shanahan CM. Inhibition of TNF- α Reverses the Pathological Resorption Pit Profile of Osteoclasts from Patients with Acute Charcot Osteoarthropathy. J Diabetes Res. 2015;2015(1):1-10. doi: https://doi.org/10.1155/2015/917945Petrova NL, Petrov PK, Edmonds ME, Shanahan CM. Inhibition of TNF- α Reverses the Pathological Resorption Pit Profile of Osteoclasts from Patients with Acute Charcot Osteoarthropathy. J Diabetes Res. 2015;2015(1):1-10. doi: https://doi.org/10.1155/2015/917945Fan X, Wu X, Crawford R, Xiao Y, Prasadam I. Macro, Micro, and Molecular. Changes of the Osteochondral Interface in Osteoarthritis Development. Front Cell Dev Biol. 2021;9(1):1-10. doi: https://doi.org/10.3389/fcell.2021.659654Fan X, Wu X, Crawford R, Xiao Y, Prasadam I. Macro, Micro, and Molecular. Changes of the Osteochondral Interface in Osteoarthritis Development. Front Cell Dev Biol. 2021;9(1):1-10. doi: https://doi.org/10.3389/fcell.2021.659654Ступина Т.А., Мигалкин Н.С., Судницын А.С. Структурная реорганизация хрящевой ткани при хроническом остеомиелите костей стопы // Гений ортопедии. — 2019. — Т. 25. — №4. — С. 523-527. doi: https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-4-523-527Stupina TA, Migalkin NS, Sudnitsyn AS. Structural reorganization of the cartilage tissue in chronic osteomyelitis of the foot bones. Genij Ortopedii. 2019;25(4):523-527. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.18019/1028-4427-2019-25-4-523-527Насыбуллина Д.Д., Тимурханов И.М., Плакса И.Л., и др. Патологическая гистология «стопы Шарко» // Наука молодых (Eruditio Juvenium). — 2016. — №2. — С. 14-26.Nasybullina DD, Timurkhanov IM, Plaksa IL, еt al. Histopathology of Charcot arthropathy. Eruditio Juvenium. 2016;2:14-26. (In Russ.).Паршиков М.В., Бардюгов П.С., Ярыгин Н.В. Ортопедические аспекты классификаций синдрома диабетической стопы // Гений ортопедии. — 2020. — Т. 26. — №2. — С. 173-178. doi: https://doi.org/10.18019/1028-4427-2020-26-2-173-178Parshikov MV, Bardiugov PS, Yarygin NV. Orthopaedic aspects of diabetic footsyndrome classifications. Genij Ortopedii. 2020;26(2):173-178. (In Russ.). doi: https://doi.org/10.18019/1028-4427-2020-26-2-173-178

The authors declare that there are no conflicts of interest present.