МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ`Я УКРАЇНИ
КРИМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ім. С.І. ГЕОРГІЄВСЬКОГО
Погорєлов Максим Володимирович
УДК 611.71.018.4:615.849.5:54-38 П 43
Ріст, будова та формоутворення кісток скелета під впливом загального
опромінення та солей важких металів
(анатомо-експериментальне дослідження)
14.03.01 – нормальна анатомія
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата медичних наук
Сімферополь – 2005
Дисертацією є рукопис
Робота виконана в Сумському державному університеті
Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: доктор медичних наук, професор
Сікора Віталій Зіновійович
Сумський державний університет
Міністерство освіти і науки України,
Завідувач кафедри нормальної анатомії
Офіційні опоненти:
Лауреат Державної премії України, заслужений діяч науки і техніки
України, доктор медичних наук, професор Ковешніков Володимир
Георгійович, Луганський державний медичний університет МОЗ
України, завідувач кафедри нормальної анатомії;
Доктор медичних наук, доцент Фоміних Тетяна Аркадіївна,
Кримський державний медичний університет ім. С.І. Георгієвського
МОЗ України, завідувач кафедри топографічної анатомії та оперативної
хірургії.
Провідна установа:
Харківський державний медичний університет МОЗ України,
кафедра анатомії людини
Захист відбудеться 26.05.2005р. о_12 годині на
засіданні спеціалізованої вченої ради Д 52.600.02 Кримського
державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського
(95006, м.Сімферополь, бульвар Леніна, 5/7).
З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Кримського
державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського (95006,
м.Сімферополь, бульвар Леніна, 5/7).
Автореферат розісланий 22.04.2005р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради Д 52.600.02
кандидат медичних наук, доцент
М.Ю. Новіков
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність проблеми. Екологічна ситуація, яка склалась після аварії на
ЧАЕС, стоїть у центрі уваги всього людства. Населення України вже зараз
відчуває тяжкі наслідки порушень екологічного балансу. У регіонах, де
вода та ґрунти забруднені ксенобіотиками (пестицидами, солями важких
металів), а також мають підвищений радіаційний фон, зростає загроза не
тільки здоров’ю людини, але й генофонду нації.
Кісткова система являє собою складну морфофункціональну одиницю
організму, що не тільки реагує на зміни нервової та гуморальної систем,
а й здатна впливати на організм зміною мінерального складу, в першу
чергу вивільненням та депонуванням кальцію, що є одним з механізмів
підтримки гомеостазу. [Подрушняк Е.П., 1997; Ascensi A., Benvenuti A.,
Bigi A., 1998; Bigi A., Cojazzi G., Panzavolta S., 1997; Ю. Франке, Г.
Рунне, 1995;] В кістковому матриксі депонуються основні макро- та
мікроелементи, здатні до звільнення при потребі в них організму.
Кістковий мозок, що вміщується в довгих кістках, є регулятором
клітинного складу крові і реагує на зміни функціонування кісток.
Пошкодження скелета викликає низку локальних та загальних реакцій, які
мають суттєві наслідки для всього організму.
Ряд дослідників показали здатність деяких чинників викликати пошкодження
опорно-рухового апарату [Ковешніков В.Г. та співав., 2001; Пикалюк В.С.,
1991; Федонюк Я.І. та співавт., 1994; Сикора В.З., 2001]. Серед них
найбільш розповсюдженими та небезпечними є свинець, тютюновий дим,
пестициди та нітрати, лазерне та іонізуюче випромінення, тощо [Пикалюк
В.С. та співавт., 2001; Гончарук Є.Г. та співавт., 1995; Родионова Н.
В., 2000].
Загальний технічний прогрес призвів до того, що організм людини протягом
життя зазнає комбінованого впливу фізичних та хімічних чинників
навколишнього середовища. Відбувається контакт із рядом речовин, що
потрапляють в організм різними шляхами [Ершов Ю.А., Плетнева Т.В., 1989;
Жолдакова З.И., Харчевникова Н.В., 2002]. Зокрема, солі важких металів
викликають різноманітні порушення функціонального стану та біохімічних
процесів у кістковій тканині в залежності від характеру, дози і
тривалості дії (Довгалюк Т.Я., 1998; Довгалюк Т.Я та співавт., 2001;
Белоцерковский В.П. и соавт., 2002).
Враховуючи складну екологічну ситуацію, пов’язану з наявністю у водоймах
і ґрунті Сумської області підвищеної концентрації солей таких металів як
свинець, хром, цинк, мідь, марганець (згідно “Доповіді про стан
навколишнього природного середовища в Сумській області у 2000 році”,
виданої Міністерством екології та природних ресурсів України, Державним
управлінням екології та природних ресурсів у Сумській області, яка є
складовою частиною “Національної доповіді про стан навколишнього
природного середовища в Україні у 2000 р.”), виникає необхідність у
проведенні дослідження із вивчення сумісної дії радіації і важких
металів. Розуміння механізмів росту та функціонування кісток скелета
під впливом несприятливих чинників зовнішнього середовища дозволить
прогнозувати й передбачати негативні наслідки і визначити шляхи
профілактики та лікування пошкоджень опорно-рухового апарату.
Враховуючи все вищезгадане, актуальним є вивчення характеру росту,
формоутворення та хімічного складу кісток в умовах дії комбінації
екологічних чинників, що й стало метою даного дослідження.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація
виконана у відповідності до плану наукових досліджень кафедри нормальної
анатомії медичного факультету Сумського державного університету і є
частиною держбюджетної теми №83.01.01.03-05. “Морфологічні зміни у
внутрішніх органах під впливом несприятливих факторів зовнішнього
середовища Сумщини і шляхи їх корекції”.
Мета і задачі дослідження. Метою даного дослідження є вивчення
особливостей росту, формоутворення та хімічного складу довгих кісток
скелета при одночасній дії на організм малих доз іонізуючого
випромінення та підвищеного вмісту міді, цинку, марганцю, хрому та
свинцю і обґрунтування можливості корекції їх пошкоджуючої дії
препаратом “Ербісол”.
Для досягнення поставленої мети були визначені задачі:
1. Вивчити закономірності росту, будови та хімічного складу довгих
кісток скелета інтактних щурів з метою проведення коректного
порівняльного аналізу отриманих даних з результатами експерименту.
2. Вивчити особливості росту та структури довгих кісток скелета при
хронічній комбінованій дії іонізуючої радіації в дозах 0,1, 0,2 та 0,3
Гр та солей важких металів, знайдених в воді Ямпільського,
Середино-Будського та Шосткинського районів Сумської області.
3. Вивчити морфологічні аспекти росту та формоутворення довгих кісток
скелета в період реадаптації після впливу на організм іонізуючої
радіації та солей важких металів.
4. Визначити динаміку змін хімічного складу довгих кісток скелета при
дії на організм пошкоджуючих чинників зовнішнього середовища та в
період реадаптації.
5. Вивчити можливість корекції несприятливого впливу на кісткову систему
низьких доз радіації та солей важких металів препаратом “Ербісол”.
Об`єкт дослідження – кістки білих безпородних щурів в умовах сумісної
дії іонізуючого опромінювання та солей важких металів.
Предмет дослідження – довгі кістки скелета лабораторних щурів.
Методи дослідження – остеометрія кісток, мікроскопічний підхід у
дослідженнях загальної морфологічної реакції кісткової тканини,
морфометрія гістопрепаратів, кількісна оцінка показників хімічного
складу кісток, статистична обробка цифрових даних.
Наукова новизна отриманих результатів. Вперше на експериментальному
матеріалі проведено комплексне вивчення особливостей росту,
формоутворення та хімічного складу довгих кісток скелета при
комбінованому впливі на організм низьких доз іонізуючої радіації та
солей важких металів, що полягають в затримці росту кісток, порушенні
структури та перебудови кісткового матриксу та зміні мінеральної
насиченості кістки. Виявлена залежність змін в кістковій системі від
величини дози радіації і виду солей важких металів, яка має лінійний
характер. Вивчені негативні порушення, що відбуваються в кістковому
матриксі щурів під впливом змодельованих екологічних чинників Сумщини і
доведена можливість часткової корекції їх за допомогою препарату
“Ербісол”.
Практичне значення отриманих результатів. Дане дослідження дозволило
експериментально визначити окремі сторони механізму комбінованого впливу
низьких доз іонізуючого опромінювання та солей важких металів на ріст
та формоутворення довгих кісток скелета. Отримані експериментальні дані
можна використовувати для морфологічного обгрунтування виникнення
патологічних змін в скелеті у клініках травматології та ортопедії,
терапії, педіатрії, радіології, тощо.
Пропонується використання біологічно активного препарату “Ербісол” як
ефективного корегуючого засобу зниження радіогенних пошкоджень та
одночасної інтоксикації організму солями важких металів.
Результати експериментальних досліджень впроваджені в навчальний процес
на кафедрі анатомії людини Тернопільської державної медичної академії
ім. І.Я.Горбачевського; кафедрі анатомії людини Івано-Франківської
державної медичної академії; кафедрі анатомії людини Української
медичної стоматологічної академії; кафедрі анатомії людини Луганського
державного медичного університету; кафедрі анатомії людини Вінницького
національного медичного університету; кафедрі анатомії людини Кримського
державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського; кафедрі
гістології, цитології та ембріології Івано-Франківської державної
медичної академії; кафедрі топографічної анатомії та оперативної
хірургії Буковинської державної медичної академії.
Особистий внесок дисертанта. Дисертантом здійснений інформаційний пошук
літературних даних, самостійно проведені всі експериментальні
дослідження, статистичне опрацювання результатів і їхній аналіз. Автором
проведено узагальнення отриманих результатів, підготовлені праці до
друку і висновки дисертації.
Апробація результатів дисертації. Основні матеріали дисертації
обговорені на підсумковій науковій конференції студентів та молодих
вчених (Одеса, 20-21 квітня 2000р), на науково – практичній конференції
(з міжнародною участю) “Розвиток у морфологічних, експериментальних та
клінічних дослідженнях положень вчення В.М. Шевкуненка про індивідуальну
мінливість будови тіла людини” (Полтава, 23-24 травня 2003р.) 8-му
міжнародному медичному конгресі студентів і молодих вчених (Тернопіль,
10-12 травня 2004р),V Міжнародному конгресі з інтегративної антропології
(Вінниця, 3-4 червня 2004 р.), підсумкових наукових конференціях молодих
вчених Сумського державного університету (1997, 1998, 1999, 2000, 2003,
2004 роки), Міжнародній науково-практичній конференції молодих вчених
“Вчені майбутнього” (Одеса, 14-16 жовтня 2004 р.).
Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи відображений у 12
наукових працях, з яких 10 – у фахових наукових журналах, 1 – в інших
наукових журналах, 1 – у матеріалах конференцій. З них 6 наукових робіт
опубліковано одноосібно.
Структура й обсяг дисертації. Дисертація викладена на 218 сторінках.
Робота складається зі вступу, розділу “Огляд літератури”, розділу
“Матеріал і методи дослідження”, розділу “Результати власних досліджень
і їх обговорення”, що вміщує в собі п`ять підрозділів власних
досліджень, висновки та практичні рекомендації. Дисертація також включає
43 рисунки, 43 діаграми і 20 таблиць. Список літератури складається з
276 джерел, у тому числі 87 закордонних.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Матеріал та методи дослідження. Експериментальне дослідження проведено
на 372 безпородних щурах-самцях 4-місячного віку масою 100-150г, що
знаходилися в стаціонарних умовах віварію. Ці тварини відрізняються
однотипними реакціями на вплив різноманітних середовищних чинників та
непреривними процесами росту кісток скелета, що дає можливість
прослідкувати особливості росту, будови та формоутворення кісткової
системи на всіх етапах дослідження.
Перед початком експерименту тварин оглядали, враховуючи їх локомоторну
активність та стан шкіряного покриву. Після вибраковки щурів з
аномаліями поведінки, тварин вводили в експеримент. Під час дослідів у
віварії підтримувалася постійна температура, тварини отримували належний
догляд. Постановка експерименту здійснювалася згідно з “Правилами
проведення робіт з експериментальними тваринами”.
В залежності від виду та режиму дії несприятливих чинників всі тварини
були поділені на V серій.
I серія (90 щурів) – загальне опромінення на установці “Rocus” (енергія
квантів – 1,25 МеВ, потужність дози – 60 Р/хв.) протягом місяця в
сумарній дозі 0,1 Гр. Перша група тварин (R1+С1) одночасно отримувала з
питною водою солі цинку (ZnSO4 x 7H2O) – 5мг/л та міді (CuSO4 x 5H2O) –
1 мг/л (Ямпільський район). Друга група тварин (R1+С2) отримувала солі
марганцю (MnSO4 x 5H2O) – 0,1мг/л, свинцю (Pb(CH3COO)2) – 0,1мг/л та
міді (CuSO4 x 5H2O) – 1 мг/л (Средино-Будський район) Третя група
тварин даної серії (R1+С3) протягом місяця отримувала солі цинку (ZnSO4
x 7H2O) – 5мг/л, хрому (K2Cr2O7) – 0,1мг/л і свинцю (Pb(CH3COO)2) –
0,1мг/л (Шосткинський район).
II серія (90 щурів) – опромінювалася протягом місяця в сумарній дозі 0,2
Гр. Перша група тварин (R2+С1) додатково отримували з питною водою солі
важких металів Ямпільського района, друга група (R2+С3) –
Средино-Будського району і третя група (R2+С3) – Шосткинського району.
III серія (90 щурів) – опромінення в сумарній дозі 0,3 Гр протягом
місяця. Дана серія розбита на три групи (R3+С1, R3+С2, R3+С3) відповідно
вживання з питною водою солей Ямпільського, Средино-Будського та
Шосткинського районів.
IV серія (90 щурів) – корекція морфофункціональних змін в кістковій
системі препаратом “Ербісол”, який вводили внутрішньом’язево в дозі 0,2
мл один раз на добу протягом всього експерименту. В даній серії
використовували тільки групи тварин R1+С3, R2+С3, R3+С3, в яких
спостерігаються найбільш виражені зміни.
V серія (12 щурів) -контрольна, яку склали інтактні щури віком 4 та 5
місяців по 6 тварин у кожній групі. Цей термін відзначається
максимальним ростом довгих кісток. [Ремінецький Б.Я., 1994]
Група експериментальних та контрольних тварин забивалася під ефірним
наркозом шляхом декапітації через 1 день, 1, 2, 3 та 4 тижні після
закінчення досліду. На дослідження забиралися плечові, стегнові та
великогомілкові кістки.
Для дослідження використовували наступні методики:
Кістки зважували на аналітичних вагах з точністю до 1 мг та вимірювали
штангенциркулем по методиці W. Duerst з точністю до 0,1 мм.
Остеометрія для довгих кісток включала в себе наступні показники:
найбільша довжина кістки, найбільша ширина проксимального та дистального
епіфізів, найбільша ширина та передньо-задній розмір середини діафізу.
Гістологічне дослідження діафізу та наросткового хряща. Досліджувалися
дистальні наросткові хрящі плечової і стегнової кісток і проксимальний –
великогомілкової, за рахунок яких іде найбільший ріст кістки в довжину
[Ковешніков В.Г., 1980; Дедух Н.В., 1994]. Для цього брали ділянки
кісток із епіфізів та середини діафізу, фіксували в 10% розчині
нейтрального формаліну, проводили декальцинацію в розчині Трилону Б на
протязі двох місяців, зневоднювали в спиртах зростаючої концентрації та
заливали в целлоідин та парафін. Готували гістологічні зрізи товщиною
10-12 мкм та забарвлювали їх гематоксилін-еозином та за Ван-Гізон.
Морфометрія діафізу проводилася за наступними параметрами: ширина зон
зовнішніх та внутрішніх генеральних пластинок, ширина остеонного шару,
діаметр остеонів та їх каналів. В наростковому хрящі вимірювали загальну
ширину зони росту та ширину зон індиферентного, проліферуючого,
дефінітивного хряща та зони деструкції. Морфометрію проводили за
допомогою світового мікроскопа “Олімпус” з цифровою відеокамерою та
пакетом прикладних програм “Видео Тест 5,0” та “Видео размер 5,0”.
Зображення зберігали на вінчестері з наступним друком кольорових
ілюстрацій.
Визначення хімічного складу. Зважену кістку від даної групи закривали в
сушильній шафі при температурі 105ОС і висушували до постійної ваги. За
різницею у вазі вологої і сухої кістки визначали її вологість. Потім
висушену тканину спалювали в порцелянових тиглях у муфельній печі при
температурі 450ОС протягом 48 годин. Шляхом зважування попелу
вираховувалася загальна кількість мінеральних речовин на сухий залишок.
Отриманий попіл розчиняли в 10% соляній та азотній кислотах і доводили
бідистильованою водою до 25 мл. На атомному абсорбційному
спектрофотометрі С-115М1 за загальноприйнятою методикою визначали
кількість кальцію (довжина хвилі – 422,7 нм), калію (довжина хвилі –
404,4 нм), натрію (довжина хвилі – 330,3 нм), магнію (довжина хвилі –
285,2 нм), міді (довжина хвилі – 324,7 нм), цинку (довжина хвилі – 213,9
нм), свинцю (довжина хвилі – 287,3 нм) і марганцю (довжина хвилі – 279,5
нм).
Отримані дані обробляли статистично на персональному комп’ютері із
використанням пакета прикладних програм. Достовірність розходження
експериментальних і контрольних даних оцінювали з використанням критерію
Ст’юдента, достатньою вважали ймовірність помилки менше 5% (р"
h;
h;
h;
h;
h;
@
p
r
t
v
x
z
|
???????¤?|
~
¤
?
8?i"
`
?
o
O
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
h;
??????При опроміненні тварин в дозі 0,2 Гр в діафізі переважають процеси
резорбції над кісткоутворенням, помітна затримка периостального росту.
Багаточисельні лінії склеювання на межі периосту та остеонного шару
зливаються, остеобласти майже не забарвлюються. Октеокластичні порожнини
резорбції межують з гладкоклітинними, що заповненні сполучною тканиною.
Структура остеонного шару значно порушена, в першу чергу звивистими
пронизуючими канальцями, зонами мозаїчного забарвлення та уламками
вторинних остеонів. Значно збільшується кількість первинних остеонів з
тонкими кістковими пластинками та широким каналом, що розташовані в
різних площинах.
Найбільші зміни в діафізі помітні при додатковому опроміненні в дозі 0,3
Гр: відмічається збільшення площі грубоволокнистої кісткової тканини на
межі з кістковомозковою порожниною, майже відсутні вторинні остеони.
Остеонний шар являє собою тонкий прошарок кісткової речовини з
порожнинами резорбції, ділянками мозаїчного забарвлення, що зміщений в
бік периосту. На деяких препаратах великогомілкових кісток остеонна зона
не вирізняється з масиву кісткової речовини. Перфоруючі канали
пронизують всю товщу кістки.
Відновлення структури відбувається повільно, через два та три тижні це
майже непомітне, що вказує на глибокі порушення функціонування кістки.
Лише через чотири тижні відмічається зменшення площин грубоволокнистої
тканини. На деяких препаратах плечової кістки виділяються лише поодинокі
вторинні остеони, чітко видно межі зон.
Морфометричні показники наглядно відображають зростаючі зміни в
компактній речовині діафізу. Так ширина остеонного шару через добу
зменшена в зрівнянні з контролем на 10,91% - 12,93% (р0,05)).
Звуження шару дефінітивних клітин та зони деструкції є достовірним до
четверного тижня після закінчення експерименту.
В кістковому матриксі діафізу спостерігаються незначні по площі вогнища
мозаїчного забарвлення та порожнини гладкоклітинної резорбції. Вторинні
остеони заміщенні значною кількістю первинних, що мають овальну та
полігональну форми. Перфоруючі канали зі значними анастомозами
пронизують товщу кістки, порушуючи її компактність. Зони зовнішніх та
внутрішніх генеральних пластинок розширені. Лінії склеювання значної
товщини. Остеобласти периостальної зони небагаточисельні та слабо
сприймають барвники. Через два тижні починаються процеси поновлення
структури діафізу.
З боку хімічного складу – збільшення вмісту води на 5,1% – 7,21%.
Збільшення гідрофільних елементів – натрію та калію сягає максимуму
через тиждень після експерименту (5,89% (р0,05)). Вміст магнію, міді та марганцю найбільше зменшується в
великогомілкових кістках в термін 1 та 2 тижні і через місяць різниця з
контролем стає недостовірною.
Максимальне зростання вмісту цинку та свинцю спостерігається через
тиждень після закінчення експерименту – відповідно на 6,79% (р
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
