Особливості росту, будови, формоутворення і регенерації кісток скелету під впливом неіонізуючих електромагнітних випромінювань - Автореферат

Це стало основою широкого їх використання в медицині і створення нового напряму в медицині - мікрохвильової резонансної терапії, яка успішно застосовується при лікуванні виразкової хвороби шлунка і дванадцятипалої кишки, облітеруючих захворювань судин, захворювань нервової системи, а також патології кісткової системи (Рагимов И.Р. и соавт., 1991; Семенова К.М. и соавт., 1993; Бабов К.Д. и соавт., 1993; Olchowik G., 1992, 1997; Aaron R.K., Ciombor D.M., 1996 та ін.). Однак біологічні механізми дії неіонізуючих випромінювань досі остаточно не вияснені, існують лише у вигляді біофізичних концепцій і гіпотез; відсутні однозначні дані про вікові аспекти їх дії як на організм в цілому, так і на більшість окремих органів і систем. Не ясно і те, як саме тривале опромінення неіонізуючими випромінюваннями буде впливати на стан фізіологічно нормальних обєктів. Оскільки в кістковій тканині є значна фракція колагену, яка активно бере участь в її обмінних процесах, резонно припустити, що неіонізуючі електромагнітні випромінювання насамперед будуть впливати на морфогенез кісткової системи. Метою цього дослідження було вивчення в експерименті закономірностей морфогенезу і репаративної регенерації кісток скелета під дією неіонізуючих випромінювань для зясування вікових аспектів адаптаційних змін, а також обгрунтування шляхів профілактики ушкоджуючої дії неіонізуючих випромінювань.З метою вивчення впливу ОКІ ЕМП на ріст, будову і формоутворення кісток скелета (126 безпорідних білих щурів з початковою масою відповідно 70-75 г і 300-320 г), тварин опромінювали імпульсним електромагнітним полем з солітоноподібним формуванням імпульсів, які генерувалися приладом “БИЭСТИМ-1м” з двома магнітними індукторами з площею магнітного потоку 13 см2 і індукцією 0,01...0,05 Тесла (робоча зона 14х14 см). Ці процеси супроводжувалися явищами дегідратації, гіпермінералізації і збільшенням вмісту органічних речовин в кістках з дисбалансом їх макроелементного складу. Зміни гістоструктури кісток поєднувалися з тенденцією до переваги розмірів кісток над контрольними, що потрібно розглядати не як прискорення темпів росту, а як незначне згладжування явищ вікозалежного остеопорозу. При цьому площа рефлексу F, котрий відповідає структурі гідроксилапатиту, в ранні терміни опромінення переважала над контрольною у статевонезрілих щурів і на 90 день - у репродуктивних тварин, що поєднується з незначним підвищенням вмісту мінеральних речовин в кістці в ті ж терміни. У старих тварин коефіцієнт С/А на 7 день був більшим за контрольний в групах БГ і ІГ5, на 15 день достовірні відхилення не визначалися, а на 30 і 90 дні він вже зменшувався, найбільш виражено в групі БГ.Неіонізуючі електромагнітні випромінювання неоднозначно впливають на морфогенез кісткової системи, вираженість і спрямованість їх дії залежить від фізичних характеристик випромінювання, режимів і тривалості опромінення, а також віку організму. Тривале опромінення низькоінтенсивним ЕМВ НВЧ з частотою 61,5 ГГЦ призводить до порушень ультраструктури органічного матриксу кістки в зоні ділянок нуклеації, що несприятливо позначається на процесах його мінералізації, веде до дестабілізації кристалічної решітки кісткового гідроксилапатиту і до зменшення міцності кісток. У статевонезрілих і репродуктивних тварин опромінення ЕМВ НВЧ протягом 7 і 15 днів викликає зниження кістковоутворювальної функції епіфізіальних хрящів, а також стимулює апозиційний ріст і ендостальну резорбцію. Збільшення тривалості опромінення призводить до розширення епіфізіальних хрящів із пригніченням їх остеопластичної функції, апозиційного росту, посилення ендостальної резорбції, демінералізації з наростанням дефіциту остеотропних мікроелементів і зменшенням міцності кістки. Однак синтез органічного матриксу пригнічується з його деструктуризацією і порушенням фізико-хімічних властивостей, що в свою чергу дестабілізує кристалічну решітку кісткового мінералу, демінералізує кістку, дисбалансує макро-та мікроелементний склад і зменшує її міцність.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

1. Неіонізуючі електромагнітні випромінювання неоднозначно впливають на морфогенез кісткової системи, вираженість і спрямованість їх дії залежить від фізичних характеристик випромінювання, режимів і тривалості опромінення, а також віку організму.

2. Тривале опромінення низькоінтенсивним ЕМВ НВЧ з частотою 61,5 ГГЦ призводить до порушень ультраструктури органічного матриксу кістки в зоні ділянок нуклеації, що несприятливо позначається на процесах його мінералізації, веде до дестабілізації кристалічної решітки кісткового гідроксилапатиту і до зменшення міцності кісток. Вираженість і спрямованість порушень залежить від віку організму і від режиму опромінення.

3. У статевонезрілих і репродуктивних тварин опромінення ЕМВ НВЧ протягом 7 і 15 днів викликає зниження кістковоутворювальної функції епіфізіальних хрящів, а також стимулює апозиційний ріст і ендостальну резорбцію. Збільшення тривалості опромінення призводить до розширення епіфізіальних хрящів із пригніченням їх остеопластичної функції, апозиційного росту, посилення ендостальної резорбції, демінералізації з наростанням дефіциту остеотропних мікроелементів і зменшенням міцності кістки.

У старих щурів вплив ЕМВ НВЧ виявляється в тенденції до оптимізації кістковоутворювальної функції епіфізіальних хрящів і стимуляції процесів апозиційного росту. Однак синтез органічного матриксу пригнічується з його деструктуризацією і порушенням фізико-хімічних властивостей, що в свою чергу дестабілізує кристалічну решітку кісткового мінералу, демінералізує кістку, дисбалансує макро- та мікроелементний склад і зменшує її міцність.

Найбільші відхилення описаних показників у статевонезрілих і репродуктивних тварин реєструвалися при імпульсних режимах опромінення, а у старих - при безперервній генерації сигналу.

4. Електромагнітне випромінювання надто високої частоти (61,5 ГГЦ) оптимізує процеси репаративної регенерації кістки. При цьому нормалізується тканинний склад регенерату, синтез органічних речовин і їх подальша мінералізація, прискорюються процеси ремоделяції новоутвореної кісткової тканини. Припинення опромінення на 30 день фактично не впливає на подальшу оптимізацію репаративної регенерації кістки.

5. Опромінення вагітних самиць щурів протягом всього періоду вагітності ЕМВ НВЧ з частотою 61,5 ГГЦ супроводжується пригніченням процесів внутрішньоутробного остеогенезу у їх потомства. На 21-й день внутрішньоутробного розвитку відставання у розмірах ядер окостеніння визначається при всіх режимах опромінення, а у новонароджених є статистично достовірним лише при опроміненні в режимі імпульсної генерації з частотою імпульсів 45 Гц.

6. Застосування біологічно активного продукту харчування “Космол” дозою 3 г/кг маси у старих щурів коригує дію електромагнітного випромінювання з частотою 61,5 ГГЦ. Це проявляється в нормалізації змін структури епіфізіального хряща та діафіза і відсутності ознак активної ендостальної резорбції без порушення процесів синтезу і ультраструктури органічного матриксу, процесів його мінералізації та кристалізації і стабілізації міцності кісток, починаючи з 30 дня спостереження.

7. Опромінення ЕМВ НВЧ веде до порушення процесу формоутворення великогомілкової кістки білих щурів, що виявляється в збільшенні радіуса максимальної кривизни її переднього края, у зміщенні точки його прикладання в проксимальному напрямі і є наслідком зменшення міцності.

8. Тривале опромінення гелій-неоновим лазером порушує ультраструктуру органічного матриксу кісток статевонезрілих щурів, що проявляється як зменшенням площі ділянок нуклеації, так і деструктуризацією його волокон, яке згодом несприятливо позначається на процесах мінералізації, веде до дестабілізації кристалічної решітки кісткового мінералу, негативизації його мікротекстури, дисбалансу хімічного складу і викликає зменшення міцності кістки. Темпи зниження кістковоутворювальної функції епіфізіальних хрящів і періостальних зон діафізів залежать від дози опромінення.

У період реадаптації після 30-денного опромінення виявлені відхилення згладжуються, однак, явища компенсації більш виражені у тварин групи з меншою дозою опромінення (0,5 МВТ/см2 протягом 10 хвилин).

9. Опромінення білих щурів обємно-комбінаційними імпульсними електромагнітними полями супроводжується порушеннями процесів мінералізації на етапі формування кристалічної решітки кісткового мінералу. Вираженість цих змін залежить від віку організму і просторової конфігурації імпульсів.

10. У статевонезрілих тварин дія обємно-комбінаційних імпульсних електромагнітних полів порушує кістковоутворювальну функцію епіфізіальних хрящів та періостальних зон діафізів із одночасним зменшенням розмірів кристалів кісткового мінералу та збільшенням ступеня їх орієнтації, дисбалансом хімічного складу і зменшенням міцності кістки.

У старих щурів на 30 день впливу ОКІ ЕМП спостерігається тенденція до стимуляції кістковоутворювальної функції епіфізіальних хрящів, оптимізації хімічного складу і незначного збільшення міцності кісток, більш вираженого при поперечній конфігурації імпульсів.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Тривале опромінення низькоінтенсивними неіонізуючими електромагнітними випромінюваннями супроводжується негативними змінами в кістковій системі. У звязку з цим при диспансеризації осіб, котрі мають справу з неіонізуючими електромагнітними випромінюваннями, слід звертати увагу на стан опорно-рухового апарату.

2. У звязку з тим, що опромінення організму матері ЕМВ НВЧ з частотою 61,5 ГГЦ супроводжується порушеннями формування скелета плода, слід ставитися з обережністю до призначення вагітним мікрохвильової резонансної терапії.

3. Біологічно активний продукт харчування “Космол” сприятливо впливає на перебіг первинного вікозалежного остеопорозу, коригує зміни в кістковій системі старих щурів при тривалому опроміненні ЕМВ НВЧ. Внаслідок цього “Космол” рекомендується застосовувати для лікування і профілактики первинного остеопорозу, а також для корекції несприятливої дії ЕМВ НВЧ на скелет.

4. Опромінення ЕМВ НВЧ з частотою 61,5 ГГЦ оптимізує перебіг процесів репаративної регенерації кістки, що дозволяє рекомендувати використання його в практиці травматології та ортопедії при лікуванні переломів кісток.

1. Ковешников В.Г., Абакаров М.Х., Лузин В.И. Скелетные ткани: хрящевая ткань, костная ткань. - Луганск: Изд.-во ЛГМУ, 2000. - 154 с.

2. Лузін В.І. Особливості мінерального та хімічного складу кісток білих щурів старечого віку, що опромінювались обємно-комбінаційними імпульсними електромагнітними полями // Педіатрія, акушерство та гінекологія.-1998.- №1 (додаток).- С.136-137.

3. Лузін В.І. Рентгеноструктурне дослідження мінерального компоненту кісток статевозрілих щурів в умовах опромінення електромагнітними хвилями міліметрового діапазону // Український радіологічний журнал. - 1998. - Т.VI, вип.1.- С.70-72.

4. Лузін В.І. Вікові особливості впливу електромагнітного випромінювання надто високої частоти на міцність кісток скелета білих щурів // Вісник Вінницького державного медичного університету.- 1998.- вип.1. - С.158-159.

5. Ковешников В.Г., Лузин В.И. Влияние электромагнитного излучения крайне высокой частоты на макро- и микроэлементный состав костей неполовозрелых животных // Арх. клин. эксп. мед. -1998. -Прил.Т.7, №2.-С.19-23.

6. Ковешников В.Г., Лузин В.И., Маврич В.В. Сравнительная оценка влияния низкоинтенсивных электромагнитных излучений на морфогенез костной системы // Український медичний альманах. - 1998.- №2.- С.108-112.

7. Ковешников В.Г., Лузин В.И. Особенности химического состава и прочности костей белых крыс старческого возраста при облучении электромагнитным излучением крайне высокой частоты // Проблеми остеології. - 1998. - Т.1, №1. - С. 19-24.

8. Ковешников В.Г., Поворознюк В.В., Лузин В.И. Применение “Космола” для коррекции неблагоприятного воздействия миллиметровых радиоволн накостную систему старых крыс // Проблеми остеології. - 1998. - Т.1, №2-3. - С. 89-92.

9. Лузин В.И. Изменения ультраструктуры минерального компонента кости неполовозрелых крыс при облучении гелий-неоновым лазером // Український медичний альманах.- 1999.- Т.2, №1.- С.66-69.

10. Лузин В.И. Особенности макроэлементного состава костей белых крыс репродуктивного возраста при низкоинтенсивном микроволновом облучении // Український медичний альманах.- 1999.- Т.2, №2.- С.87-89.

11. Лузин В.И. Возрастные особенности макроэлементного состава костей белых крыс при облучении электромагнитными волнами миллиметрого диапазона // Український медичний альманах.- 1999.- Т.2, №3.- С.103-106.

12. Лузин В.И. Ультраструктура минерального компонента кости у белых крыс различного возраста при низкоинтенсивном микроволновом облучении // Український медичний альманах.- 1999.- Т.2, №4.- С.95-97.

13. Лузин В.И. Взаимоотношения между органическим и минеральным матриксом кости у неполовозрелых крыс при низкоинтенсивном микроволновом облучении // Проблеми остеології. - 1999. - Т. 2, № 2. - С. 15-19.

14. Лузин В.И. Рентгеноструктурное исследование органического матрикса кости белых крыс различного возраста при облучении электромагнитными волнами миллиметрового диапазона // Український медичний альманах. - 2000. - Т.3, №1. - С. 107-112.

15. Маврич В.В., Лузин В.И. Рост, химический состав и прочностные свойства длинных трубчатых костей белых крыс под влиянием низкоэнергетического лазерного излучения // Морфология.- 2000.- Т.117, №1. - С.59-66.

16. Лузин В.И. Рентгеноструктурное исследование процессов репаративной регенерации большеберцовой кости крыс в условиях облучения электромагнитными волнами крайне высокой частоты // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2000. - №2. - С.120-122.

17. Лузин В.И. Влияние облучения электромагнитными волнами крайне высокой частоты на репаративную регенерацию большеберцовой кости: гистоморфометрическое исследование // Український медичний альманах. - 2000. - Т.3, №3. - С.100-104.

18. Лузін В.І. Особливості будови проксимального епіфізарного хряща великогомілкової кістки білих щурів різного віку при опроміненні електромагнітними хвилями міліметрового діапазону // Вісник морфології. - 2000. - Т.6, №1. - С.16-18.

19. Лузін В.І. Вплив обємно-комбінаційних імпульсних електромагнітних полів на макроелементний склад кісток білих щурів різного віку // Вісник Вінницького державного медичного університету.- 2000.- Т.4., №1. - С.33-34.

20. Лузін В.І. Вплив електромагнітного випромінювання надто високої частоти на гістологічну будову діафізів довгих трубчастих кісток білих щурів різного віку // Вісник морфології.- Т.6, №2. - 2000. - С.174-176.

21. Лузін В.І. Особливості мікроелементного складу кісток білих щурів різного віку, що зазнавали впливу обємно-комбінаційних імпульсних електромагнітних полів // Галицький лікарський вісник.- 2000.- Т.7, №4. - С.105-107.

22. Лузин В.И. Некоторые математические критерии формообразования большеберцовой кости белых крыс // Український медичний альманах.- 2000.- Т.3, №4.- С. 141-144.

23. Ковешников В.Г., Лузин В.И., Маврич В.В. Особенности роста, строения и минерального состава длинных трубчатых костей скелета неполовозрелых белых крыс под воздействием излучения гелий-неонового лазера // Вестник проблем биологии и медицины.- 1997.- Вып. 16.- С.141-145.

24. Ковешніков В.Г., Лузін В.І., Маврич В.В. Вплив різноманітних нейонізуючих електромагнітних випромінювань на мінеральний склад і міцність кісток скелета білих щурів в експерименті // Педіатрія, акушерство та гінекологія.- 1998.- №1 (додаток).- С.133-135.

25. Ковешников В.Г., Лузин В.И., Маврич В.В. Возрастные аспекты влияния излучения гелий-неонового лазера на минеральный состав костей различного типа в скелете крыс // Российские Морфологические ведомости. - 1998.- №1.- С.20-23.

26. Лузин В.И. Особенности роста и строения костей скелета неполовозрелых крыс при облучении электромагнитными волнами крайне высокой частоты // Український медичний альманах.- 1998.- №2.- С.137-141.

27. Ковешников В.Г., Лузин В.И., Недоступ Н.Ф., Фоминых Т.А., Чистолинова Л.И. Оценка репаративной регенерации кости по данным макроэлементного анализа в условиях облучения электромагнитными волнами крайне высокой частоты // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2000. - №2. - С.116-117.

28. Лузин В.И. Влияние электромагнитного излучения крайне высокой частоты на деформационные характеристики органического матрикса кости на различных этапах постнатального онтогенеза белых крыс // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - Вип. 1(7). - Київ-Луганськ, 1996. - С.91-100.

29. Лузин В.И. Биомеханические параметры костей белых крыс различного возраста при облучении электромагнитными волнами миллиметрового диапазона // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - Вип. 4(10). - Київ-Луганськ, 1996. - С.81-89.

30. Лузин В.И. Возрастные особенности микроэлементного состава костей белых крыс при облучении электромагнитными волнами миллиметрового диапазона // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 1999. - Вип. 4 (24). - С.269-277.

31. Лузин В.И. Влияние объемно-комбинационных импульсных электромагнитных полей на гистологическое строение диафизов длинных трубчатых костей белых крыс различного возраста // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 1999. - Вип. 6 (26). - С.178-184.

32. Лузин В.И. Особенности внутриутробного остеогенеза у потомства от крыс, которые подвергались облучению электромагнитными волнами крайне высокой частоты // Актуальні проблеми акушерства і гінекології та медичної генетики. - Київ-Луганськ, 2000. - С.85-90.

33. Лузин В.И. Особенности строения проксимального эпифизарного хряща большеберцовой кости белых крыс различного возраста при облучении объемно-комбинационными импульсными электромагнитными полями // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2000. - Вип. 1 (27). - С.251-260.

34. Лузин В.И. Влияние объемно-комбинационных импульсных электромагнитных полей на процессы минерализации органического матрикса кости белых крыс различного возраста // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць.- 2000. - Вип. 2 (28). - С.269-276.

35. Применение методов математического моделирования для исследования формообразования костей неполовозрелых крыс под влиянием некоторых экзогенных воздействий / Ковешников В.Г., Лузин В.И, Недоступ Н.Ф., Березовский Д.П., Маврич В.В., Нескреба О.А.// Принципи пропорції, симетрії, структурної гармонії та математичного моделювання в морфології. Матеріали міжнародного симпозіуму. 5-9 травня 1997 р.- Вінниця, 1997.- С.85-87.

36. Космол в профилактике и лечении остеопороза и его осложнений / Поворознюк В.В., Подрушняк Е.П., Григоров Ю.Г., Орлова Е.В., Баяндина Е.И., Татарчук Т.Ф., Мазур И.П., Ковешников В.Г., Лузин В.И., Никоненко П.И., Шеремет О.Б., Сиротинская Г.И., Коштура И.Д., Рожнятовская А.Л., Козловская С.Г., Доценко В.Ф., Андриевская Л.В.- Киев, 1997. - 20 с.

37. Influence of biologically active nutritional product “Kosmol" on bone tissue functional state: an experimental and clinical study / Povoroznyuk V., Koveshnikov V., Luzin V., Baiandina Е., Sheremet О. // 1st European Congress of biogerontology. - August 28-31, 1998. Marienlyst, Helsingor, Denmark. - 1998. - P. 120-121.

38. Influence of biologically active product “Kosmol" on bone tissue functional state: an experimental and clinical study / Povoroznyuk V., Koveshnikov V., Luzin V., Baiandina Е., Sheremet О. // Osteoporosis. Update 1999 / The Third International Congress on Osteoporosis. Xian P.R. China. March 31-April 3, 1999. - P.160.