Вікові особливості росту та формоутворення кісток скелета в умовах техногенних мікроелементозів (анатомо-експериментальне дослідження) - Автореферат

Кістки скелета мають досить складну будову, а багатовекторність їх функцій зумовлює різноспрямованість реакції та високу чутливість до дії різних ендогенних та екзогенних факторів, що і пояснює науковий інтерес до вивчення цієї проблеми (Ковешніков В.Г., 2005; Пикалюк В.С., 2006; Лузін І.В., 2007; Сікора В.З., 2008). Детально вивчено вплив на морфогенез кісткового скелета багатьох екоантропогенних факторів (дегідратації, солей свинцю, іонізуючого випромінювання, фізичного навантаження, медикаментів, гравітаційного перевантаження та інших), при яких у кістках часто розвиваються досить значні та глибокі порушення структури та функції (Ковешніков В.Г., 2004; Дельцова О.І. Найбільш небезпечними екозалежними негативними чинниками є сполуки важких металів, які викликають техногенні мікроелементози, що часто мають виражений остеотропний ефект: пригнічення росту та формоутворювання кісток скелета, порушення репаративного остеогенезу, процесів мінералізації та проліферативних процесів у епіфізарному хрящі (Погорєлов М.В., 2008; Гумінський Ю.Й. Такі дослідження є поодинокими, і на сьогоднішній день залишаються незясованими питання росту, формоутворення кісток скелета у різні вікові періоди під впливом техногенних мікроелементозів. Вивчити особливості росту, формоутворення та хімічного складу кісток скелета під впливом техногенних мікроелементозів різної тривалості у молодому віці.Усі експерименти на тваринах проводилися з дотриманням міжнародних принципів «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментів та інших наукових цілей» (Страсбург, 1985), «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах», ухвалених Першим національним конгресом з біоетики (Київ, 2001), Гельсинської декларації Генеральної асамблеї Всесвітньої медичної асоціації (2000). І серія (контрольна) - була представлена інтактними щурами (54 тварини), які знаходилися в звичайних умовах віварію і були поділені на три вікові категорії (по 18 в кожній) та на три групи за терміном спостереження піддослідних тварин (по шість у кожній). ІІ серія (експериментальна) - була представлена тваринами (54 щури), у яких вивчалися особливості росту, будови та формоутворення кісток при дії на організм комбінації солей важких металів, яка моделювала екологічну ситуацію Ямпільського району Сумської області, де відмічено збільшення вмісту міді, заліза та цинку у водоймах та грунтах. На атомно-абсорбційному спектрофотометрі С-115М1 за загальноприйнятою методикою визначали вміст: 1) натрію (у режимі емісії); 2) калію (у режимі емісії); 3) кальцію (довжина хвилі - 422,7нм); 4) магнію (довжина хвилі - 285,2 нм); 5) міді (довжина хвилі - 324,7 нм); 6) марганцю (довжина хвилі - 279,5 нм); 7) цинку (довжина хвилі - 213,9 нм); 8) свинцю (довжина хвилі-285,3 нм); 9) заліза (довжина хвилі-276,3 нм). Так, довжина кісток після місячного вживання тваринами солей важких металів зменшувалася від 7,44 % до 11,42 % (р<0,05), на закінчення термінів експериментів ця різниця досягає 13,23 % (р<0,05) у тварин IV серії.У дисертації дано теоретичне узагальнення і вирішення наукової проблеми щодо встановлення закономірностей росту, будови, формоутворення та мінерального складу кісток скелета у тварин різного віку при техногенних мікроелементозах. У молодому віці під впливом солей важких металів у кістках скелета відбуваються глибокі та стійкі структурні зміни, які характеризуються гальмуванням епіфізарного та субпериостального росту кісток скелета, посиленням резорбтивних процесів в кістках, зниженням їх мінералізації, збідненням неорганічного матриксу макро-та мікроелементами. У епіфізарному хрящі порушується зональність будова, пригнічується проліферативна активність хондроцитів, ширина хряща зменшується на 18,28 % через місяць та на 31,26 % після трьохмісячного вживання солей важких металів . У статевозрілих тварин мікроелементози викликають достовірне пригнічення росту кісток після місячного експерименту різних комбінацій солей важких металів від 5,48 % до 10,37 % , після трьох місяців від 8,29 % до 13,23 %, що зумовлене глибокими змінами у епіфізарному хрящі, який є найактивнішою зоною росту і тому найбільш вразливим до дії несприятливих чинників - солей важких металів. У тварин старечого віку різні комбінації солей важких металів викликають посилення остеопоротичних процесів у кістковій тканині, достовірне гальмування росту від 3,34 % до 8,46 % після місячного експерименту та від 4,28 % до 9,65 % через три місяці вживання солей важких металів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У дисертації дано теоретичне узагальнення і вирішення наукової проблеми щодо встановлення закономірностей росту, будови, формоутворення та мінерального складу кісток скелета у тварин різного віку при техногенних мікроелементозах.

1. У кістках скелета інтактних щурів з віком ростові та формоутворювальні процеси уповільнюються, але виявляються навіть у старечому віці. З боку макро- та мікроелементного складу трубчастих, губчастих та плоских кісток впродовж життя спостерігається зниження вмісту води, калію, натрію, магнію, міді, заліза та поступове зростання концентрації кальцію, марганцю, цинку, хрому, свинцю та загальної мінералізації кісток.

2. У молодому віці під впливом солей важких металів у кістках скелета відбуваються глибокі та стійкі структурні зміни, які характеризуються гальмуванням епіфізарного та субпериостального росту кісток скелета, посиленням резорбтивних процесів в кістках, зниженням їх мінералізації, збідненням неорганічного матриксу макро- та мікроелементами. Після місячного впливу солей важких металів достовірне пригнічення росту складає від 7,19 % до 14,72 % , через три місяці досягає від 11,45 % до 16,46 % . У епіфізарному хрящі порушується зональність будова, пригнічується проліферативна активність хондроцитів, ширина хряща зменшується на 18,28 % через місяць та на 31,26 % після трьохмісячного вживання солей важких металів .

3. У статевозрілих тварин мікроелементози викликають достовірне пригнічення росту кісток після місячного експерименту різних комбінацій солей важких металів від 5,48 % до 10,37 % , після трьох місяців від 8,29 % до 13,23 %, що зумовлене глибокими змінами у епіфізарному хрящі, який є найактивнішою зоною росту і тому найбільш вразливим до дії несприятливих чинників - солей важких металів. При цьому деструктивні зміни відбуваються у хондроцитах та в проміжній речовині зони проліферуючого хряща, остеобластах первинної спонгіози губчастої речовини.

4. У тварин старечого віку різні комбінації солей важких металів викликають посилення остеопоротичних процесів у кістковій тканині, достовірне гальмування росту від 3,34 % до 8,46 % після місячного експерименту та від 4,28 % до 9,65 % через три місяці вживання солей важких металів. Зменшення мінеральної насиченості та вмісту кальцію від 9,32 % до 31,33 % в кістках тварин, які перебували в умовах впливу солей важких металів, поєднується з підвищенням вмісту води від 8,11 % до 31,86 % та гідрофільних елементів - натрію та калію, відповідно від 4,16 % до 28,22 %. Метали, солі яких надходили в організм у надлишковій кількості, акумулюються в кістках, і вміст їх збільшується до 30 - 32 % у різні терміни спостереження.

5. Характер, ступінь та глибина морфологічних перетворень кісткової системи залежать від комбінації техногенних мікроелементозів, тривалості впливу солей важких металів, а також від віку тварин.

У статевонезрілих тварин негативний вплив солей важких металів є максимальним, тому цифрові показники за окремими параметрами на закінчення експерименту перевищують 30 %.

У тварин репродуктивного віку техногенні мікроелементози також викликають глибокі структурні перетворення у кістковій та хрящовій тканинах, однак вони виражені в меншій мірі, ніж у молодих тварин і різниця у різні терміни спостереження становить у середньому 10 - 19 %.

У старих тварин на тлі впливу на організм солей важких металів різко посилюються явища остеопорозу, що особливо проявляється після трьохмісячного експерименту.

6. Структурна перебудова кісток скелета в умовах змодельованих техногенних мікроелементозів залежала від комбінації солей важких металів, які вживали тварини. Найменші морфологічні та метаболічні перетворення (відмінність від контролю коливалася в межах від 6 % до 14 %) спостерігалися у тварин після вживання солей міді, цинку та заліза. Найбільші відхилення від інтактних тварин - від 9 % до 31 % спостерігалися після вживання солей хрому, свинцю, цинку.

ПРАКТИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

1. Отримані нами результати щодо морфологічних змін кісток скелета за умов комбінованої дії солей важких металів розширюють і поглиблюють уявлення про особливості реакції кісткової системи на вплив різних чинників на організм і мають суттєве значення для розуміння загальної спрямованості компенсаторно-пристосувальних процесів у скелеті. Ці відомості можна використовувати при вивченні відповідних розділів навчального матеріалу на кафедрах нормальної анатомії, гістології, патологічної анатомії, гігієни з екологією, травматології та ортопедії, хірургії, педіатрії і у науковій роботі цих кафедр.

2. Результати морфологічного дослідження можна застосувати в клініках травматології та ортопедії, геронтології, педіатрії, як теоретичне обґрунтування для розроблення відповідних профілактичних і лікувальних заходів, спрямованих на попередження негативних змін у кістках скелета при техногенних мікроелементозах, особливо в екологічно забруднених регіонах.

1. Романюк К.А. Вікові особливості ростових процесів кісток скелета за умов дії на організм мікроелементозів / К.А.Романюк // Вісник Сумського державного університету. Серія «Медицина». - 2005.- №3. - С.34-37.

2. Гортинська О.М. Гістоморфометричні особливості реакції довгих кісток скелета в умовах споживання солей важких металів / О.М. Гортинська, Л.І. Карпенко, О.С.Мойсеєнко, К.А. Романюк, Г.Ю. Будко // Вісник наукових досліджень. -2006.- №3.- С.121-123. (Здобувач приймав участь у виконанні експериментів, остеометричних та морфометричних дослідженнях, аналізі отриманих результатів, підготовці статті до друку).

3. Романюк А.М. Морфологічні особливості реакції кісткової тканини на дію термічного ураження та солей важких металів (огляд літератури) / А.М.Романюк, О.С.Моїсеєнко, К.А Романюк // Вісник Сумського державного університету. Серія «Медицина». - 2006.- №8. - С.5-10. (Здобувач приймав участь у реферуванні та аналізі літературних даних, підготовці статті до друку).

4. Романюк А.М., Моїсеєнко О.С., Романюк К.А. Особливості реакції кісток скелета при термічному ураженні та впливу на організм солей важких металів/ А.М.Романюк, О.С. Моїсеєнко, К.А. Романюк. // Український морфологічний альманах.-2006.- Том 4, №2. -С 95-97. (Здобувач приймав участь у виконанні експериментів, морфометричних дослідженнях, аналізі отриманих результатів, підготовці статті до друку).

5. Romanjuk K.A. Morphologycal changes of young animals epiphyseal cartilage of skeletal bones in the conditions of man-caused microelementosis / K.A Romanjuk, Akachi Nwankwo Nwaogu // Український медичний альманах.-2006.- Том 9, №6. -С.198. (Здобувач проводив експерименти, обробляв результати дослідження, перекладав матеріал на англійську мову, готував статтю до друку).

6. Сікора В.З. Особливості ростових процесів та морфологічних змін у кістках скелета статевозрілих тварин в умовах техногенних мікроелементозів / В.З.Сікора, К.А.Романюк // Вісник Сумського державного університету. Серія «Медицина». - 2007.- №1. - С.5-8. (Здобувач приймав участь у виконанні експериментів, гістологічних, остеометричних та морфометричних дослідженнях, аналізі отриманих результатів, підготовці статті до друку).

7. Романюк К.А. Гістоморфометрична характеристика кісткової та хрящової тканини зрілих тварин в умовах впливу техногенних мікроелементозів / К.А. Романюк // Український морфологічний альманах, 2007, Т.5, № 2, с.70-71.

8. Сікора В.З. Порушення будови та мінерального складу кісток скелета в умовах впливу солей важких металів та їх корекція помірними динамічними навантаженнями / В.З.Сікора, К. А Романюк.//Вісник морфології.- 2009.- №15(1), с. 29-31. (Здобувач приймав участь у виконанні експериментів, спектрофотометричних, гістологічних, остеометричних та морфометричних дослідженнях, аналізі отриманих результатів, підготовці статті до друку).

9. Романюк К.А. Порушення ростових процесів у кістках скелета в умовах мікроелементозів / К.А.Романюк // Сучасні проблеми клінічної та теоретичної медицини: міжнар. наук.- практ. конф., 20-22 квітня 2005р.: тези доп. - Суми, 2005.- С.35-36.

10. Романюк К. А. Вікові особливості ростових процесів у кістках скелета за умов дії на організм солей важких металів/ К.А.Романюк // Актуальні питання експериментальної та клінічної медицини:. міжнар. наук.- практ. конф., 19-21 квітня 2006р.: тези доп. - Суми, 2006.- С. 33-34.

11. Романюк К.А. Морфологічні зміни у кістках скелета статевозрілих тварин в умовах техногенних мікроелементозів / К.А.Романюк // Актуальні питання експериментальної та клінічної медицини:. міжнар. наук.- практ. конф., 25-26 квітня 2007р.: тези доп. - Суми, 2007.- С. 76-77.

12. Романюк К.А. Морфологічні та морфометричні зміни в епіфізарному хрящі довгих трубчастих кісток скелета в умовах техногенних мікроелементозів / К.А.Романюк // Сучасні досягнення теоретичної та практичної медицини: міжнар. наук.- практ. конф., 24-25 квітня 2008р.: тези доп. - Суми, 2008.- С.97.

13. Романюк А.М. Морфологічні зміни у внутрішніх органах та кістках в умовах впливу на організм мікроелементозів/ А.М.Романюк, О.В.Кравець, В.В.Кравець, Романюк К.А. [та ін.]// Прикладні аспекти морфології експериментальних і клінічних досліджень : наук.-практ. конф.,29-30травня 2008: збірник матеріалів.- Тернопіль, 2008. - С. 121-123. (Здобувач приймав участь у виконанні експериментів, гістологічних, остеометричних та морфометричних дослідженнях кісток скелета, аналізі отриманих результатів, підготовці статті до друку).