Взаємозв"язок морфогенезу кісткового скелета з органами імунної системи при імуностимуляції та імуносупресії в онтогенезі (анатомо-експериментальне дослідження) - Автореферат

Якщо роль нервової та ендокринної систем у функціонуванні кісткової тканини досить добре відома, то морфогенетичний вплив імунної системи на кісткову практично не вивчався. Ряд клінічних та експериментальних досліджень попередніх років продемонстрували ефективність застосування лікарських препаратів, що впливають на імунітет, у тому числі на тимус, при лікуванні хворих із травмами або захворюваннями кісток скелета (Макарова Э.Б., 1993; Поворознюк В.В. и соавт., 1998; Зайдман А.М., Сигарева Н.А., 2000; Бутенко Г.М. и соавт., 2001; Малова Н.Г., Попов О.И., 2001; Хавинсон В.Х. и соавт., 2001). Морфологічні дослідження з вивчення кісткової системи констатують лише порушення швидкості росту кісток, яка виникає при тимектомії. При такому комплексному підході створюється можливість найбільш повно оцінити не тільки зміни, що відбуваються в органах імунної системи, але й провести кореляцію між змінами в тимусі, селезінці та лімфатичних вузлах, з одного боку, і в кістковій системі, з іншого. Для досягнення зазначеної мети необхідно було вирішити такі задачі: 1) вивчити особливості росту, будови, формоутворення, мінерального складу, міцносних властивостей кісток скелета й ультрамікроскопічних характеристик мінерального матриксу під впливом циклоферону, тимогену, циклофосфану та тимектомії у тварин різних періодів онтогенезу;Відразу після забою виділяли лімфоїдні органи (тимус, селезінку, пахвові лімфатичні вузли) за допомогою спеціального пінцета („Пінцет для екстракції щитоподібної залози у дрібних лабораторних тварин" Деклараційний патент 61509А), зважували на торзійних вагах, вимірювали і фіксували в 10% розчині нейтрального формаліну або в рідині Буена. Отримані дані для несправжньооперованих тварин (контроль до тимектомії) і щурів, яким вводили фізіологічний розчин (контроль до введення тваринам циклофосфану, тимогену та циклоферону), практично цілком збігаються з даними літератури, що стосуються інтактних тварин: зі збільшенням віку щурів поступово сповільнюються темпи як подовжнього, так і поперечного росту їхніх кісток (Ковешников В.Г., 1989, 1993, 1994, 1998, 2000; Сокольников А.А. и соавт., 1992; Григорьев А.И. и соавт., 1994; Ковешников В.Г., Лузин В.И., 2000). При зміні темпів росту в кістках зменшується вміст води та органічних речовин, а також зростає частка мінерального компонента, у якому знижується концентрація натрію та калію і збільшується вміст кальцію, фосфору, магнію. Анатомічні особливості будови тимуса білих щурів досить близькі до описаних у літературі даних, що стосуються щурів Wistar, але відрізняються від параметрів для щурів Oxys (Маркова Е.В. и соавт., 2003). Зі збільшенням віку тварини частка коркової речовини зменшується до 37,14±3,93% у тварин у віці 12-18 місяців.У дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова проблема - установлено морфогенетичний вплив тимуса, селезінки, пахвових лімфатичних вузлів на ріст, будову та формоутворення кісток скелета при імунодефіцитному стані, викликаному тимектомією, а також введенням циклофосфану, та активізації імунної системи після застосування тимогену та циклоферону. Введення екзогенних стимуляторів імунної системи, тимогену та циклоферону, спричиняє активацію темпів росту скелета, сприяє підвищенню мінералізації та збільшенню міцносних властивостей кісток на 6-11%, посиленню кісткоутворення, оптимізує ультраструктуру мінерального матриксу (обсяг елементарної комірки гідроксіапатиту зменшується на 0,46%-1,48%), у тварин старечого віку сприяє згладжуванню морфологічних проявів вікузалежного остеопорозу. Імунодепресивий вплив на організм тварин за допомогою тимектомії або введення циклофосфану викликає пригнічення темпів росту кісток скелета, зниження морфометричих характеристик кісток та їх активних зон росту, змін параметрів кристалів гідроксіапатиту (обсяг елементарної комірки гідроксіапатиту зростає на 0,74%-2,09%), дисбаланс макро - та мікроелементного складу кісткової золи, насамперед кальцію та фосфору, а також мікроелементів цинку та міді, зниження міцносних параметрів кісток на 6-26%. Зміна імунного стану у тварин відбивається на морфологічних параметрах епіфізарного хряща довгих трубчастих кісток, що виявляється в зміні загальної ширини епіфізарної пластинки та якісного стану зон проліферації та первинного остеогенезу. Терапевтичні дози тимогену та циклоферону викликають стимуляцію імунної системи організму з одночасною зміною в периферичній крові субпопуляційного складу лімфоцитів, зниженням рівня кортизолу, підвищенням кількості йодовмісних гормонів щитовидної залози та біохімічних зрушень, що виявляються в зниженні кількості кальцію (на 6,59%-11,96%) та фосфору (на 2,86%-7,78%), а також активності лужної фосфатази (на 5,71-16,21%) в сироватці крові.

Основний зміст роботи

У дисертаційній роботі вирішена актуальна наукова проблема - установлено морфогенетичний вплив тимуса, селезінки, пахвових лімфатичних вузлів на ріст, будову та формоутворення кісток скелета при імунодефіцитному стані, викликаному тимектомією, а також введенням циклофосфану, та активізації імунної системи після застосування тимогену та циклоферону.

1. Процеси росту, будови, формоутворення та мінералізації кісток скелета залежать від стану імунної системи в організмі. Введення екзогенних стимуляторів імунної системи, тимогену та циклоферону, спричиняє активацію темпів росту скелета, сприяє підвищенню мінералізації та збільшенню міцносних властивостей кісток на 6-11%, посиленню кісткоутворення, оптимізує ультраструктуру мінерального матриксу (обсяг елементарної комірки гідроксіапатиту зменшується на 0,46% -1,48%), у тварин старечого віку сприяє згладжуванню морфологічних проявів вікузалежного остеопорозу.

2. Імунодепресивий вплив на організм тварин за допомогою тимектомії або введення циклофосфану викликає пригнічення темпів росту кісток скелета, зниження морфометричих характеристик кісток та їх активних зон росту, змін параметрів кристалів гідроксіапатиту (обсяг елементарної комірки гідроксіапатиту зростає на 0,74% -2,09%), дисбаланс макро - та мікроелементного складу кісткової золи, насамперед кальцію та фосфору, а також мікроелементів цинку та міді, зниження міцносних параметрів кісток на 6-26%.

3. Зміна імунного стану у тварин відбивається на морфологічних параметрах епіфізарного хряща довгих трубчастих кісток, що виявляється в зміні загальної ширини епіфізарної пластинки та якісного стану зон проліферації та первинного остеогенезу. При імуностимуляції організму тварин відзначається збільшення ширини зон проліферації та первинного остеогенезу з одночасним збільшенням щільності розташування хондроцитів у перший зоні та остеобластів - у другій. При імуносупресії щільність хондроцитів та остеобластів знижується, одночасно зменшується ширина зон проліферації та первинного остеогенезу епіфізарного хряща.

4. Створення моделей імуноактивного та імунодефіцитного стану в різних вікових групах тварин дозволило доповнити загальнобіологічні відомості про будову тимуса, селезінки та пахвових лімфатичних вузлів у різні вікові періоди постнатального онтогенезу, знання яких може розглядатися як морфологічне обґрунтування для проведення лікувально-профілактичних заходів при захворюваннях кісткової системи. У відповідь на зміну імунного статусу найбільш високий ступінь реактивності спостерігається в статевонезрілих та статевозрілих тварин у порівнянні зі щурами старечого віку.

5. Терапевтичні дози тимогену та циклоферону викликають стимуляцію імунної системи організму з одночасною зміною в периферичній крові субпопуляційного складу лімфоцитів, зниженням рівня кортизолу, підвищенням кількості йодовмісних гормонів щитовидної залози та біохімічних зрушень, що виявляються в зниженні кількості кальцію (на 6,59% -11,96%) та фосфору (на 2,86% -7,78%), а також активності лужної фосфатази (на 5,71-16,21%) в сироватці крові. Введення циклофосфану та видалення тимуса викликають розвиток імунодепресивного стану з підвищенням рівня глюкокортикоїдних гормонів та зниженням тироксину та трийодотироніну.

6. Окістя має різну товщину в різних вікових групах тварин, зі збільшенням віку загальна товщина окістя зменшується. Імуностимуляція сприяє збільшенню кількості кровоносних капілярів, викликає диференціацію камбіальних клітин у локальних ділянках та призводить до збільшення її товщини. При імуносупресивному стані організму товщина окістя зменшується.

7. Процеси осифікації скелета у внутрішньоутробному періоді повязані зі станом імунної системи. На перебігу остеогенезу в потомстві несприятливо позначаються проведені імунодепресивні методи впливу на організм самок та самців, застосовані перед моментом спарювання. Уведення цитостатику циклофосфану викликає зміни в організмі матері, що негативно відбиваються на процесі остеогенезу в її потомства та мають більш інтенсивний вплив у порівнянні з тимектомією. Уведення циклоферону або тимогену в дозуваннях, що викликають імуностимуляцію в самців та самок перед спарюванням, навпроти, позитивно впливає на остеогенез щурів як у внутрішньоутробному, так і в ранньому постнатальному періоді розвитку тварин.

8. Електронно-мікроскопічне дослідження тимуса показує, що введення тимогену та циклоферону сприяє поліпшенню його кровопостачання, посиленню мітотичної активності лімфоцитів, інтенсивному розвитку органел синтезу в клітинах епітеліоретикулярної строми. Уведення циклоферону має більш специфічний вплив на тимус, що виявляється в збільшенні рівня апоптозу в лімфоцитах після його застосування. Використання цитостатику циклофосфану призводить до тимчасового зменшення мітотичної активності лімфоцитів, посиленню фагоцитарної активності макрофагів, збільшенню некрозу та апоптозу клітин.

9. Результати кореляційного аналізу між морфологічними параметрами тимуса, селезінки та остеометричними показниками трубчастих кісток скелета підтверджують наявність взаємозвязку між імунною та кістковою системами. Отримані розрахунки забезпечують точність та вірогідність оцінки ступеня кореляційної взаємодії між структурами та вказують на позитивний вплив циклоферону та тимогену (r=0,90 - r=0,98), а також - на зворотну спрямованість впливу тимектомії та введення циклофосфану на морфогенез кісток тварин

(r=-0,52 - r=-0,81).

Практичні рекомендації

1. Імуносупресивні способи впливу супроводжуються негативними змінами в кістковій системі. У звязку з цим при оперативному видаленні тимуса та лікуванні захворювань із застосуванням циклофосфану варто звертати увагу на стан опорно-рухового апарату.

2. Імуностимулятори тимоген та циклоферон позитивно впливають на стан кісткової тканини тварин старечого віку, що дозволяє рекомендувати застосування цих препаратів для профілактики та комплексного лікування кісткової патології в пацієнтів похилого віку. Результати даного дослідження можуть виявитися корисними для стимуляції зниження темпів росту кісткової тканини в клінічних умовах.

3. У звязку з тим, що застосування імуносупресивних впливів на організм батьків супроводжується порушеннями формування скелета плоду, необхідно з обережністю ставитися до призначення вагітним жінкам препаратів, які здатні знижувати імунітет.

4. Отримані дані можуть бути рекомендовані в практичній роботі ортопедів-травматологів дитячої та вікової патології, імунологів, акушерів-гінекологів, гематологів, онкологів при проведенні заходів щодо лікування пацієнтів, які страждають різними формами захворювань, повязаними з порушенням імунологічного статусу.

1. Кащенко С.А. Экспериментальное изучение костей крыс после воздействия циклофосфаном // Проблеми остеології. - 2001. - Т.4, №1-2. - С.69-70.

2. Кащенко С.А. Окостенение скелета конечностей у животных, родившихся после введения циклофосфана их родителям // Буковинський медичний вісник. - 2001. - Т.5, №3-4. - С.165-166.

3. Кащенко С.А. Особенности роста костей крыс после перенесенной тимэктомии // Український медичний альманах. - 2001. - Т.4, №2. - С.49-50.

4. Кащенко С.А. Влияние циклофосфана на прочностные характеристики костей белых крыс // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2002. - №3 (42). - С.23-29.

5. Кащенко С.А. Изменение ультраструктуры костей крыс при введении иммуномодулятора циклоферона // Проблемы, достижения и перспективы развития медикобиологических наук и практического здравоохранения. Сб. трудов Крымского госмедун. - Симферополь, 2002. - Т.138, часть III. - С.47-51.

6. Кащенко С.А. Особенности остеогенеза при действии иммуностимуляторов // Проблеми остеології. - 2002. - Т.5, №1. - С.59-61.

7. Кащенко С.А. Особенности химического состава костей скелета белых крыс разного возраста при введении им циклоферона // Проблеми остеології. - 2002. - Т.5, №2-3. - С.55-58.

8. Кащенко С.А. Особенности окостенения скелета животных в условиях искусственно созданного иммунодефицита // Вісник морфології. - 2002. - №1. - С.31-34.

9. Кащенко С.А. Морфологические особенности строения периферических органов иммуногенеза и рост костей крыс после тимэктомии // Матеріали науково-практичної конференції морфологів „Роль імунної, ендокринної та нервової систем в процесах морфогенезу та регенерації". - Запоріжжя, 2003. - С.81-87. Видавн. ЗДМУ. Вип. XI.

10. Кащенко С.А. Особенности распределения микроэлементов в костях крыс при введении циклоферона // Український мед. альманах. - 2003. - Т.6,№2. - С.86-89.

11. Кащенко С.А. Особенности роста и химического состава костей крыс неполовозрелого возраста после тимэктомии // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2003. - №1 (47). - С.21-28.

12. Кащенко С.А. Особенности строения вилочковой железы и селезенки крыс после введения им циклофосфана // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2003. - №3 (49). - С.62-75.

13. Кащенко С.А. Особенности строения надкостницы большеберцовой кости белых лабораторных крыс репродуктивного периода // Вісник морфології. - 2003. - Т.9, №1. - С.90-92.

14. Кащенко С.А. Особенности строения надкостницы большеберцовой кости неполовозрелых белых крыс после тимэктомии // Український медичний альманах. - 2003. - Т.6, №6 (додаток). - С.22-25.

15. Кащенко С.А. Особенности ультрамикроскопического строения вилочковой железы крыс после введения циклофосфана // Український медичний альманах. - 2003. - Т.6, №3. - С.66-69.

16. Кащенко С.А. Особенности ультрамикроскопического строения тимуса крыс после введения циклоферона // Вісник морфології. - 2003. - №2. - С.176-177.

17. Кащенко С.А. Особливості міцнісних характеристик кісток скелета білих щурів різного віку після введення їм циклоферону // Проблеми остеології. - 2003. - Т.6, №1-2. - С.67-68.

18. Кащенко С.А. Рост, строение и формообразование костей под влиянием циклоферона // Український морфологічний альманах. - 2003. - Т.1, №2. - С.26 - 29.

19. Кащенко С.А., Нужная Е.К. Морфологические характеристики и методика выделения селезенки, тимуса и подмышечных лимфатических узлов у белых лабораторных крыс // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2003. - №2 (48). - С.168-172. (пошукувачем проведено аналіз даних, набір, друк тексту та підготовку ілюстрації).

20. Ковешников В.Г., Маврич В.В., Кащенко С.А. Алгоритм остеометрического исследования // Буковинський медичний вісник. - 2003. - Т.7, №3. - С.180-186.

21. (пошукувачем проведено набір нативного матеріалу, аналіз отриманих даних, друк тексту та підготовку ілюстрації).

22. Кащенко С.А. Строение диафиза большеберцовой кости белых крыс после введения им тимогена // Український мед. альманах. - 2004. - Т.7,№1. - С.59-61.

23. Кащенко С.А. Строение надкостницы большеберцовой кости белых крыс после введения им тимогена // Експериментальна і клінічна медицина. - 2004. - №1. - С.85 - 88.

24. Кащенко С.А. Строение органов иммунной системы неполовозрелых крыс после введения им тимогена // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2004. - №5 (58). - С.49-56.

25. Кащенко С.А. Изменение ультраструктуры костей крыс после введения им тимогена // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - 2004. - №1 (25). - С.7-12.

26. Кащенко С.А. Строение селезенки крыс старческого возраста после тимэктомии // Український медичний альманах. - 2004. - Т.7, №2. - С.79-81.

27. Кащенко С.А. Взаимосвязь морфогенеза костей с органами иммунной системы у лабораторных крыс репродуктивного возраста после применения тимогена // Український медичний альманах. - 2004. - Т.7, №3 (додаток). - С.31 - 34.

28. Ковешников В.Г., Кащенко С.А. Морфогенез костей скелета у лабораторных крыс неполовозрелого возраста при тимэктомии // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2004. - №4 (57). - С.17-28 (пошукувачем проведено набір нативного матеріалу, аналіз отриманих даних, друк та підготовку ілюстрації).

29. Ковешніков В.Г., Кащенко С.А., Болгова О.С. Ультрабудова органів імунної та ендокринної систем в умовах імуностимуляції // Biomedical and Biosocial Anthropology. - 2004. - №2. - С.165 - 168 (пошукувачем проведено аналіз даних літератури, набір та друк матеріалу).

30. Кащенко С.А. Морфологическая реактивность тимуса белых крыс при иммуностимуляции // Український морфологічний альманах. - 2004. - Т.2, №1. - С.15-18.

31. Кащенко С.А. Строение подмышечных лимфатических узлов у белых крыс после введения циклофосфана // Медицина сьогодні і завтра. - 2004. - №2. - С. - 16-18.

32. Ковешніков В.Г., Кащенко С.А., Маврич В.В. - Метод морфометричного вивчення та оцінки структурно-функціонального стану кісток скелета // Клінічна анатомія та оперативна хірургія. - 2004. - Т.3, №2. - С.59-62 (пошукувачем проведено набір нативного матеріалу, аналіз отриманих даних, друк та підготовку ілюстрації).

33. Кащенко С.А. Случай расположения лимфоидной ткани в паренхиме щитовидной железы крысы // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2002. - №6 (45). - С.32-36.

34. Кащенко С.А. Способ планирования и организации морфологического эксперимента // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2001. - №1 (33). - С.278-281.

35. Деклараційний патент на винахід 60696 А Україна, А61В17/00. Пінцет з підсвітлюванням. Деклараційний патент на винахід 60696 А Україна, А61В17/00/Дяченко О.П., Кащенко С. А.; Заявл.04.02.03; Опубл.15.10.03; Бюл. № 10 (пошукувачем виконано 50% роботи: особисто здобувачем подано ідею винаходу, проведено удосконалення інструменту, підготовку креслення, розробку необхідної документації).

36. Деклараційний патент на винахід 64156 А Україна, А61В17/00. Пінцет для тимектомії у дрібних лабораторних тварин. Деклараційний патент на винахід 64156 А Україна, А61В17/00/Ковешников В.Г., Кащенко С.А., Болгова Е.С., Овчаренко В. В.; Заявл.18.02.03; Опубл.16.02.04.; Бюл. № 2 (пошукувачем виконано 40% роботи: особисто здобувачем подано ідею винаходу, проведено удосконалення інструменту, підготовку креслення, розробку необхідної документації).

37. Деклараційний патент на винахід 64175 А Україна, А61В17/00. Пристрій для виготовлення серійних розпилів кісток скелета. Деклараційний патент на винахід 64175 А Україна, А61В17/00/Ковешников В.Г., Маврич В.В., Кащенко С. А.; Заявл.5.03.03; Опубл.16.02.04; Бюл. № 2. (пошукувачем виконано 30% роботи: підготовка креслення, розробка необхідної документації).

38. Деклараційний патент на винахід 61509 А Україна, А61В17/00. Пінцет для екстракції щитоподібної залози у дрібних лабораторних тварин. Деклараційний патент на винахід 61509 А Україна, А61В17/00/Ковешников В.Г., Кащенко С.А., Болгова О.С., Маврич В. В.; Заявл.18.02.03; Опубл.17.11.03; Бюл. № 11. (пошукувачем виконано 35% роботи: особисто здобувачем подано ідею винаходу, проведено удосконалення інструменту, підготовку креслення, розробку необхідної документації).

39. Деклараційний патент на винахід 56557 А Україна, А61В17/00. Спосіб лікування діафізарних переломів довгих трубчастих кісток. Деклараційний патент на винахід 56557 А Україна, А61В17/00. Дяченко О.П., Кащенко С. А.; Заявл. 19.07.02; Опубл.15.05.03; Бюл. № 5. (пошукувачем виконано 30% роботи: експериментальну частину роботи щодо опробування способу, набір та друк матеріалу).

40. Деклараційний патент на винахід 60456 А Україна, А61В17/00. Спосіб лікування переломів трубчастих кісток. Деклараційний патент на винахід 60456 А Україна, А61В17/00/Дяченко О.П., Кащенко С. А.; Заявл. 19.07.02; Опубл.15.10.03; Бюл. № 10. (пошукувачем виконано 30% роботи: експериментальну частину роботи щодо опробування способу, набір та друк матеріалу).

41. Кащенко С.А., Ковешников В.Г. Апоптоз в костных и хрящевых клетках // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2000. - №6 (32). - С.17-31 (пошукувачем проведено аналіз даних літератури, набір та друк матеріалу).

42. Ковешников В.Г., Кащенко С.А. Роль рецепторных белков-членов суперсемьи фактора некроза опухолей и их участие в остеогенезе и разрушении костной ткани // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2000. - №5 (31). - С.39-50 (пошукувачем проведено аналіз даних літератури, набір та друк матеріалу).

43. Кащенко С.А. Вилочковая железа (обзор литературы) // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології: Зб. наук. праць. - 2001. - №7 (39). - С.18-37.

44. Кащенко С.А. Особенности формирования ядер окостенения у лабораторных животных в эксперименте // Проблеми остеології. - 2001. - Т.4, №3. - С.68.

45. Кащенко С.А. Особенности морфогенеза костей скелета при иммуностимуляции в разные периоды постнатального онтогенеза // Морфология. - 2002. - Т.121. - №2-3. - С.68.

46. Кащенко С.А. Особливості біомеханічних характеристик кісток під впливом циклофосфану // Зб. IX Конгресу світ. федер. укр. лік. тов. / Тези доповідей. - Луганськ-Київ-Чикаго, 2002. - С.404.

47. Кащенко С.А. Особливості будови окістя великогомілкових кісток білих лабораторних щурів статевонезрілого віку після видалення тимуса // Проблеми остеології. - 2003. - Т.6, №4. - С.72.

48. Ковешников В.Г., Лузин В.І., Маврич В.В., Кащенко С.А. Калиниченко Ю.А. Влияние неблагоприятных экологических факторов на морфогенез костной, эндокринной и иммунной систем на ранних этапах постнатального онтогенеза // Проблеми остеології. - 2003. - Т.6, №4. - С.72-73 (пошукувачем виконано аналіз отриманих даних та друк матеріалу).

49. Кащенко С.А., Болгова Е.С., Овчаренко В.В. Динамика изменений в щитовидных железах, надпочечниках и плечевых костях крыс в эксперименте // Наукові праці III Національного Конгресу анатомів, гістологів, ембріологів і топографоанатомів України / Тези доповідей. - Тернопіль, 2002. - С.128-129 (пошукувачем виконано аналіз отриманих даних та друк матеріалу).

50. Кащенко С.А. Влияние иммуномодуляторов на содержание микроэлементов в костях крыс в эксперименте // Зб. I Міжрегіональної конференції молодих вчених: студентів, магістрантів, аспірантів, докторантів / Тези доповідей. - Луганськ, 2003. - С.50-52.