close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

bd000100081

код для вставкиСкачать
На правах рукописи
ГРИБКОВА ОЛЬГА ВИТАЛЬЕВНА
В Л И Я Н И Е АЛЛОГЕННОГО ГИДРОКСИАПАТИТА И ПОСТОЯННОГО
М А Г Н И Т Н О Г О П О Л Я НА ПОКАЗАТЕЛИ МЕТАБОЛИЗМА КОСТНОЙ
Т К А Н И И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НАДПОЧЕЧНИКОВ
03.00.13. - физиология
03.00.04 - биохимия
Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Самара - 2005
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Самарский государственный университет»
Научные руководители:
доктор биологических наук,
профессор Подковкин Владимир Георгиевич;
доктор медицинских наук
профессор Волова Лариса Теодоровна
Официальные оппоненты:
доктор медицинских наук,
профессор Боринский Юрий Николаевич
доктор биологических наук,
профессор Зайцев Владимир Владимирович
Ведущая организация:
Волгоградский государственный медицинский
университет
Защита состоится "'Я^" Н^к'^^ПлЛ' 2005 г. в УО часов на заседании диссерта­
ционного совета К 212.218.01 при ГОУ ВПО «Самарский государственный
университет»по адресу: 4430И, г. Самара, ул. академика Павлова, 1.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке
ГОУ В П О «Самарский государственный университет»
Автореферат разослан
"ЯТ^"
pfcffi^^^^^2Q05 года
Ученый секретарь диссертационного совета
кандидат биологических наук,
доцент
Ведясова О.А.
looe-r
fSnf-
атъв^
Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. В последнее время возросло количество раз­
личных заболеваний опорно-двигательного аппарата, расширился контингент
лиц, страдающих нарушениями регуляции обмена костной ткани. Часто причи­
нами подобных нарушений могут быть неблагоприятная экологическая обста­
новка, заболевания внутренних органов, постоянные стрессы. Как известно, в
стрессовых
ситуациях
активизируется
гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система, в результате чего повышается выработка стероидных гор­
монов, усиливающих процессы резорбции кости (Дедов И.И. и соавт., 2002).
С целью борьбы с потерей костной массы в медицинской практике широ­
ко используют целый ряд препаратов, регулирующих обмен кальция и фосфора
в организме. Весьма перспективным в этом отношении нам представляется аллогенный гидроксиапатит (Волова Л.Т., Подковкин В.Г., 2000). Он получается
из натуральной кости и кроме кальция и фосфора содержит микроэлементы в
тех же количествах, в которых они имеются в костной ткани. Поэтому его при­
менение способствует более эффективному протеканию процессов регенерации
(Власов М.Ю., 2002; Волова Л.Т. и соавт., 2003). Однако для теоретического
обоснования применения аллогенного гидроксиапатита с целью предотвраще­
ния потери костной массы необходимо более детальное изучение механизмов
его воздействия на регуляцию метаболических процессов.
Хорошо известно, что магнитные поля обладают большой биологической
активностью. Они способны изменять функциональное состояние нервной и
эндокринной систем и, таким образом, оказывать свое влияние на различные
стороны метаболизма (Холодов Ю.А., 1998). Имеются сведения и о влиянии
этого физического фактора на обмен кальция и метаболизм костной ткани. Это
находит применение в медицинской практике. Был разработан способ стимуля­
ции остеогенеза с помощью магнитного воздействия, успешно применяемый
для ускорения срастания переломов костей (Савельев В.Н., Муравьев М.Ф.,
1976).
Недостатком этого способа лечения является применение магнитного по­
ля значительной напряженности - 500 Э. В настоящее время имеются данные о
неблагоприятном влиянии на организм человека этого фактора высокой интен­
сивности. При этом известно, что поля, сравнимые по своей величине с геомаг­
нитным, также обладают высокой биологической активностью (Пресман А.С.,
1968). В частности, имеются данные об уменьшении реакции гипоталамогипофизарно-надпочечниковой системы на сильный раздражитель под влияни­
ем экранирования геомагнитного поля (Подковкин В.Г. и соавт., 2000; Писаре­
ва Е.В., 2003). Это объясняется тем, что градиент индукции является биотропным параметром магнитных полей. Однако их использование в медицинской
практике к настоящему времени еще не нашло широкого распространения в
связи с недостаточной изученностью физиологических и биохимических меха­
низмов влияния на живой организм.
Цель исследования. Произвести в эксг*;ЩШнте ^^Mi'^iJiiiW оценку
реакции организма на влияние ПМП различней npog[gg3|fjj^^g,gpcTH действия
1
\
i^fj
С.Пст«|
при эктопическом введении аллогенного Г А П в условиях искусственно вы­
званного усиления костной резорбции.
Основные задачи исследования.
1. Проанализировать в эксперименте влияние повышенной температуры
воздуха на морфо-функциональное состояние костной ткани, функцию коры
надпочечников и биохимические показатели крови, характеризующие метабо­
лизм костной ткани у животных.
2. Выявить особенности многократного периодического воздействия низ­
коинтенсивного постоянного магнитного поля на морфо-функциональное со­
стояние костной ткани, функцию коры надпочечников и показатели метаболиз­
ма костной ткани у животных в условиях влияния высокой температуры возду­
ха.
3. Исследовать влияние хронического действия магнитного поля на
функциональное состояние коры надпочечников, процессы перекисного окис­
ления липидов и антиоксидантной защиты на фоне повышенной температуры.
4. Выявить влияние внутримышечного введения аллогенного гидроксиапатита на морфо-функциональное состояние костной ткани.
5. Проанализировать реакцию коры надпочечников и показатели метабо­
лизма костной ткани на введение гидроксиапатита на фоне термического воз­
действия.
6. Выявить особенности реакции коры надпочечников, состояние антиоксидантных систем и изменения показателей обмена костной ткани в условиях
комбинированного воздействия теплового фактора, магнитного поля и введе­
ния гидроксиапатита.
Научная новизна.
В проведенном исследовании впервые дана комплексная оценка реакции
организма животных на влияние низкоинтенсивного магнитного поля с различ­
ной продолжительностью действия и эктопического введения аллогенного Г А П
на ряд жизненно важных систем у животных, у которых было воспроизведено
усиление костной резорбции. Выявлены изменения биохимических показателей
метаболизма костной ткани, свидетельствующие о стимулирующем влиянии
исследованных факторов на остеогенез и уменьшении морфологических при­
знаков резорбции.
Впервые проанализированы изменения гормональных показателей, ха­
рактеризующих состояние симпато-адреналовой и гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковой систем в условиях ниэкоинтенсивного магнитного поля. В ы ­
явлено уменьшение реакции коры надпочечников на термическое воздействие
под влиянием данного физического фактора.
Обнаружена слабовыраженная реакция коры надпочечников, не носящая
характер стрессовой, на фоне активизации антиоксидантных систем в условиях
комбинированного воздействия теплового фактора, постоянного магнитного
поля и введения ГАП.
Теоретическое и практическое значение работы. Результаты прове­
денной работы дополняют современные представления о реакции организма на
низкоинтенсивные П М П в условиях усиления костной резорбции.
Впервые произведено моделирование процесса усиления резорбции кост­
ной ткани у крыс с помощью воздействия повышенной температуры окружаю­
щей среды.
Разработан способ стимуляции остеогенеза с помощью действия П М П
низкой интенсивности, величина которого значительно ниже предельно допус­
тимого уровня.
Установлено, что реакция организма на П М П в условиях эктопического
введения аллогенного Г А П и усиления костной резорбции имеет комплексный
характер и включает физиологические изменения ряда систем: метаболизм ко­
стной ткани, функциональное состояние САС, 11 НС, перекисное окисление
липидов в печени.
Получено экспериментальное обоснование эффективности применения
комбинированного воздействия низкоинтенсивного ПМП и однократного вве­
дения аллогенного гидроксиапатита, полученного из костной ткани, состав ко­
торого близок к минеральному компоненту кости, для профилактики развития
остеопороза. Установлено, что эктопическое введение Г А П не вызывает отри­
цательных сдвигов в состоянии исследованных показателей метаболизма кост­
ной ткани, перекисного окисления липидов, САС и ГТНС.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Воздействие повышенной температуры воздуха (70 "С 10 минут) еже­
дневно в течение 2 недель вызывает усиление костной резорбции у крыс.
2. В результате ежедневного кратковременного воздействия низкоинтен­
сивного П М П происходит ослабление морфологических признаков резорбции
костной ткани, а также характерных для него изменений биохимических пока­
зателей метаболизма костной ткани и функционального состояния коры надпо­
чечников.
3. Внутримышечное введение суспензии аллогенного гидроксиапатита
вызывает уменьшение проявлений резорбции костной ткани и биохимических
показателей метаболизма костной ткани.
Апробация работы. Апробация работы проведена на кафедрах биохимии
и физиологии Самарского государственного университета. Материалы диссер­
тации доложены на II всероссийском симпозиуме с международным участием
по проблемам тканевых банков "Клинические и фундаментальные аспекты тка­
невой терапии. Теория и практика клеточных технологий" (Самара, 2004); на
итоговых научных конференциях Самарского государственного университета и
Самарского военно-медицинского института (Самара, 2004, 2005), а также на
четвертом всемирном конгрессе по проблемам тканевых банков (Рио-деЖанейро, Бразилия, 2005).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, по­
лучено положительное решение на выдачу патента.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 128 страни­
цах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания
использованных методов, результатов собственных исследований, анализа и
обсуждения полученных данных, выводов, списка цитированной литературы и
приложений. Работа содержит 30 рисунков и 11 приложений. Список литерату­
ры включает 191 источник, в том числе 68 зарубежных.
Эксперименты на животных выполнены на базе Ц Н И Л С а м Г М У .
Автор выражает благодарность коллективу Ц Н И Л за всестороннюю по­
мощь и содействие в работе.
Список использованных
сокращений
Г А П — гидроксиапатит
Г Г Н С - гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система
М Д А — малоновый диальдегид
П М П - постоянное магнитное поле
П О Л - перекисное окисление липидов
С А С - симпато-адреналовая система
С О Д — супероксиддисмутаза
Щ Ф - щелочная фосфатаза
11-ОКС - 11-оксикортикостероиды
М а т е р и а л ы и методы исследований
Исследования проведены на 212 белых беспородных половозрелых кры­
сах-самцах массой 180-290 г. Все опытные животные были разделены на 6 ос­
новных групп, соответствующих сериям экспериментов. Схема экспериментов
представлена в таблице.
В качестве фактора, вызывающего развитие стресса и впоследствии уско­
рение процесса резорбции костной ткани, использовали влияние горячего воз­
духа (Писарева Е.В., 2000).Термическому воздействию (70 ° С в течение 10 м и ­
нут) крыс подвергали ежедневно в течение двух недель. В эксперименте горя­
чий воздух подавался в камеру, в которой одновременно находилось 5-6 ж и ­
вотных. Интенсивность нагрева регулировалась с помощью реле с контактным
термометром, к которому был подключен источник тепла. В о всех частях каме­
ры температура воздуха была одинаковая.
При изучении влияния глюкортикоидов на метаболизм костной ткани во
второй серии экспериментов крысам ежедневно вводили внутримышечно рас­
творы гидрокортизона нескольких концентраций: 1, 2, 5 и 10 мкг/кг массы тела
в объеме 0,1 мл в течение двух недель.
В третьей серии экспериментов в течение первых 2 недель применяли
ежедневное тепловое воздействие. Н а протяжении последующих 2 недель ж и ­
вотные ежедневно подвергались действию П М П различной продолжительно­
сти: 30 минут, 60 минут и 3 часа. Общая длительность опыта составляла 4 неде­
ли.
Для изучения влияния П М П на организм животных их содержали в каме­
ре из пермаллоя, сплава, экранирующего геомагнитное поле. В соответствии с
поставленной задачей магнитное поле в ней бьшо сильно искаженным и нерав­
номерным по величине и направлению. В результате дополнительного намаг­
ничивания индукция магнитного поля в разных частях экранирующей камеры
варьировала от О до 100 мкТл. Градиент индукции составлял от О до 5 мкТл/см.
Измерение индукции М П проводилось магнитометром однокомпонентным ти­
па МО.
Таблица
Схема экспериментов
№ серии
Группы животных
Условия эксперимента
1 Ежедневное тепло­ • Нагрев (70 °С 10 минут)
вое воздействие
• Контроль
2. Ежедневные инъек­ • гидрокортизон 1 мкг/кг массы
ции гидрокортизона в тела
различных дозах
• гидрокортизон 2 мкг/кг массы
тела
• гидрокортизон 5 мкг/кг массы
тела
• гидрокортизон 10 мкг/кг массы
тела
• Контроль (инъекции изотониче­
ского раствора NaCl)
3. Воздействие ПМП • 30 минут ПМП + нагрев
различной продолжи­ • 60 минут ПМП + нагрев
тельности и много­ • 3 часа ПМП + нафев
кратное действие по- • нагрев
вьпленной температу­ • Контроль
ры
4. Ежедневные тепло­
вые воздействия, од­
нократные внутримы­
шечные инъекции аллогенного ГАП и мно­
гократное воздействие
ПМП разли'шой про­
должительности
2 недели
8
2 недели
8
6
8
4 недели
3 часа ПМП + Г А П + нагрев в
4 недели
течение 2 недель
• нагрев в течение 2 недель + (3
часа ПМП + ГАП + нагрев в те­ 2+2 недели
чение 2 недель)
4 недели
• ГАП + нагрев в течение 2 недель
• Контроль
• ГАП
• ГАП + ПМП
• ГАП + нагрев
• ГАП + ПМП + нагрев
• ПМП
• ПМП + нагрев
• Контроль
Количество
животных в
группах (п)
8
10
8
•
5. Хроническое дейст­ • ПМП
вие ПМП при много­ • ПМП + нагрев
кратном воздействии • Контроль
повышенной темпера­
туры
6. Однократные внут­
римышечные
инъек­
ции суспензии аллогенного ГАП, много­
кратное действие по­
вышенной температу­
ры и хроническое воз­
действие ПМП
Срок
эксперимента
8
8
8
8
10
10
10
8
10
2 недели
6
8
6
2 недели
8
8
6
6
6
8
6
В четвертой серии суспензии стерильного Г А П в изотоническом растворе
хлорида натрия (40 мг/0,2 мл) однократно вводили с помощью одноразового
8
шприца в бедренные мышцы крыс. В течение последующих 2 недель ежеднев­
но животные подвергались многократному действию ПМП различной продол­
жительности: 30 минут, 60 минут и 3 часа. Общая длительность эксперимента
составляла 4 недели.
Г А П получали из солянокислых растворов после деминерализации ком­
пактной костной ткани путем осаждения гидроокисью натрия при значениях рН
12 с последующим добавлением фосфатного буфера (Na2lIP04 + КН2РО4; 0,1 М;
рН 7,4) (Волова Л.Т., Подковкин В.Г., 2001). Осажденный Г А П высушивали (20
часов 150 °С). Полученный препарат содержал Са^"^, Mg^*, РО^", Fe^"^ в соотно­
шениях, близких к составу минерального компонента кости. Путем качествен­
ного анализа выявлено наличие ионов Zn^"^, Cu^*, Mn^*, F" (Власов М.Ю., 2003).
В пятой серии экспериментов исследовали двухнедельное хроническое
влияние ПМП. В течение этого срока животные постоянно находились в камере
из пермаллоя. При этом на них ежедневно воздействовали горячим воздухом
(70 "С, 10 минут).
В шестой серии изучали комбинированное влияние физических факторов,
примененных в предыдущей серии эксперимента, и однократных инъекций
Г А П на выбранные нами биохимические показатели.
Все животные содержались в одинаковых условиях вивария на сбаланси­
рованном по жирам, углеводам, белкам и минеральным веществам питании при
комнатной температуре. Каждая экспериментальная серия содержала кон­
трольную группу животных, которые не подвергались описанным выше воз­
действиям.
Объектом исследований являлись кровь, надпочечники, печень и селезен­
ка животных. В экспериментах изучали содержание 11 -ОКС в надпочечниках и
плазме крови (Подковкин В.Г., 1988); адреналина в надпочечниках (Подковкин
В.Г., 1988); связанного и свободного оксипролина в плазме крови (Подковкин
В.Г. и соавт., 2003). В сыворотке крови определяли активность Щ Ф и концен­
трацию неорганического фосфата по методу Боданского (Камышников B.C.,
2000) и Са^*^ (Меньшиков В.В. и соавт., 1987); в печени - содержание МДА
(Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г., 1977), каталазную (Королюк М.А. и соавт.,
1988), аланинаминотрансферазную (Камышников B.C., 2000) и супероксиддисмутазную активность (Гуревич B.C. и соавт., 1990), в селезенке - каталазную и
супероксиддисмутазную активность. Рассчитывали величину относительной
массы надпочечников.
Препараты бедренных костей для морфологических исследований приго­
тавливали общегистологическими методами, окрашивали гематоксилинэозином по Ван-Гизону (Меркулов Г.А., 1969). Исследование препаратов про­
водили на микроскопе МБИ-11.
Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической об­
работке стандартным способом, используя t критерий Стьюдента (Фролов
Ю.П., 1996). Изменения исследуемых показателей считались статистически
значимыми при р<0,05.
Результаты исследований и их обсуиедение
1. Разработка экспериментальной модели усиления костной резорбции с
использованием теплового воздействия.
Основываясь на данных литературы (Виноградов В.В., 1998; Писарева
Е.В., 2000), нами было выбрано в качестве стимуляторов усиления костной ре­
зорбции многократное тепловое воздействие.
При моделировании этого процесса с применением теплового фактора
наблюдалась активизация функции коры надпочечников. Это проявилось в уве­
личении концентрации 11-ОКС в тканях железы (Рис. 1). Подобные изменения
затрагивают метаболические процессы, протекающие в костной ткани, приводя
к усилению ее резорбции.
50 1
X
(О
40
30
2 '^
% R
» Ё
к
о
S
а
X
ф
X
ф
S
20
10
О
-10
-20
показатели
Рис. 1. Влияние повышенной температуры на биохимические
показатели метаболизма костной ткани
Примечания:
- отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05). 1 — белковосвязанный оксипролин в плазме крови; 2 - свободный оксипролин в плазме крови; 3 — кальций в сыворотке крови; 4 - неорганический
фосфат в сыворотке крови; 5 - активность ЩФ в сыворотке крови; б - 11ОКС в надпочечниках.
В крови животных отмечено увеличение свободного оксипролина при от­
сутствии отклонений концентрации белковосвязанного. Такие изменения свя­
заны с преобладанием распада коллагена над его синтезом.
Кроме определения маркеров коллагенового обмена о перестройках кост­
ной ткани позволяют судить изменения активности Щ Ф , а также содержания
кальция и неорганического фосфата. Нами не обнаружено отклонений данных
показателей в сыворотке крови от контроля.
Морфологические исследования костной ткани показали усиление про­
цесса резорбции. Это проявилось в расширении гаверсовых каналов за счет
рассасывания их костных стенок, истончения балок спонгиозы и появлении
многочисленных остеокластов.
Данный способ усиления костной резорбции отвечал нашим требованиям
10
и был использован в последующих сериях экспериментов по выявлению биоло­
гических эффектов введения Г А П и воздействия низкоинтенсивного ПМП.
2. Влияние инъекций гидрокортизона на биохимические показатели ме­
таболизма коллагена.
Как известно из литературы (Насонов Е.Л., 1999; Kanis J.A.,1997; Raisz
L.G., 2000; Wren B.G., 1998), на метаболизм костной ткани существенно влияют
глюкортикоиды. При длительном повышении уровня этих гормонов в организ­
ме в результате стресса или дополнительного их введения извне они стимули­
руют костную резорбцию. Поэтому мы использовали воздействие ежедневных
инъекций гидрокортизона разных концентраций для выяснения их влияния на
метаболизм костной ткани при коротком курсе действия (2 недели).
При изучении влияния ежедневного введения гидрокортизона при малых
дозах (1 и 2 мкг/кг) не вьивлено изменений содержания ни белковосвязанного,
ни свободного оксипролина (Рис. 2).
Ш белковосвязанный
оксипролин
S свободный
оксипролин
2
5
10
доза rtw>OKopTH30Ha, мкг/кг
Рис. 2. Влияние инъекций гидрокортизона различных концентраций
на биохимические показатели метаболизма коллагена
Примечания:
— отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05).
При этом в группе животных, которым делали инъекции гормонального
препарата с концентрацией раствора 5 мкг/кг массы тела, отмечалось повыше­
ние уровня белковосвязанного оксипролина по сравнению с контролем. Это
может объясняться тем, что существуют дозозависимые эффекты глюкокортикоидов на костную ткань (Lukert В.Р., Raisz L.G., 1990; Lian J.B. e.a., 1997).
3. Изменения процессов костной резорбции при многократном воздейст­
вии ПМП и нагрева.
Известно (Григорьев Ю.Г., 1995; Подковкин В.Г. и соавт., 2000; Холодов
Ю.А., 1998), что магнитные поля способны оказывать влияние на различные
физиологические и биохимические процессы в организме. Относительно кост-
11
ной ткани имеются данные о стимуляции остеогенеза при их применении в те­
чение ряда сеансов (Савельев В.Н., Муравьев М.Ф., 1976; Сапе V., 1998).
Поэтому в следующей серии экспериментов мы изучили эффекты много­
кратного воздействия ПМП различной продолжительности на метаболизм ко­
стной ткани после искусственно вызванного усиления костной резорбции.
При действии ПМП на крыс в течение 30 и 60 минут после завершения
этапа нагрева наблюдалась активация САС, проявившаяся в увеличении кон­
центрации адреналина в надпочечниках, тогда как при 3-часовом воздействии
магнитного поля изменений не отмечено (Рис.3).
80
X
га
X
0)
60
40
?g20
g- о
ш g- О
X
ф
X
0)
S
-20
-40
-60
л
ш
*
HI
*
щ
т
11 11
*
., _
rf™
Н11-0КСВ
надпочечниках
Dm ащюнашн в
надпочечниках
ЗО'+нагрев бО'+нагрев Зч+нзфев нагрев
*
виды воздействий
Рис. 3. Биохимические показатели функционального состояния
надпочечников при многократном воздействии горячего воздуха и ПМП
различной продолжительности
Примечания:
- отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05).
Также неоднозначна и реакция коры надпочечников. При ЗО-тиминутном
воздействии П М П концентрация 11-ОКС в тканях железы осталась неизмен­
ной. 60-минутное влияние поля привело к угнетению функции коры надпочеч­
ников, что проявилось в уменьшении содержания в ней кортикостероидов. В
свою очередь 3-часовое воздействие изучаемого физического фактора не вызы­
вало выраженных изменений уровня гормонов в железе относительно контроля.
Таким образом, гормональные показатели состояния коры надпочечников не
свидетельствуют об активации соответствующей эндокринной функции под
влиянием магнитного поля с данными характеристиками на фоне теплового
воздействия.
Существует тесная связь между содержанием 11-ОКС и обменом колла­
гена, что подтвердилось и в наших исследованиях. Произошло резкое повыше­
ние концентрации белковосвязанного оксипролина, маркера биосинтеза колла­
гена, во всех экспериментальных группах, на которые оказывали воздействие
постоянным магнитным полем после нагрева. Максимальный рост этого пока­
зателя наблюдался у животных с многократным 3-чассвым влиянием изучаемо­
го физического фактора. Существенных отклонений уровня свободного окси-
12
пролина в крови относительно контроля не было выявлено (Рис. 4). Эти данные
свидетельствуют о преобладании процессов биосинтеза коллагена над его рас­
падом.
■ белковосвязанный
оксипролин
0 свободный
оксипролин
ЗО'+нафев бО'+нагрев Зч+нагрев
нагрев
виды воздействий
Рис. 4. Влияние П М П различной продолжительности на биохимические
показатели метаболизма коллагена при тепловом воздействии
Примечания:
— отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05).
Кроме того, следует отметить повышение активности антиоксидантных
систем в печени, выразившееся в увеличении каталазной активности при отсут­
ствии изменений содержания МДА.
При гистологическом исследовании было выявлено, что кратковременное
ежедневное периодическое воздействие низкоинтенсивного П М П приводит к
уменьшению морфологических проявлений резорбции костной ткани у живот­
ных, подвергавшихся нагреву.
Наряду с этим, содержание кальция и неорганического фосфата в крови
не претерпевало изменений. Полученные результаты доказывают отсутствие
нарушений гомеостаза кальция и фосфата и позволяют нам предположить на­
личие стимулирующих остеогенез свойств у многократного воздействия низко­
интенсивного П М П с выбранными характеристиками.
4. Комбинированное влияние инъекций ГАП и ПМП на организм живот­
ных на фоне теплового воздействия.
Опираясь на полученные результаты, мы выбрали для дальнейшего изу­
чения многократное 3-часовое действие ПМП в комплексе с однократными
инъекциями Г А П на фоне усиления костной резорбции вследствие влияния те­
плового фактора.
Как в комплексе с ПМП, так и при изолированном действии введение аллогенного Г А П после нагрева вызывало небольшое увеличение содержания
11-ОКС в надпочечниках. При этом достоверных изменений состояния С АС
не выявлено, хотя следует указать на слабовыраженную тенденцию к росту
уровня адреналина в мозговом веществе желез. Таким образом, исследован-
13
ные биохимические показатели не позволяют характеризовать реакцию орга­
низма как стрессовую.
Также как и в предыдущей серии экспериментов, при комбинированном
воздействии ПМП и Г А П на фоне тепловой нагрузки наблюдалось усиление
синтеза коллагена при нормализации уровня его распада (Рис. 5). При увеличе­
нии продолжительности курса тепловых процедур до 4 недель изменения ис­
следуемых показателей были менее выраженными.
35
0 белковосвязанный
оксипролин
■ свободный
оксипролин
ПМП(Зч)+ГАП+ ПМП(Зч)+ГАП+
нагрев
нагрев (4 н)
ГАП+
нафев
виды воздействий
Рис. 5. Комбинированное действие инъекций суспензии Г А П и ПМП
на фоне влияния горячего воздуха на биохимические показатели
обмена коллагена
Примечания:
- отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05).
После введения гидроксиапатита на фоне многократного нагрева также
происходило увеличение концентрации белковосвязанного оксипролина в кро­
ви без изменений содержания свободного. Эти данные свидетельствуют об ак­
тивации процессов остеогенеза. При этом никаких изменений содержания
кальция и неорганического фосфата в крови не выявлено. Можно предполо­
жить, что введение в мышечную ткань Г А П и связанное с ним кратковременное
повышение содержания ионов кальция в крови, угнетает секрецию паратиреоидного гормона, что приводит к снижению до уровня физиологической нормы
концентрации кальция и неорганического фосфата в условиях теплового воз­
действия.
Наряду с изменениями биохимических показателей обмена коллагена
животных вследствие комбинированного воздействия изучаемых факторов от­
мечено повышение активности антиоксидантных систем (Рис. 6). Это проявля­
ется в увеличении супероксиддисмутазнои активности при неизменном уровне
МДА в печени животных.
Известно (Delany A.M. е.а., 1994), что действие повышенной температуры
стимулирует выработку корой надпочечников 11-ОКС, играющих важную роль
14
в функционировании костной ткани, в то время как низкоинтенсивные магнит­
ные поля снижают секрецию данных гормонов (Писарева Е.В., 2000).
200
гМДА
■ каталазная
активность
Ш активность
СОД
ПМП (Зч)+ГАП+
нагрев
ПМП (Зч)+ГАП+
нагрев (4 н )
ГАП+
нагрев
виды воздействии
Рис. 6. Комбинированное влияние инъекций суспензии Г А П и П М П на
каталазную и супероксиддисмутазную активности и на содержание МДА
в печени при нагреве
Примечания: - отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05).
Основываясь на полученных результатах, мы можем говорить о возмож­
ном взаимодействии эффектов ПМП и введения Г А П в комплексе. Это позво­
ляет предположить, наличие разных механизмов реализации их влияния на ме­
таболизм костной ткани.
5. Биологические эффекты хронического действия ПМП на состояние
костной резорбции.
Одним из перспективных направлений является разработка наиболее оп­
тимальных способов воздействия магнитных и электромагнитных полей на ор­
ганизм с лечебными целями (Botticelli A.R. е.а., 1998; Сапе V. е.а., 1998). Одна­
ко эти физические факторы обладают как благоприятными последствиями, так
и негативными. Поэтому следующие исследования были посвящены изучению
реакции соединительной ткани на хроническое действие П М П при тепловом
воздействии, вызывающем структурные нарушения в костной ткани.
В плазме крови отмечено повышение уровня глюкокортикоидных гормо­
нов только в группе животных, которые постоянно находились в гипомагнитной камере (Рис. 7).
В другой экспериментальной фуппе изменений концентрации 11 -ОКС не
выявлено. При комбинированном воздействии горячего воздуха и хронического
влияния низкоинтенсивного постоянного магнитного поля отмечается активи­
зация функции коры надпочечников, проявляющаяся в увеличении относитель-
15
ной массы желез на 23 %
оксикортикостероидов на 125 % .
и повышении
в
150
■ 11-ОКС в плазме
крови
с; 100
о
о.
Iо 50
ш
S
-50
содержания 11-
Ш11-0КСВ
надпочечниках
200
со
X
ф
З'
них
0адреналин в
надпочечниках
ПМП
ПМП+нагрев
виды воздействий
Sотносительная
масса
надпочечников
Рис. 7. Биохимические показатели функционального
состояния надпочечников в условиях многократного теплового
воздействия и постоянного пребывания животных в ПМП
Примечания:
- отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05).
Как видно из рисунка 8, в группе животных, на которых оказывали ком­
бинированное влияние факторов, произошло повышение содержания МДА в
печени, что свидетельствует об усилении процессов ПОЛ. При этом изменений
каталазной и супероксиддисмутазной активностей в железе не было обнаруже­
но.
ВМДА
I каталазная
активность
i активность СОД
ПМП
ПМП+нафев
виды воздействии
Рис. 8. Влияние хронического действия ПМП
при многократном нагреве на содержание МДА и на каталазную и
супероксиддисмутазную активности в печени
Примечания:
- отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0.05).
16
6. Комбинированное влияние инъекций ГАП и хронического действия
ПМП на организм животных на фоне теплового фактора.
Из литературы известно (Дедов И.И. и соавт., 2002), что минеральная со­
ставляющая синтетических гидроксиапатит-содержащих препаратов угнетает
работу активных остеокластов. Однако сведений о влиянии аллогенного гидроксиапатита, полученного из натуральной кости, состав которого максимально
приближен к естественному, на функциональное состояние клеток костной тка­
ни не достаточно. Известно также (Григорьев Ю.Г., 1982; Холодов Ю.А., 1998),
что на производстве люди длительное время находятся в условиях искаженных
магнитных полей, оказывающих действие на важные физиологические и био­
химические показатели в организме. Поэтому нами была поставлена задача:
изучить биологические эффекты введения натурального биоматериала на про­
цессы костного ремоделирования в условиях хронического, непрерывного дей­
ствия ПМП.
Было обнаружено повышение уровня 11-ОКС в коре надпочечников во
всех фуппах крыс, подвергавшихся нафеву на фоне ПМП (Рис. 9). Макси­
мальная величина отклонений данного показателя наблюдалось при хрониче­
ском действии П М П без введения ГАП. Полученные результаты свидетельст­
вуют о наличии неблагоприятного влияния изучаемого физического фактора на
организм, что проявляется в усилении стрессовой реакции. Эти данные могут
представлять интерес для специалистов в области гигиены и нормирования
труда.
200
111-ОКС в
надпочечниках
И1-0КС в плазме
крови
\адреналин в
надпочечниках
-100
ПМП
ПМП+ ГАП ГАП+ ПМП+ ПМП+ГАП
нагрев
нагрев
ГАП
+нагрев
виды воздействий
Рис. 9. Комбинированное влияние хронического действия ПМП и
инъекций суспензии Г А П на функциональное состояние
надпочечников при тепловом воздействии
Примечания:
- отличия достоверны по сравнению с контролем
(р<0,05).
В свою очередь, введение суспензий гидроксиапатита вызывало реакцию
ГГНС, характерную для воздействия слабых раздражителей, в виде небольшого
17
увеличения концентрации кортикостероидов в плазме крови. Физиологические
эффекты изолированного влияния ГАП также проявлялись в угнетении выра­
ботки адреналина железой, тогда как при комбинированном действии несколь­
ких факторов изменений уровня исследуемого катехоламина не отмечалось.
Кроме этого, следует отметить, что через 14 суток после внутримышеч­
ного введения аллогенного гидроксиапатита не выявлено существенных мор­
фологических изменений костной ткани. Одновременно с этим биохимические
показатели метаболизма костной ткани в крови животных не выходят за преде­
лы физиологической нормы и не свидетельствуют о нарушении гомеосгаза
кальция, что доказывает отсутствие негативных последствий введения данного
натурального препарата.
Как и в предыдущей серии, в печени животных, подвергавшихся непре­
рывному действию ПМП и нагреву, было отмечено усиление процессов пероксидации липидов, выражавшееся в повышении концентрации МДА при отсут­
ствии изменений активности каталазы и супероксиддисмутазы. Можно предпо­
ложить, что данные компоненты антиоксидантной системы обладают чувстви­
тельностью к влиянию магнитного поля. Возможно, биологические эффекты
П М П сказываются на протекании реакций, катализируемых этими ферментами.
Опираясь на полученные в нашей работе данные, можно рекомендовать
исследователям медицинского профиля проанализировать влияние применения
Г А П и П М П низкой интенсивности на восстановительные процессы в костной
ткани при усилении ее резорбции.
ВЫВОДЫ
1. Воздействие горячего воздуха с температурой 70 С в течение 10 минут
ежедневно на протяжении 14 суток вызывает усиление резорбции костной тка­
ни, проявляющееся в виде расширения гаверсовых каналов за счет рассасыва­
ния их костных стенок, истончения костных балок спонгиозы и появления мно­
гочисленных остеокластов. Это сопровождается увеличением концентрации
свободного оксипролина в плазме крови, свидетельствующем о преобладании
процессов распада коллагена, и активизацией функции коры надпочечников,
проявляющейся в виде увеличения концентрации 11 -оксикортикостероидов в
тканях этих желез.
2. Кратковременное ежедневное периодическое воздействие низкоинтен­
сивного постоянного магнитного поля приводит к уменьшению морфологиче­
ских проявлений резорбции костной ткани у животных, подвергавшихся воз­
действию горячего воздуха. Одновременно у них происходит изменение обмена
коллагена в виде возрастания концентрации белковосвязанного оксипролина
при отсутствии изменений уровня свободного оксипролина, что свидетельству­
ет о преобладании процессов биосинтеза этого белка над его распадом. Гормо­
нальные показатели состояния коры надпочечников не указывают на актива­
цию соответствующей эндокринной функции.
3. При ежедневном воздействии горячего воздуха на животных в услови­
ях их непрерывного нахождения в низкоинтенсивном постоянном магнитном
поле в течение 14 суток отмечается активизация функции коры надпочечников.
18
проявляющаяся в возрастании относительной массы желез и увеличении в них
концентрации 11-оксикортикостероидов, а также усиление процессов перекисного окисления липидов, выражающееся в повышении содержания малонового
диальдегида в печени при отсутствии изменений каталазной и супероксиддисмутазной активности.
4. Внутримышечное введение аллогенного гидроксиапатита не вызывает
через 14 суток существенных морфологических изменений костной ткани. Уро­
вень биохимических показателей метаболизма костной ткани в крови животных
не выходит за пределы физиологической нормы и не свидетельствует о нару­
шении гомеостаза кальция.
5. При однократном внутримышечном введении суспензии аллогенного
гидроксиапатита после многократного теплового воздействия сохраняется по­
вышенная активность функции коры надпочечников, характерная для термиче­
ского воздействия. При этом в крови животных происходят значительные из­
менения биохимических показателей метаболизма костной ткани в виде увели­
чения концентрации белковосвязанного оксипролина при нормализации уровня
свободного, что свидетельствует об усилении синтеза коллагена.
6. При одновременном многократном воздействии магнитного поля, тем­
пературного фактора и внутримышечной инъекции аллогенного гидроксиапа­
тита у животных наблюдается активизация функции коры надпочечников, про­
являющаяся в увеличении концентрации 11-оксикортикостероидов в тканях
железы. При этом исследованные биохимические показатели не позволяют ха­
рактеризовать реакцию организма как стрессовую.
7. Системная реакция организма на комбинацию магнитного поля, гидро­
ксиапатита и термического воздействия характеризуется активизацией антиоксидантных систем, что проявляется в возрастании супероксиддисмутазной ак­
тивности в печени животных. Изменения биохимических показателей метабо­
лизма коллагена в крови животных в виде повышения белковосвязанного при
отсутствии изменений свободного оксипролина свидетельствуют о преоблада­
нии биосинтеза коллагена над его распадом, что характерно для усиления про­
цессов остеогенеза.
Список работ, опубликованных по теме диссертации
1. Власов М.Ю., Грибкова О.В., Подковкин В.Г., Волова Л.Т. Особенно­
сти обмена соединительной ткани крыс при гетеротопической имплантации ал­
логенного гидроксиапатита // Вестник СамГУ, 2002. №2. 7/3 с.
2. Подковкин В.Г., Власов М.Ю., Грибкова О.В. Влияние имплантации
аллогенного гидроксиапатита на некоторые показатели метаболизма у крыс //
Сборник научных трудов, посвященный 85-летию Воронежской государствен­
ной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко и 40-летию со дня организации
ЦНИЛ. Воронеж, 2003. 3/1 с.
3. Подковкин В.Г., Власов М.Ю., Грибкова О.В., Мичурина Н.Ю. Влия­
ние искаженного геомагнитного поля на метаболизм соединительной ткани и
некоторые системы гомеостаза при имплантации гидроксиапатита // Радиаци­
онная биология. Радиоэкология. 2003. Т. 43. № 5. 3/1 с.
19
4. Подковкин В.Г., Бондаренко Л.М., Власов М.Ю., Аввакумова Н.П,,
Грибкова О.В. Способ оценки метаболизма коллагена. Патент на изобретение
№2214596. 2003. Р Ф .
5. Власов М.Ю., Волова Л.Т., Подковкин В.Г., Грибкова О.В., Мичурина
Н . Ю . Изучение биохимических показателей в организме крыс при применении
гидроксиапатит-содержащих препаратов // Сборник тезисов и статей 36-ой ито­
говой научно-практической конференции Самарского военно-медицинского
института. Самара, 2003.2/0,4 с.
6. Грибкова О.В. Влияние эктопической имплантации деминерализован­
ного костного матрикса и аллогенного гидроксиапатита на метаболизм костной
ткани у крыс // Вестник СамГУ, Самара. 2004. № 4 (34). 6 с.
7. Грибкова О.В., Подковкин В.Г., Власов М.Ю. Влияние искаженного
геомагнитного поля на фосфорно-кальциевый обмен при имплантации гидро­
ксиапатит-содержащих материалов // Сборник тезисов и статей 37-ой итоговой
научно-практической конференции Самарского военно-медицинского институ­
та. Самара, 2004. 2/1 с.
8. Подковкин В.Г., Власов М.Ю., Волова Л.Т., Грибкова О.В. Показатели
метаболизма костной ткани, функции коры надпочечников и состояния иммунокомпетентных органов у животных после эктопической имплантации алло­
генного гидроксиапатита // Клинические и фундаментальные аспекты тканевой
терапии. Теория и практика клеточных биотехнологий: Материалы всеросс.
симпоз. с междунар. участ. Самара, 2004. 2/0,5 с.
9. Грибкова О.В., Подковкин В.Г. Влияние искаженного геомагнитного
поля на уровень 11-оксикортикостероидов в надпочечниках крыс / Ежегодник
Российского Национального Комитета по защите от неионизирующих излуче­
ний 2003// Сб. тр. М.: Изд-во А Л Л А Н А , 2004.2/1.
10. Грибкова С В . , Подковкин В.Г. Влияние инъекций суспензий алло­
генного гидроксиапатита и искаженного геомагнитного поля на системы гомеостаза при тепловой нагрузке // Сборник тезисов и статей 38-ой итоговой науч­
но-практической конференции Самарского военно-медицинского института.
Самара, 2005. 2/1 с.
11. Грибкова О.В., Подковкин В.Г. Изучение комплексного влияния инъ­
екций суспензий аллогенного гидроксиапатита и гидрокортизона на некоторые
системы гомеостаза // Сборник тезисов и статей 38-ой итоговой научнопрактической конференции Самарского военно-медицинского института. Са­
мара, 2005. 2/1 с.
12. Подковкин В.Г., Грибкова О.В. Влияние искаженного геомагнитного
поля на метаболизм соединительной ткани у крыс при тепловой нафузке // Ра­
диационная биология. Радиоэкология. 2005. Т. 45. № 4.3/2 с.
13. Volova L.V., Podkovkin V.G., Gribkova O.V., Bolonkin I.V. Complex
evaluation of the body reaction to experimental allogenic hydroxyappatite implanta­
tion // 4 th World Congress on Tissue Banking. 4-6 May, 2005. R i o de Janeiro. Brasil. 1/0,25 с
1^20841
РНБ Русский фонд
2006-4
19437
Подписано в печать 21 октября 2005 г.
Формат 60x84/16. Бумага офсетная. Печать оперативная.
Объем 1 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 12.10
443011 г. Самара, ул. Академика Павлова,!
Отпечатано УОП СамГУ
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
943 Кб
Теги
bd000100081
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа