Поєднана дія емоційного стресу і недостатності гонад на стан кісткової тканини та її корекція

Размещено на http://allbest.ru

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. В.Н. КАРАЗІНА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

03.00.13 - фізіологія тварин

ПОЄДНАНА ДІЯ ЕМОЦІЙНОГО СТРЕСУ І НЕДОСТАТНОСТІ ГОНАД НА СТАН КІСТКОВОЇ ТКАНИНИ ТА ЇЇ КОРЕКЦІЯ

ВИКОНАЛА БІЛЕЦЬ МАРИНА ВОЛОДИМИРІВНА

Харків - 2008

АНОТАЦІЯ

Білець М.В. Поєднана дія емоційного стресу і недостатності гонад на стан кісткової тканини та її корекція. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія тварин. - Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, Харків, 2008.

У дисертаційній роботі встановлено, що емоційний стрес порушує структурну організацію кісткової тканини, а його поєднана дія з недостатністю гонад підсилює резорбтивні зміни в кістковій тканині, про що свідчить підсиленний розпад неколагенових білків органічного матрикса кісткової тканини різних відділів скелету (нижня щелепа, стегнова кістка та хребці). Кісткова тканина нижньої щелепи є найбільш чутливою до патогенної дії вказаних чинників. Органічний матрикс кісткової тканини є більш вразливим до дії емоційного стресу та недостатності гонад порівняно з мінеральною фазою. Статеві гормони відіграють провідну роль в регуляції метаболізму кісткової тканини за умов емоційного стресу. Попереднє введення статевих гормонів та кальцитоніну призводить до нормалізації стану органічного матриксу та мінеральної фази кісткової тканини, що обґрунтовує положення про виражений антирезорбтивний вплив кальцитоніну за умов емоційного стресу та недостатності гонад.

стрес гонади кістковий матрикс

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Згідно даним експертів ВООЗ, остеопороз займає четверте місце після серцево-судинних, онкологічних захворювань та цукрового діабету. Частота розвитку остеопорозу в різних регіонах України серед старших вікових груп складає 20-39% (жінки) та 9-23% (чоловіки). Ризик переломів мають 10,7% від загальної кількості населення України (Цейтлін О.Я., 2002; Поворознюк В.В., 2004). Відомо багато факторів ризику остеопорозу, а саме: менопауза та старіння, дисфункція ендокринних залоз, захворювання органів різних фізіологічних систем (Поворознюк В.В., 2002; Рожинская Л.Я., 2007). Але серед факторів ризику остеопорозу недостатньо розкрита роль емоційного стресу, хоча йому відводиться провідна роль у розвитку багатьох неінфекційних захворювань (Меерсон Ф.З., 1988). Відомо, що патогенез стресорних реакцій та механізми ушкодження клітин реалізуються з участю симпато-адреналової та гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової систем, що сприяє катаболічному ефекту стреса, який найбільш яскраво проявляється в органах системи травлення та сполучнотканинних структурах, різновидом яких є кісткова тканина. Роботами ряду авторів показане підсилення резорбції альвеолярного відростка щелепних кісток та інших відділів скелету за умов гострого та хронічного стресу (Тарасенко Л.М. та ін., 1999; Мазур І.П. та ін., 2003). Подразнення емоціогенних зон мозку, що формують гострий емоційний стрес, зумовлює підсилення резорбції кісткової тканини уже в перші години після дії стресорних чинників (Тарасенко Л.М., 1985).

У більшості досліджень молекулярних механізмів стресорних впливів на кісткову тканину поза увагою залишається питання про характер змін неколагенових білків органічного матриксу кісткової тканини, які виконують важливу роль у підтриманні її гомеостазу. На сьогоднішній день недостатньо розкритими залишаються такі важливі питання, як характер змін неколагенових білків кісткової тканини за умов емоційного стресу; порівняльна характеристика стресорних змін кісткової тканини в різних відділах опорно-рухового апарату (нижній щелепі, стегновій кістці, хребцях); особливості впливу стресорних факторів та сполученого впливу емоційного стресу і недостатності гонад на органічні і неорганічні компоненти кісткової тканини; статеві відмінності стресорних змін органічного матриксу та мінеральної фази кісткової тканини; шляхи корекції зниження маси кісткової тканини при стресорних впливах, недостатності гонад та при їх сполученому впливі за допомогою біорегуляторів (кальцитоніну, андрогенів і естрогенів).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з планом науково-дослідної роботи кафедри медичної, біологічної та біоорганічної хімії Вищого державного навчального закладу України «Українська медична стоматологічна академія» (м. Полтава): «Молекулярні механізми ушкодження сполучнотканинних структур за умов емоційного стресу та їх зв'язок із стресостійкістю організму» (№ держреєстрації 0105U002208).

Мета і завдання дослідження. Мета даної роботи - дослідити характер зміни структури неколагенових білків органічного матриксу та компонентів мінеральної фази кісткової тканини різних відділів скелету за умов емоційного стресу, недостатності гонад, їх поєднаного впливу та корекції за допомогою біорегуляторів.

Мета досягалась постановкою наступних завдань:

на моделі емоційного стресу дослідити характер зміни структури неколагенових білків у кістковій тканині різних відділів скелету (нижня щелепа, стегнова кістка, хребці);

вивчити статеві особливості змін структури неколагенових білків органічного матриксу та компонентів мінеральної фази кісткової тканини різних відділів скелету тварин за умов емоційного стресу;

дослідити характер зміни структури неколагенових білків органічного матриксу та компонентів мінеральної фази кісткової тканини різних відділів скелету за умов поєднаного впливу емоційного стресу та недостатності гонад;

охарактеризувати патоморфологічні зміни в різних відділах скелету за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаного впливу;

вивчити вплив біорегуляторів (кальцитоніну, чоловічих та жіночих статевих гормонів) на стан органічного матриксу та мінеральної фази кісткової тканини за умов емоційного стресу та його поєднаної дії з недостатністю гонад.

Об'єкт дослідження - закономірності змін органічного та мінерального компонентів кісткової тканини різних відділів скелету (нижня щелепа, стегнова кістка та хребці) у експериментальних тварин за умов парціальної та поєднаної дії емоційного стресу і недостатності гонад та шляхи їх корекції за допомогою біорегуляторів.

Предмет дослідження - компоненти органічного матриксу та мінеральної фази кісткової тканини різної локалізації (нижня щелепа, стегнова кістка та хребці) за умов дії емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаного впливу з корекцією метаболічних змін в кістковій тканині.

Методи дослідження - експериментальні моделі емоційного стресу, недостатності гонад, фізіологічні, біохімічні, гістологічні та математико-статистичні методи дослідження.

Наукова новизна одержаних результатів. В дисертаційній роботі досліджена роль емоційного стресу в активації процесів резорбції кісткової тканини. Вперше на моделі емоційного стресу проведено дослідження характеру змін неколагенових білків у кістковій тканині різних відділів скелету (нижня щелепа, стегнова кістка, хребці). Встановлено, що емоційний стрес підсилює розпад протеогліканів та глікопротеїнів, про що свідчить підвищення рівня їх складових (гексуронових кислот, глікозаміногліканів, N-ацетилнейрамінової кислоти) в кістковій тканині. Зміни вмісту неколагенових білків за умов емоційного стресу більш виражені порівняно зі змінами мінерального компоненту кісткової тканини. Пріоритетними є дані про те, що сполучена дія емоційного стресу та недостатності гонад здійснює потенціюючий вплив на кісткову тканину. Встановлено найбільш високу чутливість кісткової тканини нижньої щелепи до дії стресорного фактору та його сполученого впливу з недостатністю гонад порівняно з іншими відділами скелету (стегнова кістка, хребці). Підсилення резорбції альвеолярного відростка обумовлює випадіння молярів у 45% тварин жіночої статі даної групи досліджень.

Обґрунтовано нове положення про те, що кісткова тканина самців є більш вразливою до дії емоційного стресу порівняно з самками. Але за умов сполученої дії емоційного стресу та недостатності гонад у самок розвиваються більш виражені зміни структури кісткової тканини, ніж у самців. Отже, доведена ключова роль статевих гормонів у підтриманні гомеостазу кісткової тканини та генезі патологічних зрушень під впливом емоційного стресу на фоні недостатності гонад. Новими є дані про здатність чоловічих і жіночих статевих гормонів та кальцитоніну послаблювати зміни органічного та мінерального компонентів кісткової тканини та нормалізувати структурну організацію кісткової тканини за умов дії емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаного впливу.

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень поглиблюють і суттєво доповнюють існуючі уявлення про молекулярні зміни в кістковій тканині при емоційному стресі, недостатності гонад та їх поєднаному впливі, про неоднакову чутливість різних відділів скелету до дії патогенних факторів.

Результати експериментальних досліджень щодо використання біорегуляторів для корекції метаболічних змін в кістковій тканині обґрунтовують можливість їх застосування з метою усунення стресорних ушкоджень кісткової тканини та нормалізації метаболічних процесів в ній. Одержані результати можуть бути використані у навчальному процесі при вивченні розділу «Метаболізм кісткової тканини», «Етіологія і патогенез остеопорозу» та «Етіологія і патогенез пародонтиту". Результати роботи впроваджені в навчальний процес кафедр нормальної фізіології, патологічної фізіології, експериментальної та клінічної фармакології з клінічною імунологією та алергологією Вищого державного навчального закладу України «Українська медична стоматологічна академія».

Особистий внесок здобувача полягає в підготовці та проведенні експериментальних досліджень. Усі експериментальні дані, використані в дисертації, отримані при безпосередній участі автора роботи. Інтерпретацію одержаних результатів, висновків здійснено разом з науковим керівником - професором Л.М. Тарасенко.

Апробація результатів дисертації. Основні положення результатів роботи оприлюднені на: IX Международном конгрессе по клинической патологии (Бангкок, Таиланд 15-23 февраля 2004), міжнародній науково-практичній конференції «Сучасний стан і проблеми експериментальної та клінічної медицини» (Тернопіль, 11-12 листопада 2004), ІV Національному конгресі патофізіологів України з міжнародною участю (Чернівці, 2004), 59 міжнародній науково-практичній конференції студентів та молодих вчених НМУ ім. О.О. Богомольця «Актуальні проблеми сучасної медицини» (Київ, 6-8 квітня 2005), ІХ Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих учених (Тернопіль, 21-22 квітня 2005), науково-практичній конференції з міжнародною участю «Сучасні проблеми медичної та клінічної біохімії» (Чернівці, 18-20 травня 2005), Международном молодежном медицинском Конгрессе «Санкт-Петербургские научные чтения» (Санкт-Петербург, Россия, 7-9 декабря 2005), підсумковій науковій конференції молодих учених «Медична наука - 2005» (Полтава, 2005), X Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих учених (Тернопіль, 11-13 травня 2006), на засіданні Полтавського відділення Українського біохімічного товариства (січень, 2006); ХІ Конгресі Світової федерації українських лікарських товариств (Полтава, 28-30 серпня 2006).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Огляд літератури складається з шести підрозділів, в яких розглянуті сучасні поняття про структурну організацію кісткової тканини, механізми її мінералізації, шляхи регуляції метаболічних процесів в кістковій тканині (КТ). Викладені питання щодо впливу емоційного стресу (ЕС) та недостатності гонад (НГ) на стан кісткової тканини, а також принципи корекції структурно-функціональних змін в КТ.

Матеріали та методи дослідження. Експерименти виконані на 220 статевозрілих щурах обох статей лінії Вістар масою 157-200 г віком 4-6 місяців. Тварин утримували на звичайному раціоні віварію в стандартних умовах. Експерименти виконані з урахуванням сезонних і добових біоритмів. Кожна серія досліджень мала відповідну контрольну групу. Попередньо проводили рандомізацію тварин за масою тіла. При проведенні експериментальних досліджень дотримувались рекомендацій щодо медико-біологічних досліджень згідно міжнародних принципів Європейської конвенції «Про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментів та інших наукових цілях» (Страсбург, 1985) та норм біомедичної етики, відповідним Законам України «Про захист від жорстокого поводження» (Київ, 2006). Емоційний стрес моделювали за методом Є.А. Юматова та співавт. (1988), в основі якого лежить відтворення природної зоосоціальної конфліктної поведінки. Щурів (від 2 до 4) індивідуально фіксували за хвіст до дна клітки щоденно по 5 годин впродовж 4 днів. На четвертий день відтворення ЕС проводили евтаназію тварин під гексеналовим наркозом (50 мг/кг маси).

Для оцінки розвитку ЕС були використані наступні критерії: маса наднирників, тимуса, селезінки та частота і множинність виразок слизової оболонки шлунка. Дана модель ЕС характеризується підвищенням концентрації стресогенних гормонів - катехоламінів та глюкокортикоїдів в крові (Юматов Е.А., 1988). Недостатність гонад моделювали шляхом оваріоектомії самок та тестектомії самців за методом Я.Д. Кіршенблата (1969) під ефірним наркозом за 20 днів до початку відтворення ЕС.

Корекцію метаболічних змін в кістковій тканині проводили напередодні моделювання емоційного стресу введенням per os чоловічих та жіночих статевих гормонів шляхом використання препаратів: «Андріол» (10 мкг/кг) (Schering, Німеччина) та «Фемостон» (10 мкг/кг) (Solvay Pharmaceuticals, Нідерланди). Дозу препаратів розраховували, виходячи з мінімальної терапевтичної дози для тварин, а також з урахуванням вмісту відповідних гормонів у препаратах (Западнюк І.П., 1983; Поворознюк В.В. та ін., 2004). Корекцію кальцитоніном проводили напередодні моделювання ЕС введенням підшкірно препарату кальцитоніна лосося «Міакальцик» (0,2 мкг/кг) (Novartis, Норвегія). Дозу введення препарату розраховували, виходячи з мінімальної терапевтичної дози та з урахуванням того, що 1 одиниця препарату (МЕ) відповідає концентрації гормона, який викликає у щурів зниження на 10% рівня кальцію в крові (Поворознюк В.В., 1999).

Стан неколагенових білків (протеогліканів та глікопротеїнів) КТ оцінювалі шляхом визначення в різних відділах скелету (нижній щелепі, стегновій кістці та хребцях) специфічних біополімерів протеогліканів (гексуронових кислот, фракцій глікозаміногліканів: гіалуронової кислоти, хондроїтин-4- (ХС-4) та хондроїтин-6-сульфатів (ХС-6)) і глікопротеїнів (фукози та N-ацетилнейрамінової кислоти (NANA)) (Леонтьев В.К., 1975; Герасимова А.М., 1986; Шараев П.Н., 1987; Камышников В.С., 2000; Dische J., 1956; Вitter A. et al., 1968).

В мінералізаті КТ визначали вміст кальцію, фосфору (Леонтьев В.К. и др., 1976; Камышников В.С., 2000). Кількісну оцінку стану КТ проводили за показниками щільності (г/см³) та об'ємного вмісту мінеральних речовин (мінеральна насиченість, г/см³) в сухих знежирених фрагментах кістки. Ступінь мінералізації органічного компоненту визначали за співвідношенням маси мінеральних речовин до маси досліджуваного фрагменту (зольність, %) (Ступаков Г.П. и др., 1989). Для оцінки ступеня резорбції альвеолярного відростка нижньої щелепи визначали коефіцієнт оголення коренів молярів (Николаева А.В. и др., 1965).

Гістохімічні дослідження виконані сумісно з професором Дєдух Н.В. (гістологічна лабораторія Інституту патології хребта та суглобів ім. М.І. Сітенка (м. Харків)). Для дослідження у тварин виділяли альвеолярну кістку нижніх щелеп, стегнову кістку та тіла хребців L4-L5. Мікроскопічний аналіз матеріалу та фотографування проводили під мікроскопом Carl Zeiss за допомогою цифрової камери Canon.

3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Нами встановлено, що за умов ЕС в кістковій тканині нижньої щелепи концентрація N-ацетилнейрамінової кислоти підвищилась в 1,2 рази у тварин обох статей порівняно з контролем (табл. 1). У самців спостерігалось також підвищення в 1,3 рази NANA в тканині стегнової кістки.

Таблиця 1. Концентрація N-ацетилнейрамінової кислоти в кістковій тканині різних відділів скелету за умов емоційного стресу та поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад у щурів обох статей (M+m)

Поєднаний вплив ЕС та НГ призвів до максимального підвищення рівня N-ацетилнейрамінової кислоти в КТ нижньої щелепи та стегнової кістки щурів обох статей: в 1,3 рази в КТ нижньої щелепи у самців, в 1,7 рази - у самок; в тканині стегнової кістки - в 1,4 рази у щурів обох статей (див. табл. 1). Отже, поєднана дія вказаних патогенних факторів підсилює катаболізм органічного матриксу КТ у тварин обох статей порівняно з їх парціальною дією. Результати наших досліджень свідчать про те, що рівень фукози достовірно не змінювався внаслідок парціальної дії ЕС та НГ у тварин обох статей. Тільки поєднана дія ЕС та тестектомії призвела до достовірного підвищення рівня фукози в КТ самців порівняно з інтактними (1,37+0,08 та 1,72+0,06; Р<0,05).

Одержані нами дані підтверджують відомості про те, що в КТ вміст глікопротеїнів, до складу яких входить фукоза, незначний. Крім цього є підстави стверджувати, що визначення концентрації NANA в КТ може бути більш інформативним показником для оцінки метаболізму глікопротеїнів, ніж визначення вмісту фукози. Відомо, що NANA займає кінцеве положення в олігосахаридному ланцюзі глікопротеїнів, і, можливо, саме тому останні являються більш вразливими до дії патогенних впливів.

Ступінь катаболізму протеогліканів оцінювали за концентрацією сумарного рівня гексуронових кислот в КТ різних відділів скелету (табл. 2).

Таблиця 2. Концентрація гексуронових кислот в кістковій тканині різних відділів скелету за умов емоційного стресу та поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад у щурів обох статей (M+m)

За умов ЕС концентрація гексуронових кислот достовірно збільшилась в 1,5 рази у самців і в 1,3 рази у самок (табл. 2) порівняно з інтактними тваринами тільки в КТ нижньої щелепи. Дані табл. 2 свідчать про те, що тестектомія не призвела до достовірних змін концентрації гексуронових кислот в КТ різних відділів скелету, на відміну від оваріоектомії, яка викликала підвищення в 1,3 рази вмісту гексуронових кислот в КТ нижньої щелепи порівняно з інтактними щурами (див. табл. 2). Групи щурів обох статей з поєднаною дією ЕС та НГ характеризуються достовірним підвищенням в 1,9 рази рівня гексуронових кислот у самців і в 1,5 рази у самок в КТ нижньої щелепи порівняно з інтактними тваринами, що значно перевищує показники в інших групах тварин. За цих умов у самців концентрація гексуронових кислот достовірно підвищилась в 1,5 рази також в стегновій кістці. У щурів обох статей спостерігали підвищення в 1,3 рази вмісту гексуронових кислот - в КТ хребців (див. табл. 2). Отже, поєднана дія ЕС та НГ здійснює взаємопідсилюючий катаболічний вплив на КТ, порівняно з їх парціальним впливом.

В кістковій тканині різних відділів скелету ми визначали також концентрацію фракцій глікозаміногліканів - гіалуронової кислоти, ХС-4 та ХС-6, які переважають в структурі протеогліканів КТ (табл. 3, 4).

Таблиця 3. Вміст гіалуронової кислоти в кістковій тканині різних відділів скелету за умов емоційного стресу та поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад у щурів обох статей (M+m)

Результати свідчать про те, що за умов парціального впливу ЕС та недостатності гонад концентрація гіалуронової кислоти в кістковій тканині достовірно не змінилась порівняно з інтактними тваринами обох статей, 1,2 рази - в КТ хребців; у самок відповідно: в 1,2 рази - в КТ нижньої щелепи та в 1,3 рази - в КТ хребців (див. табл. 3).

Результати свідчать, що за умов емоційного стресу концентрація ХС-4 та ХС-6 достовірно збільшилась в 1,3 рази тільки в КТ нижньої щелепи самців та в 1,2 рази у самок порівняно з інтактними тваринами (див. табл. 4).

Таблиця 4. Вміст хондроїтинсульфатів в кістковій тканині різних відділів скелету за умов емоційного стресу та поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад у щурів обох статей (M+m)

Тестектомія та оваріоектомія не призвели до достовірних змін рівня хондроїтинсульфатів в КТ різних відділів скелету у щурів обох статей. Але поєднана дія ЕС та НГ супроводжувалась достовірним підвищенням в 1,5 рази рівня хондроїтинсульфатів в кістковій тканині нижньої щелепи самців, а у самок - в 1,3 рази порівняно з інтактними щурами. За цих умов спостерігалось підвищення в 1,3 рази ХС-4 та ХС-6 в кістковій тканині хребців у самців і у самок (див. табл. 4).

Показники мінеральної фази КТ різних відділів скелету - вміст кальцію та фосфору за умов ЕС суттєво не змінилися у тварин обох статей. Але співвідношення кальцію і фосфору достовірно підвищилось в 1,4 рази у самців після тестектомії тільки в КТ нижньої щелепи, що свідчить про відносне зменшення концентрації фосфору в кістковій тканині (2,48+0,12 та 1,72+0,20; Р<0,05). У самок коефіцієнт кальцій / фосфор знизився в 1,5 рази в групі тварин із поєднаною дією ЕС та НГ в кістковій тканині нижньої щелепи (1,81+0,29 та 2,80+0,10; Р<0,05) та в 1,6 рази (0,84+0,10 та 1,35+0,11; Р<0,05) в КТ хребців, що відображає більшу втрату кальцію порівняно з втратою фосфору. Таким чином, на метаболічні зміни в КТ під дією патогенних чинників суттєво впливають статеві особливості реактивності організму.

Результати наших досліджень органічного і мінерального компонентів кісткової тканини за умов емоційного стресу підтверджують положення про те, що найбільш вразливим до емоційного напруження є органічний матрикс, порівняно з мінеральною фазою (Магомедов С. и др., 2001; Fujimoto T. еt al., 1998). Мінералізація кісткової тканини здійснюється тільки на органічному матриксі, який ініціює формування кристалів апатитів. Отже, первинні зміни в органічному матриксі кісткової тканини обумовлюють наступні зміни мінеральної фази (Краснопольський В.І. та ін., 2005; Fujimoto T. et al., 1998).

Для обґрунтування положення про те, що найбільш чутливою ділянкою скелету до дії ЕС та поєднаної дії емоційного стресу і НГ являється КТ нижньої щелепи, ми визначали коефіцієнт оголення коренів молярів, який характеризує інтенсивність резорбції альвеолярного відростка.

У самців за умов дії ЕС спостерігалось достовірне підвищення в 1,3 рази коефіцієнту оголення коренів молярів на рівні першого моляру (55,0+3,1 % та 42,0+1,0%; P<0,01) та в 1,4 рази на рівні третього моляру (49,0+2,2 % та 34,0+1,4%; P<0,01). У самок спостерігалось достовірне підвищення показника в 1,5 рази на рівні другого (50,0+1,8 % та 33,0+1,6 %; Р<0,01) та в 1,4 рази на рівні третього молярів (51,0+2,4 % та 36,0+1,6 %; Р_1-2<0,01). Тестектомія та оваріоектомія характеризувалися підвищенням в 1,5 рази коефіцієнту оголення коренів молярів на рівні третього моляра (самці: 50,0+2,9 % та 34,0+1,4 %; P<0,05; самки: 53,0+2,4 % та 36,0+1,6 %; P<0,01 відповідно). Нами вперше обґрунтовано положення про те, що поєднана дія ЕС та НГ підсилює резорбцію КТ нижньої щелепи, проявом якої є достовірне підвищення коефіцієнту: на рівні першого моляра - в 1,4 рази у самців (60,0+2,0 % та 42,0+1,0 %; P<0,01) та в 1,3 рази у самок (60,0+2,4 % та 46,0+3,0 %; P<0,05); на рівні другого - в 1,6 рази у самців (62,0+2,0 % та 37,0+3,1%; P<0,01 ) та в 1,8 рази у самок (59,0+3,3 % та 33,0+1,6%; P<0,01); на рівні третього моляра - в 1,8 рази у самців (61,0+2,4 % та 34,0+1,4%; P<0,01) та в 1,9 рази у самок (68,0+4,0 % та 36,0+1,6 %; P<0,01). У 45% піддослідних самок з поєднаною дією ЕС та НГ спостерігали випадіння молярів, що переконує у значному підсиленні резорбтивних процесів в КТ нижньої щелепи за цих умов.

Остеогенез знаходиться під нейрогормональним контролем. Статеві гормони відіграють одну з провідних ролей в гормональній регуляції метаболізму КТ. Дефіцит статевих гормонів, особливо естрогенів, призводить до втрати кісткової маси - менопауза або оваріоектомія супроводжується зниженням кісткової щільності приблизно на 15% (Риггз Лоренс Б., 2000; Поворознюк В.В., 2002; Krejai C.B., 1996).

Приведені дані переконують в тому, що найбільш виражені зміни в структурній організації кісткової тканини характерні для тварин із поєднаною дією ЕС та НГ. Слід також відмітити, що недостатність естрогенів при поєднанні з емоційним стресом призводить до більш виражених змін в метаболізмі кісткової тканини порівняно із сполученням недостатності андрогенів та емоційного стресу. Згідно літературним джерелам, естрогени можуть активувати остеобласти та сприяють зниженню активності остеокластів (Рожинська Л.Я., 1998, 2007; Ovr-Walker B.J. et al., 2000). Крім вищезазначеного, естрогени також впливають на синтез активної форми вітаміну D - кальцитріолу, активуючи 1б-гідроксилазу в кірковій частині нирок (Риггз Лоренс Б., 2000; Поворознюк В.В., 2002).

На метаболізм КТ суттєво впливає також прогестерон, який може конкурувати з кортикостероїдами за їх власні рецептори в кістковій тканині. Можливо, цей механізм відповідає за підсилення резорбтивних процесів в КТ за умов поєднаної дії емоційного стресу (який характеризується підвищенням активності гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової системи та секреції глюкокортикоїдних гормонів) та недостатності гонад (Григорьева Н.В., 2002).

З метою корекції метаболічних змін в КТ різних відділів скелету (нижня щелепа, хребці та стегнова кістка) нами використаний препарат «Фемостон» в якості замісної гормональної терапії. Як свідчать досліджені нами показники, естрогени активують процеси мінералізації в різних відділах скелету. Наприклад, в нижній щелепі, за умов корекції метаболічних змін естрогенами, суттєво знижувався вміст гексуронових кислот (1,54+0,08 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС, НГ та корекцією статевими гормонами; 2,00+0,15 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС та НГ та 1,34+0,06 мкмоль/г у інтактних тварин), NANA (1,93+0,07 мкмоль/г - поєднана дія ЕС, НГ та корекція статевими гормонами; 2,74+0,16 мкмоль/г - сполучена дія ЕС та НГ та 1,62+0,10 мкмоль/г - інтактні тварини), коефіцієнт оголення коренів молярів (54,0+4,0 % - поєднана дія ЕС, НГ з корекцією статевими гормонами; 68,0+4,2 % - сполучена дія ЕС та НГ та 35,0+1,8 % - інтактні тварини) до рівня контрольних груп. Отже, естрогени активно впливають на процес остеогенезу за умов високої швидкості кісткового ремоделювання.

Наші дані підтвержують висновок про те, що недостатність андрогенів також сприяє розвитку остеопорозу (Теппермен Дж. и др., 1989; Некрасова Н.И., 2006). На остеобластах виявлені специфічні рецептори до андрогенів. Гормони здійснюють анаболічний вплив на кісткову тканину, а також кірковому шарі нирок активують утворення активної форми вітаміну D - 1,25-діоксихолекальциферолу - регулятора кальцієво-фосфорного гомеостазу в кістковій тканині (Оrwoll E.S., 1999; Orwoll E.S. et al., 2000).

Корекція метаболічних змін в КТ самців за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаного впливу за допомогою препарату «Андріол» майже нормалізувала показники органічної та мінеральної фази КТ. Так, рівень гексуронових кислот: 1,79+0,09 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС, НГ з корекцією статевими гормонами; 2,90+0,20 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС та НГ та 1,56+0,08 у інтактних тварин; NANA: 2,13+0,12 мкмоль/г - сполучена дія ЕС, НГ з корекцію статевими гормонами; 2,62+0,10 мкмоль/г - поєднана дія ЕС та НГ та 1,93+0,07 мкмоль/г - інтактні тварини; коефіцієнт оголення коренів молярів: 50,0+3,2 % - поєднана дія ЕС, НГ з корекцію статевими гормонами; 60,0+2,2 % - сполучена дія ЕС та НГ та 35,0+1,4 % - інтактні тварини. Можна припустити, що це зв'язано із стимуляцією синтезу білків кісткової тканини, які ініціюють процеси мінералізації.

Таким чином, замісна гормональна терапія статевими гормонами усуває метаболічні порушення в кістковій тканині за умов недостатності гонад та емоційного стресу. Згідно концепції В.В. Фролькіса (1999), вікові інволюційні зміни пов'язані з підвищеною чутливістю організму до стресорних факторів. Наші дані є підґрунтям для пояснення механізму розвитку остеопорозу та підвищеної вразливості КТ до патогенних впливів у осіб похилого віку на фоні природної інволюції статевих залоз і особливо при поєднаній дії ЕС та недостатності гонад.

Кальцитонін являється потужним інгібітором активності остеокластів, тому використовується як інгібітор кісткової резорбції (Теппермен Дж. и др., 1989; Gannelli J. et al., 1996). Проведена нами корекція метаболічних змін у різних відділах скелету кальцитоніном за допомогою препарату «Міакальцик» за умов недостатності гонад, емоційного стресу та їх поєднаної дії сприяла нормалізації таких показників, як вміст гексуронових кислот та NANA, коефіцієнт оголення коренів молярів, вміст води в кістковій тканині нижньої щелепи, хребців та стегнової кістки. Кальцитонін найбільш часто та ефективно використовується для профілактики та лікування остеопоротичних змін в КТ хребців. Результати досліджень відносно ефективності дії кальцитоніну на інші ділянки скелету досить суперечливі (Поворознюк В.В. та ін. 1999; Shelemmer P, 1997). Отримані нами дані говорять про те, що кальцитонін досить ефективно усуває метаболічні розлади в різних ділянках скелету. Особливо виражений позитивний вплив гормону на КТ нижньої щелепи, так як метаболічні зміни саме в цій ділянці скелету за умов ЕС та НГ являються найбільш вираженими, наприклад, вміст гексуронових кислот в КТ нижньої щелепи у самців за умов ЕС та НГ дорівнює 2,90+0,20 мкмоль/г, а у тварин за цих же умов, з корекцією кальцитоніном - 1,88+0,06 мкмоль/г (Р<0,01). Вміст NANA в КТ нижньої щелепи у самців за умов ЕС та НГ дорівює 2,62+0,10 мкмоль/г, а у тварин за тих же умов, тільки з введенням кальцитоніну - 2,16+0,06 мкмоль/г (Р<0,05). Отже, кальцитонін можна запропонувати як антирезорбтивний засіб при остеопорозі різних ділянок скелета, ініційованому емоційним стресом та недостатністю гонад.

Таким чином, виконані нами дослідження обгрунтовують механізми патогенного впливу емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаної дії на кісткову тканину різної локалізації, які, зокрема, реалізуються шляхом порушення структурної організації кісткової тканини внаслідок підвищення деполімеризації неколагенових білків органічного матриксу.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення характеру метаболічних змін в кістковій тканині за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаної дії та обґрунтовано застосування біорегуляторів для корекції структурно-метаболічних розладів в кістковій тканині за вказаних умов.

1. Емоційний стрес порушує структурну організацію кісткової тканини внаслідок підсилення розпаду неколагенових білків органічного матрикса кісткової тканини різних відділів скелету (нижня щелепа, стегнова кістка та хребці). Про це свідчить достовірне збільшення рівня вуглеводних похідних неколагенових білків (глікопротеїнів та протеогліканів) в кістковій тканині за умов емоційного стресу, порівняно з інтактними щурами.

2. Поєднана дія емоційного стресу та недостатності гонад, на відміну від їх парціальної дії, підсилює метаболічні зміни в кістковій тканині різної локалізації та її резорбцію, про що свідчить максимальне підвищення вмісту вуглеводних похідних неколагенових білків, співвідношення органічного та мінерального компонентів кісткової тканини, а також співвідношення кальцію та фосфору.

3. Найбільш чутливим відділом скелету до емоційного стресу та недостатності гонад, а також їх сполученої дії, являється кісткова тканина нижньої щелепи. Доказом цього являються максимально виражені зміни досліджуваних показників органічного матриксу (гексуронових кислот, гіалуронової кислоти, хондроїтин-4- та хондроїтин-6-сульфатів, N-ацетилнейрамінової кислоти), мінеральної фази (співвідношення кальцій/фосфор) кісткової тканини нижньої щелепи, порівняно з хребцями та стегновою кісткою, а також підсилення резорбції альвеолярного відростка щелеп та патоморфологічні зміни.

4. Органічний матрикс кісткової тканини є більш вразливим до дії емоційного стресу та недостатності гонад порівняно з мінеральною фазою, про що свідчить достовірне підвищення в середньому в 1,3 рази вмісту фракцій глікозаміногліканів (гіалуронової кислоти, хондроїтин-4- та хондроїтин-6-сульфатів) та N-ацетилнейрамінової кислоти, а також зменшення співвідношення органічного та мінерального компонентів.

5. Статеві гормони відіграють провідну роль в регуляції метаболізму кісткової тканини. Самці являються більш чутливими до дії емоційного стресу, порівняно з самками. Поєднана дія емоційного стресу та недостатності гонад призводить до більш виражених метаболічних змін в кістковій тканині самок, особливо в нижній щелепі, наслідком чого являється випадіння молярів у 45% піддослідних тварин, на відміну від контрольних груп, в яких не спостерігалося елімінації зубів.

6. Корекція чоловічими та жіночими статевими гормонами метаболічних змін в кістковій тканині гальмує деградацію біомолекул органічного матрикса та мінерального компонента кісткової тканини різних відділів скелету у щурів обох статей, про що свідчить нормалізація вмісту гексуронових кислот, N-ацетилнейрамінової кислоти, співвідношення кальцій/фосфор у кістковій тканині досліджуваних груп тварин.

7. Попереднє введення кальцитоніну призводить до нормалізації стану органічного матриксу (концентрації гексуронових кислот, N-ацетилнейрамінової кислоти) та мінеральної фази кісткової тканини (співвідношення кальцій/фосфор), що обгрунтовує положення про виражений антирезорбтивний вплив кальцитоніну за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаної дії.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Білець М.В. Зміни мінеральної фази кісткової тканини в умовах сполученої дії емоційного стресу і недостатності гонад // Клінічна та експериментальна патологія. - 2004. - Т. 3, № 2. - С. 332-333.

2. Білець М.В., Тарасенко Л.М. Емоційний стрес на тлі недостатності гонад підсилює розпад неколагенових білків кісткової тканини різних відділів скелета // Медична хімія. - 2004. - Т. 6, № 3. - С. 51-54.

3. Тарасенко Л.М., Білець М.В. Зміни органічного матриксу кісткової тканини за умов емоційного стресу // Буковинський медичний вісник. - 2005. - Т. 9, № 2. - С. 236-238.

4. Білець М.В. Метаболічні зміни органічного матриксу кісткової тканини за умов емоційного стресу, оваріоектомії та їх корекція кальцитоніном // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. - 2006. - Т. 6, вип. 3 (15). - С. 10-13.

5. Білець М.В. Зміна структури протеогліканів та глікопротеїнів кісткової тканини нижньої щелепи за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх сполученого впливу // Світ медицини та біології. - 2007. - № 2. - С. 14-19.

6. Білець М.В., Леонтьєва Ф.С., Тарасенко Л.М. Метаболізм протеогліканів кісткової тканини різних відділів скелету за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаного впливу // Медична хімія. - 2007. - Т. 9., № 2. - С. 46-49.

7. Білець М.В. Корекція статевими гормонами структурно-метаболічних змін в кістковій тканині нижньої щелепи за умов поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. - 2007. - Т. 7 , вип. 3 (19). - С. 163-167.

8. Тарасенко Л.М., Непорада К.С., Скрыпник И.Н., Петрушанко Т.А., Королева В.В., Билец М.В. Нарушение структурной организации соединительной ткани при эмоциональном стрессе в зависимости от типологических свойств организма // Физиология и патология иммунной системы. - 2004. - Т. 6, № 1. - С. 39.

9. Білець М.В., Шепеля А.В. Корекція статевими гормонами метаболічних змін в кістковій тканині нижньої щелепи за умов емоційного стресу та недостатності гонад // Матеріали X Міжнародного медичного конгресу студентів і молодих учених: 11-13 травня 2006 р., м. Тернопіль. - Тернопіль, 2006. - С. 178.

10. Тарасенко Л.М., Білець М.В. Зміни метаболізму протеогліканів у кістковій тканині різних відділів скелету за умов емоційного стресу, недостатності функцій гонад та їх сполученого впливу // Матеріали ІХ Українського біохімічного з'їзду: 24-27 жовтня 2006 р. м. Харків. - Харків, 2006. - С. 20-21.

Размещено на Allbest.ru