Вплив механічних дефектів великогомілкових кісток на процеси остеогенеза в різні вікові періоди

Матеріали та методи. Дослідження було проведено на 252 білих лабораторних щурах-самцях трьох вікових груп, отриманих із віварію ДЗ «Луганський державний медичний університет».

Комісією з етичних питань ДЗ „Луганський державний медичний університет” протокол № 8 від 31.08.10 встановлено, що утримання тварин та маніпуляції, які з ними проводили, відповідали Закону України № 3447-ІV від 21.02.06 р. «Про захист тварин від жорстокого поводження», які узгоджуються з положеннями «Європейської конвенції по захисту хребетних тварин, яких використовують для експериментальних і наукових цілей» (Страсбург, 1986), Гельсінкської декларації «Про гуманне ставлення до тварин» (1964-2000), «Загальних етичних принципів експериментів над тваринами», затверджених І Національним конгресом з біоетики (Київ, 2001).

Було проведено три серії дослідів. В 1-й серії було вивчено вплив нанесення наскрізного дірчастого дефекту у проксимальних відділах діафізу великогомілкових кісток на процеси росту, формоутворення і будову кісток скелета статевонезрілих щурів (масою 40-45 г). В 2-й і 3-й серіях експерименту було вивчено вплив нанесення наскрізного дірчастого дефекту у проксимальних відділах великогомілкових кісток на морфогенез кісток скелета у статевозрілих щурів і тварин періоду старечих змін (масою відповідно 130-140 г і 300-315 г).

Як контроль використовували інтактних тварин (1-а група). Іншим щурам під ефірним наркозом наносили наскрізний дефект діаметром 2,2 мм на межі проксимального метафізу і діафізу великогомілкових кісток (2-а група). Частина тварин з метою корекції визначених змін внутрішньошлунково отримувала біофлавоноїд кверцетин щоденно у дозуванні 0,32 г/кг маси, що аналогічно 3 г/кг маси для людини (3-я група) (розрахунки проводились згідно рекомендацій Ю.Р. Риболовлева та Р.С. Риболовлева).

Тварин виводили з експерименту на 7, 15, 30 і 90 добу методом декапітації під ефірним наркозом. Виділяли великогомілкову, плечову, кульшову кістки та третій поперековий хребець, скелетували їх, зважували на вагах ВЛР-200 з точністю до 1 мг і вимірювали щтангенциркулем типу ШЦ-1 з точністю до 0,1 мм. Крім цього розраховували індекс Simon (співвідношення довжини і кубічного кореня від маси кістки).

Для гістологічного дослідження брали ділянки з проксимального епіфізу і середини діафізу плечової кістки, фіксували в 10% розчині нейтрального формаліну, декальцінували 10% розчином мурашиної кислоти і формували парафінові блоки. Гістологічні зрізи завтовшки 10-12 мкм фарбували гематоксилін-еозином.

Мікроморфометричне дослідження проводили за допомогою окулярного гвинтового мікрометра МОВ-1-15Ч і вимірювальної сітки мікроскопа МБІ-3. При морфометрії проксимального епіфізного хряща плечової кістки використовували морфофункціональну класифікацію В.Г. Ковешнікова (1980), вимірювали загальну ширину епіфізного хряща та ширину його окремих зон. Також визначали об'ємну частку міжклітинної речовини та первинної спонгіози в зоні остеогенезу. При морфометрії діафізу визначали площі компактної речовини та кістковомозкової порожнини, ширину зон зовнішніх і внутрішніх генеральних пластин, ширину остеонного шару, діаметр остеонів та їх каналів.

Хімічне дослідження вмісту води, органічних і мінеральних речовин в кістках проводилось ваговим методом. Для дослідження макроелементів 10 мг золи розчиняли в 2 мл 0,1 Н соляної кислоти, доводили до 25 мл бідистильованою водою. В отриманому розчині визначали вміст натрію, калію, кальцію, магнію та міді на фотометрі атомної абсорбції типу «Сатурн-2» у режимі емісії у повітряно-пропановому полум'ї, а також вміст фосфору за Брігсом на електрофотоколориметрі КФК-3.

Біомеханічні характеристики плечової кістки визначали при згині на універсальній машині навантаження Р-0,5 зі швидкістю навантаження 0,25 мм/хв до руйнування. Розраховували питому стрілу вигину, межу міцності, модуль пружності та мінімальну роботу руйнування.

Ультраструктуру мінерального компоненту досліджували методом рентгеноструктурного аналізу. Кістковий порошок плечової кістки досліджували на апараті ДРОН-2,0 з гоніометричною приставкою ГУР-5. Використовували К випромінювання міді з довжиною хвилі 0,1542 нМ; напруга і сила анодного струму складали відповідно 30 кВ і 20 мА. Визначали параметри кристалічної решітки гідроксилапатиту з урахуванням гексагональної сингонії кристалів, розміри блоків когерентного розсіювання за Селяковим-Шерером та розраховували коефіцієнт мікротекстурування за методом співвідношення рефлексів.

Цифрові дані обробляли методами варіаційної статистики за допомогою ліцензійного пакету програм «Statistica» 5.11 for Windows. Достовірність оцінювали за критерієм Стьюдента. Достовірною вважали вірогідність помилки менше 5% (р<0,05).

Результати дослідження та їх обговорення. Нанесення механічних дефектів великогомілкових кісток супроводжувалось втратою маси досліджуваних кісток, що вело до збільшення індексу Simon. У статевонезрілих тварин цей показник збільшувався з 7 по 15 дні експерименту на 1,89-4,82%. Більш значно він зростав у репродуктивних тварин - його значення переважали контрольні у всі терміни експерименту; у щурів старечого віку відмічалась та ж тенденція, але менш виразна, ніж у репродуктивному віці.

Разом із пригніченням приросту маси кісток, уповільнювались і темпи їх поздовжнього росту. У статевонезрілих щурів у період з 7 по 30 дні експерименту максимальна довжина кульшової кістки була менше контрольної (1-а група) на 3,40-5,58%, плечової кістки - на 4,08-4,55%, а тіла хребця - на 2,31-6,02%.

Висота тіла третього поперекового хребця у статевозрілих щурів була меншою за контрольну на 30 і 90 дні спостереження - на 7,34% і 6,76%, а максимальна довжина плечової кістки - на 3,53% і 2,02%. Довжина кульшової кістки була меншою за показники інтактних щурів лише на 90 день - на 2,95%. У період старечих змін довжина кульшової кістки вірогідно не змінювалась, а в плечової кістки була меншою за контрольну з 15 по 90 дні на 2,96-3,02%. Висота тіла хребця відставала від контрольної на 30 і 90 дні - на 4,16% і 6,73%.

При нанесенні механічних дефектів великогомілкових кісток уповільнювались і темпи апозиційного росту всіх досліджуваних кісток. Визначеність відхилень також залежала від віку тварин. У статевонезрілих щурів розміри діафіза плечової кістки були менше за контрольних з 7 по 30 дні експерименту. При цьому ширина тіла поперекового хребця і кульшової кістки були менше контрольних у всі встановлені терміни на 3,48-7,37% та на 2,67-6,10% відповідно. На 15 і 30 дні розміри затульного та хребцевого отворів збільшувались, що є ознакою стоншення конструкції кісток.

У статевозрілих щурів максимальна ширина кульшової кістки і ширина середини діафізу плечової кістки були менше контрольних з 15 по 90 дні експерименту відповідно на 3,20-7,55% та на 5,03-7,56%. На 30 та 90 дні каудальні розміри тіла третього поперекового хребця також були менше контрольних на 3,97-6,42%. У період старечих змін гальмування темпів апозиційного росту кісток спостерігалось лише з 30 доби експерименту. Розміри кісткових отворів у тварин двох старших вікових груп також мали тенденцію до переважання над контрольними.

Гальмування поздовжнього росту кісток у статевонезрілих і статевозрілих тварин супроводжувалось звуженням проксимальних епіфізних хрящів плечових кісток та їх зон. При цьому у статевонезрілих щурів ширина епіфізного хрящу була меншою за контрольну лише на 15 і 30 дні на 6,68% та 4,57% за рахунок звуження зон проліферуючого (на 5,83% і 4,86%) та дефінитивного хряща (на 7,70% і 4,67%), а також зон деструкції (на 8,99% і 4,20%) і остеогенезу (8,94% і 4,64%).

У репродуктивному віці звуження епіфізних хрящів та їх зон реєструвалось з 15 дня експерименту та зі збільшенням терміну спостереження поступово нівелювалось: у період з 15 по 90 дні загальна ширина епіфізного хряща була меншою за контрольну на 9,35%, 8,37% та 5,26% за рахунок рівномірного звуження всіх його зон.

У щурів старечого віку ширина епіфізного хряща з 15 по 90 дні експерименту перевершувала контрольну на 3,77-5,23%. При цьому зони індиферентних, проліферуючих, дефінітивних хондроцитів і деструкції були ширше контрольних на 2,88-12,08%, а зона остеогенезу була вужче контрольної відповідно на 8,28%, 8,45% і 6,65%.

Умови експерименту в усіх вікових групах супроводжувались збільшенням об'ємного вмісту міжклітинної речовини у хрящі, а також зменшенням частки спонгіози та питомої кількості клітин у зоні остеогенезу. У статевонезрілих щурів ці явища спостерігались з 7 по 30 дні експеримента та на 90 день повністю нівелювались. В репродуктивному віці вміст міжклітинної речовини в епіфізних хрящах переважав контрольний з 15 по 90 дні експерименту на 5,69-5,71%, а питома кількість клітин в зоні остеогенеза була меншою на 3,40-7,60%. При цьому вміст первинної спонгіози у зоні остеогенезу був знижений на 4,91-8,22% на протязі всього експерименту.

У старечому віці об'ємний вміст первинної спонгіози та питома кількість клітин в зоні остеогенеза також були менше контрольних показників з 15 по 90 дні на 4,15-6,22% та на 4,12-6,88%. Вміст міжклітинної речовини у хрящах переважав контрольний, але вірогідною відмінність була лише на 30 день (3,28%).

Проведений однофакторний дисперсійний аналіз підтвердив, що умови експерименту вірогідно впливали на будову проксимального епіфізного хряща плечових кісток піддослідних тварин. Максимальні відхилення (за силою дії та тривалістю) визначалися для показників, що характеризують зону остеогенезу (її ширина й об'ємний вміст спонгіози та питома щільність клітин у ній).

У статевонезрілих щурів сила впливу діючого фактора на ширину зони остеогенезу склала 55,0%, 56,8% і 31,3% з 7 по 30 дні експерименту. В репродуктивному віці вплив діючого фактора був виражений також з 7 по 30 дні і складав 35,6%, 62,5% і 59,6%. У щурів старечого віку вплив діючого фактору на ширину зони остеогенезу був вірогідним в період з 15 по 90 дні (45,3%, 46,9% і 32,3%).

Що стосується вмісту спонгіози та питомої кількості клітин у зоні остеогенезу, то у статевонезрілих щурів умови експерименту надавали на них вплив з 7 по 30 дні, а сила впливу склала відповідно 44,0%, 58,9% і 31,3% та 26,3%, 63,8% і 26,0%. Найбільш тривалий вплив на вміст спонгіози в зоні остеогенезу визначався у репродуктивних щурів - на протязі всього спостереження сила впливу фактору складала 28,6%, 49,6%, 43,2% и 30,2%. На питому кількість клітин в зоні остеогенезу умови експерименту надавали вірогідний вплив з 15 по 30 дні (сила впливу фактора - 28,6% и 49,6%). У період старечих змін цих показників сила впливу діючого фактору складала відповідно 40,9%, 34,5% і 27,9% і 40,0%, 30,0% і 27,3%.

Нанесення дефекту у великогомілкових кістках щурів усіх вікових груп супроводжувалась ознаками пригнічення апозиційного росту та активізації ендостальної резорбції у діафізах плечових кісток. Виразність змін залежала від віку піддослідних тварин.

У щурів статевонезрілого та репродуктивного віку це проявлялось зменшенням площі поперечного перетину діафіза та збільшенням площі кістковомозкової порожнини з 7 по 30 дні. При цьому у статевонезрілих тварин відхилення були дещо більшими (4,82-13,19%), ніж у репродуктивних (3,44-9,45%). В старечому віці зміни були виражені на протязі всього спостереження, але були маловірогідними.

Зональна будова діафізу плечової кістки в усіх вікових групах характеризувалась звуженням шарів - остеонного, а також зовнішніх і внутрішніх генеральних пластин. У статевонезрілих щурів ці явища реєструвались лише з 7 по 30 дні, коли звуження шарів діафіза склало 2,07-6,90%. В репродуктивному і старечому віці звуження шарів діафіза визначалось пізніше - з 15 по 90 дні експерименту. Амплітуда відхилень в репродуктивному віці була дещо більше (3,36-7,52%), ніж в старечому (3,00-6,34%).

В усіх вікових групах було визначено зменшення діаметрів остеонів і розширення їх каналів. У статевонезрілих щурів ці зміни визначались з 7 по 30 дні та були найменшими у порівнянні з іншими віковими групами, що складало 6,83-7,16% для каналів остеонів і 4,21-9,28% для їх діаметрів. В репродуктивному віці розширення каналів остеонів визначалось з 7 по 90 дні експерименту та складало 6,60-14,93%, діаметри остеонів були менше контрольних, проте вірогідними ці зміни були лише на 30 день (5,09%). У щурів старечого віку відхилення спостерігались з 15 по 90 дні: розміри остеонів були менше контрольних на 3,72-5,71%, а діаметри каналів остеонів - більше в усі терміни експерименту на 15,30-22,97%.

Зміни в гістологічній будові кісток в умовах нанесення наскрізного дефекту у великогомілкових кістках супроводжувались дисбалансом їх хімічного складу. Це проявлялось у зниженні вмісту органічних і мінеральних речовин і збільшенні вмісту води. Виразність та тривалість змін також залежали від віку тварин.

У статевонезрілих щурів вміст води у плечовій, кульшовій кістках і третьому поперековому хребці збільшувався з 7 по 30 дні експерименту на 3,87-11,11%, а вміст органічних і мінеральних речовин був менше контрольного на 3,29-10,22% і на 2,76-11,69%. У цей же період у статевозрілих тварин вміст води в усіх досліджуваних кістках був більше контрольного на 6,85-11,92%, а вміст органічних і мінеральних речовин менше на 1,47-7,84% і на 4,49-8,65%. У старечому віці зміни мінерального складу мали таку ж спрямованість, але були більш інтенсивними і тривалими.

Зміни хімічного складу кісток супроводжувались дисбалансом їх макроелементного складу, що проявлялось у збільшенні вмісту калію, натрію і магнію, а також у зниженні вмісту кальцію та міді у плечовій кістці.

У статевонезрілих щурів такі зміни були виражені лише з 7 по 15 дні спостереження. В репродуктивному віці аналогічні зміни реєструвались більш тривало - з 7 по 30 дні, коли вміст кальцію в мінеральному компоненті плечової кістки був менше контрольного на 5,02-8,04%, а вміст фосфору зростав на 3,65-6,24%. При цьому вміст натрію та калію переважав у цей період контрольний на 7,22-17,32% і на 10,06-19,93%, а вміст міді був менше показників 1-ї групи на 15 день на 9,47%.

В старечому віці вміст кальцію у плечовій кістці був менше контрольного на 4,58-11,65% на протязі всього спостереження, а концентрація фосфору була маловірогідно вище контрольної. Концентрація натрію і калію в усі терміни експерименту була більше контрольної на 8,49-13,91% і на 4,18-20,18%, вміст магнію маловірогідно переважав контрольні значення на протязі всього періоду спостереження, а вміст міді на 15 і 30 дні був вірогідно нижчим на 12,54% і 14,07%.

Ультраструктурне дослідження мінерального компоненту проксимального епіфізу плечової кістки методом рентгеноструктурного аналізу продемонструвало, що параметри елементарних комірок біомінерала плечової кістки вздовж осей а і с у статевонезрілих щурів були більше контрольних значень з 7 по 30 дні експерименту відповідно на 0,27%, 0,23% і 0,16%, та на 0,22%, 0,27% і 0,18%. Розміри кристалітів також переважали контрольні з 7 по 30 дні на 6,14-13,53%, а коефіцієнт мікротекстурування зменшувався на 7 і 15 дні на 15,78% і 16,30%.

В репродуктивному віці розміри елементарних комірок біомінералу губчастої кісткової речовини вздовж осей а і с переважали показники інтактних тварин з 7 по 30 дні експеримента на 0,13-0,21%. Кристаліти у ті ж терміни збільшувались на 6,40-10,51%, а коефіцієнт мікротекстурування був менше контрольного в усі терміни на 3,17-14,33%.

При нанесенні дефектів великогомілкових кісток у старечому віці з 15 по 90 дні розміри елементарних комірок біомінералу плечової кістки вздовж осі а переважали показники інтактних тварин на 0,12-0,15%, уздовж осі с - на 0,13-0,16%, а розміри кристалітів - на 6,28-6,48%. Явища дестабілізації кристалічної решітки біомінералу підтверджувала і динаміка коефіцієнта мікротекстурування - він був менше контрольного на 7,60-10,72%.

Нанесення дефектів у великогомілкових кістках супроводжувалось зниженням міцності плечових кісток у тварин усіх вікових груп. У статевонезрілих щурів мінімальна робота руйнування була менше контрольної лише з 7 по 30 дні експерименту на 10,17-21,55%. Межа міцності та модуль пружності були нижче контрольних з 7 по 30 дні на 8,60-11,56% і на 10,62-13,32%.

У щурів репродуктивного віку питома стріла вигину на 7 день була менше показників 1-ї групи на 18,26%, а на 15 і 30 дні переважала їх на 8,07% і 16,03%. Мінімальна робота руйнування в усі терміни експерименту була менше показників 1-ї групи на 8,65-19,46%, межа міцності - на 7,80%-14,07%, а модуль пружності зменшувався на 15 і 30 дні - на 14,77% і 11,40%.

У старечому віці мінімальна робота руйнування та руйнуючий момент плечових кісток були менше контрольних значень з 15 по 90 дні експерименту на 12,04-18,87% і на 6,00-13,96%. Значення питомої стріли вигину маловірогідно переважало контрольне на протязі всього експерименту на 3,41-14,22%. Межа міцності у цих умовах була нижче контрольної на 10,60%, 13,29%, 11,79% і 7,20%, а модуль пружності - на 13,57%, 16,55%, 16,52% і 14,57%.

Оскільки отримані результати свідчать про те, що нанесення механічного дефекта у проксимальних відділах діафізу великогомілкової кістки супроводжується пригніченням ростових процесів у всіх досліджуваних кістках, порушенням структури епіфізних хрящів і діафізів плечових кісток, дисбалансом хімічного складу, порушенням ультраструктури кісткового мінералу, а також зниженням міцности кісток, третя серія експерименту була присвячена вивченню можливості корекції визначених змін біофлавоноїдом кверцетином.

Внутрішньошлункове введення кверцетину в дозуванні 0,32 г/кг маси щурам із дефектами у великогомілкових кістках нівелювало негативний влив умов експерименту на морфогенез скелету в усіх вікових групах.

У статевонезрелих щурів індекс Simon не відрізнявся від показників 2-ї групи, але переважав показники 1-ї групи лише для кульшової кістки на 30 день експерименту на 2,23%. У репродуктивному віці індекс Simon був менше значень 2-ї групи для третього поперекового хребця на 30 і 90 дні - на 4,23% і 4,61% (р0,05), а для кульшової кістки на 90 день на 2,12%. У щурів старечого віку цей показник на 90 день для кульшової кістки був менше показників 2-ї групи.

Разом із індексом Simon при введенні кверцетину нівелювалось і уповільнення темпів поздовжнього й апозиційного росту досліджуваних кісток.

У статевонезрілих щурів висота тіла третього поперекового хребця була менше показників 1-ї групи на 30 день на 5,76%, а максимальна довжина плечової кістки на 7 та 15 дні - на 5,49% і 5,21%. У репродуктивному віці максимальна довжина плечової кістки була вірогідно більше показників 2-ї групи на 15 день на 3,24%, а максимальна довжина кульшової кістки та висота тіла поперекового хребця - на 90 день відповідно на 2,27% і 6,25%. Тенденція до незначного зменшення довжини кісток зберігалась і у старечому віці. Лише на 90 день експерименту висота тіла третього поперекового хребця була більше значень 2-ї групи на 5,31%.

Темпи апозиційного росту кісток у статевонезрілих щурів 3-ї групи були дещо менші, ніж у 1-й групі, проте відхилення були ближчими до контрольних показників, ніж у 2-й групі. У репродуктивних щурів 3-ї групи на 90 день спостереження вірогідно меншою за показники 1-ї групи залишалась лише каудальна ширина тіла хребця - на 3,57%. У період старечих змін ширина дистального епіфізу плечової кістки переважала показники 2-ї групи на 15 і 30 дні на 2,93% і 1,67%, а на 90 день краніальна ширина та каудальна товщина тіла поперекового хребця були більшими на 5,30% і 7,84%.

Застосування кверцетину у щурів усіх вікових груп супроводжувалось також нівелюванням змін у структурі епіфізних хрящів. У статевонезрілих щурів коригуючий вплив кверцетина визначався з 15 дня експерименту, коли ширина епіфізного хряща була більше значень 2-ї групи на 2,43%, а кількість клітин у зоні остеогенезу - на 4,58%; вміст міжклітинної речовини у хрящі був меншим на 8,34%. Максимальну коригуючу дію кверцетин мав на 30 день експерименту, коли ширина епіфізного хрящу перевершувала показники 2-ї групи на 5,16% з вірогідним розширенням усіх зон. Вміст первинної спонгіози та кількість клітин у зоні остеогенезу збільшувались на 5,69% і 5,32%, а частка міжклітинної речовини зменшувалась на 7,12%.

У репродуктивному віці загальна ширина епіфізного хрящу з 15 по 90 дні перевершувала показники 2-ї групи на 4,87%, 3,58% і 4,32% з пропорційним розширенням зон. Питома кількість клітин у зоні остеогенезу була більше значень 2-ї групи на 30 день на 4,54%, а частка первинної спонгіози на 90 день - на 6,47%.

У період старечих змін коригуючий вплив кверцетину проявлявся з 30 дня експерименту, коли загальна ширина епіфізного хрящу була менше показників 2-ї групи на 2,61%, а ширина зони остеогенезу перевершувала їх на 4,20%. На 90 день інтенсивність впливу зростала: зона первинного остеогенезу була ширше, ніж у 2-й групі на 5,02%.

Проведений однофакторний дисперсійний аналіз показав, що внутрішньошлункове введення кверцетину в дозуванні, аналогічному терапевтичному для людини (0,32 г/кг маси тіла), щурам 3-ї групи мало вірогідний вплив на відновлення структури проксимальних епіфізних хрящів плечових кісток.

Раніш за все вплив діючого фактора проявлявся у статевонезрілих і репродуктивних тварин - з 15 доби експерименту (=0,328 і =0,597 для загальної ширини епіфізних хрящів). Далі у статевонезрілих щурів вплив діючого фактору нівелювався (після 30 дня), а у репродуктивних тварин зберігався до 90 доби спостереження (=0,521). У старечому віці вірогідний вплив введення кверцетину проявлявся пізніше - у період із 30 по 90 дні експерименту (=36,1% і =42,7% для загальної ширини епіфізних хрящів).

Максимальною сила впливу діючого фактору у статевонезрілих щурів була на 30 день (=0,576), у репродуктивних - на 30 и 90 дні (=0,597 и =0,521 відповідно), а в період старечих змін - на 90 день (=0,427). При цьому у статевозрілих щурів вплив фактору на 90 день експерименту зменшувався, а в старечому віці - зростав.

Порівняння отриманих даних зі значеннями 2-ї групи показало, що у статевонезрілих щурів 3-ї групи на 30 день ширина остеонного шару та шару внутрішніх генеральних пластин були більшими на 6,32% і 4,18%. На 90 день спостереження ширина остеонного шару була більше показників 2-ї групи на 4,46%, а діаметри каналів остеонів менше на 5,58%.

В репродуктивному віці площа середини діафізу на 30 день вірогідно перевершувала показники 2-ї групи на 13,16%, а на 90 день ширина шару внутрішніх генеральних пластин була більшою на 4,05%. Коригуючий вплив кверцетину у період старечих змін визначався також лише з 30 дня експеримента та проявлявся у зменшенні у порівнянні з показниками 2-ї групи діаметрів каналів остеонів на 30 і 90 дні - на 9,69% і 6,64% та у збільшенні розмірів остеонів на 90 день - на 4,85%.

Порівняння результатів хімічного аналізу з показниками 2-ї групи показало, що у статевонезрілих щурів на 30 день вміст води в плечовій кістці зменшувався на 1,97% (р0,05), у кульшовій - на 4,64% і у третьому поперековому хребці - на 4,31%. Вміст органічних і мінеральних речовин перевершував показники 2-ї групи на 2,38% (р0,05), 4,15% (р0,05) і 4,68% та на 2,57% (р0,05), 4,44% і 3,14% (р0,05) відповідно. При цьому на 15 день вміст кальцію у плечовій кістці був більше показників 2-ї групи на 10,47%, а вміст натрію і калію - менше на 6,41% (р0,05) і 5,48%.

У репродуктивному віці коригуюча дія кверцетину реєструвалась з 15 дня експерименту, що проявлялось у зменшенні вмісту води та збільшенні вмісту органічних і мінеральних речовин у порівнянні з 2-ю групою. При цьому вміст кальцію в плечовій кістці перевершував значення 2-ї групи на 15 і 30 дні експерименту на 5,02% і 5,51%, а вміст міді на 15 день був більшим на 7,21%.

В старечому віці при введені кверцетина на тлі нанесеного механічного дефекту великогомілкових кісток вміст води в досліджуваних кістках був менше значень 2-ї групи з 7 по 30 дни на 4,82-6,88%. Частка мінерального компоненту була більше показників 2-ї групи в кульшовій кістці на 7 і 30 дні на 4,18% і 3,24%, а в плечовій кістці лише на 30 день на 3,39%.

Вміст кальцію і кальцій-фосфорне співвідношення в плечовій кістці на 15 день були більше показників 2-ї групи на 8,50% і 11,54%, а вміст калію був менше на 10,82%; концентрація міді перевершувала значення 2-ї групи на 15 і 30 дні спостереження на 15,27% і 18,71%.

Застосування біофлавоноїду кверцетину також значною мірою згладжувало зміни ультраструктури біомінералу губчастої речовини плечової кістки. При цьому проведений аналіз не виявив вірогідних відмінностей кристалографічних показників від 2-ї групи, звідки можна зробити висновок, що кверцетин як коректор діє скоріше за все на клітинному, а не на ультраструктурному рівні. Проте ознаки дестабілізації кристалічної решітки біоминералу плечової кістки нівелювались раніше, ніж у 2-й групі.

У статевонезрілих щурів розміри елементарних комірок були більше показників 1-ї групи на 7 і 15 дні на 0,15-0,29%, а розміри кристалітів на 5,52-5,74%. Коефіцієнт мікротекстурування був вірогідно менше показників 1-ї групи лише на 7 день - на 15,85%.

При застосуванні кверцетину у репродуктивних тварин параметри елементарних комірок біомінералу перевершували показники 1-ї групи з 7 по 30 дні експерименту на 0,09-0,16%, а розміри кристалітів - на 7,20-8,49%. Коефіцієнт мікротекстурування лише на 30 день був менше контрольного - на 11,42%. У тварин старечого віку були зареєстровані аналогічні відхилення.

Застосування кверцетину в дозуванні 0,32 г/кг маси супроводжувалось і нівелюванням втрати міцності кісток. У статевонезрілому віці з 7 по 15 дні міцність плечової кістки була дещо більше значень 2-ї групи, проте вірогідним було лише зростання мінімальної роботи руйнування на 15 день експерименту на 15,28%. Значення мінімальної роботи руйнування кістки у щурів репродуктивного віку вірогідно перевершувало показники 2-ї групи на 15 і 90 дні на 11,53% і 6,13%, а у старечому віці - на 6,93% і 8,93%.

Таким чином, внутрішньошлункове введення кверцетину в дозуванні 0,32 г/кг маси тіла піддослідним тваринам супроводжувалось нівелюванням несприятливої дії умов експерименту на морфогенез кісткової системи.

ВИСНОВКИ

В дисертаційній роботі наведене рішення актуальної наукової задачі: встановлені вікові особливості морфофункціональних змін у кістковій системі в умовах нанесення механічних наскрізних дефектів у проксимальних відділах діафізів великогомілкових кісток і збереженні функціонального навантаження на кінцівку, а також обґрунтовано можливість застосування біофлавоноїду кверцетину з метою корекції виникаючих змін.

1. Нанесення механічного дефекту у проксимальних відділах діафізу великогомілкових кісток супроводжується пригніченням поздовжнього й апозиційного росту кісток скелета, що визначається у відставанні остеометричних показників від контрольних, звуженні зони остеогенезу проксимальних епіфізних хрящів плечових кісток, зменшенні об'ємного вмісту первинної спонгіози та питомої кількості клітин у ній, а також збільшенні площі кістково-мозкової порожнини, звуженні остеонного шару діафізів, зменшенні діаметрів остеонів та збільшенні діаметрів їх каналів. Визначеність і спрямованість відхилень залежали від віку піддослідних тварин.

2. Раніше за все визначені відхилення виникали у статевонезрілих щурів та на 30 день повністю нівелювались, пізніше - з 15 доби у тварин репродуктивного віку і періоду старечих змін. При цьому у репродуктивному віці частка спонгіози у зоні остеогенеза була менше контрольних значень на 4,91-8,22% та на 90 добу спостерігалась тенденція до нівелювання відхилень. У старих щурів відхилення зі збільшенням терміну експерименту зростали (6,22% на 90 добу).

3. Проведений однофакторний дисперсійний аналіз показав, що умови експерименту у першу чергу вірогідно впливали на будову проксимального епіфізного хрящу плечової кістки. Раніше за все вплив діючого фактору проявлявся у статевонезрілих щурів - на 7 день (=0,239 для загальної ширини епіфізного хрящу) та після 30 дня нівелювався. У тварин репродуктивного віку та періоду старечих змін вплив діючого фактору проявлявся у період з 15 по 90 дні експерименту. При цьому у репродуктивних щурів сила впливу діючого фактора досягала максимуму на 15 день (=0,848 для загальної ширини епіфізного хрящу), а на 90 добу мінімізувалась (=0,460 для загальної ширини епіфізного хрящу). У тварин старечого віку сила впливу діючого фактору на будову епіфізних хрящів досягала максимуму на 90 день (=0,661 для загальної ширини епіфізного хрящу). Найстійкіший вплив умов експерименту був виявлений для ширини зон деструкції та остеогенезу.

4. В умовах нанесення механічного дефекту великогомілкових кісток визначалось збільшення вмісту води і зниження вмісту органічних і мінеральних речовин із відповідним дисбалансом хімічного складу в усіх досліджуваних кістках та зниженням їх міцності, а також явища дестабілізації кристалічної решітки кісткового мінералу. У статевонезрілих і репродуктивних тварин відхилення реєструвались з 7 дня та після 30 доби практично повністю нівелювались, а у період старечих змін проявлялись з 15 дня та зберігались до 90 дня (розміри кристалітів перевершували контрольні на 6,32%, а коефіцієнт мікротекстурування і мінімальна робота руйнування були менше на 7,60% і 13,14%)

5. Внутрішньошлункове введення кверцетину в дозуванні 0,32 г/кг маси тіла піддослідним тваринам супроводжувалось нівелюванням виявлених відхилень. Максимальна сила впливу діючого фактора у статевонезрілих щурів визначалась на 30 день (для загальної ширини епіфізних хрящів =0,576), у репродуктивних - на 30 і 90 дні (=0,597 і =0,521 відповідно), а у період старечих змін - на 90 день (=0,427). При цьому у статевозрілих щурів сила впливу діючого фактора на показники, що досліджувались, на 90 день експерименту зменшувалась, а у тварин старечого віку - зростала.