Токсическая кальций-дефицитная модель пародонтита

Размещено на http://www.allbest.ru/

ТОКСИЧЕСКАЯ КАЛЬЦИЙ-ДЕФИЦИТНАЯ МОДЕЛЬ ПАРОДОНТИТА

Ткаченко Е.К. кандидат биологических наук, заведущая сектором экспериментальной патологии ГУ «Институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии НАМН»

Шнайдер С.А. доктор медицинских наук, професор ГУ «Институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии НАМН»

Савельева Н.Н. доктор медицинских наук, Харьковский национальный медицинский университет

Горохивский В.Н. доктор медицинских наук, ГУ «Институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии НАМН»

Суслова О.В. кандидат медицинских наук, Одесский национальный медицинский университет

TOXIC CALCIUM DEFICIENCY MODEL OF PERIODONTITIS

Tkachenko E.K. сandidate of biological sciences, head of the experimental pathology sector of the SE “Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine”

Shnaider S.A. doctor of medical sciences, professor, director of the SE “Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine”

Savelieva N.N. doctor of medical sciences, Kharkiv National Medical University Gorokhivskij V.N. doctor of medical sciences, SE “Institute of Dentistry and Maxillofacial Surgery of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine”

Suslova O. V. сandidate of medical sciences, Odessa National Medical University

Summary. The experiment was conducted on 15 white male rats 1.5 months of age of the Wistar line. The intact group consisted of 7 rats. Experimental periodontitis in 8 rats was reproduced by oral administration of a solution of pelentan at a dose of 10 mg / kg of rat body weight 5 times a week for 60 days.

Key words: periodontitis model, pelentan, fragmentation of periodontal connective tissue structures, osteocalcin, sulfhydryl compounds, oxidative modification, rats.

экспериментальный пародонтит метаболизм минеральный костный

Аннотация. В опыт были взяты 15 белых крыс-самцов 1,5-мес. возраста линии Вистар стадного разведения. Интактную группу составили 7 крыс. Экспериментальный пародонтит у 8 крыс воспроизводили с помощью перорального введения раствора пелентана в дозе 10 мг/кг массы тела крыс 5 раз в неделю в продолжении 60 дней.

Ключевые слова: модель пародонтита, пелентан, разобщение соединительнотканных структур пародонта, остеокальцин, сульфгидрильные соединения, окислительная модификация, крысы.

Постановка проблемы. В патогенезе пародонтита происходит деструкция пародонта, в т.ч. и патологическая резорбция его костных структур.

Ткани пародонта богаты соединительной тканью (СТ), процессы метаболизма которой связаны с особенностями её строения, в которой межклеточный матрикс (МКМ) занимает значительно больший объем, чем клетки (фибробласты, тучные клетки, макрофаги). МКМ состоит из волокнистых структур, пространство между которыми заполнено основным веществом, содержащим гексозаминосодержащие биополимеры - гликозаминогликаны и гликопротеины. Волокнистые компоненты МКМ в основном состоят из белков - коллагена и эластина [1,2].

Для нормального функционирования МКМ необходим витамин К, который обладает по отношению к нему анаболическим действием. Кроме того, как кофактор, витамин К участвует в посттрансляционном карбоксилированииглут аминовых остатков (Glu) кальций- связывающих белков [3].

Анализ последних исследований и публикаций. Длительное введение антагониста витамина К - пелентана (неодикумарина) угнетает активность фермента глюкозаминосинтетазы (КФ 5.3.1.19), которая катализирует образование глюкозамино-6-фосфата, являющегося предшественником всех азотсодержащих моносахаридов, включая сиаловые кислоты [4]. Кроме того, пелентан блокирует К-витамин-редуктазу, нарушает биосинтез факторов II, VII, IX и X свертывания крови в печени. Пелентан относится к антикоагулянтам непрямого действия, обладает кумулятивными свойствами, снижает свертывающую активность протромбина, повышает проницаемость сосудов. При К-авитаминозе наблюдается резкое угнетение гексозаминосинтетазной активности печени и одновременно уменьшение уровня гексозаминосодержащих биополимеров в различных тканях. В условиях алиментарного К-авитаминоза нарушается дифференцировка фибробластов, разрушаются коллагеновые и эластиновые волокна, наблюдается отек СТ кожи [4].

Выделение нерешенных ранее частей общей проблемы. Все вышеперечисленное предопределило использование антагониста витамина К пелентана при моделировании экспериментального пародонтита.

Другим компонентом при воспроизведении экспериментальной модели был избран ЭДТА (этилендиамин-тетраацетат), который относится к группе комплексонов, способных образовывать комплексные соединения с различными катионами, в т.ч. и с ионами кальция.

Цель статьи. Разработка модели экспериментального пародонтита, которая воспроизводит нарушения метаболизма соединительной ткани пародонта в условиях действия антагониста витамина К, а также потерю минеральных компонентов костной ткани пародонта под действием комплексона ЭДТА.

Изложение основного материала.

Материалы и методы

В опытах использовали 15 белых крыс-самцов 1,5-мес. возраста линии Вистар стадного разведения. Интактную группу составили 7 крыс. Экспериментальный пародонтит у 8 крыс воспроизводили с помощью перорального введения раствора пелентана (Лехива, Чехия) в дозе 10 мг/кг массы тела крыс 5 раз в неделю через день в утренние часы в продолжении 60 дней. Вместо питьевой воды животные получали 2% раствор ЭДТА ad libitum.

После завершения эксперимента крыс забивали тотальным кровопусканием из сосудов сердца под наркозом (тиопентал натрия в дозе 40 мг/кг). Предварительно отделив слизистую оболочку полости рта (СОПР) выделяли челюсти и подвергали их морфометрическому исследованию [5].

Объектами биохимических исследований служили сыворотка крови, печень, бедренная кость, СОПР и кость альвеолярного отростка.

Уровень ПОЛ оценивали по содержанию ацилгидроперекисей (АГП) [6], диеновых конъюгатов [7] и малонового диальдегида (МДА) [8]. Состояние физиологической антиоксидантной системы (ФАС) оценивали по активности ферментов - каталазы [9], глутатион-редуктазы (ГР) [10], глутатион-пероксидазы (ГПО) [11] и состоянию тиол-дисульфидной системы [12]. Определение механической прочности коллагена сухожилий хвоста крыс проводили гравиметрическим методом согласно рекомендациям [13]. Расчеты проводили методом Вилкоксона [14].

Результаты биохимических исследований обрабатывали общепринятыми методами с определением t-критериев достоверности различий по Стьюденту.

Результаты и обсуждения

Токсическую кальций-дефицитную модель пародонтита воспроизводили сочетанным введением антагониста витамина К пелентана и заменой питьевой воды раствором ЭДТА. Большинство животных переносили указанные условия удовлетворительно - лишь к концу опыта 2 крысы пали (исключены из наблюдений).

Совместное влияние пелентана и ЭДТА значительно усиливало резорбтивные процессы в костной ткани пародонта - на нижней челюсти резорбция усиливалась вдвое (р<0,001); на верхней - в 1,4 раза (р=0,04). Среднее усиление резорбции для двух челюстей составило 70% (от 100% в интактной группе; р<0,001; табл. 1).

Таблица 1

Показатели резорбции кости альвеолярного отростка крыс в условиях моделирования пародонтита (М±т; р)

Примечание. В табл. 1-4 показатель достоверности р рассчитан по сравнению с интактной группой.

В сыворотке крови, печени и слизистой оболочке полости рта усиливались перекисные процессы (табл. 2).

Таблица 2

Содержание продуктов ПОЛ в сыворотке крови и тканях крыс в условиях моделирования пародонтита (М±т; р)

Таблица 3

Активность антиоксидантных ферментов в сыворотке крови и тканях крыс в условиях моделирования пародонтита (М±т; р)

Так, в сыворотке крови крыс при моделировании пародонтита содержание первичных продуктов ПОЛ ацилгидроперекисей суммарной фракции липопротеидов увеличивалось на 36% (р<0,001); в печени содержание диеновых конъюгантов - на 62%. (р=0,012; табл. 2). Уровень МДА в слизистой оболочке полости рта увеличивался на 75 % (р<0,001). В костной ткани (в бедренной и кости альвеолярного отростка) содержание МДА увеличивалось незначительно (р>0,05; табл.2).

При моделировании патологии пародонта изменялась активность антиоксидантных ферментов, в большей степени ферментов обмена внутритканевого антиоксиданта глутатиона - глутатион-редуктазы и глутатион-пероксидазы (табл.3).

Под воздействием пелентана и ЭДТА активность ГПО в печени снижалось в 4,7 раза (р<0.01); в бедренной кости - в 2,3 раза (р=0,03). Активность указанного фермента при моделировании пародонтита значительно снижалась также локально, в кости альвеолярного отростка (в 3,3 раза; р=0,003). В костной ткани пародонта снижалась активность другого антиоксидантного фермента - глутатион-редуктазы (р<0,001; табл.3). В слизистой оболочке полости рта активность ферментов обмена глутатиона не претерпела статистически значимых изменений (табл.3). Активность каталазы в сыворотке крови и изученных тканях изменялась недостоверно (р>0,05; табл.3). Полученные результаты свидетельствуют о недостаточном функционировании ферментативных компонентов ФАС.

Таблица 4

Состояние тиол-дисульфидной системы в тканях крыс в условиях моделирования пародонтита (М±т; р)

При моделировании пародонтита уровень сульфгидрильных и дисульфидных водорастворимых соединений повышался в печени и бедренной кости, в отличие от тканей пародонта (табл.4). Так, в печени содержание сульфгидрильных и дисульфидных групп возросло в условиях моделирования в 1,9 раза (р<0,001 и р=0,06), что практически не отразилось на соотношении 8И/88. В бедренной кости уровень 8И-групп увеличивался втрое (р<0,001). Известно, что высокая концентрация сульфидрильных соединений, которые находятся в клетке в связанном с белками состоянии, важна для поддержания буферной окислительно-восстановительной системы, антиоксидантной активности, модуляции специфической активности некоторых белков [15].

В слизистой оболочке полости рта и кости альвеолярного отростка наблюдалось существенное снижение содержания сульфгидрильных групп: на 66% (р=0,004) и на 76% (р=0,04), соответственно, вероятно, за счет усиления окислительных процессов. При этом уровень дисульфидных соединений достоверно не изменялся. Соотношение 8И/88 групп значительно снижалось только в мягких тканях пародонта (табл.4).

В дальнейших исследованиях была изучена прочность коллагеновых волокон сухожилий хвоста крыс, исходя из относительной общности их строения. Так, известно, что коллагеновые волокна пародонта, межпозвоночных дисков и сухожилий состоят преимущественно из коллагена I типа (95%) и в меньшей степени из коллагена III типа (5%) [15]. Исследования показали, что у интактных животных прочность средних волокон сухожилий хвоста составила 565 г, а у животных с моделью пародонтита она существенно снижалась и достигала 391 г (р=0,038).

Выводы и предложения

Использование антагониста витамина К пелентана и воспроизведение кальциевой недостаточности с помощью комплексона ЭДТА в условиях моделирования экспериментального пародонтита способствовало усилению выраженной резорбции кости альвеолярного отростка крыс. Однако эти изменения в значительной мере не были связаны с усилением перекисных процессов, поскольку в костной ткани пародонта не наблюдалась существенная активация ПОЛ. Антагонист витамина К пелентан вызывал разобщение упорядоченных соединительнотканных структур пародонта путем угнетения синтеза гликозаминогликановой матрицы коллагена и эластина. Кроме того, пелентан снижал синтез основного неколлагенового белка костной ткани пародонта - остеокальцина, связывающего ионы Са²+ с помощью остатков у-карбоксиглутаминовой кислоты.

К негативным последствиям моделирования экспериментального пародонтита следует отнести недостаточное функционирование в тканях пародонта ферментов обмена глутатиона, а также значительно снижение уровня сульфгидрильных соединений в результате их окислительной модификации.

В результате проведенных исследований была смоделирована полноценная картина пародонтита, воспроизводящая нарушения обменных процессов, характерных для данного заболевания.

Литература

1. Слуцкий Л.И. Биохимия нормальной и патологически измененной соединительной ткани / Слуцкий Л.И. - Л. : Наука. - 1969.

2. Серов В. В. Соединительная ткань / В. В. Серов, А. Б. Шехтер. - М.: Медицина. - 1981. - 312 с.

3. Сокольников А. А. Функциональная роль витамина К / А. А. Сокольников, В. М. Коденцова // Вопросы мед.химии - 1999. - Т.45. - с. 453-461.

4. Шараев П. Н. Роль витамина К в обмене биополимеров соединительной ткани // Вопросы мед.химии -1984. -№1. - с.13-17.

5. Николаева А.В. Влияние некоторых нейротропных средств на состояние тканей при раздражении верхнего шейного симпатического узла: Автореф. дис. канд. мед. наук / А. Николаева - Харьков. - 1967. - 29с.

6. Методы диагностики метаболических нарушений при атеросклерозе и дифференцированное изменение противосклеротических средств. / под ред. О. Н. Воскресенского // Метод. рекомендации. - Полтава. -1982. - 27 с.

7. Стальная И.Д. Метод определения диеновых конъюгаций ненасыщенных высших жирных кислот / И. Стальная, Т. Гаришвили // Современные методы биохимии / Под ред. В.Н. Ореховича. - М. 1977. - С.63-64.

8. Владимиров Ю.А. , Арчаков А. И. Перекисное окисление липидов в биологических мембранах. - М.: Наука. - 1972. - 230 с.

9. Королюк М.А. Метод определения активности каталазы / М. Королюк., Д. Иванова, И. Майорова // Лабораторное дело. - 1988. - №1. - С. 16-18.

10. Путилина Е. Ф. Определение активности глутатион-редуктазы / Е. Путилина // Методы биохимическитй исследований. - М.: Ин. Лит. - 1982. - С. 181-183.

11. А.С.922637 СССР. МКИ 01 33/48. Способ определения активности глутатион-пероксидазы в биологических тканях / В. Пахомова, Н. Козлянина, Г. Крюкова. - Опубл. 25.04.82, Бюл. №15. - 2 с.

12. Веревкина И.В. Колориметрический метод определения SH-групп и SS-связей в белках при помощи 5,5'-дитиобис(2-нитробензойной кислоты)ДТНБК / И. В. Веревкина, Л. Г. Точилкина, И. А, Попова // Современные методы в биохиии. - М.: Медицина. - 1977.- С. 223-231.

13. Никитин В.Н. Возрастная и эволюционная биохимия коллагеновых структур / В. Н. Никитин, Е. Э. Перский, Л. А. Утевская - К. Наукова думка, 1977. - 279 с.

14. Гублер Е. В. Применение критериев непараметрической статистики для оценки различий двух групп наблюдений в медикобиологических исследованиях / Е. В. Гублер, А. А, Генкин - М. : Медицина, 1969. - 31с.

15. Соколовский В. В. Тиоловые антиоксиданты в молекулярных механизмах неспецифической реакции организма на экстремальное воздействие (обзор) / В. В. Соколовский // Вопросы мед. химии. - 1988. - Т. XXXIV. - №6. - С. 2-11.

Размещено на Allbest.ru