Ріст та формоутворення кісток скелету при загальному зневодненні залежно від типу вегетативної нервової системи

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ТЕРНОПІЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ І.Я. ГОРБАЧЕВСЬКОГО

УДК: 611.711.-02:612.766.1]-02: 611.839

РІСТ ТА ФОРМОУТВОРЕННЯ ДОВГИХ КІСТОК СКЕЛЕТУ ПРИ ЗАГАЛЬНОМУ ЗНЕВОДНЕННІ ЗАЛЕЖНО ВІД ТИПУ ВЕГЕТАТИВНОЇ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ

14.03.01 - нормальна анатомія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

ЮЩАК МИХАЙЛО ВАСИЛЬОВИЧ

Тернопіль - 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Тернопільському державному медичному університеті імені І.Я. Горбачевського МОЗ України.

Науковий керівник:

Заслужений діяч науки і техніки України доктор медичних наук, професор Федонюк Ярослав Іванович, Тернопільський державний медичний університет імені І.Я. Горбачевського МОЗ України, професор кафедри анатомії людини

Офіційні опоненти:

Заслужений працівник освіти України, доктор медичних наук, професор Головацький Андрій Степанович, Ужгородський національний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри анатомії людини та гістології медичного факультету;

доктор медичних наук, професор Сікора Віталій Зіновійович, Сумський державний університет Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри анатомії людини медичного інституту.

Провідна установа:

Івано-Франківський державний медичний університет МОЗ України, кафедра нормальної анатомії

Захист відбудеться 29 березня 2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 58.601.01 у Тернопільському державному медичному університеті імені І.Я.Горбачевського (майдан Волі, 1, м. Тернопіль, 46001).

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Тернопільського державного медичного університету імені І.Я.Горбачевського (вул. Січових стрільців, 8, м. Тернопіль, 46001)

Автореферат розісланий 28 лютого 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор медичних наук, професор Боднар Я.Я.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Структурно-функціональний стан опорно-рухового апарату людини є чи не найголовнішим фактором, що визначає стан її фізичного здоров'я та здатність до плідної активної діяльності, а, отже, є чинником, який суттєво впливає на соціально-економічний стан держави (Беневоленская Л.И., 2003). Тому в більшості розвинених країн світу велика увага приділяється медико-соціальним дослідженням, що направлені на розробку лікувально-профілактичних програм, що забезпечують покращання стану кісткової тканини населення, профілактику та лікування метаболічних остеопатій, найпоширенішою з яких є остеопороз.

Однією з актуальних проблем сучасної морфології є вивчення будови організму в його єдності з умовами існування, виявлення характеру впливу зовнішніх факторів на різноманітні структури організму та дослідження механізмів адаптації організму до зміни його умов перебування.

Одним із основних функціональних законів фізіології є закон сталості внутрішнього середовища організму в мінливих умовах довкілля або закон збереження гомеостазу. Взаємодія організму та середовища розглядається як гомеостатичний процес безперервного пристосування організму до його оточення (Ільїн В.М., 2000).

Кісткову тканину часто використовують як модельний об'єкт морфологічних досліджень, яка характеризується високою активністю обмінних процесів, реактивністю та лабільністю. В скелеті людини міститься найбільший резерв мінералів, тому він є важливою ланкою мінерального обміну речовин (Щеглягина Л.А. і співавт., 2003). Завдяки цьому кістка є динамічною тканиною з високою чутливістю до різних регуляторних та контролюючих механізмів, а також до впливу екзогенних й ендогенних чинників (Лузін В.І., 2000; Сікора В.З., 2002).

Епідемічного поширення в останні роки набула нова нозологічна одиниця - остеопороз. Це найпоширеніше метаболічне захворювання скелету, що характеризується зниженням кісткової маси та порушенням мікроархітектоніки кісткової тканини, а також веде до підвищення крихкості кісток і збільшення ризику переломів (Рубин М.П. і співавт., 2002; Риггз Б.Л., Мелтон Л.Дж., 2000). В Україні, з огляду на її демографічні, екологічні та соціально-економічні особливості, проблема остеопорозу набуває надзвичайної ваги й потребує зусиль спеціалістів для успішного вирішення (Поворознюк В.В., 2004).

Якщо раніше дослідники вивчали вплив факторів зовнішнього середовища на організм людини в цілому і на кісткову тканину зокрема, то в останні роки в зв'язку з впровадженням нових методів діагностики в центрі уваги постає питання вивчення цих впливів з урахуванням усіх індивідуальних особливостей кожної людини. Однією з таких особливостей є вихідний стан вегетативної нервової системи-автономної частини периферійної нервової системи (Ільїн В.М., 2000; Яйленко А.А., 2000).

Особливої ваги це набуває у зв'язку з урбанізацією людства в наш час, техногенним тиском на довкілля, глобальним потеплінням і, як наслідок, дефіцитом водних ресурсів. Освоєння екстремальних для прожиття людей земних та космічних просторів, деякі професійні та сучасні спортивні навантаження вимагають детальних знань про зміни в організмі та його системах у таких осіб. Одним з основних синдромів, що виникають при подібному навантаженні на організм, є дегідратація. Тому встановлення рівня максимально допустимих дегідратаційних впливів, які б не викликали патологічних змін у кістковій тканині, вивчення закономірностей їх розвитку та регенерації є перспективним і актуальним напрямком. Подібні знання дозволять вчасно провести профілактично-лікувальні заходи щодо покращання структурно-функціонального стану кісткової тканини людей у яких під час професійної діяльності або внаслідок захворювання виникав дегідратаційний синдром.

У літературі відомі роботи з вивчення впливу дегідратаційного чинника на структурні перетворення та мінеральний обмін кісток (Федонюк Я.І. та ін., 2000, 2002). Однак нам не вдалося знайти публікації, де б дослідники враховували особливості ”вегетативного статусу” в осіб з дегідратаційним синдромом, хоча його вплив на усі процеси обміну в організмі є незаперечним. Отож, є актуальним вивчення особливостей реакції кісткової тканини організму з певним типом вегетативної нервової системи під впливом дегідратаційного фактора.

Ми використовуємо термін ”вегетативна нервова система”, який найчастіше використовується клініцистами. За ”Міжнародною анатомічною номенклатурою - українським стандартом” (Київ, 2001) вегетативна нервова система називається автономним відділом, або автономною частиною периферійної нервової системи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Тема дисертації затверджена на засіданні проблемної комісії МОЗ і АМН України ”Морфологія людини” м. Полтава (протокол № 59 від 9 квітня 2004 р.). Дисертаційна робота виконана в межах комплексної науково-дослідної теми Тернопільського державного медичного університету імені І.Я. Горбачевського “Вторинний остеопороз: патогенетичні механізми формування та прогресування, клініко-інструментальні та біохімічні маркери ранньої діагностики, профілактика і лікування” (номер держреєстрації 0101U001315). При виконанні її автором досліджено ріст та формоутворення кісток скелету при загальному зневодненні в залежності від типу вегетативної нервової системи.

Мета дослідження: встановити закономірності перебудови довгих кісток скелету за умов загального зневоднення в залежності від вихідного функціонального стану вегетативної нервової системи.

Завдання дослідження:

1. Встановити особливості будови довгих кісток скелета їх макро- та мікроелементний склад в залежності від типу вегетативної нервової системи.

2. Дослідити структурну перебудову, зміни макро- та мікроелементного складу довгих кісток скелета за умов загального зневоднення у тварин з урівноваженим типом вегетативної нервової системи.

3. Вивчити структуру та хімічний склад довгих кісток скелета за умов загального зневоднення у тварин з симпатотонічним типом вегетативної нервової системи.

4 . З'ясувати закономірності структури та хімічного складу довгих кісток скелета за умов загального зневоднення у тварин з парасимпатотонічним типом вегетативної нервової системи.

Об'єкт дослідження: плечові кістки у білих безпородних щурів-самців з різним функціональним станом вегетативної нервової системи.

Предмет дослідження: вплив дегідратації різних ступенів на ріст, формоутворення, хімічний склад кісткової тканини організмів з різним вихідним функціональним станом вегетативної нервової системи.

Методи дослідження: масометричні - для визначення показників маси досліджуваних кісток, морфометричні (на макро- та мікроскопічному рівні) - для визначення функціонального стану ростових складових довгих кісток та кількісної оцінки структурних змін у кістці за цифровими показниками; гістологічний - для якісного вивчення структури кісткової тканини довгих кісток на світлооптичному рівні; спектрофотометричний, фотоколо-рометричний - для визначення кількісного хімічного складу кісток; електрокардіографічний та математичний - для зняття варіаційної пульсограми та визначення вихідного типу вегетативної нервової системи лабораторних тварин; статистичні - для об'єктивної оцінки відмінностей отриманих кількісних даних.

Наукова новизна одержаних результатів. Уперше в експерименті виявлені морфологічні особливості структурної перебудови кісткової тканини довгих кісток за умов різного ступеня загального зневоднення організму у тварин з відносно урівноваженими відділами вегетативної нервової системи, вираженою симпатикотонією та парасимпатикотонією. Досліджено закономірності цих змін у тварин з різними вихідними станами вегетативної нервової системи у порівнянні з аналогічними групами інтактних тварин.

Визначені показники хімічного складу кісток (рівень гідратації, основних макро- та мікроелементів) та динаміку їх змін в процесі експерименту в тварин із різним вегетативним гомеостазом.

Встановлено, що тип вегетативного гомеостазу організму є одним із факторів, що впливає на розвиток остеопенії, остеопорозу та рівень ушкодження кістки за умов дії загального зневоднення різного ступеня.

Практичне значення одержаних результатів. Дані про ріст та формоутворення кісток скелету за умов дії на організм загального зневоднення різного ступеня дають нові уявлення про морфогенез довгих кісток з урахуванням індивідуальних особливостей організму, а саме вихідного функціонального стану вегетативної нервової системи (вегетативного гомеостазу). Результати проведеного дослідження мають теоретичне значення для обгрунтування заходів корекції та лікування структурно-функціонального стану кісткової тканини за умов загального зневоднення організмів з різним типом вегетативної домінанти нервової системи.

Знання особливостей цих реакцій необхідно враховувати в подальших наукових дослідженнях на морфологічних кафедрах і в наукових лабораторіях, відділах травматології та ортопедії, центрах медичного та курортологічного профілю.

Результати дослідження впроваджено у навчальний процес та науково-дослідну роботу кафедр нормальної анатомії Білоруського державного медичного університету (Білорусь), Єреванського державного медичного університету (Вірменія), Запорізького державного медичного університету, Кримського державного медичного університету ім. С.І.Георгієвського, Одеського державного медичного університету, кафедр анатомії людини, гістології, цитології та ембріології Вінницького національного медичного університету ім. М.І. Пирогова, кафедр нормальної анатомії Івано-Франківського державного медичного університету, Дніпропетровської державної медичної академії.

Особистий внесок здобувача. Дисертант особисто провів патентно-інформаційний пошук, аналіз наукової літератури з досліджуваної проблеми. Самостійно провів відбір тварин та постановку експерименту. Оволодів методами дослідження, які використав під час проведення наукової роботи. Здійснив аналіз та статистичну обробку отриманих результатів. Дисертантом написано всі розділи роботи, здійснено узагальнення, сформульовано висновки, підготовлено наукові матеріали до публікацій та виступів на конференціях. У наукових працях, що опубліковані в співавторстві, основний матеріал належить автору. У тій частині актів впровадження, що стосується науково-практичної новизни, викладено матеріали дисертації.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації оприлюднені на X конференції “Космічна біологія та космічна медицина (Москва, 1994), 4 Міжнародному конгресі з інтегративної антропології (Санкт-Петербург, 2002), VII конгресі міжнародної асоціації морфологів (Санкт-Петербург, 2004), 5 Міжнародному конгресі з інтегративної антропології (Вінниця, 2004), XVIII підсумковій науково-практичної конференції “Здобутки клінічної та експериментальної медицини” (Тернопіль, 2005).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 10 наукових праць, з них 5 - статті в наукових фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 5 тез доповідей.

Обсяг і структура дисертації. Дисертація викладена на 145 сторінках друкованого тексту і складається зі вступу, 7 розділів, висновків, списку використаних літературних джерел (всього 212 найменувань), додатків. Дисертація ілюстрована 30 рисунками, 17 таблицями. Бібліографічний опис літературних джерел, ілюстрації та додатки викладені на 44 сторінках.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал та методи дослідження. Матеріали дисертаційної роботи пройшли експертизу комісії з біоетики Тернопільського державного медичного університету імені І.Я.Горбачевского і визнані такими, що відповідають вимогам норм біоетики ( протокол № 8 від 5.10.2005 р.). Дослідження виконане на 108 білих безпородних щурах-самцях віком 2,4 - 2,6 місяців масою 180-210 гр. Усі тварини були поділені на підгрупи в залежності від вихідного стану вегетативної нервової системи, яку визначали за допомогою математичного аналізу серцевого ритму (Баевский P.M. і співавт., 1984). Зняття кардіограми проводили у спеціально сконструйованих касетах вранці (з 9 до 11 години) після 5-хвилинного перебування тварини в горизонтальному положенні при спокійному диханні. Для розрахунку використовували 100 кардіоінтервалів знятих у II стандартному відведенні.

Першу групу (s) склали тварини з переважанням впливів симпатичного відділу вегетативної нервової системи (з вираженою симпатикотонією (42 % від усіх тварин)), другу (n) - тварини з врівноваженим впливом обох відділів вегетативної нервової системи (34 % тварин) і третю (р) - тварини з переважанням парасимпатичного відділу вегетативної нервової системи (з вираженою парасимпатикотонією (24 % тварин)).

Відповідно до моделі експерименту кожну груп тварин поділили на дві підгрупи: 18 тварин - контрольні (інтактні) (К) та 18 тварин - експериментальні (Е). Контрольні тварини утримувалися у стандартних умовах віварію згідно “Санітарних правил створення, устаткування та утримання експериментально-біологічних клінік (віваріїв)” від 06.04.1973 р. і доповнень до Наказу МОЗ СРСР № 163 від 10.03.1966 р. “Про добові норми харчування тварин та продуценти” від 04.12.1978 р.

В експериментальних тварин викликали загальне зневоднення трьох ступенів (легкого, середнього та тяжкого). Експериментальна модель загального зневоднення організму поставлена за методикою Соболевої (1975). Кількісний розподіл тварин представлено в табл. 1.

Таблиця 1

Розподіл тварин в експерименті загального зневоднення

Група тварин	Тривалість	3 дні	6 днів	10 днів	Загальна кількість тварин
	Модель	Кількість тварин при виведенні з експерименту
Симпатико-тонічні (s)	Загальне зневоднення організму (Es)	6	6	6	18
	Контроль (Ks)	6	6	6	18
Врівноважені (n)	Загальне зневоднення організму (En)	6	6	6	18
	Контроль (Кn)	6	6	6	18
Парасимпа-тикотонічні (р)	Загальне зневоднення організму (Ер)	6	6	6	18
	Контроль (Кр)	6	6	6	18
		Всього	108

Максимальна тривалість експерименту становила 10 днів. Тварин виводили із експерименту методом декапітації під ефірним наркозом з наступним скелетуванням і подальшим виділенням плечових кісток, які зважували на аналітичній вазі ВЛР-200 з точністю до 0,01 мг.

Остеометрію проводили за W. Duerst з точністю до 0,01 мм. Визначали: максимальну довжину, ширину проксимального та дистального епіфізів, передньо-задній розмір та ширину середини діафіза.

Мікроскопічно досліджували дистальний наростковий хрящ, губчасту та компактну речовину діафіза, на гістологічних препаратах, забарвлених гематоксиліном та еозином і за Ван-Гізон.

Морфометрію структур кісток проводили за допомогою стандартної окулярної сітки та лінійки (Гуцол А.А. і співавт., 1986).

Враховуючи, що кістка є депо мінеральних речовин, які беруть участь в процесах метаболізму та водно-сольового гомеостазу, проводили дослідження хімічного складу кісток. Вміст води у кістках визначали за різницею маси вологої та висушеної у сушильній шафі кістки при температурі 105 °С. Висушені кістки спалювали у муфельній печі при температурі 450 °С. Маса золи служила показником загальної кількості мінеральних речовин у кістці. На атомному абсорбційному спектрофотометрі С-115 (Неменко Б.А. і співавт., 1980) визначали кількісний вміст кальцію, фосфору, калію, натрію, магнію, міді, марганцю, цинку, заліза та свинцю.

Одержаний в результаті експерименту цифровий матеріал систематизовано і опрацьовано за методом Стьюдента на персональному комп'ютері типу IBM за допомогою програми Excel. Достовірною вважали імовірність помилки менше 5 % (Р < 0,05).

Результати дослідження та їх обговорення.

Увесь комплекс проведених досліджень дозволив зробити ряд висновків про перебудову довгих кісток, яка значною мірою залежить від вихідного стану вегетативної нервової системи.

Першим завданням було виявити різницю в структурній організації довгих кісток інтактних щурів, які мали різний вихідний стан вегетативної нервової системи - Kn-, Ks- та Кр-групи.

Наші дослідження, аналіз та узагальнення результатів не виявив різниці в структурних компонентах, їх метричних даних та хімічному складі.

Усі три групи - Kn, Ks та Кр - характеризувалися близькими показниками остеометричних даних. При гістологічному дослідженні спостерігали ідентичну типову картину росткової хрящової пластинки. Нами не виявлено відміностей в будові діафізів інтактних щурів однієї вікової групи, але з різним типом вегетативної нервової системи.

Дослідження вмісту води, загальної кількості та окремих представників макро- та мікроелементів довгих кісток також не виявляють різниці.

Отже, при перебуванні організмів в стандартних умовах зовнішнього середовища, при збалансованому харчуванні та при відсутності потреб пристосування, структура довгих кісток та їх хімічний склад у щурів в групах з різним вегетативним тонусом були однаковими в межах достовірного інтервалу.

Гістологічна будова епіфізарних хрящів, губчастих та компактних речовин діафізів плечових кісток були ідентичними, а показники морфометричних даних, хімічного складу макро- та мікроелементів в усіх групах тварин були в межах похибки. Це дає підстави стверджувати, що за умов стандартного існування між тваринами з різним вегетативним тонусом, але з подібним генотипом, немає фенотипових відмінностей.

Наступним нашим кроком було моделювання загального зневоднення організму легкого, середнього та тяжкого ступенів на тваринах з різним вихідним тонусом вегетативної нервової системи: En-, Es- та Ер-групи. Проведені дослідження та аналіз одержаних даних у порівнянні показників між групами виявив наступне.

При легкому та середньому ступенях загального зневоднення організму остеометричні показники у різних групах тварин не мають суттєвих відмінностей. Зміни гістоструктури в епіфізарній хрящовій пластинці були однотипними. При середньому ступені ексикозу вивчення препаратів дистальних епіфізарних хрящів плечової кістки свідчить про певні відхилення від типової будови росткової пластинки. Зокреме в зонах індиферентного хряща та проліферації збільшена кількість проміжної речовини, дефінітивна зона збільшена, губчаста тканина метафіза крупнопетлиста.

Однак, морфометричні параметри гістологічних структур дозволяють варифікувати експериментальні групи тварин та дозволяють визначити швидкість змін осифікаційних процесів у довгих кістках. Саме статистичні показники вказують на відмінності опірності організму тварин з різними типами вегетативної рівноваги до фактора зневоднення. Так, найбільше зростають лінійні розміри структур довгих кісток у тварин Ер-групи, дещо менше - у тварин Еn-групи. Es-група тварин найкраще адаптується до зневоднення. Структурні параметри їх кісток найближчі до аналогічних у тварин контрольної групи. В зонах росту наступає звуження зони проліферації на 8,62 % у тварин Ер-групи, на 8,46 % - у тварин En-групи, на 8,16 % - у тварин Es-групи. Зменшується кількість остеобластів: у тварин Ер-групи - на 28,67 %, тварин En-групи - на 22,37 %, тварин Es-групи - на 19,14 %. Усі інші параметри є лише наслідком зниженої функції в зонах росту. Так, ширина росткової пластинки зменшилася на 7,88 % у Ер-тварин, на 6,79 % - у En-тварин, на 6,35 % - у Es, об'єм первинної спонгіози зменшився на 10,32 % у Ер, на 9,65 % - у En, на 9,47 % -у Es-rpyni.

Аналогічна тенденція простежується при гістологічних та морфометричних дослідженнях препаратів діафіза плечових кісток. До зовнішньої поверхні периостальної оточуючої пластинки прилягає камбіальний шар окістя з кровоносними судинами та остеобластами поблизу них. Паралельними до зовнішньої поверхні темними лініями цементації відділяються окремі шари оточуючих пластинок. Інколи в даній зоні утворюються лакуни резорбції, максимальні розміри яких не перевищують ширини зони периостальної оточуючої пластинки. Шар внутрішніх оточуючих пластин містить порожнини резорбції овальної чи сферичної форми. На їх стінках знаходяться і остеокласти, і остеобласти. Новоутворена остеоїдна тканина формує циркулярні шари навколо порожнини. Добре виражені лінії склеювання відділяють остеонний шар компакти від ендостальної зони. Остеонний шар кістки формується остеонами із розширеним центральним каналом. В переважній більшості він зміщений відносно центру через нерівномірність протікання остеосинтетичних та резорбтивних процесів. Судинні канали найчастіше орієнтовані вздовж осі кістки і значно рідше трапляються сполучні радіальні. Звертає на себе увагу відносно невелика кількість лакун резорбції в остеонному шарі кістки. Вони, в основному, зосереджуються в центрі структурно-функціональних систем і рідко коли виходять за їх межі.

Таким чином, отримані нами дані вказують на неспецифічну реакцію кісткової тканини на абіотичний фактор, що проявляється перебудовою її структур з пристосуванням до нових умов існування, що підтверджують раніше опубліковані результати інших авторів (Боймиструк І.І., Федонюк Я.І., 2003; Киричок О.М., 2002; Лузін В.І., 2000).

Швидкість змін розмірів структурних компонентів діафіза повторюють аналогії росткової пластинки у Ер-, En- та Es-групах. Серед усіх найвища різниця показників є у Ер-групі щурів, найменша у Es-групі тварин Так, ширина внутрішніх і зовнішніх оточуючих пластин збільшилася відповідно у Ер-щурів на 6,57 та 4,49 %, En-тварин - на 3,37 та 3,92 %, Es-тварин- на 4,45 та 4,06 % . Площа поперечного перерізу кістково-мозкової порожнини розширена на 5,38 %, 3,27 % та 5,29 % у тварин Ер-, En- та Es-груп відповідно.

Кількісні хімічні дослідження мінерального складу кісток засвідчили достовірні втрати води та неорганічного компоненту у тварин Ер-групи на 3,66 % та 8,76 % відповідно; на 4,87 % та 8,91 % - у групі En-щурів; на 4,85 % та 7,99 % - у групі Es-щурів. Серед окремих елементів найбільші втрати зафіксовані у вмісті натрію і калію. Дефіцит останніх відповідно сягає 29,65 % та 21,43 % у Ер, 21,58 % та 20,49 % - у En, 22,17 % та 19,18 % - у Es групах. Декальцинація становила 14,29 %, 13,09 % та 17,19 % відповідно у Ер, En та Es групах щурів.

Вміст остеотропних мікроелементів, навпаки, зростав. Найбільше ці зміни виражені у Es-групи тварин. Збільшення магнію, марганцю, міді, цинку та заліза у кістках цієї групи складав 35,41 %, 18,75 %, 16,34 %, 20,84 % та 16,24 % відповідно.

Тривале зневоднення організму та важкий ступінь гіпертонічної дегідратації виснажує компенсаторні резерви гомеостазу організму та викликає альтерацію кісткової тканини усіх піддослідних груп щурів.

Якісні порушення структур у щурів, що належать до різних груп вегетативного стану нервової системи, є подібними.

Гістологічні та морфометричні дослідження показали різні порушення мікроархітектоніки усіх відділів довгих кісток. Саме об'єктивна морфометрія свідчить про суттєву відмінність змін структурної організації кісток в залежності від вегетативного тонусу в групах експериментальних щурів. Найсуттєвіші зміни відзначаються в Es-гpyпі тварин, яка мала “найкращі” показники на початкових стадіях зневоднення. Тварини з домінантою парасимпатотонічного відділу вегетативної нервової системи (Ер-група), навпаки, мають добру опірність важкому абіотичному чиннику. За даними світлової мікроскопії в проксимальному епіфізарному хрящі плечової кістки поглиблюються дегенеративні процеси, зменшується кількість клітинних елементів в усіх зонах ростової пластинки та збільшується площа міжклітинного матриксу. Колонки викривлені, перериваються пучками колагенових волокон, фрагментовані, границі між зонами нечіткі. Мітози в зоні розмноження відсутні. За рахунок клітин зони проліферації розширюється зона дефінітивного хряща (на 2,31 % у тварин групи Es, на 1,96 % - у тварин групи En та на 1,98 % - у тварин групи Ер). По всій товщі хрящової пластинки зустрічаються лакуни з хондроцитами, що містять пікнотичні ядра. Краї хряща нерівні, зона деструкції розширюється внаслідок активніших перетворень клітин дефінітивної зони з одного боку та сповільнення процесів первинного остеогенезу в початкових відділах метафізу з другого. Натомість тут спостерігаються порожнини резорбції з зазубреними краями, які заповнені остеокластами.

Губчаста речовина діафіза витончується, проміжки між балками розширюються: вона набуває середньо- та великокоміркової структури. Дистрофічно-деструктивні процеси суттєво змінюють структуру компактної речовини діафіза, що підтверджується даними гістоморфометрії (табл. 2).

Лінії склеювання переривчасті, серед остеонів частіше трапляються первинні. Чіткість розподілу зон в компактній речовині порушена, рівномірність розміщення остеонів втрачена. Системи Гаверса остеонного шару руйнуються, починаючи з пластинок, що безпосередньо оточують судинні канали, характерним ознаками цих процесів є деформація та наявність остеокластів по їх периферії. Ядра остеоцитів периферичних пластинок остеонів часто гіперхромні, або, навпаки, втрачають здатність до забарвлення.

Тяжкий ступінь гіпертонічного ексикозу призводить до “виснаження” компенсаторно-пристосувальних реакцій кісткової тканини, переважають процеси дисиміляції над процесами асиміляції (табл. 3).

Таблиця 2

Морфометричні показники плечової кістки у щурів експериментальних та контрольних груп з різними вегетативними станами за умов тяжкого загального зневоднення)

Назва параметра		Групи тварин
		Es	En	Ер
Об'єм первинної спонгіози	К	31,02±8,10	31,06±8,25	31,27±8,25
	Е	30,12±0,79	30,19±0,	30,50±0,69
Об'єм загальної спонгіози	К	56,41±8,50	56,45±8,25	55,80±8,25
	Е	54,60±1,81	55,17±0,90	54,39±1,90
Довжина трабекул первинної спонгіози	К	391,42±8,66	394,93±8,25	394,69±8,25
	Е	374,98±11,1	379,76±7,05	380,40±8,97
Кількість остеобластів у первинній спонгіозі	К	37,29±5,30	37,82±5,38	37,91±5,42
	Е	32,68±1,13	33,95±0,73	34,63±1,19
Ширина зони внутрішніх оточуючих пластин	К	84,35±7,26	84,18±7,74	84,60±7,29
	Е	81,35±1,94	86,43±2,04	83,13±2,62
Ширина зони зовнішних оточуючих пластин	К	114,39±9,01	114,72±8,25	114,78±9,60
	Е	111,56±2,66	117,47±3,77	113,36±2,80

Таблиця 3

Вміст мінеральних компонентів у плечових кістках щурів експериментальних та контрольних груп з різними вегетативними станами за умов тяжкого загального зневоднення

Назва параметра		Групи тварин
		Es	En	Ер
Вміст води, %	К	27,97±1,15	25,71±0,72	26,64±1,71
	Е	27,04±0,57	25,08±0,87	25,98±0,70
Кількість мінеральних речовин, % на суху масу	К	59,60±2,29	61,57±1,76	62,57±2,32
	Е	56,57±1,69	59,53±1,46	59,74±1,27
Кількість кальцію, % на золу	К	31,58±1,16	32,13±1,45	34,23±1,16
	Е	29,44±0,69	30,16±0,73	32,23±0,65
Кількість фосфору, % на золу	К	16,18±1,16	17,99±0,69	17,27±1,16
	Е	15,78±0,54	17,57±0,52	16,95±0,39
Кількість натрію, % на золу	К	1,61±0,11	1,54±0,11	1,51±0,12
	Е	1,52±0,05	1,45±0,03	1,34±0,03
Кількість калію, % на золу	К	1,33±0,07	1,25±0,10	1,47±0,07
	Е	1,24±0,04	1,17±0,02	1,31±0,03

Темпи демінералізації кісток удвічі більші, порівняно з попереднім етапом. Значні втрати основних неорганічних сполук є ще однією причиною втрати кістки. Отож, показники непрямо свідчать про найбільшу міцність кісток парасимпатотонічних щурів, найменшу симпатотоніків.

Негативні метаболічні зміни, що відбуваються в кістках скелета при зневодненні організму пов'язані, мабуть, з порушенням компенсації зокрема ферментативних систем на клітинному рівні, що супроводжується швидкою евакуацією остеотропних мікроелементів. Вперше їх відносний рівень був менший за контрольні показники. Максимальні втрати мікроелементів спостерігаються у Es-групі тварин, найменші - у Ер-групі тварин. Кількість магнію при важкому загальному зневодненні становила 79,21% від величини контролю (проти 135,41 % при другому ступені) - у симпатотоніків, що склало 56,20 % абсолютної втрати показників. Абсолютні втрати марганцю: 50,85 % у симпатотоніків і 37,74 % у ваготоніків; міді: 44,05 % у симпатотонічних і 43,07 % у ваготонічних; заліза: 29,86 % у симпатотонічних і 20,27 % у ваготонічних групах тварин.

Таким чином, наші дослідження, на перший погляд, дещо суперечать даним робіт (Федонюк Я.І. і ін., 2001; Ясінський Є.А. і ін., 1998), що одержані при вивченні фенотипу та гемодинаміки у осіб з різним вегетативним статусом. Однак, врахувавши різницю в умовах існування, яку дослідники не могли прослідкувати поза експериментальними умовами, можна стверджувати, що саме обставини, в яких перебуває організм та реалізація реакцій пристосування, які залежать від генотипу, є факторами тиску на системи та тканини організму.

Підсумовуючи викладене, відмічаємо високий рівень пристосувальних процесів в плечових кістках тварин з симпатотонічним типом вегетативної нервової системи на перших стадіях зневоднення організму і сповільнені реакції адаптації у парасимпатотонічних тварин. Однак, велика швидкість обмінних процесів у групі симпатотоніків швидко виснажує гомеостатичну систему, веде до її напруження, виснаження і зриву механізмів нейтралізації порушень у зовнішньому середовищі клітин. Навпаки, у групі щурів-парасимпатотоніків невисока, але стабільна робота систем компенсації дозволяє довше протистояти дегідратаційному чиннику.

Таким чином, застосування єдиного методичного підходу і комплексу адекватних методів дослідження на великому однорідному експериментальному матеріалі дозволило виявити закономірності морфофункціональних перетворень структури довгих кісток тварин, що розвиваються за умов загального зневоднення, та встановити залежність та ступінь їх проявів від вихідного функціонального стану ВНС. Визначені особливості впливу різних ступенів гіпертонічного ексикозу на скелет і характер перетворень кісток у тварин з різним вихідним станом ВНС. Встановлено, що ефект дії загального зневоднення на процеси морфогенезу залежить від ступеня дегідратації, її тривалості і вихідного стану ВНС організму тварин.

Результати, що отримані при даному експериментальному дослідженні, мають відношення до розкриття загальнобіологічних закономірностей, що ґрунтуються на індивідуальних і генетично обумовлених особливостях індивідуумів, знання котрих послужить морфологічному обґрунтуванню і прогнозуванню структурних перетворень в скелеті при впливах на організм дегідратащйного синдрому, а також для запобігання травм, розвитку остеопорозу та остеопеній.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, щодо встановлення закономірностей та нових даних про морфогенез довгих кісток щурів при загальному зневодненні організму в залежності від функціонального стану вегетативної нервової системи. Дослідження структури та мінерального обміну кісток в умовах гіпертонічної дегідратації організму експериментальних тварин дало можливість уточнити механізм втрати кісткової тканини, відповідно до ролі функціонального стану вегетативної частини периферійної нервової системи, яка безпосередньо впливає на обмін мінералів в кістці.

1. У популяції білих лабораторних щурів-самців найчисельнішою є тварини з симпатотонічним типом вегетативної нервової системи - 42 %, 34 % тварини з врівноваженим типом вегетативної нервової системи, парасимпатотонічний тип вегетативної нервової системи виражений тільки у 24 % усіх тварин.

2. Проведені остеометричні, гістологічні та морфометричні дослідження, визначення вмісту основних неорганічних макро- та мікроелементів довгих кісток інтактної групи тварин та статистичний аналіз одержаних даних вказують на відсутність достовірної відмінності цих показників (р>0,05) у щурів з різними типами вегетативної нервової системи. За умов нормальної “спокійної” життєдіяльності організму в типових умовах віварію та адекватного до потреб харчового раціону нівелюється біологічне значення домінування тонусу симпатичної чи парасимпатичної частин автономної нервової системи.

3. Легкий та середній ступінь загального зневоднення активує метаболізм клітинних систем кісток білих щурів-самців усіх досліджуваних груп: з врівноваженим, симпатотонічним та парасимпатотонічним типами вегетативної нервової системи. Однак, найвищі показники вмісту хімічних речовин в кістці є у тварин з переважанням тонусу симпатичної частини вегетативної нервової системи, що побічно проявляється значним збільшенням остеотропних мікроелементів у довгих кістках при порівнянні з аналогічними показниками інтактних щурів (магнію - 35,41 %, цинку 20,82 %, марганцю - 18,75 %), найменшим дефіцитом макроелементів (демінералізація - 7,99 %), найменшими втратами основних структур (ширини росткової пластинки - 6,35 %, зони проліферації 8,16 %, первинної спонгіози - 9,47 %, кількості остеобластів 19,14 %, діаметра остеонів 0,84 %).

4. Найнижчі показники вмісту хімічних речовин при легкому та середньому загальному зневодненні є у тварин з парасимпатотонічним типом, що проявляється у порівнянні з іншими групами тварин найнижчими показниками рівня остеотропних мікроелементів (магнію - 34,29 %, цинку - 18,08 %, марганцю 10,07 %), дефіцитом макроелементів (демінералізація - 8,76 %) та значними втратами гістоструктур плечової кістки (ширини росткової пластинки - 7,88 %, зони проліферації - 8,62 %, первинної спонпози - 10,32 %, кількості остеобластів -22,37 %, діаметра остеонів - 0,92 %).

5. При тяжкому ступені загального зневоднення найбільшу опірність до негативних змін в кістках мають тварини з парасимпатотонічним типом вегетативної нервової системи. У тварин з симпатотонічним типом тварин відзначено найбільші втрати неорганічних елементів та компонентів довгих кісток: марганцю - 50,85 % у симпатотоніків і 37,74 % у парасимпатотоніків, міді - 44,05 % у симпатотонічних і 43,07 % у парасимпатотонічних тварин, заліза - 29,86 % у симпатотонічних і 20,27 % у парасимпатотонічних групах тварин при порівнянні з показниками із середнім ступенем загального зневоднення організму: демінералізація - 19,37% у симпатотонічній і 15,09 % у парасимпатотонічній групах. Тобто швидкість демінералізації збільшилися понад двічі у порівнянні з попереднім етапом: 19,37 % менше за норму проти -7,99 % при другому ступені у симпатотоніків; 15,09%) проти 8,76% при другому ступені у парасимпатотоніків.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Yuschak M.V., Fedonyuk Ya.I. Structural organization of epiphyseal cartilage in long bones in conditions in adaptation organism to general dehydration //Biomedical and biosocial anthropology. - 2004. - № 2. - С. 236-238. (Автор проводив експеримент, забирав матеріал, описував спостереження , проводив узагальнення та формулював висновки).

2. Ющак М.В. Структурно-функціональні зміни довгих кісток щурів з симпатотонічним тонусом вегетативної нервової системи при легкому та середньому ступені загального зневоднення //Науковий вісник Ужгородського університету. - Серія “Медицина”. - 2005. - Вип.25. - С. 53-55.

3. Ющак М.В. Вплив загального зневоднення організму на структуру та функції довгих кісток у лабораторних щурів з парасимпатотонічним тонусом вегетативної нервової системи //Проблемы, достижения и перспективы развития медикобиологических наук и практического здравоохранения. - 2006. - Т. 142, Ч.1. - С. 112-114.

4. Ющак М.В. Структурні та функціональні зміни в довгих кістках при загальній дегідратації організму тварин з симпатотонічним тонусом вегетативної нервової системи //Український морфологічний альманах. - 2006. - Т. 4, № 2. - С. 151-152.

5. Структурні та фізіологічні зміни в довгих кістках тварин з парасимпатотонічним типом вегетативної нервової системи при загальній дегідратації /Ющак М.В., Голод Б.В, Флекей П.П., Волошин В.Д. //Вісник наукових досліджень. - 2006. - № 3 (44). - С. 146-148. (Автор брав участь у постановці експерименту, забору матеріалу проведенні узагальнення та формуванні висновку).

6. Влияние обезвоживания организма молодого возраста на рост и формообразование костей скелета /Федонюк Я.И., Реминецкий Б.Я., Волошин В.Д., Кравцив С.И., Ющак М.В. // Материалы докладов X конференции “Космическая биология и космическая медицина”. - Москва: Слово, 1994. - С. 45-47. (Автор виконував постановку експерименту, забирав матеріал, описував спостереження, їх аналізував).

7. Ющак М.В., Федонюк Я.И. Морфологические изменения в длинных костях животных с нормотоническим типом вегетативной нервной системы в условиях адаптации организма к общему обезвоживанию //Материалы IV Международного конгресса по интегративной антропологии. - Санкт-Петербург, 2002. - С. 431-433. (Автор проводив постановку експерименту, забирав матеріал і проводив узагальнення та формулював висновки).

8. Ющак М.В., Федонюк Я.И. Изменения в длинных костях при общем обезвоживании и их коррекция //Морфология / Материалы VII конгресса международной ассоциации морфологов. - Санкт-Петербург, 2004. - Т. 126, № 4. - С. 148-149. (Автор виконував постановку експерименту, забирав матеріал, описував спостереження, їх аналізував, формулював висновки).

9. Зміни мінерального складу довгих кісток скелету в умовах загальної дегідратації організму /Киричок О.М., Федонюк Я.І., Голод Б.В., Флекей П.П., Шовдра Н.В., Ющак М.В. //Збірник матеріалів XLVIII підсумкової науково-практичної конференції “Здобутки клінічної і експериментальної медицини”. - Тернопіль: Укрмедкнига, 2005. - С. 179-181. (Автор брав участь у постановці експерименту, заборі матеріалу проведенні узагальнення та формуванні висновків).

10. Структурні зміни в довгих кістках при зневодненні в залежності від вегетативного статусу організму /Ющак MB., Говда Р.В., Волошин В.Д., Федонюк Я.І., Голод Б.В. //Матеріали XVIII підсумкової науково-практичної конференції “Здобутки клінічної та експериментальної медицини”. - Тернопіль: “Укрмедкнига”, 2005. - С. 219-220. (Автор брав участь в постановці експерименту, заборі матеріалу, провів узагальнення).

АНОТАЦІЯ

організм зневоднення метаболізм кістковий

Ющак М.В. Ріст та формоутворення кісток скелету при загальному зневодненні залежно від типу вегетативної нервової системи. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за спеціальністю 14.03.01 - нормальна анатомія. Тернопільський державний медичний університет імені І.Я.Горбачевського МОЗ України, Тернопіль, 2007.

У роботі вивчені морфофункціональні зміни кісток скелета білих лабораторних щурів-самців з різним типом вегетативного тонусу за умов загального зневоднення організму. Зміни в кістках вивчали за допомогою морфометричних, світломікроскопічних, гістологічних, хіміко-аналітичних методів дослідження та математичної обробки отриманих даних.

Виявлено однотипність змін основних структур та хімічного складу довгих кісток при загальній дегідратації організму у щурів з різним типом вегетативного тонусу нервової системи.

Відмінності поміж різними групами експериментальних щурів з різним вегетативним статусом виявлені стосовно темпів розвитку морфологічних порушень та втрати хімічних елементів у довгих кістках. Найвищі показники кісткового метаболізму при легкому та середньому загальному зневодненні мали симпатотонічні тварини, що проявлялося збільшенням остеотропних мікроелементів у довгих кістках порівняно з аналогічними показниками інтактних щурів, найменшим дефіцитом макроелементів та найменшими змінами основних структур. Найнижчі показники були у парасимпатотонічних тварин. При тяжкому загальному зневодненні найбільшу опірність до цього ж чинника мали тварини з парасимпатотонічним типом вегетативної нервової системи, а максимальні втрати зафіксовані у групі тварин з симпатотонічною домінантою вегетативної нервової системи.

Ключові слова: довгі кістки, епіфізарний хрящ, діафіз, хімічний склад, загальне зневоднення, вегетативна нервова система.

АННОТАЦИЯ

Ющак M.B. Рост и формообразование костей скелету при общем обезвоживании зависимо от типа вегетативной нервной системы. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата медицинских наук по специальности 14.03.01 - нормальная анатомия. Тернопольский государственный медицинский университет имени И.Я.Горбачевского МЗ Украины, Тернополь, 2007.

В работе изучены морфофункциональные изменения костей скелета белых лабораторных крыс-самцов с разным типом вегетативного тонуса в условиях общего обезвоживания организма. Изменения в костях изучали с помощью остеометрических, светомикроскопических, гистологических, гистометрических, химико-аналитических методов исследования и математической обработки полученных данных.

Проведенный комплекс методов и анализ результатов исследований не обнаружил статистически достоверной разницы в структурных компонентах, морфометрической характеристике и химических составляющих длинных костей интактных животных, которые составляли группы с разным типом вегетативной нервной системы.

Все три интактные группы крыс-самцов с различным типом вегетативной нервной системы характеризовались одинаковыми показателями в границах доверительного интервала структуры длинных костей и их химическим составом. При гистологическом исследовании наблюдали идентичную картину эпифизарной хрящевой пластинки, губчатого и компактного вещества диафиза. В условиях стандартного пребывания животных в виварии (интактные животные) морфометрические показатели разных вегетативных групп животных находятся в пределах статистической погрешности, что не позволяет провести корреляцию относительно доминирования вегетативного тонуса организма.

Таким образом, в одинаковых условиях стандартного существования генотипические различия между группами животных с разными вегетативными типами не реализованы в фенотипических критериях, за которыми мы наблюдали.

Следующим этапом было моделирование общего обезвоживания организма легкой, средней и тяжелой степеней на животных с разным типом вегетативной нервной системы. Проведенные исследования и анализ полученных данных при сравнении между собой обнаружили однотипность изменений основных структур и химического состава длинных костей при общей дегидратации организма у крыс с разным типом вегетативного тонуса нервной системы. Они проявлялись уменьшением ростовых характеристик длинных костей, сужением эпифизарного хряща и его зоны пролиферации, уменьшением количества клеточных элементов в ростовых участках и структурными нарушениями ростовой пластинки и диафиза.

Пусковым механизмом подобных изменений были нарушения в зонах роста, а именно - сужение зоны пролиферации (на 8,16 8,62 %) и уменьшение количества остеобластов (на 19,14 - 28,67 %). Остальные изученные нами параметры, являются лишь следствием сниженной функции предыдущих, которые определяют синтетические процессы в костях.

Отличия между группами экспериментальных крыс с разным типом вегетативной нервной системы выявлены в темпах развития морфологических нарушений и потерями химических элементов в длинных костях. Наибольшие показатели костного метаболизма при легком и среднем общем обезвоживании имели животные с симпатотоническим типом, что проявлялось наибольшим увеличением остеотропных микроэлементов в длинных костях по сравнению с аналогичными показателями интактных крыс, наименьшим дефицитом макроэлементов и наименьшими потерями основных структур самые низкие показатели были у животных с парасимпатотоническим типом. При тяжелом общем обезвоживании найбольшую степень сопротивляемости негативным изменениям показали животные с парасимпатотоническим типом, а максимальные потери зафиксированы в группе животных с симпатотонической доминантой вегетативной нервной системы.

Таким образом, применение единого методического подхода и комплекса адекватных методов исследования на однородном экспериментальном материале позволило выяснить закономерности морфофункциональных превращений структуры длинных костей животных, которые развиваются в условиях общего обезвоживания и установить зависимость и степень их проявлений в зависимости от исходного функционального состояния вегетативной нервной системы. Установлено, что эффект действия общего обезвоживания на процессы морфогенеза зависит от степени дегидратации, ее продолжительности, исходного состояния вегетативной нервной системы организма животных.

Глубокое изучение процессов перестройки костной ткани, ее строения, химического состава и адаптационных возможностей является необходимым условием выяснения закономерностей влияния на организм труда и ряда профессий в экстремальных условиях, которые возникают в связи с научно-техническим прогрессом и освоением недр Земли, глубин океана и космоса.

Ключевые слова: длинные кости, эпифизарный хрящ, диафиз, химический состав, общее обезвоживание, вегетативная нервная система.

SUMMERY

Yuschak M.V. Growth and the long bones skeleton formation depending from the vegetative nervous system type at common dehydration. - Manuscript.

Thesis to acquire scientific degree of Candidate of Medical Sciences in specialty 14.03.01 - normal anatomy. I.Ya.Gorbachevsky Ternopil State Medical University of the Ministry of Public Heals of Ukraine, Ternopil, 2007.

The work gives the result of investigation of morphologic and functional changes of skeleton long bones of white laboratory rats in general dehydration condition of organism according to vegetative nerve system. The research were done by morphometric, light microscopic, histological, chemistry-analytic methods and mathematical analysis data.

It is exposed of the same type of changes of basic structures and chemical composition of long bones during general dehydration of organism at rats with a different vegetative nervous system type. This shows by growth reduction of long bones, epiphyseal cartilage and its proliferation zone narrowing, reduction of cellular elements amount in growth areas and structural violations.

The groups of experimental rats with a diverse type of the vegetative nervous system are exposed in the rates of morphological violations development and losses of chemical elements in long bones. Sympatotonic animals showed the greatest indexes of bone metabolism at easy and middle common dehydration and introduced by highest amount osteotropic microelements, least deficit macroelements, least losses of basic structures of long bones. The lowest indexes were in parasympatotonic animals. The “leader” of resistance to the negative changes at heavy common dehydration is parasympatotonic vegetative nervous system animals, sympatotonic animals showed the maximal losses of basic structures and chemical elements in long bones.

Keywords: long bones, epiphysial cartilage, diaphysis, chemical composition, common dehydration, vegetative nervous system.

Размещено на Allbest.ru

...