Морфофункціональні зміни скелета за умов впливу низьких доз іонізуючого опромінення у віковому аспекті (анатомо-експериментальне дослідження)

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вивченню особливості структурної перебудови кісток скелета і зміни їх хімічного складу за умов впливу малих доз іонізуючого опромінення, а також виявлення можливості корекції морфологічних змін препаратом «Кальцій-гюконат». Після проведення анатомо-експериментального дослідження, отримані дані дають підстави стверджувати про значні морфофункціональні зміни та хімічний склад кісток у тварин різного віку в наслідок опромінення різного ступеня малими дозами радіації. Зміни хімічного складу кісток характеризуються збільшенням вмісту вологи та гідрофільних елементів калію і натрію, зменшенням мінеральної насиченості кістки, в основному за рахунок кальцію. Найбільше страждає рівень кальцію, який одним з перших реагує на ушкодження у всіх вікових групах. Відповідно даних експерименту помітно, що у тварин молодого віку опромінення у низьких дозах викликає незначне гальмування темпів росту та формоутворення кісток скелета, а у щурів зрілого віку найбільш помітні явища остеопеніі особливо в губчастих кістках. Використаний в експерименті корегуючий препарат «Кальцій - глюконат» зменшує остеопенічні явища, що виникають у досліджуваних кістках скелета тварин усіх вікових груп під впливом іонізуючого опромінення малими дозами. Коректор підвищує резистентність кісток скелету до дії випромінювання, зменшує морфологічні прояви деструкції кісткової тканини та знижує явища остеопорозу особливо у молодому віці.

Диссертационная работа посвящена изучению особенности роста, строения и формообразования костей скелета под воздействием низких доз ионизирующего излучения (0,1 Гр., 0,2 Гр. и 0,3Гр.) и определению возможности коррекции Кальций – глюконат остеопинических изменений, возникшим вследствие действия излучения в низких дозах. Экспериментальная работа проводилась на 180 белых лабораторных крысах самцах разных возрастных групп. Проведено пять серий эксперимента соответственно к возрастным категориям животных: контрольная серия животных (первая серия) разделена на три группы животных в соответствии возраста; экспериментальная серия: молодые крысы (вторая серия), зрелые (третья серия), старые (четвертая серия) и пятая серия животных, которые облучались дозой 0,3 Гр., и проводилась коррекция препаратом «Кальций-глюконат». В пределах каждой возрастной серии экспериментальные крысы были распределены на 3 группы в зависимости от дозы облучения: 0,1 Гр.; 0,2 Гр. и 0,3 Гр. Облучение проводилось в Сумском онкодиспансере на установке «Rocus» (энергия квантов 1,25 МеВ, мощность дозы 60 Р/мин) единожды. Скелетировали у декапитированых животных плечевую кость, III поясничный позвонок и тазовую кость, после чего кости промывались дистиллированной водой, просушивались между листами фильтровальной бумаги, взвешивали на аналитических весах ВЛР-200 с точностью до 0,01 мг. В пятую серию вошли животные молодого, зрелого и старого возраста облученные дозой 0,3 Гр. и получавшие препарат «Кальций-глюконат», который вводился в виде 10% раствора для инъекций внутримышечно по 58 мг 1 раз в сутки на протяжении одного месяца. В работе использованы следующие методы исследования: остеометрия, гистоморфометрия, электронно-микроскопический, биохимическое исследование макроэлементного и микроэлементного состава костей скелета, методы вариационного и корреляционного статистического анализа. Проведенное исследование позволяет утверждать, что воздействие низких доз ионизирующего излучения вызывает отставание, относительно контроля, остеометрических показателей исследуемых костей скелета у животных всех возрастных групп. У молодых животных излучение в низких дозах вызывает незначительное торможение темпов роста и формообразования костей скелета, которое сопровождается уменьшением объемной плотности первичной спонгиозы на 6,57% - 10,57% (р<0,05), деструкции пластинки роста. С увеличением дозы радиации явления остеопении увеличиваются. В соединительной ткани плечевой кости определяются явления угнетения периостального остеогенеза. У животных зрелого возраста действие ионизирующего облучения выражены более всего. Трабекулы соединительной ткани укорочены, в среднем, на 6,07 – 7,23% (р<0,05), объемная плотность первичной спонгиозы снижена на 13,9 – 14,58% (р<0,05), в поясничных позвонках выраженное торможение остеопластических процессов со снижением части губчастого вещества на 7 – 13% (р<0,05). При облучении дозой 0,3 Гр. все явления усугубляются. Кости животных с выраженными иволютивными явлениями меньше всего чувствительны к действию облучения. Дозы 0,2 Гр. и 0,3 Гр. вызывают уменьшение зоны пролиферации епифизарного хряща плечевой кости на 3 – 4% (р<0,05), снижаются остеопластические процессы, уменьшается толщина соединительного слоя на 4 – 6% (р<0,05). При облучении малыми дозами радиации замедляется минеральный обмен, снижается количество макро- и микроэлементов. Более всего подвержены изменениям плечевые кости зрелых животных, где уменьшение количества кальция и магния достигают критических величин (20 – 25%). Использование двофакторного дисперсионного анализа показал зависимость исследуемых остеометрических показателей костей от дозы облучения. Степень влияния дозы облучения на параметры роста костей достоверные, размер диафиза плечевой кости особенно зависит от дозы облучения. Двофакторный дисперсионный анализ содержимого минеральных веществ, кальция и фосфора экспериментальных костей показал преимущественное влияние показателя дозы облучения без существенной разницы для плечевых, тазовых костей и поясничных позвонков. Среди широкого спектра кальцийсодержащих препаратов мы остановили выбор на антирезорбционом препарате, который применяется для лечения аллергических заболеваний, гипермагнийемии и гипокальцийемии, недостаточности паращитовидных желез. Препараты кальция включены к протоколам лечения явлений остеопороза и остеопении в таких странах как Япония, США но данные препараты используются в основном с пероральным приминением, поэтому наш выбор пал на препарат «кальций-глюконат» с парентеральным методом введения. Остеопеническое состояние отмечалось в экспериментальной группе животных, которые облучались дозой в 0,3 Гр. После проведения коррекции данным препаратом остеометрические показатели крыс разного возраста свидетельствуют об уменьшении процессов торможения роста, особенно у молодых животных. Ширина проксимального и дистального эпифиза плечевой кости, где разница с контролем у молодых животных составила 1,23% (р>0,05) та 1,05% (р>0,05), у зрелых крыс – 2,8% (р>0,05), 2,74% (р>0,05), у старых 13,21% (р<0,05) и 14,08% (р<0,05). Гистологически отмечаем уменьшение разрывов между собой в остеонном комплексе, особенно у крыс молодого возраста, меньше у крыс зрелого возраста. У крыс молодого возраста в диафизе плечевой кости восстанавливаются непрерывные линии цементации. Восстанавливается количество остеобластов. Улучшаются пролиферативные процессы в плечевой кости у старых крыс особенно в дистальном эпифизарном хряще, но данные показатели к контрольной группе не возвращаются. Препарат «Кальций-глюконат» увеличивает резистентность костей скелета к действию облучения в низких дозах радиации, уменьшает явления деструкции костной ткани и явления остеопороза.

Presented work is dedicated to study the features of structural changes of the skeletal bones and their chemical composition changes under the impact of low-doses radiation, as well as to identify possibilities of correction of morphological changes with the "Calcium gluconate" drug. Anatomical experimental study results shows significant morphological changes and chemical composition changes of rat’s bones of different age as an impact of varying degrees of low-dose radiation exposure. The changes of chemical composition of bones are characterized by the increase of content of moisture and hydrophilic elements of potassium and natrium, reduction of mineral saturation of bone, mainly due to a calcium. The level of calcium, that one of the first reacts on a damage in all age-related groups, suffers most. According to the experiment results there are notable evidences that low - doses radiation causes insignificant slowing down of skeletal bones growth and shaping rates among young rats, while among older rats the osteopenia phenomenon especially in the cancellous bones is the most evident. The corrective drug "Calcium gluconate" which was used during the experiment proved itself effective to reduce osteopenic phenomena that occured in the studied bones of animals of all age groups under the impact of radiation in low doses. Corrector increases the resistance of bones against radiation impact, reduces morphological results of bones destruction and reduces the effect of osteoporosis especially at a young age.