Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Морфо-функциональные возрастные измененияроста и формообразования костей скелета и их реадаптация при клеточной дегидратации организма

ВАК РФ 03.00.11, Эмбриология, гистология и цитология

Автореферат диссертации по теме "Морфо-функциональные возрастные измененияроста и формообразования костей скелета и их реадаптация при клеточной дегидратации организма"

?ТБ ОД

- /і'Г'-С

і з да *

КИЇВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

На правах рукопису

РЕМІНЕЦЬКИЙ Борис Ярославович

МОРФО-ФУНКЦЮНАЛЬНІ ВІКОВІ ЗМІНИ РОСТУ І ФОРМОУТВОРЕННЯ КІСТОК СКЕЛЕТУ І ЇХ РЕАДАПТАЦІЯ ПРИ КЛІТИННІЙ ДЕГІДРАТАЦІЇ ОРГАНІЗМУ

03.00.11 - ембріологія, гістологія і цитологія

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Київ -1996

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Тернопільському державному медичному інституті їм. академіка І.Я. Горбачевського

Наукові Заслужений діяч науки і техніки України,

керівники: доктор медичних наук, професор

Федонюк Ярослав Іванович

кандидат біологічних наук Волков Костянтин Степанович

Офіційні доктор біологічних наук

опоненти: Родіонова Наталія Василівна

Провідна

організація:

Заслужений працівник народної освіти України, академік АН ВШ України, професор Рудик Станіслав Костянтинович

Науково-дослідний інститут ортопедії

і травматології, м. Київ

/Лз£ахист дисертації відбудеться 1996 року о

“ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.01.01.13. при Київському університеті імені Тараса Шевченка за адресою: вул. Глушкова,2, Інститут фізіології Київського університетуімені Тараса Шевченка

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Київського університету імені Тараса Шевченка

Автореферат розісланий " ^1996 р.

Вчений секретар спеціалізованої Вченої ради, кандидат біологічних наук, доцент

Данилова О. В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Проблемою біологи старіння цікавляться в останні роки не тільки біологи та клініцисти, але й економісти, демографи, соціологи. В основу вікових особливостей організму багато вчених ставлять зміну адаптаційних можливостей (Фролькис В.В., 1982; Воложин А.М., Субботин Ю.К., 1987).

Для дослідження динаміки пристосувальних змін у різні вікові періоди перспективною моделлю вважається кісткова система, що функціонує на протязі життя як основа опорно-рухового апарату і активний учасник гемопоезу та обміну речовин { Ковешников В.Г., ФедонкжЯ.И., 1982; Родионова Н.В., 1983; Me Lain J.В. etal., 1983).

Ряд специфічних умов праці (у гарячих цехах, глибоких шахтах вугільних басейнів, у спекотливому кліматі, а також у невагомості на орбітальних суднах), посилені тривалі фізичні навантаження призводять до дегідратації організму (Т.Г.Мьісляева, 1986; А.Н.Ажаев идр., 1990; Я.Я.Боднар, 1990; В.Г.Ковешников, Л.І.Чистолінова, 1991). Також багато патологічних станів супроводжується більше чи менше вираженими порушеннями водно-електролітного гомеостазу (Батчаева Г.М., 1985; Балдаруева Г.В.,1988). Зневоднення становить особливу небезпеку у новонароджених та дітей раннього віку, водний обмін котрих значно перевищує аналогічні показники у дорослих (Гуленков С.М., 1988). Яскраво виражений клітинний ексикоз у структурі зневоднення організму спостерігається в післяопераційний період при інтенсивній терапії розчинами солей, при швидкому введенні гідрокарбонату натрію та нирковій недостатності. Даний тип зневоднення спостерігається також при пухлинах надниркових залоз, при

серцевій недостатності та цирозі печінки (Жалко-Титаренко В.Ф., 1989).

Проблемі зневоднення організму присвятили свої праці морфологи, які вивчали перетворення у внутрішніх органах при дегідратації (Балдаруева Г.В., 1988; Мопіад М. еі аі, 1988; Виноградов В.В. и со-авт., 1989). Однак потрібно врахувати, що чистого зневоднення не буває (Федоров О.Л. и соавт., 1981; Боднар Я.Я., 1990), воно супроводжується порушеннями електролітного обміну, так чи інакше пов'язаного з депо мінеральних іонів, яким є скелет. На фоні широко представлених даних про вплив фізичних навантажень на структуру та обмін кісток (Антипов С.Г., 1977; Федонюк Я.І. та співавт., 1985) лише зрідка виходять екологічні роботи, пов'язані з морфологією скелету (Сикора В.З. та співавт., 1989; Чистолинова Л.И., 1992). У літературі відсутні дані про реакцію скелету тварин різних вікових груп на клітинне зневоднення організму, про онтогенетичні особливості ролі кістяку у процесах адаптації до дегідратаційного фактору, що ускладнює з'ясування патогенезу ексикозу. Вирішення проблем біологічної адаптації кісткової системи повинне передбачати комплексне вивчення перетворень при клітинній дегідратації організму шляхом поєднаного використання сучасних методів дослідження.

Мета роботи. Вивчити вікові закономірності адаптаційних та реадаптаційних змін у трубчастих кістках при різних ступенях клітинного зневоднення організму в умовах експерименту.

Завдання дослідження.

1. Вивчити особливості структури епіфізарного хряща та компактної речовини діафізу, макроелементний склад довгих трубчастих кісток інтактних тварин різних онтогенетичних періодів.

з

2. Виявити діапазон адаптаційних змін деяких показників будови та мінералізації кісток скелету в умовах клітинної дегідратації легкого, середнього та важкого ступенів у тварин трьох вікових груп: а) молоді тварини (ювенільний період); б) зрілі тварини (репродуктивний період); в) старі тварини.

3. Встановити морфологічні та метаболічні прояви реадаптацій-них процесів у трубчастих кістках скелету молодих, зрілих і старих тварин після моделювання клітинного сублетального зневоднення.

Наукова новизна роботи. На основі застосування комплексного підходу до вирішення завдань (поєднання анатомічного, гістологічного, електронно-мікроскопічного, морфометричного, біохімічного, хіміко-аналітичного методів) виявлені морфофункціональні прояви адаптації епіфізарного хряща та компактної речовини діафізу довгих трубчастих кісток молодих, зрілих та старих тварин до різних ступенів клітинного зневоднення. Вперше встановлені вікові особливості динаміки реа-даптаційних змін після припинення дії дегідратації на організм та переходу на звичайний питтєвий режим. Визначений ступінь сповільнення росту та обміну речовин трубчастих кісток та порушень, викликаних клітинним зневодненням у структурі хрящової пластинки росту та компактної речовини у кістках тварин трьох онтогенетичних груп.

Теоретична та практична цінність дослідження полягає у встановленні вікових особливостей будови хрящової пластинки росту та компактної речовини, темпів росту і деяких показників метаболізму трубчастих кісток в умовах легкого, середнього і важкого ступенів клітинного зневоднення та у відновний період. Це має суттєве значення для прогнозування патологічної перебудови кісток скелету при захворюваннях та деяких фізіологічних умовах існування, пов'язаних

із зневодненням організму. Результати роботи є основою для розробки лікувально-профілактичних заходів з метою попередження постде-гідратаційних деструктивних змін трубчастих кісток у віддалені терміни після відновлення водно-електролітного балансу організму на різних етапах онтогенезу.

На захист виносяться такі положення:

1. Ступінь порушення структури епіфізарного хряща та компактної речовини, мінералізації трубчастих кісток молодих та зрілих щурів залежить від тривалості впливу клітинного зневоднення.

2. Онтогенетично зумовлений низький рівень реакцій організму на клітинне зневоднення у тварин старечого віку призводить до менш виражених змін будови та деяких параметрів обміну речовин у тканині довгих трубчастих кісток.

3. На протязі перших трьох термінів реадаптації (1, 3, 6 тижні) темпи росту, показники мінеральної насиченості та активності органічного матриксу трубчастих кісток статевонезрілих щурів характеризуються подальшим відставанням від показників інтактної групи, тоді як останні 6 тижнів відновоного періоду сприяють їх максимальній нормалізації.

4. Кісткова система репродуктивних тварин у реадаптаційний період після припинення "інерційного" сповільнення росту до 6-тижневого терміну відновлює структуру епіфізарної пластинки і компактної речовини діафізу. У 12-тижневий термін остеометричні, мор-фометричні та метаболічні показники трубчастих кісток несуттєво нижчі від контрольних.

5. У відновний період у трубчастих кістках старих щурів спостерігається подальша деструкція хрящової пластинки росту, зро

стання порозності компактної речовини і розлади деяких показників мінерального та органічного обміну, у 6-тижневий термін структурно-метаболічні параметри стабілізуються, але не досягають показників в інтактних тварин.

Впровадження наукових досліджень. Результати дисертації впроваджено в навчальний процес і науково-дослідну роботу кафедр гістології, цитології і ембріології, анатомії людини, травматології та ортопедії, морфології Вінницького, Луганського, Алтайського медичних університетів; Сумського державного університету; Мелітопольського педагогічного інституту, Івано-Франківської медичної академії, Полтавської медичної стоматологічної академії; Тернопільського, Кримського, Львівського медичних інститутів; Білоцерківської сільськогосподарської академії; лабораторії патоморфології та експериментальної патології Київського та Харківського НДІ ортопедії та травматології.

Апробація роботи і публікації. Матеріали дисертації доповідалися та обговорювалися на Міжнародних конгресах (Kracov, Poland, 1992; Olstyn, Poland, 1993; Lisboa, Portugal, 1994; Тернопіль,Україна, 1995), на Міжнародних наукових зїздах та конференціях (Полтава, 1992; Саратов, 1993; Москва, 1994), у школі "Біологія опорно-рухового апарату" (Харків, 1992, 1994), на регіональних конференціях. Основний зміст дисертаційної роботи відображено у 17 наукових роботах.

Структура і об'єм дисертації. Дисертація викладена на 227 сторінках (основного тексту 146 сторінок). Робота включає вступ, огляд літератури, опис матеріалу та методів досліджень, розділ результатів власних досліджень, обговорення результатів, висновки.

Дисертація ілюстрована 45 мікрофотографіями, 41 таблицею та графіками. Список літератури включає 203 джерела (у тому числі 57 зарубіжних).

Особистий внесок дисертанта полягає у формулюванні мети і основних завдань роботи, проведенні експериментальних досліджень, обробці, аналізі й узагальненні одержаних результатів.

МАТЕРІАЛ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ

Дослідження проведене на 252 (126 експериментальних та 126 інтактних) білих безпородних щурах-самцях трьох вікових груп згідно класифікації за В.І. Западнюком (1983), які становлять 3 серії:

1 серія: 2-місячні статевонезрілі (ювенільні) тварини, вага тва-

рини 90-100 г;

2 серія: 6-місячні репродуктивні тварини вагою 220-230г;

3 серія: 20-місячні тварини періоду виражених старечих змін ва-

гою 350-380 г.

Для постановки експерименту ми скористались класифікацією порушень водного гомеостазу, які застосовують в реаніматології 1-го ММІ ім. Сечензва, де виділяють клітинний та позаклітинний типи дегідратації. За величиною водного дефіциту розрізняють три ступені клітинного зневоднення: легкий (дефіцит клітинної вологи досягає 2-5 % ваги тіла), середній (5-10 % ваги тіла) і важкий (більше 10 % ваги тіла) (Берхин Е.Б., Иванов Ю.И., 1972). Експеримент на тваринах виконувався відповідно до "Правил проведення робіт з експериментальними тваринами" (1977).

Для моделювання клітинного зневодення піддослідним тваринам згодовували високомінералізовану їжу: висушений овес і сухарі, давали пити 1,5 % розчин кухонної солі. Ступінь клітинного зневоднення залежить від тривалості утримання тварин на ви-сокомінералізованованому раціоні (згідно раціональної пропозиції). Розподіл експериментальних тварин кожної вікової серії на групи представлений у таблиці 1.

Таблиця 1

№ Ступені № Терміни

групи зневоднення групи реадаптації

1 Легкий 6 4 1 тиждень 6

2 Середній 6 5 3 тижні 6

3 Важкий 6 6 6 тижнів 6

7 12 тижнів 6

Кількість експериментальних 18 24

тварин

Після досягнення сублетального ступеня клітинного зневоднення тварин 4, 5, 6 і 7-ї груп переводили на загальний раціон віварію з метою виявлення реадаптаційних змін у кістковій системі у терміни 1,

З, 6 і 12 тижнів.

Після завершення експерименту тварин виводили з досліду де-капітацією під ефірним наркозом і проводили їх скелетування. Виділяли плечові, стегнові та великогомілкові кістки. Остеометрія проводилась за Оие^ (1979) з точністю до 0,01 мм. Програма остеометрїї трубчастих кісток включала такі показники: найбільші довжину кістки, ширину проксимального епіфізу, ширину середини діафізу, передньо-задній розмір середини діафізу і ширину дистального епіфізу.

Гістологічно вивчались компактна і губчаста речовина кісток, епіфізарні хрящі. Готувались гістологічні препарати за загальноприйнятими методиками, зрізи забарвлювали гематоксилін-еозином і за ван-Гізоном. Морфометричні дослідження хрящової і кісткової тканини проводили за А.А. Гуцолом, Ю.Ю. Кондратьєвим (1986) з допомогою окулярного гвинтового мікрометра та стандартної сітки. Трансмісійні ультраструктурні дослідження епіфізарного хряща здійснювали за допомогою електронного мікроскопу ЕМВ-100 ЛМ.

Вміст води визначали за різницею маси вологої та висушеної до постійної ваги кістки. За вагою спалених у муфельній печі кісток встановлювали загальну кількость мінеральних речовин. Вміст макрое-ленментів (кальцію, калію, натрію, магнію) визначали на атомному абсорбційному спектрофотометрі С-115 за загальноприйнятими методиками. Кількість фосфору визначалась на фотоелектрокалориметрі за Брігсом (Нененко Б.А., Молдакулова М.М., 1980).

Визначеня вмісту загального білка, глюкози, активності лужної і кислої фосфатаз здійснювали за загальноприйнятими методиками у модифікації кафедри біохімії Тернопільського медінституту на фотоелектрокалориметрі КФК-2. Кількісний аналіз загальних ліпідів проводили за біотестами фірми "І.асііета". Активність К\Ыа+-АТФази, ката-лази і цитохромоксидази визначали на спектрофотометрі СФ-16.

Отримані цифрові дані оброблялись на персональному комп'ютері ІВМ з обчисленням середнього арифметичного (М), його помилки (т), середньоквадратичного відхиленя (сигма) та достовірності різниці за Стьюдентом. Різниці вважались достовірними, якщо ймовірність помилки була меншою 5 % (р<0,05).

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

При комплексних дослідженнях структури та обміну довгих трубчастих кісток інтактних тварин нами встановлені суттєві відмінності у трьох вікових фупах. Темпи росту трубчастих кісток щурів ювенільного віку найвищі (на це вказують параметри остеометрП), що узгоджується з даними ряду авторів (Ковешников В.Г., Федонюк Я.И., 1982; Чистолинова Л.И., 1992). Тому в кістках статевонезрілих тварин ширина метаепіфізарного хряща та його основних зон досягає максимальних значень, з віком хрящ вужчає (табл. 2). Як організм тварин в цілому, так і трубчасті кістки щурів дорепродукгивного віку, містять майже на третину більше води у порівнянні з 2 серією експериментальних тварин; у тканинах плечової, стегнової і великогомілкової кісток щурів старечого віку наводненість ще менша (табл. 2). Одночасно з віком зростає частка неорганічних солей у перерахунку на суху вагу кісток. Аналогічні зміни описані і в кістках людини (Арифова Г.П., 1985).

Морфофункиіональні зміни кісткової системи щурів різних вікових груп при клітинній дегідратації організму При моделюванні легкого ступеня зневоднення у щурів ювенільного віку відбувається послаблення проліферативних процесів у хрящовій пластинці росту, збільшення об’єму проміжної речовини між колонками хондроцитів і достовірне зменшення більшості морфометричних показників. Із збільшенням ступеня зневоднення посилюються деструктивні явища, порушуються процеси нормального старіння клітин, сповільнення темпів дегенерації та утворення кістко

Таблиця 2

Деякі параметри структури та водно-сольового обміну кісток інтактних щурів трьох вікових груп

ПОКАЗНИКИ І ПЛЕЧОВА X ±Бх СТЕГНОВА X ±Бх В/ГОМІЛКОВА Х±Бх

Довжина кістки, мм М 23.17 ±0.19 30.98 ± 0.28 33.06 ± 0.33

3 27.48 ± 0.21 36.48 ± 0.33 37.60 ± 0.36

с 28.21 ± 0.005 37.39 + 0.007 38.31 ± 0.007

Ширина епіфі-зарного хряща, мкм м 287.49 + 3.15 129.12 ±2.30 304.34 ± 3.45

3 151.01 +0.59 76.74 ± 0.41 109.37 ± 0.59

с 119.61 ±0.72 45.14 ±0.33 33.49 ± 0.21

Ширина зони проліферації', мкм м 141.37 ±2.05 66.84 ±1.28 163.56 + 2.35

3 67.19 + 0.16 22.93 ± 0.05 42.39 ±0.16

с 51.68+0.41 19.14 ±0.13 14.58 ±0.13

Вміст води, % м 31.07+0.13 25.78 ± 0.08 25.68 ± 0.08

3 21.59 ±0.04 22.14 ±0.05 21.08 ±0.08

с 17.23 + 0.02 18.78 ± 0.02 18.69 ±0.03

Вміст мінеральних речовин, ' % /суху вагу м 57.61 ± 0.64 60.08 ± 0.80 61.34 ±0.80

3 66.34 ±0.38 67.58 ± 0.59 67.58 ± 0.59

с 67.82 ±0.03 68.17 ±0.01 69.49 ±0.02

М - молоді тварини, 3 - зрілі тварини, С - старі тварини вого матриксу. Зникає колонкоподібне розташування хрящових клітин, звужуються ділянки росту за рахунок зменшення ширини зон проліферативного (на 10,20 % -12,50 %) та дефінітивного хрящів (на 6,30 % - 8,80 %) (мал. 1). При важкому ступені зневоднення на межі з діафізом з'являються просторі порожнини резорбції, що свідчить про дистрофію кісткової тканини. Для білих щурів характерна висока

ростова активність кісток з практично постійним функціонуванням джерела поздовжнього росту - епіфізарного хряща (Западнюк И.П., 1983). Проте у тварин статевозрілого та старечого віку відхилення від норми у будові пластинки росту під впливом зневоднення менш суттєві, що пов'язано із вищим адаптивним потенціалом у перших та значно нижчою інтенсивністю росту кісток у других. Зокрема, при сублетальному зневодненні організму зрілих щурів краї епіфізар-них хрящів трубчастих кісток стають нерівними. Межі між зонами ростової пластинки згладжені. Сам хрящ у порівнянні з контролем незначно потоншується.

У діафізах трубчастих кісток, починаючи з легкого зневоднення, виявляються лінії склеювання, мозаїчні плями та порожнини резорбції. Порушується диференціювання молодих та зрілих остеонів, поступово згладжуються межі зон. Діафізи кісток у другій віковій групі, які характеризуються високою компактизацією кісткової речовини та зрілістю остеонів, у меншій мірі піддаються остеотоксичному впливові ек-сикозного навантаження. Компакта трубчастих кісток старих щурів на клітинне зневоднення реагує підвищеною порозністю остеонного шару та невнормованою резорбтивною активністю. Більшість остеоцитів мають пікнотично змінені ядра. Виявлена велика кількість зруйнованих вставних пластин із широкими порожнинами резорбції.

Деструктивні зміни пластинки росту виявлені і на субклітинному рівні. Зменшення розмірів ядер хондроцитів та хондробластів, переважання в каріоплазмі гетерохроматину, фрагментація і дегрануляція цистерн гранулярної ендоплазматичної сітки свідчать про зниження білоксинтезної функції цих клітин в умовах дегідратації. В цитоплазмі більшості хондроцитів спостерігаються розширення цистерн і вакуо

лей, набряк і просвітлення матриксу мітохондрій, дестабілізація і деструкція їх мембран. Що стосується співвідношення кількості зрілих диференційованих та недодиференційованих хондробластів і хрящових клітин, то воно різко порушується у сторону збільшення частки останніх у тканині старих щурі, що узгоджується з даними літератури

-і.

(Подрушняк Е.П., 1989). Дегідратаційне навантаження суттєво поглиблює таку незбалансованість. В хондроцитах старих щурів швидко наступають ознаки функціонального виснаження, що проявляється поєднанням явищ гіпертрофії ядерця, інвагінації ядра та збільшенням площі гетерохроматинових ділянок (Cameron D.A., 1982; Н.В. Родіо-нова, 1983).

Внаслідок порушень структури хрящової пластинки росту, які виявлені на тканинному та клітинному рівнях, знижуються темпи росту кісток, про що свідчать зміни показників остеометрії. Найзначніше зменшується довжина трубчастих кісток та розміри епіфізу (відповідно, на 3,88 - 4,26 % і 1,75 - 2,71 %) у 1 серії експериментальних тварин (статевонезрілі щурі).

Утримання тварин ювенільного віку в умовах клітинного зневоднення призводить до значної демінералізації трубчастих кісток, яка супроводжується евакуацією кальцію та фосфору. Загальна зольність трубчастих кісток зменшена на 10,20 % - 11,34 % (мал. 2). Продовжує наростати кількість натрію (на 15-18 %) у зв'язку з надлишковим його поступанням; його вміст утворює "ножиці" із кількістю кальцію, що спостерігали дослідники, вивчаючи вплив різних режимів рухової активності (Федонюк Я.И., Ковешников В.Г., Романюк А.Н. и соавт.,1986). Кісткова тканина статевозрілих у меншій мірі страждає від мінерального дисбалансу (втрати неорганічних солей становлять

3,87 - 4,36 %), а тканина тварин 3 вікової серії демінералізується на 2,83-3,13 % у порівнянні з показниками інтактної групи. Втрата вологи кістками тварин трьох серій становить, відповідно, 12,20 - 13,49 %, 9,24-10,11 % і 6,34-7,68 %.

При дослідженні обміну органічного матриксу кістки при клітинному зневодненні одночасно з надлишком вільного колагену визначається перенасичаність кісткової тканини жиром та жирними кислотами, надлишок яких взаємодіє з кальцієм. В результаті утворюються нерозчинні мила, і всмоктування кальцію у кишечнику порушується, що веде до остеопорозу та остеомаляції (Суслова О.Я., Шумада И.В., Меженина Е.П., 1984). Тканина трубчастих кісток збіднюється на енер-гомісткі вуглеводи (у першій серії - на 14,21 - 15,86 %; у другій - 4,65 -4,91 %; у третій - на 2,08-2,27 % у порівнянні з контролем). Спадає активність учасників кісткотворних процесів: лужної фосфатази, ката-лази і цитохромоксидази, що узгоджується з даними ряду авторів (Емельяненко Е.О., 1982). На противагу цьому зростає активність

кислої фосфатази та калієво-натрієвої помпи. Таким чином, при клітинному ексикозі ферментативні розлади у кістковій тканині статевонезрілих та старих піддослідних тварин досягають суттєвіших значень у порівнянні із аналогічними показниками середньої вікової групи.

Реадаптаційні зміни кісткової системи щурів різних вікових груп після клітинної дегідратації важкого ступеня

Після переведення піддослідних тварин на звичайний питтєвий режим спостерігаються інерційне продовження розпаду росту, формотворення та метаболізму трубчастих кісток, причому тривалість періоду відставання морфофункціональних показників від контрольних залежить від віку організму. Так, в одно-, три- та шеститижневі

відновні терміни у кістках статевонезрілих щурів спостерігається дезорганізація структури хрящової пластинки росту , що корелює із сповільненням лінійного росту кісток (Хавико Т.И., Амелин А.З., 1981). Мітотична активність повністю пригнічена. Краї хряща порізані, межі зон згладжені. Хондроцити дрібні, сплющені, погано забарвлюються. Вужчає пластинка росту. Описова характеристика забарвлених гема-токсилін-еозином і за ван-Гізон гістологічних зрізів епіфізарних хрящів трубчастих кісток тварин другої серії у б- і 12-тижневі терміни реадаптації вже незначно відрізняється від інтактної групи тварин. Лише несуттєво збільшений вміст проміжної речовини між колонками хрящових клітин нагадує про копишню деструкцію. Показники морфометрії пластинки росту трубчастих кісток старих щурів також незначно відстають від контрольних показників (мал.1).

У діафізах трубчастих кісток статевонезрілих тварин грубоволокниста тканина заповнює усе поле зору. Лінії склеювання тісно прилягають одна до другої, утворюючи мозаїчні смуги. Площа компактної речовини і діафізу продовжують скорочуватися. Некальцино-вані, позбавлені клітин ділянки остеоїдної тканини чергуються з ділянками мозаїчних структур. Порожнини резорбції зустрічаються усюди на межі остеонного шару та внутрішніх генеральних пластинок. У віддалені терміни відновного режиму структури діафізу у першій серії експерименту наближаються до норми, хоча повного нівелювання наслідків зневоднення не спостерігається.

У діафізах плечової, стегнової, і великогомілкової кісток щурів зрілого віку переважає грубоволокниста кісткова-тканина, яка сповільнено перебудовується у пластинчасту. Помітні лінії склеювання, мо заїчні ділянки та порожнини резорбції. Показники морфометрії, однак,

Ширина зони проліферації епіфізарного хряща плечоМал. 1. вої кістки щурів трьох вікових груп при клітинному зневодненні (у процентах до контролю)

Ступені зневоднення:

1 - легкий

2 - середній

3 - важкий

Терміни реадаптації: 4 - 1 тиждень

5-3 тижні

6-6 тижнів

7-12 тижнів

Мал. 2. Динаміка вмісту неорганічних солей у кістках

щурів трьох вікових групах при клітинному зневодненні (у процентах до контролю)

Ступені зневоднення:

1 - легкий

2 - середній

3 - важкий

Терміни реадаптації':

4-1 тиждень

5-3 тижні

6-6 тижнів 7 -12 тижнів

свідчать про компенсаторне прискорення остеогенетичних процесів у 12-тижневий період реадаптації. Особливістю компакти старих щурів є залишкові просторі поротичні області та "розпушений” вигляд кісткової речовини.

При субмікроскопічному дослідженні епіфізарного хряща стегнової кістки у зоні проліферації можна зробити заключення про стабілізацію змін, викликаних сублетальним зневодненням. Однак очікуваного повного відновлення структурних елементів хондроцитів та проміжної речовини не виявлено. В умовах реадаптації протягом 12 тижнів після клітинної дегідратації в дистальному епіфізарному хрящі стегнової кістки у першій та другій експериментальних серіях спостерігається багато крупних, з великим об'ємом цитоплазми хондроцитів із задовільним структурно-функціональним станом. У таких клітинах ядра мають неглибокі інвагінації, рівномірно забарвлену каріоплазму з переважанням еухроматину. Добре розвинутий гранулярний ендоплазматичний ретикулум представлений великою кількістю канапьців з рибосомами, а також гіпертрофія комплексу Гольджі і мітохондрій відображають активні білок-синтетичні процеси , необхідні для оновлення органічного матриксу міжклітинної речовини.

Аналізуючи дані хімічного складу досліджуваних кісток у відновний період, можна відмітити, що різниця у вмісті мінеральних та органічних речовин у порівнянні з інтактними тваринами поглиблюється в одно- та тритижневі терміни. "Інерційне" погіршення основних параметрів обміну неорганічних солей, очевидно, пояснюється, згідно даних Я.Я. Боднара і Н.І. Яреми (1989), першочерговою ліквідацією зниження мінеральної насиченості життєво важливих органів. При цьому у першу чергу страждає кісткова тканина. Проте у 6- і 12-

тижневий терміни реадаптації усі показники обміну кісток тварин першої та другої експериментальних серій стабілізуються і неухильно наближаються до значень в інтактних тварин (мал.2). Найповнішим внормуванням метаболізму характеризується тканина статевозрілих щурів. Насиченість мінеральними речовинами тканини трубчастих кісток даної вікової серп відстає від контролю на 4,49 - 4,81 % (у третій серії відповідний показник становить 5,08 - 5,54 %).

В останній термін відновного періоду показники обміну органічного матриксу кісток статевозрілих щурів найменше відстають від контрольних значень. Зокрема, повністю згладжується різниця у вмісті загального білку і жиру. Кількість вуглеводів менша у порівнянні з інтактними показниками на 3,23 - 3,55 %. Даний параметр у статевонезрілих щурів становить 7,58 - 8,15 %. Також у першій серії остеопороз супроводжується зниженням активності лужної фосфатази, каталази і цитохромоксидази. Вміст вуглеводів у трубчастих кістках тварин старечого віку порівнянні з контролем зменшений на 4,78 - 4,91 %. У тканині усіх вікових груп визначається мінімальний надлишок кількості білка і жиру.

Результати проведеного дослідження становлять основу вивчення адаптаційних та відновних процесів у кістковій тканині; з'ясування діапазону її компенсаторних можливостей в різні вікові періоди необхідне для проведення лікувально-профілактичних заходів з метою корекції дегідратаційних змін скелету в залежності від ступеня зневоднення та віку.

ВИСНОВКИ

1. Порушення структури епіфізарної пластинки росту, компактної речовини діафізу та мінералізації трубчастих кісток скелету при клітинному зневодненні організму мають неспецифічний характер і проявляються у сповільненні епіфізарного та периостального росту, посиленні резорбтивних процесів і порушенні структури хрящових клітин.

2. Характер і ступінь змін розмірів, будови та обміну речовин плечової, стегнової та великогомілкової кісток залежать від тривалості дії дегідратаційних факторів та віку організму.

3. Зниження темпів росту, порушення структури епіфізарного хряща і компактної речовини трубчастих кісток під впливом клітинного зневоднення найбільше виражені у скелеті статевонезрілих щурів, менше - у тварин репродуктивного віку і ще менше - у кістках щурів старечого віку.

4. Реадаптаційні зміни трубчастих кісток статевонезрілих щурів характеризуються інерційними порушеннями їх росту, морфології епіфізарної пластинки, ультраструктури хондроцитів та деяких параметрів метаболізму протягом 3-6 тижнів. У 12-тижневий відновний термін пришвидшено відбуваються процеси внормування, які у значній мірі компенсують відставання у розвитку скелету.

5. У реадаптаційний період кістки тварин репродуктивного віку до 6-тижневого терміну відновлюють темпи росту та структурно-метаболічні показники, вони незначно відстають від контрольних.

6. У відновний період у трубчастих кістках старих щурів спостерігаються інерційні порушення будови і метаболізму, у 6-тижневий

термін показники морфометрії, мінеральної насиченості та активності деяких ферментів стабілізуються, проте значно відстають від норми.

7. Отримані дані дозволяють встановити загальнобіологічні закономірності впливу екстремальних факторів на структурну організацію епіфізарного хряща і компакної речовини, інтенсивність росту та мінералізацію довгих трубчастих кісток і можуть бути використані як морфологічне обгрунтування лікувально-профілактичних заходів при порушеннях водно-електролітного обміну організму на різних онтогенетичних етапах.

Список публікацій за темою дисертації

1. Особливості будови кісток скелету в реадаптаційний період після дегідратації організму // Ортопедия, травматология и протезирование,- 1994,- N 4.- С. 105 (Співавт. Я.І.Федонюк, В.З.Сікора, Л.Н.Баран, В.Д. Волошин, С.І. Кравців, Л.Я. Федонюк).

2. Насыщенность плечевой кости некоторыми микроэлементами при клеточном обезвоживании организма II Биология опорнодвигательного аппарата: Материалы школы,- Харьков, 1992.- С. 3941.

3. Перетворення хрящової пластинки росту під впливом клітинної дегідратації II Актуальні питання морфогенезу: Матеріали, наук. конф. - Чернівці, 1994. - С. 151-152.

4. Ультраструктурна організація хрящових клітин пластинки росту кісток щурів репродуктивного віку у реадаптаційний період II Матеріали І Міжнародного Конгресу з інтегративної антропології, 25-29 вересня 1995 р.-Тернопіль, 1995. - С. 283.

5. Вплив клітинного зневоднення організму на структуру епіфізарного хряща та діафізу трубчастих кісток у різних вікових групах // Биология опорно-двигательного аппарата : Материалы школы,-Харьков, 1994,-С. 39-41.

6. Морфофункциональные адаптационно-реадаптационные изменения в костной системе при дегидратационных нарушениях водносолевого обмена // Вісник наукових досліджень. Міжнародний науковий журнал / І Міжнародна комп'ютерна конференція "Аюуальні питання діагностики, лікування та профілактики захворювань людини",-Тернопіль, 1994. - N 1.- С. 34-36 (Співавт. Я.І.Федонюк, В.З.Сікора, С.І.Галантнж, С.І.Кравців).

7. Экспериментальное моделирование обезвоживания организма // Биология опорно-двигательного аппарата : Материалы школы.-Харьков, 1992.- С. 39-41 (Співавт. Я.Т.Велещук, В.Д.Волошин, С.І. Кравців).

8. Readaptation Alterations of the Bone Tissue in Post-dehydration Period IIIX European Anatomical Congress: Abstracts.- Kracow, Poland,

1992.- P. 72 (Співавт. Я.І.Федонюк, В.З.Сікора, В.Д.Волошин, Я.Т.Велещук, С.І.Кравців, Л.Я.Федонюк).

9. Взаимоотношение органического и минерального компонентов скелета при дегидратационных нарушениях водно-солевого обмена II XI съезд анатомов, гистологов и эмбриологов: Тез. докл.-Полтава, 1992, - С. 257-258 (Співавт. Я.И. Федонюк, Н.Х. Микула).

10. Osteogenetic Disturbance in Water and Saline Exhaustion // XVI Congress of the Polish Anatomical Society: Abstracts.- Olsztyn, Poland,

1993.- P.127 - 128 (Співавт. В.З.Сікора, Я.І.Федонюк, В.Д.Волошин, С.І.Кравців, Л.Я.Федонюк).

11. The effect of the dehydration of juvenile body on the grouth and shaping of sceleton bones II Spase Biology and Medicine: Abstracts.- X Conference.- Moscow, 1994.- P. 46-47 (Співавт. Я.І.Федонюк,

B.Д.Волошин, С.І.Кравців, М.В.Ющак).

12. Peculiarities of Tubular Bones Metabolizm in Light Degydration of Different // XIV Federative International Congress of Anatomy: Abstracts.- Lisboa, Portugal, 1994,- P. 135-138 (Співавт. Я.І.Федонюк,

C.І.Галантюк, В.Д.Волошин, С.І.Кравців).

13. Реадаптаційні зміни росту та будови трубчастих кісток щурів репродуктивного віку // Матеріали І Міжнародного Конгресу з інтегративної антропології, 25-29 вересня 1995, Тернопіль.- С. 284 (Співавт. Пришляк А.М., Штабровський І.З.).

14. Ріст, будова та формоутворення кісток скелету в умовах клітинної дегідратації середнього ступеня II Збірник статей: Вплив субекстремальних факторів на організм людини і тварин.- Тернопіль,

1994.- С. 83-86.

15. Спосіб моделювання клітинного зневоднення дрібних лабораторних тварин// Рац. пропозиція N 10 1 Тернопільський мед. інститут.- 1993 (Співавт. Кравців С.І., Волошин В.Д.).

16. Изменения химического состава костной системы при кле-

точной дегидратации // Актуальные вопросы биомедицинской и клинической антропологии.- Красноярск, 1992,- С.72. (Співавт.

Я.И.Федонюк).

17. Перебудова діафізу стегнової кістки при клітинній дегідратації / ХХХУІ піде. студ. наук. конф. з участю молодих вчених: Тез. доп.- Тернопіль, 1993 р.- С. 23.

Reminetsky B.Y. Morphofunctional Age Changes of the Growth and Formation of the Skeletal Bones in Cellular Dehydration. The thesis for a Master's degree of biology in Speciality 03.00.11 - embryology, histology and cytology. The Taras Shevchenko Kyiv University, Kyiv, 1996.

The work presents the assessment of the structure of epiphysial cartilage and compact substance, some metabolic indices of long tubular bones in the three age groups rats in cellular dehydration. The investigations show that the character and degree of morphofunctional changes in the skeletal bones depend on the age and dehydration duration. The structure of growth plate and values of mineral saturation in tubular bones of mature rats become normalised in post-dehydration period. Morphofunctional parameters of bones tissue in immature animals considerably tend to control indices after exposure to cellular dehydration, readaptation processes in the skeleton of old rats being insignificant.

Реминецкий Б.Я. Морфо-функциональные возрастные изменения роста и формообразования костей скелета и их реадаптация при клеточной дегидратации организма. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.11 - эмбриология, гистология и цитология. Киевский университет имени Тараса Шевченко, Киев, 1996.

Защищается рукопись и 17 научных работ, содержащих исследование строения и некоторых показателей обмена веществ длинных трубчатых костей крыс трех возрастных групп при действии клеточного обезвоживания и в восстановительный период. Установлено: при клеточной дегидратации характер и степень морфофункциональных преобразований костей скелета зависят от возраста и продолжительности действия дегидратации. В период реадаптации в трубчатых костях животных половозрелого возраста нормализуется структура пластинки роста и показатели минерального состава ткани. Морфофункциональные параметры тканей костей неполовозрелых подопытных животных в восстановительный период значительно приближаются к контролю, реадаптационные процессы в скелете крыс старческого возраста незначительные.

Ключові слова: трубчасті кістки скелету, ріст, будова, мінералізація, епіфізарний хрящ, вік, адаптація, реадаптація, клітинна дегідратація.