Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Динамика накопления биогенных макро- и микроэлементов в костной ткани собак в постнатальном онтогенезе и в условиях чрескостного дистракционного остеосинтеза

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Динамика накопления биогенных макро- и микроэлементов в костной ткани собак в постнатальном онтогенезе и в условиях чрескостного дистракционного остеосинтеза"

На правах рукописи

Новиков Михаил Игоревич

ДИНАМИКА НАКОПЛЕНИЯ БИОГЕННЫХ МАКРО- И МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В КОСТНОЙ ТКАНИ СОБАК В ПОСТНАТАЛЬНОМ ОНТОГЕНЕЗЕ И В УСЛОВИЯХ ЧРЕСКОСТНОГО ДИСТРАКЦИОННОГО ОСТЕОСИНТЕЗА

03.00.04 - биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Нижний Новгород - 2008

003446881

Работа выполнена в лаборатории биохимии клинико-экспериментального лабораторного отдела Федерального Государственного учреждения «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г А Илизарова»

Научный руководитель: доктор биологических наук

Лунева Светлана Николаевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук

профессор

Ерлыкина Елена Ивановна

Защита диссертации состоится «16 » октября 2008 г на заседании диссертационного совета Д 212 166 15 при Нижегородском государственном университете (603950, г Нижний Новгород, пр Гагарина, д 23), биологический факультет

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Нижегородского Государственного Университета им Лобачевского

Автореферат разослан « »_2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор биологических наук,

доктор медицинских наук профессор

Шараев Пётр Низамиевич

Ведущая организация: Тюменский

государственный

университет, г Тюмень

доцент

Корягин А С.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы В настоящее время одну из наиболее актуальных проблем здравоохранения составляют метаболические остеопатии [Верткин A JI, 2007] Усугубляют значимость заболеваний тяжесть социально-экономических последствий, к которым приводят патологии опорно-двигательной системы Переломы, связанные с минимальной травмой, не только являются специфическими проявлениями остеопорозного процесса, но и определяют физические, моральные и экономические потери больного и общества в целом [Дегтярев А А , 2003] При этом наиболее тяжелые последствия связаны с переломами бедренной кости, при которых показатели смертности, инвалидности и стоимости медицинского лечения выше, чем при других, вместе взятых, видах переломов [Ершова О Б , Семенова О В , 2003] Предполагается, что увеличение народонаселения и продолжительности жизни до 80 лет приведет к середине XXI века к троекратному возрастанию частоты переломов во всем мире [Cooper С, Campion G, Melton L J , 1997], так как к этому возрасту существенная потеря костной массы, в том числе ускоренная деминерализация костей - серьезный фактор риска Однако остеопороз - проблема не только людей пожилого возраста Так как остеопороз определяется как сравнение индивидуальной минеральной плотности кости со средними значениями пиковой костной массы у людей молодого возраста, можно сказать, что предпосылки к развитию остеопороза закладываются еще во время внутриутробного развития, в период формирования скелета [Щеплягина Л А , Моисеева Т Ю, 2003] Причиной детской остеопении также служит и наследственно детерминируемый фосфат-диабет За последние 10-12 лет замечен рост остеохондропатий головки бедренной кости - болезни Пертеса, приводящих к детской инвалидности [Крысанов В 0 , 2006]

Для решения поставленных проблем необходимо глубокое понимание сущности патогенеза того или иного заболевания опорно-двигательной системы Причина любого органического или функционального расстройства кроется не только в как таковом морфологическом нарушении, но и на уровне биохимического обмена, взаимодействии субклеточных молекулярных структур ткани [Heany R, Dowell S , 2001]

Важнейшими структурными составляющими костной ткани являются остеотроп-ные макро- и микроэлементы Исследование метаболизма макроэлементов при регенерации кости и патологических состояниях вскрыло важные закономерности и особенности их накопления в костной ткани [Авцын А П , Жаворонков А А и др , 1991] На данный момент известно, что именно минеральный матрикс ответственен за сложную архитектуру кости [Попова Л А, 2001] Наряду с этим до последнего времени существует очень мало сведений о роли микроэлементов в костной ткани, и изучение данной проблемы является целесообразным хотя бы потому, что и макроэлементы, и микроэлементы выполняют важнейшие функции в организме в целом, являясь как регуляторами, так и непосредственными составляющими макромолеку-лярных участников биоорганических взаимодействий живого организма Невозможно переоценить их значение в функционировании ферментов, гормонов, нуклеиновых кислот, белков и других биополимеров Так, кальций, как известно, входит в состав основного неорганического структурного компонента кости - оксиапатита,

таким образом, выведение из организма кальция по тем или иным причинам приводит к утере не только механических свойств костной ткани, но и нарушает баланс данного элемента в организме в целом [Аврунин А С, 2000] Дефицит меди в организме приводит к искривлению и ломкости костей, деформации скелета [Bryant F, 1964] Избыточное введение железа в растущий организм вызывает патологические изменения костей типа хондродистрофии Кашина-Бека, недостаточное его поступление приводит к тяжелопротекающему остеопорозу [Жаворонков А, 1991]

Патологию опорно-двигательной системы невозможно понять, не учитывая метаболизма биогенных элементов, так как кость - это многофункциональная анатомическая составляющая, скелет - это основное депо минеральных соединений, обеспечивающее стабильный водно-солевой обмен Более того, многие исследователи последних лет видят причины целого ряда заболеваний скелета не собственно в костной патологии, а в дисбалансе микроэлементов в организме в целом, то есть в так называемом микроэлементозе [Авцын А П, Жаворонков А А , Риш М А , Строчкова JIС, 1991] Изучение динамики накопления макро- и микроэлементов в онтогенезе позволило бы расширить представления о роли микроэлементов при репаративной регенерации кости Для понимания потребности клеточных структур кости в минеральных веществах на различных стадиях остеорепарации необходимо четкое представление о сложных синергических или антагонистических взаимодействиях элементов

После периода накопления ценных, но недостаточно систематизированных фактов, появилась необходимость изучения содержания макро- и микроэлементов в норме, исследование динамики накопления их с возрастом, а также выявление особенностей колебания концентраций в условиях травмы

Факт накопления отдельных микроэлементов в скелете с возрастом имеет немаловажное значение, так как замена этими микроэлементами ионов кальция в кристаллической решетке оксиапатита ведет к утрате механической прочности кости, ее ломкости и хрупкости Поэтому изучение обмена микроэлементов в костной системе в геронтологическом аспекте имеет большое значение для понимания сущности происходящих метаболических процессов Между тем литература по данному вопросу представлена главным образом данными по количественному содержанию микроэлементов в костной системе человека и экспериментальных животных на стадии эмбрионального и раннего постэмбрионального периода и в очень малой степени освещает вопросы обмена микроэлементов в условиях физиологической и особенно репаративной регенерации кости

Цель исследования. Определить взаимозависимость изменения содержания биогенных макро- и микроэлементов в костной ткани собак в процессе онтогенеза и в период созревания дистракционного регенерата Задачи исследования:

1 Исследовать содержание биогенных макро- и микроэлементов в компактной кости взрослых здоровых собак кальция, магния, натрия, калия, железа, меди, никеля, кадмия и марганца

2 Изучить динамику накопления биогенных элементов в онтогенезе и исследовать взаимосвязь накопления отдельных микро- и макроэлементов в костной ткани собак.

3 Исследовать изменение макро- и микроэлементного состава костной ткани экспериментальных животных в условиях чрескостного дистракционного остеосин-теза в контрлатеральной конечности и в сегментах оперированной конечности

4. Провести сравнительный анализ динамики процессов аккумулирования и выведения катионов макро- и микроэлементов в онтогенезе и при регенерации кости Положения, выносимые на защиту:

1 Накопление биогенных элементов в костной ткани здоровых собак в процессе онтогенеза происходит взаимосвязано между парами элементов калий-натрий, кальций-натрий, железо-никель, медь-никель, марганец-магний, кадмий-медь существует синергический характер соотношения, между парами элементов кальций-магний, железо-медь,железо-кальций - антагонистический

2 Максимальная скорость накопления макро- и микроэлементов обнаружена в первые 2 месяца жизни животного Зрелый регенерат и костная ткань взрослых здоровых животных содержат одинаковое количество макроэлементов, в то время, как концентрации микроэлементов достоверно различны

Научная новизна исследования. Впервые выявлено, что наибольшее накопление биогенных макроэлементов в костной ткани собак происходит в возрасте от новорожденных до 2-х месяцев Также обнаружено, что содержание кальция в костной ткани собак увеличивается до периода половозрелости, затем проявляется тенденция к его снижению Впервые показано, что количества калия и натрия в онтогенезе снижаются от возраста 4 месяца до периода выраженных старческих изменений, а минимум концентрации магния обнаружен у половозрелых животных, в дальнейшем с возрастом концентрация магния достоверно возрастает в 2 раза Впервые при исследовании содержания микроэлементов в костной ткани собак в онтогенезе обнаружено уменьшение концентрации меди и кадмия в периоде от 0 до 2-х месяцев, а затем ее увеличение Впервые найдено, что содержание никеля и железа возрастает к 2-х месячному возрасту и остается неизменным до половой зрелости Также показано, что количество марганца значительно возрастает к 2-м месяцам жизни животного, и затем после 6-и месячного возраста снижается Впервые показано, что независимо от содержания на ранних сроках созревания дистракционного регенерата к 7-му месяцу после окончания дистракции концентрация макроэлементов соответствует таковой в кости здоровых животных, а количество микроэлементов на данном сроке достоверно отличается от нормального, и продолжает изменяться

Практическое значение. В комплексе оценены изменения элементного состава неорганического матрикса костной ткани здоровых половозрелых собак в течение жизни Полученные данные позволяют судить о потребности организма в условиях травмы как в макро-, так и в микроэлементах Экспериментально обнаружен недостаток ряда микроэлементов в условиях репаративной регенерации кости Показано, что по окончании дистракции в контрлатеральной и костных отломках оперированной конечности происходят изменения состава неорганического матрикса костной ткани, сходные с таковыми в дистракционном регенерате Экспериментально обосновано сходство динамики изменений содержания магния, натрия, калия, железа, кадмия и марганца при созревании регенерата и в онтогенезе, а также обратный характер накопления элементов кальций, никель и медь

Внедрение результатов исследования. По результатам работы в клинико-диагностическую лабораторию РНЦ «ВТО» им акад ГА Илизарова внедрены методы исследования, позволяющие оценить минеральный катионный состав костной ткани в возрастом аспекте, а также его изменения в условиях травмы Материалы диссертации включены в планы выполнения курсовых и дипломных работ студентов Курганского государственного университета

Апробация и публикация работы: Материалы работы доложены на Окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации XXI века», Сургут, 2005, Всероссийской научно-практической конференции «Молодые ученые новые идеи и открытия», Курган, 2006, областном научном обществе ортопедов и травматологов, Курган, 2006, Всероссийской научно-практической конференции «Клеточные и нанотехнологии в биологии и медицине», Курган, 2007, по теме диссертации опубликовано 12 печатных работ в республиканских и областных изданиях, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК - 2 работы

Объем и структура: диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследований, заключения, обсуждения полученных данных, выводов, списка литературы, включающего 174 работ (из них 92 отечественных, 82 зарубежных), изложена на 137 страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 рисунками и 7 таблицами Диссертационная работа выполнена по плану НИР РНЦ «ВТО» им акад Г А Илизарова (номер гос регистрации 01 2003 16 067)

Содержание работы Материалы и методы исследования. В основу работы положен анализ результатов исследований, выполненных на 84 беспородных собаках в возрасте от новорожденных до периода выраженных старческих изменений Уход и содержание животных осуществлялось в соответствии с требованиями инструкции № 12/313 Министерства здравоохранения Российской Федерации «Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментальных биологических клиник» от 06 01 73 г Все животные содержались в стандартных условиях вивария, получали дозированный рацион сухим кормом Royal Canine Количество корма рассчитывалось исходя из возраста животного по рекомендациям компании производителя Доступ к питьевой воде был неограничен Эвтаназию собак проводили, исходя из сроков эксперимента, внутривенным введением 5% раствора тиопентала натрия в летальных дозах

Взятие биологического материала проводили непосредственно по прошествии эвтаназии По наружной поверхности бедра проводилось рассечение кожных покровов и мягких тканей Пилкой Джигли резецировался диафиз правой и левой голени Полученные образцы костной ткани после выделения очищали от мягких тканей, надкостницы, скальпелем вычищали внутреннюю поверхность от костного мозга и упаковывали в полиэтиленовые пакеты, маркировались и хранились при температуре -70°С

Исходя из задач исследования, экспериментальный материал был распределен на серии

Серию I составляли здоровые интактные животные в возрасте от новорожденных

до периода выраженных старческих изменений, в которую входили

11 Новорожденные щенки - 7 животных

12 Щенки в возрасте 2 месяца - 6 животных

I 3 Щенки в возрасте 4 месяца - 6 животных

14 Щенки в возрасте 6 месяцев - 6 животных

15 Взрослые половозрелые собаки - 6 животных

16 Собаки в периоде выраженных старческих изменений - 6 животных

В первой серии изучали неорганический макро- и микроэлементарный состав диафиза большеберцовой кости (правой и левой конечности) интактных животных

С целью изучения в условиях удлинения конечности по методу чрескостно-дистракционного остеосинтеза динамики накопления биогенных макро- и микроэлементов в костных отломках и регенерате, а также определения взаимосвязи накопления биогенных макро- и микроэлементов костной ткани была подготовлена и исследована II серия экспериментального материала, включающая в себя взрослых животных, у которых проводили закрытую флексионную остеоклазию большеберцовой кости с наложением аппарата Илизарова на правую голень со следующими сроками эксперимента

II 1 Прооперированные животные со сроком дистракции 14 дней - 7 животных

И 2 Прооперированные животные со сроком дистракции 28 дней - 7 животных

II 3 Прооперированные животные со сроком дистракции 28 дней, фиксации 15 дней - 7 животных

114 Прооперированные животные со сроком дистракции 28 дней, фиксации 30 дней - 7 животных

115 Прооперированные животные со сроком дистракции 28 дней, фиксации 30 дней, без аппарата 1 месяц - 6 животных

116 Прооперированные животные со сроком дистракции 28 дней, фиксации 30 дней, без аппарата 3 месяца - 6 животных

117 Прооперированные животные со сроком дистракции 28 дней, фиксации 30 дней, без аппарата 6 месяцев - 7 животных

Удлинение голени осуществляли с темпом дистракции 1 мм в сутки, ритм дистракции 0,25 мм за 4 приема По окончании эксперимента у животных каждого срока Нсерии для исследования были взяты дистракционные регенераты и интактный участок контрлатеральной конечности, симметричный сегменту взятия проб ткани из оперированной конечности

Подготовленную ткань помещали во взвешенные заранее пенициллиновые флаконы и взвешивали на электронных весах Balance 6110 (UK), предел чувствительности составил 0,0001 г После этого навески сырой компактной кости замораживали при -70 ОС и высушивали на лиофильной сушке НЕТО Liolab 3000 (Германия) в течение суток Высушенные пробы костной ткани обезжиривали смесью этанол эфир (1 1) в объеме 4-8 мл смеси на одну пробу

Костную ткань измельчали до размеров частиц около 5мм На аналитических весах Sartonus Tecator (Германия) отмеряли навеску 1,0000 ± 0,1000 г, помещали в колбу Кьельдаля емкостью 50мл и проводили влажное озоление раствором уксусного ангидрида в 57%-ной хлорной кислоте при температуре =300°С Далее проводили

спектрофотометрическое определение микро и макроэлементов [Десятниченко КС, 1992]

Параллельно взвешенный препарат кости помещали в выпарительную чашку и проводили первичный отжиг на электроплитке в течение 4х часов Затем препараты переносили в фарфоровые тигли и озоляли в муфельной печи при температуре от 700 до 800°С до исчезновения дыма Озоленный минерал в таком виде переводили в раствор

Определение ионов Mg2+ в озолятах костной ткани осуществлялось посредством использования набора реагентов «VITAL DIAGNOSTICS Spb» для определения концентрации магния колориметрическим методом без депротеинизации «MAGNESIUM "Е-FL"» Концентрацию элемента определяли на приборе «Stat Fax - 1904 Plus» (США)

Определение ионов Са2+ в озолятах костной ткани осуществлялось посредством использования набора реагентов «VITAL DIAGNOSTICS Spb» «CALCIUM FL-E» Концентрацию элемента определяли на приборе «Stat Fax - 1904 Plus» (США)

Определение содержания, железа, марганца, меди, кадмия, никеля проводилось методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии спектрофотометрии [Хавезов И, Цалев Д, 1983, Ермаченко JI А, 1997] с пламенной атомизацией на атомно-абсорбционном спектрофотометре «КВАНТ-2А» (Россия) с системой коррекции фона на основе дейтериевой лампы с полым катодом в одноламповом варианте исполнения с ручной установкой длины волны Для детектирования устанавливались следующие длины волн железо - 248,3 нм, марганец - 279,5 нм, медь - 324,8 нм, кадмий - 228,8 нм, никель - 232,0 нм Концентрирование проб не проводилось ввиду высокого предела обнаружения данных ионов - 0,1 мкг/л

Определение содержания натрия и калия осуществлялось методом атомно-эмиссионной с пламенной атомизацией на атомно-абсорбционном спектрометре «КВАНТ-2А» (Россия) при длинах волн для натрия - 589,0 нм, калия - 766,5 нм

Результаты исследований обработаны методом вариационной статистики, применяемым для малых выборок с принятием вероятности (Р), равной 0,05 Результаты представлены медианами, 25-ой и 75-ой процентилями в пересчете на сухую обезжиренную ткань Достоверность различий между группами проверяли с помощью непараметрического W-критерия Вилкоксона для независимых выборок Для исследования корреляционных связей применяли непараметрический критерий Спирмена Оценивали статистическую значимость отличий между содержанием определенного элемента в различных возрастах, отличий между содержанием того или иного элемента в костной ткани интактных животных и регенерата соответствующего возраста, а также находили корреляцию между изменением содержания элементов, имеющих связанные метаболические пути, в онтогенезе и в эксперименте

При статистической обработке результатов исследования был использован инте-граторный модуль Atte Stat 1 0 для программы Microsoft Excel, разработанный в лаборатории информационно-вычислительного центра РНЦ «ВТО» им академика ГА ИлизароваИП Гайдшевым

Результаты собственных исследований и их обсуждение При исследовании накопления макроэлементов в онтогенезе было обнаружены следующие закономерности наиболее интенсивное депонирование макроэлементов происходит в раннем возрасте, а именно в первые 2 месяца жизни (см табл 1)

Таблица 1

Динамика накопления макро- и микроэлементов в большеберцовых костях собак в онтогенезе

Содержание элементов

Возраст Кальций, г% Магний, Г°/о Натрий, г% Калий, мгУо Железо, М1% Медь, М1% Никель, мг% Кадмий, мкг% Марганец, мг%

Новорождённые животные 2,85 *,7 2,64-6,15 2,05,7 1,39-2,67 0,03 *,7 0,03-0,05 0,003 *, 7 0,003-0,014 0,033,7 0,019-0,047 0,283 *, 7 0,235-0,49 0,025 *, 7 0,016-0,042 1,167 *, 7 0,944-1,849 0,002*, 7 0,001-0,007

2 месяца 43,59* Д, 7 41,82-46,42 8,83 * Д, 7 7,36-11,77 0,50 Д, 7 0,48-0,57 2,134* Д, 7 1,949-2,978 0,127 * Д, 7 0,085-0,206 0,192*, 7 0,138-0,236 0,077 Д,7 0,057-0,098 0,666* Д, 7 0,568-1,068 0,069 * Д, 7 0,064-0,07

4 месяца 43,58, 6 41,86-45,11 6,19 * Д, 6 5,9-7,06 0,46, б 0,44-0,49 2,525 *, 6 2,379-2,7 0,098 *, 6 0,087-0,112 0,162* Д, б 0,119-0,202 0,075, 6 0,057-0,089 0,688 *, 6 0,599-0,922 0,062 * Д, 6 0,060-0,063

б месяцев 45,64 *, 6 42,26-46,39 4,11 Д,б 3,65-4,63 0,43,6 0,42-0,44 0,666 * Д, 6 0,59-0,692 0,093 *, б 0,078-0,127 0,428 * Д, 6 0,387-0,446 0,063 *, 6 0,056-0,068 1,346* Д, 6 1,097-1,616 0,067 *, 6 0,060-0,079

Половозрелые животные 55,64 Д, 6 54,21-59,17 1А6 1,48-1,87 0,41,6 0,31-0,49 0,115 Д, 6 0,081-0,145 0,016 Д, 6 0,015-0,020 1,109,6 0,999-1,254 0,088 Д, 6 0,079-0,116 6,552 Д, 6 5,979-6,584 0,026 Д, 6 0,023-0,028

Период вьфаженных старческих изменений 39,68, б 37,59-45,73 3,46 *,6 3,4-5,28 0,28,6 0,25-0,32 0,103,6 0,086-0,195 0,022, 6 0,017-0,027 0,618, 6 0,608-1,257 0,059 * Д, 6 0,030-0,062 6,107,6 6,074-26,587 0,023,6 0,021-0,024

Примечание в таблице приведены значения медиан для выборок, размер выборки, 25-й и 7 5 -й процентили, здесь и далее в таблицах и рисунках знаком * показан уровень значимости отличий данной возрастной группы от половозрелых р<0,05, Д - показан уровень значимости отличий данной возрастной группы от предыдущей Р<0,05

Накопление кальция продолжалось до максимума 55,64 г% в половозрелом возрасте Максимальное содержание магния и натрия зафиксировано в возрасте 2 месяца, после чего содержание натрия с возрастом имело тенденцию к снижению, в отношении магния отмечено явление статистически достоверного снижения до минимума 1,67 мг% у взрослых животных Концентрация калия достигала максимума в 4 месяца, после чего на каждом следующем сроке достоверно снижалась

Изучение изменения содержания микроэлементов также позволило обнаружить ряд общих закономерностей Так, наибольший рост концентрации в первые 2 месяца жизни отмечен для марганца - в 35 раз, железа - в 4 раза, никеля - в 3 раза Концентрация меди в костях щенков снижалась до минимума 0,162 мг% в возрасте 4 месяца, а затем имела максимальное значение у половозрелых - 1,109 мг% Схожая динамика изменения присутствовала и для кадмия минимум 0,666 мкг% у 2-х месячных щенков и максимум 6,552 мкг% у половозрелых животных Наиболее высокое содержание железа и марганца зафиксировано в костях 2-х месячных щенков - 0,127 мг% и 0,069 мг% соответственно, наименьшее количество железа - у половозрелых животных - 0,016 мг%, концентрация марганца была минимальна у животных в возрасте выраженных старческих изменений - 0,023 мг% Содержание никеля возрастало от минимума 0,025 мг% у новорожденных животных до 0,088 мг% у половозрелых (табл 1)

Изучение скоростей изменения содержания макроэлементов с возрастом, т н количественных градиентов, выявило следующие закономерности обнаружено, что между накоплением кальция и магния существуют антагонистические взаимоотношения, которые были наиболее выражены у взрослых животных (рис 1) В свою очередь, скорость изменения содержания натрия и кальция с возрастом была синхронной (рис 2)

4-6 месяцев 6 мес -взрослые взрослые-старые

возрастные интервалы

Рис 1 Количественный градиент кальция и магния в большеберцовых костях собак в онтогенезе

6С/С, %

новорожд 2 2-4 месяца 4 6 месяцев 6 мес взрослые взрослые старые

месяца

— натрий —кальций [ возрастные интервалы

Рис 2 Количественный градиент кальция и натрия в большеберцовых костях собак в онтогенезе

При исследовании взаимосвязи накопления между микроэлементами было обнаружено существование как антагонистических закономерностей, так и явление синергизма (рис 3)

5С/С, %

новорожд 2 2 4 месяца 4 6 месяцев 6 мес взрослые взрослые-месяца________старые

-железо -медь -никель -кадмий] возрастные интервалы

Рис 3 Количественный градиент железа, никеля, меди и кадмия в большеберцовых костях собак в онтогенезе На ранних возрастах отмечено с большой скоростью параллельное накопление железа и никеля, и вплоть до половозрелого возраста скорость накопления этих элементов синхронна, лишь в поздних возрастах обнаруживалось различие в динамике изменения содержания элементов Тенденция синергического характера накопления никеля и меди прослеживалась в интервале от шести месяцев до половозрело-

го возраста, и в некоторой степени в периоде выраженных старческих изменений Замечена обратная динамика во взаимосвязи изменения содержания меди и железа

Обнаружена синхронная динамика накопления между марганцем и магнием в возрастном интервале от 2-х животных к половозрелым (рис 4)

___магний___марганец | возрастные интервалы

Рис 4 Количественный градиент магния и марганца в большеберцовых костях собак в онтогенезе

В раннем возрасте количество кальция и железа возрастало с высокой скоростью, особенно это касалось кальция В возрасте от 2-х до 6-и месяцев существенного изменения количества железа и кальция не происходило, в половозрелом возрасте отмечен выраженный антагонизм во взаимосвязи изменения содержания, когда наблюдался максимум концентрации кальция в костной ткани, количественный градиент накопления железа приобретал отрицательные значения (рис 5)

СС/С Ре, %

новорозд 2 2-4 месяца 4 6 месяцев 6 мес -взрослые взрослые

месяца__старые

| -железо -ка/ьций | возрастные интервалы

Рис 5 Количественный градиент кальция и железа в большеберцовых костях собак в онтогенезе

С целью изучения в условиях удлинения конечности по методу чрескостно-

дистракционного остеосинтеза динамики накопления биогенных макро- и микроэлементов в костных отломках и регенерате была исследована вторая серия экспериментального материала

В условиях созревания регенерата при удлинении конечности колебания концентрации ионов макроэлементов происходило по следующим схемам Изменение содержания кальция в процессе созревания регенерата происходило с возрастанием от начала эксперимента до максимума на сроке 1 месяц после снятия аппарата, составляя 59,89 г% В костных отломках наблюдался обратный процесс снижение содежа-ния до срока 1 месяц фиксации В контрлатеральной конечности существенного изменения концентрации кальция не обнаружено Максимальное количество магния зафиксировано в регенерате на стадии 14 дней дистракции, после чего из зоны регенерации магний выводился В костных отломках и в контрлатеральной конечности максимум содержания магния наблюдали на сроке 1 месяц фиксации, затем снижение до уровня в регенерате

Исследования показали, что натрий и калий в процессе заживления перелома проявляли схожую тенденцию в изменении содержания достижение максимума во всех изученных сегментах на сроке 1 месяц после снятия аппарата и снижение концентрации к окончанию эксперимента

Накопление микроэлементов носило динамически разнообразный характер, однако в ряде моментов можно выделить общие тенденции

Максимум концентрации железа в регенерате отмечен на сроке 1 месяц дистракции - 0,72 мг%, затем в процессе созревания содержание элемента снижалось до минимума 0,025 мг% на стадии 6 месяцев после снятия аппарата В костных отломках до стадии 1 месяц после снятия аппарата происходил обратный процесс - накопление железа до 0,216 мг% В контрлатеральной конечности содержание железа не подвергалось существенным изменениям

Для меди характерно накопление в регенерате от начала эксперимента до максимума 2,161мг% на стадии 1 месяц фиксации В остальных исследованных участках отмечены аналогичные тенденции Выведение меди из зоны регенерации от срока 1 месяц фиксации до 6 месяцев после снятия аппарата было более интенсивно, чем в костных отломках и контрлатеральной конечности

Концентрация никеля в процессе эксперимента увеличивалась синхронно в оперированной и контрлатеральной конечности до наибольшего значения на сроке 1-3 месяца после снятия аппарата В оперированной конечности динамика накопления была менее выраженной

В отношении кадмия во всех изученных сегментах оперированной и контрлатеральной конечности отмечено значительное снижение содержания по достижении срока эксперимента 1 месяц фиксации, после чего вторичное явление накопления как в регенерате, так и в контрлатеральной конечности

Концентрация марганца в регенерате в течение эксперимента изменялась волнообразно Так, отмечено максимумы содержания марганца в регенерате на сроках 14 дней дистракции - 0,024 мг%, 15 дней фиксации - 0,017 мг% и 3 месяца без аппарата - 0,029 мг% В костных отломках происходило накопление марганца до максимума 0,023 мг% на стадии окончания эксперимента В контрлатеральной конечности количество марганца на начальных стадиях эксперимента изменялось несущественно, обнаружено повышение содержания марганца на сроке 1 месяц после снятия аппарата К стадии окончания эксперимента содержания марганца в изученных сегментах оперированной и в контрлатеральной конечности приходило к уровню 0,02 мг%

Таблица 2

Динамика накопления макро- и микроэлементов в костях собакв условиях удлинения конечности_

Содержание макро- и микроэлементов

Срок эксперимента, сегмент костной ткани Кальций, г% Магний, г% Натрий, т% Калий мг% Железо, мг% Медь, мг% Никель мг% Кадмий мкг% Марганец, мг%

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10

14 дней дистракции

дистракционный регенерат 21,88,7 20,19+23,18 5,41,7 5,32+5,51 0,22,7 0,2-0,28 0,611,7 0,562+0,953 0,293,7 0,267-0,296 1,277,7 1,133-1,392 0,012,7 0,009-0,029 11,252,7 10,619+11,932 0,024,7 0,02-0,027

костные отломки 53,35, 7 * 51,94+ 53,81 3,32, 7 2,98+3,61 0,34, 7 0,33-0,34 0,516,7 0,343-0,726 0,029 *, 7 0,025-0,032 0,163 *, 7 0,101+0,265 0,021,7 0,016-0,03 10,771,7 9 667-21,525 0,016 *, 7 0,012+0,019

контрлатеральная конечность 49,53,7 * 48,17-51,43 2,93, 7 2,83+3,07 0,31,7 0,27-0,36 0,356,7 * 0,283-0,42 0,006 *, 7 0 006-0,007 0,367 *, 7 0,211-0,634 0,044 *, 7 0,037- 0,049 10,161,7 7,908-13,276 0,016*, 7 0,01+0,023

1 месяц дистракции

дистракционный регенерат 26,93,7 25,33+28,5 4,98,7 4,82+5,17 0,22,7 0,21-0,27 0,60,7 0,59-0,716 0,72,7 0 677-0,764 1,67,7 1,517+1,783 0,02,7 0,014-0,018 12,556,7 11,61-14,457 0,01,7 0,014+0,015

костные отломки 52,46,7 * 50,51-52,95 6,86, 7 6,23-7,16 0,40,7* 0,38-0,41 0,55, 7 0,498-0,601 0,05 *, 7 0,042-0 054 0,404 *, 7 0,216-0 654 0 027.7 0,024-0,033 7 278 *, 7 7 0 24- 7,504 0,014.7 0,011-0,018

контрлатеральная конечность 54,17,7 * 47,27-59,63 3,7,7 3,63-3,76 0,53,7* 0,47-0,61 0,552,7 0,472+0,655 0,006 *, 7 0,005-0,007 1,01 *, 7 0,763-1,189 0,052 *. 7 0,045-0,057 11,141,7 9,637-16,707 0,016*. 7 0,013-0,019

1 месяц дистракции, 15 дней фиксации

дистракционный регенерат 34,59,7 33,62-35.72 4,77, 7 4 72+4,52 0,24, 7 0 23+0 25 0,759, 7 0 675+0 892 0,601,7 0 572-0,61 2 014,7 1,926+2,226 0 022 7 0,021-0,023 12,755,7 10 094-16 225 0017 7 0016+0 017

костные отломки 48,48, 7 47 91+48,92 6,92,7 6 65+7 14 0,50,7* 0,5-0,51 0,703, 7 0 576+0 815 0,076 *, 7 0,069-0,082 1 795,7 1,448+2,129 0 037 7 0,032-0,04 12,961,7 12,669-13 236 0015,7 0 014-0,015

контрлатеральная конечность 57,6 7* 56 6-58 62 4,00,7 3 91+4 09 0,95, 7 * 0 84-1,03 0,765, 7 0 517+1 224 0,007 *, 7 0,005-0,008 2,256, 7 2,086-2,457 0,064 * 7 0,057-0 071 11,462, 7 10,675-13 031 0,019.7 0 018-0,02

1 месяц дистракции окончание фиксации

дистракционный регенерат 56,29,7 47,37+64,27 4,54, 7 3,93+4,83 0 29,7 0,25-0,35 0,885, 7 0,349+1,524 0,352,7 0,307-0,42 2,616,7 1,49-3,695 0,027,7 0,01+0,046 16,838,7 12,060-20,255 0,016,7 0,01-0,026

костные отломки 44,79,7 32,29-8,08 7,29 *, 7 6,46+7,96 0,62,7 0,35-0,88 0 885 7 0,349-1,524 0,095 *, 7 0,017-0,206 2,299,7 1,714-2,977 0,049,7 0,001-0,146 14,557 *, 7 3,57+19.456 0,017,7 0 014+0,022

контрлатеральная конечность 63,96,7 50,97-66 85 4,43,7 3,27-6 06 1,23,7 0,37-2,16 1,132,7 0,156-2,14 0,0008 *, 7 0,0007+0,0009 2,679, 7 1,881-3,574 0,088, 7 0,001-0,217 11,803,7 3,281-21,614 0,025,7 0,019-0 033

Примечание в таблице приведены значения медиан для выборок, размер выборки, 25-й и75-йпроценгели', * - показан уровень значимости отличий регенерата от костных отломков или контрлатеральной конечности р<0,05

Таблица 2 Продолжение

Динамика накопления макро- и микроэлементов в костяк собакв условиях удлинения конечности._

Содержание макро- и микроэлементов

Срок эксперимента, сегмент костной ткани Кальций, г% Магний, г% Натрий, г% Калий, мг% Железо, мг"Л Медь, М1% Никель, мг% Кадмий, мкг% Марганец, мг%

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1 месяц дистракции, 1 месяц фиксации, 1 месяц после снятия аппарата

дистракционныи регенерат 59,89, 6 39,98-59,99 3,34, 6 2,84-4,2 0,41,6 0,35-0,55 1,881,6 1,658-1,894 0,183,6 0,151-0,244 0,717, 6 0,623-0,965 0,092, 6 0,066-0,123 1,285, 6 1,201-1,588 0,006, 6 0,004-0.007

костные отломки 51,64,6 37,54^52,62 3,87, 6 3,35-4,85 1,54 *, 6 1,13-1,72 2,542, 6 2,048-2,977 0,216, 6 0,121-0,411 1,493, 6 1,162-1,99 0,181,6 0,122-0.198 3,689, 6 2,153-8,569 0,022 *, 6 0.016-0,028

контрлатеральная конечность 59,03, 6 56,11-59,32 3,63, 6 3,37-4,16 2,64 *, 6 2,42-2,78 2,843 *, 6 2,603-2,977 0,0009 *, 6 0,0009-0,001 2,506 *, 6 2,373-3,183 0,155, 6 0,149-0,221 5,669 *, 6 4,646-6,620 0,030, 6 0,017-0,050

1 месяц дистракции, 1 месяц фиксации, 3 месяца после снятия аппарата

дистракционныи регенерат 48,1,6 45,75-48,73 2,93,6 2,47-3,31 0,35, 6 0,34-0,38 0,900, 6 0,864-0,976 0,100,6 0,096-0,108 0,500, 6 0,480-0,542 0,120, 6 0,115-0,13 3,966, 6 3,641-4,318 0,029, 6 0,028-0,032

костные отломки 52,38,6 49,7-52,99 3,4,6 3,01-3,59 0,92, 6 0,88-1,00 1,400,6 1,344-1,519 0,150,6 0,144-0,163 0,100 *, 6 0,096-0,108 0,200 *, 6 0,192-0,217 1,851 *, 6 1,757-1,939 0,022, 6 0,021-0,024

контрлатеральная конечность 61,07, 6 58,13-61,81 3,04, 6 2,97-3,18 1,42, 6 1,36-1,54 1,599, 6 1,536-1,735 0,020 *, 6 0,019-0,022 0,180 *, 6 0,173-0,195 0,109,6 0,105-0,119 4,611, 6 4,533-5,213 0,024, 6 0,024-0,027

1 месяц дистракции, 1 месяц фиксации, 6 месяцев после снятия аппарата

дистракционныи регенерат 45,10,7 40,32-49,04 2,47,7 2,46-2,5 0,27,7 0,24-0,3 0,398,7 0,294-0,477 0,024,7 0,018-0,037 0,359,7 0.167-0,724 0,038,7 0,03-0,051 6,192,7 6,127-6,771 0,020,7 0,017-0,022

костные отломки 57,61 *, 7 56,46-58,12 2,99,7 2,83-3,04 0.32,7 0,28-0,33 0,379,7 0,283-0,423 0,026,7 0,023-0,029 0,432 *, 7 0,331-0,662 0,060 *, 7 0,052- 0,064 7,758, 7 7,101-8,084 0,023,7 0,021-0,024

контрлатеральная конечность 48,25,7 37,64-57,96 2,84,7 2,6-3,06 0,33,7 0,31-0,35 0,331,7 0,274-0,364 0,021,7 0,017-0,024 0,265,7 0,235-0,399 0,045,7 0,038-0,058 7,984 *, 7 7,401-9,115 0,022,7 0,021-0,025

Примечание в таблице приведены значения медиан для выборок, размер выборки, 25-й и 75-й процентили, * - показан уровень значимости отличий регенерата сгг костных отломков или контр латеральной конечности р<0,05

Был проведён сравнительный анализ динамики изменения минерального катион-ного состава неорганического матрикса кости в онтогенезе и в условиях удлинения.

Согласно результатам анализов очевидно, что значительных колебаний содержания кальция в 2-х месячной костной ткани как в отногенезе, так и в условиях регенерации не происходит. Вероятно, данное явление обусловлено тем, что к данному возрасту неорганический матрикс кости уже достаточно кальцифицирован. Так, последние три точки сравнения не имели статистически значимых различий в показателях концентрации кальция (рис. 6).

<0 о ¡5 £

0) С га

0

а ^

га

Ф 5

1

а

I

и

Срок эксперимента

Рис

Ч <ь

□ регенерат □ интактная

6. Изменение содержания кальция в процессе регенерации и онтогенеза

На всех стадиях эксперимента состав регенерата по содержанию магния статистически значимо отличался от растущей интактной кости. Концентрация магния как в 2-х месячном регенерате, так и в 3-х месячном была примерно в 2 раза ниже, чем на соответствующих стадиях онтогенеза. Однако, следует отметить явную общность тенденций к снижению содержания магния у животных обеих серий (рис. 7). При этом в регенерате этот процесс был менее выраженным. По окончании эксперимента содержание магния в регенерате и в интактной конечности находилось на одном уровне.

9,6

7,2

4,8

2,4

9

и

□ регенерат

□ интаюгная

Срок эксперимента

Рис. 7. Изменение содержания магния в процессе регенерации и онтогенез В условиях удлинения количество натрия в отломках и контрлатеральной конечности претерпевает значительные изменения (табл.2). Однако данное явление не касается содержания этого элемента в регенерате.То же явление наблюдается для динамики изменения натрия в отногенезе (табл. 1). Т.е. такой количественный баланс уровня натрия в растущей кости при прочем размахе колебаний концентраций детерминирован общей причиной.

£

га

2

з о

о

□ интактная

Срок эксперимента

□ регенерат

Рис. 8. Изменение содержания натрия в процессе регенерации и онтогенеза Динамика изменения содержания калия в процессе регенерации при меньшей количественной выраженности в целом повторяет таковую в онтогенезе. Как и в раннем возрасте у интактных животных, в регенерате от стадии 1 месяца фиксации происходит накопление калия, хотя и находится в количестве, достоверно меньшем,

чем у интактных животных. К стадии созревания регенерата количество калия снижалось, аналогично как и у интактных животных (рис. 9).

3

2,4 1,8 1,2 0,6 О

.Г

\

I регенерат

■ интактная

Срок эксперимента

Рис. 9. Изменение содержания калия в процессе регенерации и онтогенеза В отношении железа также прослеживалась общность тенденций в динамике изменения содержания в процессе роста интактной кости и регенерата, заключающаяся в снижении уровня концентрации железа. При этом согласно наблюдениям (табл. 2) очевидно, что явления, происходящие в регенерате, не повторяют таковые в отломках оперированной конечности и в пробах контрлатеральной. Т.е. изменения содержания железа, происходящие в онтогенезе и при регенерации, вероятно, подчиняются некой общей закономерности (рис. 10). По окончании эксперимента содержание железа в регенерате и в интактной конечности находилось на одном уровне. 0,44

Срок эксперимента

□ регенерат □ интактная

Анализ количественных колебаний меди показал противоположно направленные тенденции в онтогенезе и в условиях удлинения, так, на первых двух и на последней точке сравнения отмечены статистически значимые отличия в содержании меди (рис. 11).

€ 3,8

3,04

2,28

1,52

| 0,76

а?

I регенерат И интактная

Срок эксперимента

Рис. 11. Изменение содержания меди в процессе регенерации и онтогенеза Динамика изменения концентрации никеля в процессе регенерации и онтогенезе была различной (рис. 12). Накопление никеля в регенерате подчиняется тем же закономерностям, что и в других сегментах костной ткани организма в условиях удлинения (табл. 2), в онтогенезе же после резкого повышения в первые 2 месяца жизни (табл. 1) в дальнейшем существенных изменений не происходило.

□ интактная

Срок эксперимента

О регенерат

Обнаружено очевидное сходство в динамике изменения содержания кадмия со второй точки сравнения, т.е. в возрасте регенерата 4 месяца. При этом можно видеть, что на 4-м месяце эксперимента действительно происходит резкое снижение уровня кадмия во всех изученных сегментах костной ткани оперированного животного (табл. 2), после чего, вступает в силу определённая общая закономерность накопление кадмия в регенерирующейся и растущей кости (рис. 13). По окончании эксперимента содержание кадмия в регенерате и в интактной конечности находилось на одном уровне.

20 15 10 5

о

1 1 3

У

I регенерат

■ интактная

Срок эксперимента

Рис. 13. Изменение содержания кадмия в процессе регенерации и онтогенез;

Из рис. 14. можно видеть, что изменение содержания марганца в онтогенезе и при регенерации подчиняются общим тенденциям. В регенерате марганец действует в меньших количествах, однако фактически повторяет волнообразное колебание его в онтогенезе, при этом с большей выраженностью интенсивности. По окончании эксперимента содержание марганца в регенерате и в интактной конечности находилось на одном уровне.

0,08

.-, <с, Срок

I регенерат □ интактная щ эксперимента

Таким образом, общие тенденции обнаружены для изменения содержания в онтогенезе и в условиях репаративной регенерации таких элементов, как магний, калий, железо, кадмий и марганец Причина различий между динамичностью процессов депонирования и выведения в нормальном онтогенезе и в условиях травмы как для данных элементов, так и для прочих, может состоять либо в изменении конкурентных отношений в восстанавливающейся ткани по сравнению со здоровой, так и во влиянии уже существующего минерального депо организма в объеме здорового скелета взрослого экспериментального животного, а также других опосредованных и косвенных факторов

Практические рекомендации

По итогам проведенного исследования представляется целесообразным рекомендовать

1 Использовать полученные нами нормальные показатели содержания макро-и микроэлементов костной ткани при дальнейших исследованиях той или иной костной патологии

2 Учитывать макро- и микроэлементную недостаточность регенерирующейся костной ткани при составлении сбалансированного рациона питания организма в условиях травмы

Выводы

1 У здоровых половозрелых собак количество биогенных элементов в костной ткани не зависит от пола и составляет кальций - 55,64г%, магний - 1,76 г%, натрий 0,41 г%, калий - 0,115 мг%, железо - 0,016 мг%, медь - 1,109 мг%, никель - 0,088 мг%, кадмий 6,552 мкг%, марганец 0,026 мг%

2 Наибольшее накопление биогенных макроэлементов в костной ткани собак происходит в периоде от 0 до 2-х месяцев и составляет для кальция 1529%, магния - 431%, натрия - 1667%, калия более чем в 700 раз Содержание кальция в костной ткани собак увеличивается до периода половозрелости, затем имеет тенденцию к снижению Количества калия и натрия в онтогенезе снижаются от возраста 4 месяца до периода выраженных старческих изменений Минимум концентрации магния обнаружен у половозрелых животных, после чего концентрация магния достоверно возрастает в 2 раза

3 При исследовании содержания микроэлементов в костной ткани собак в онтогенезе обнаружено уменьшение концентрации меди и кадмия в периоде от 0 до 2-х месяцев на 50±9% Затем происходит увеличение их концентрации в 2-4 раза Содержание никеля и железа возрастает к 2-х месячному возрасту на 30 и 38% соответственно и остается неизменным Затем концентрация железа к периоду выраженных старческих изменений уменьшается в 6 раз Количество марганца возрастает в 32-35 раз к 2-м месяцам жизни животного, и затем после 6-и месячного возраста снижается в 2,5 раза Содержание лития в период от 0 до 6-ти месяцев увеличивается в 6 раз, снижаясь вдвое у старых животных

4 В костной ткани здоровых собак в процессе онтогенеза обнаружен антагонистический характер взаимоотношений между следующими парами биогенных элементов кальций-магний, железо-медь, железо-кальций В костной ткани

здоровых собак в процессе онтогенеза обнаружен синергический характер взаимоотношений между следующими парами биогенных элементов калий-натрий, кальций-натрий, железо-никель, медь-никель, марганец-магний, кадмий-медь

5 Независимо от содержания на ранних сроках созревания дистракционного регенерата к 7-му месяцу после окончания дистракции концентрация макроэлементов соответствует таковой в кости здоровых животных Количество микроэлементов на данном сроке достоверно отличается от нормального, и продолжает изменяться

6 По окончании дистракции в контрлатеральной и костных отломках оперированной конечности происходят изменения состава неорганического матрикса костной ткани, сходные с таковыми в дистракционном регенерате

7 Динамика изменений содержания магния, натрия, калия, железа, кадмия и марганца при созревании регенерата и в онтогенезе совпадает, для элементов кальций, никель и медь характерна обратная динамика накопления Различия состоят в величине скоростей аккумулирования и выведения

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1 Новиков М И, Накоскин Н А Динамика накопления микроэлементов в большеберцовых костях собак // Изв Челяб науч центра УрО РАН - 2006 - №3 (33) - Режим доступа http //ese ас ru/ej/fiIe/3375 - Загл с экрана

2 Накоскин Н А , Новиков М И, Канашкова Ю И Возрастная динамика содержания некоторых минеральных компонентов костной ткани щенков // Молодые ученые новые идеи и открытия материалы Всероссийской науч - практ конф молодых ученых, посвященной 85-летию со дня рождения академика Г А Илизарова и 35-летию Российского научного центра «Восстановительная травматология и ортопедия» / Под ре д проф В И Шевцова - Курган, 2006 - С 109-112

3 Колчерина В В , Канашкова Ю И, Новиков М И Некоторые особенности водного обмена у больных с переломами длинных костей скелета, сочетанными с черепно-мозговой травмой // Наука и инновации XXI века Материалы VI Окружной конференции молодых ученых - Сургут, 24-25 ноября 2005 г - Сургут, 2005 -С 28

4 Накоскин А Н, Новиков М И, Колчерина В В Содержание некоторых микроэлементов в костной ткани щенков // Наука и инновации XXI века Материалы VI Окружной конференции молодых ученых - Сургут, 24-25 ноября 2005 г - Сургут, 2005 - С 34

5 Канашкова Ю И, Колчерина В В , М И Новиков Изменения баланса электролитов у больных с переломами длинных костей скелета, сочетанных с черепно-мозговой травмой // Наука и инновации XXI века Материалы VI Окружной конференции молодых ученых - Сургут, 24-25 ноября 2005 г - Сургут, 2005 - С 35

6 Новиков М И , Накоскин Н А, Еманов А А Накопление эссенциальных элементов в костной ткани щенков и дистракционном регенерате // Актуальные вопросы ветеринарной хирургии материалы научно-практической конференции -Курган, 2006 - С 49-51

7 Новиков М И, Накоскин Н А Содержание эссенциальных микроэлементов в большеберцовых костях щенков // Актуальные вопросы ветеринарной хирургии

материалы научно-практической конференции - Курган, 2006 - С 51 - 54

8 Лунева С Н , Новиков М И, Накоскин А Н Накопление марганца и кадмия в дистракционном регенерате // Клеточные и нанотехнологии в биологии и медицине материалы Всероссийской научно-практической конференции - Курган, 2007 -С 54-56

9 Лунева С Н , Новиков М И, Накоскин А Н Накопление железа и меди в дистракционном регенерате // Клеточные и нанотехнологии в биологии и медицине материалы Всероссийской научно-практической конференции - Курган, 2007 - С 57-59

10 Лунева С Н , Накоскин А Н, Новиков М И Распределение некоторых микроэлементов в различных сегментах костной ткани животных в условиях удлинения конечности // Фундаментальная наука и клиническая медицина Материалы XI Всероссийской медико-биологической научной конференции молодых ученых «Человек и его здоровье» - СПб Б И - 2008 - С 56

11 Лунева С Н , Накоскин А Н, Новиков М И Количественный градиент как сравнительная характеристика накопления некоторых макроэлементов в онтогенезе и в условиях удлинения конечности // Фундаментальная наука и клиническая медицина Материалы XI Всероссийской медико-биологической научной конференции молодых ученых «Человек и его здоровье» - СПб Б И - 2008 - С 57

12 Содержание макро- и микроэлементов в онтогенезе и в условиях репара-тивной регенерации кости у собак /АН Накоскин, М И Новиков МИ// Травматология и ортопедия России -СПб РНИИТО, 2008 -№1 -С 38^4

Отпечатано в типографии ООО «Квартал» Лицензия № А 001931 Заказ № 30404/2 Тираж 100 640000, г Курган, ул Ленина, 31

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Новиков, Михаил Игоревич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СТРУКТУРЕ И ХИМИЧЕСКОМ СОСТАВЕ КОСТНОЙ ТКАНИ.

1.1. Гистология и цитология костной ткани.

1.2. Биохимия косги.

1.2.1. Органический матрикс костной ткани.

1.2.2. Минеральный матрикс костной ткани.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

11.1. Материалы исследования.

11.2. Методы исследования.

TI.2.1. Подготовка материала к исследованию.

II.2.2. Методика влажного озоления костной ткани и подготовка озолённых образцов к анализу.

П.2.3. Методика термического озоления костной ткани и подготовка озолённых образцов к анализу.

11.2.4. Методика определения минеральных компонентов.

11.2.5. Статистические методы.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

III. 1. Динамика накопления макро- и микроэлементов в онтогенезе.

111.2. Динамика накопления биогенных элементов в условиях репаративной регенерации кости.

111.3. Сравнительный анализ динамики изменения минерального состава неорганического матрикса кости в онтогенезе и в условиях удлинения.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Динамика накопления биогенных макро- и микроэлементов в костной ткани собак в постнатальном онтогенезе и в условиях чрескостного дистракционного остеосинтеза"

Актуальность проблемы. В настоящее время одну из наиболее актуальных проблем здравоохранения составляют метаболические остеопатии. Усугубляют значимость заболеваний тяжесть социально-экономических последствий, к которым приводит патология опорно-двигательной системы. Переломы, связанные с минимальной травмой, не только являются специфическими проявлениями остеопорозного процесса, по и определяют физические, моральные и экономические потери больного и общества в целом. При этом наиболее тяжелые последствия связаны с переломами бедренной кости, при которых показатели смертности, инвалидности и стоимости медицинского лечения выше, чем при других, вместе взятых, видах переломов (Ершова О.Б., Семенова О.В., 2003). Предполагается, что увеличение народонаселения и продолжительности жизни до 80 лет приведет к середине XXI века к троекратному возрастанию частоты переломов во всем мире (Cooper С., Campion G., 1992), так как к этому возрасту существенная потеря костной массы, в том числе ускоренная деминерализация костей — серьёзный фактор риска. Однако, вопреки расхожему мнению, остеопороз - проблема не только людей пожилого возраста. Так как остеопороз определяется как сравнение индивидуальной минеральной плотности кости со средними значениями пиковой костной массы у людей молодого возраста, можно сказать, что предпосылки к развитию остеопороза закладываются еще во время внутриутробного развития, в период формирования скелета, и в детском возрасте (Щеплягина JI.A., Моисеева Т.Ю., 2003; Беневоленская Л.И., 1998). Причиной детской остеопении также служит и наследственно детерминируемый фосфат-диабет. За последние 10-12 лет замечен рост остеохондропатий головки бедренной кости - болезни Пертеса, приводящих к детской инвалидности (Крысанов В.О., 2006).

Особенностью лечения ортопедо-травматологических больных в Российской Федерации является достаточно длительное время пребывания в стационаре, поэтому проблема сокращения сроков восстановления целостности костей при их переломах и послеоперационной реабилитации остается одной из основных в травматологии и ортопедии.

Для решения существующих проблем необходимо глубокое понимание сущности патогенеза того или иного заболевания опорпо-двигателы-юй системы. Причина любого органического или функционального расстройства скелета кроется не только в как таковом морфологическом нарушении, но и на уровне биохимического обмена, взаимодействии субклеточных молекулярных структур ткани. Важнейшими структурными составляющими костной ткани являются остеотроппые макро- и микроэлементы. Исследование метаболизма макроэлементов при регенерации кости и патологических состояниях вскрыло важные закономерности и особенности их накопления в костной ткани. На данный момент известно, что именно минеральный матрикс ответственен за сложную архитектуру кости. Наряду с этим до последнего времени существует очень мало сведений о роли микроэлементов в обмене костной ткани, и изучение данной проблемы является целесообразным хотя бы потому, что и макроэлементы, и микроэлементы выполняют важнейшие функции в организме в целом, являясь как регуляторами, так и непосредственными составляющими макромолекулярпых участников биоорганических взаимодействий живого организма: ферментов, гормонов, нуклеиновых кислот, белков и других биополимеров.

Патологию опорпо-двигателы-гой системы невозможно попять, не учитывая метаболизма биогенных элементов, так как кость — это многофункциональная анатомическая составляющая, скелет - это основное депо минеральных соединений, обеспечивающее стабильный водно-солевой обмен. Более того, многие исследователи последних лет видят причины целого ряда заболеваний скелета именно в дисбалансе микроэлементов в организме в целом, то есть в так называемом микроэлементозе (Авцын А.П., Жаворонков А.А. и др., 1991). Изучение динамики накопления макро- и микроэлементов в онтогенезе позволило бы расширить представления о роли микроэлементов при репаративпой регенерации кости. Для понимания потребности клеточных структур кости в минеральных веществах па различных стадиях остеорепарации необходимо чёткое представление о сложных синергических или антагонистических взаимодействиях элементов.

После периода накопления цепных, но недостаточно систематизированных фактов, появилась необходимость изучения содержания макро- и микроэлементов в норме, исследование динамики накопления их с возрастом, а также выявление особенностей колебания концентраций в условиях травмы.

Факт накопления отдельных микроэлементов в скелете с возрастом имеет немаловажное значение, так как замена этими микроэлементами ионов кальция в кристаллической решётке оксиапатита ведёт к утрате механической прочности кости, её ломкости и хрупкости. Поэтому изучение обмена микроэлементов в костной системе в геронтологичсском аспекте имеет большое значение для понимания сущности происходящих метаболических процессов. Между тем, литература по данному вопросу представлена главным образом по данным количественного содержания микроэлементов в костной системе человека и экспериментальных животных на стадии эмбрионального и раннего постэмбриоггального периода и в очень малой степени освещает вопросы обмена микроэлементов в условиях физиологической и особенно репаративной регенерации кости. В связи с этим была поставлена следующая цель исследования.

Цель исследования. Определить взаимозависимость изменения содержания биогенных макро- и микроэлементов в костной ткани собак в процессе онтогенеза и в период созревания дистракционпого регенерата.

Задачи исследования:

1. Исследовать содержание биогенных макро- и микроэлементов в компактной кости взрослых здоровых собак: кальция, магния, натрия, калия, железа, меди, никеля, кадмия и марганца.

2. Изучить динамику накопления биогенных элементов в онтогенезе и исследовать взаимосвязь накопления отдельных микро- и макроэлементов в костной ткани собак.

3. Исследовать изменение макро- и микроэлемептпого состава костной ткани экспериментальных животных в условиях чрескостного дистракционного остеосинтеза в контрлатеральной конечности и в сегментах оперированной конечности.

4. Провести сравнительный анализ динамики процессов аккумулирования и выведения катионов макро- и микроэлементов в онтогенезе и при регенерации кости.

Положения, выносимые на защиту:

1. Накопление биогенных элементов в костной ткани здоровых собак в процессе онтогенеза происходит взаимосвязано: между парами элементов калий-натрий, кальций-натрий, железо-никель, медь-никель, марганец-магний, кадмий-медь существует сипергический характер соотношения, между парами элементов кальций-магний, железо-медь, железо-кальций - антагонистический.

2. Максимальная скорость накопления макро- и микроэлементов обнаружена в первые 2 месяца жизни животного. Зрелый регенерат и костная ткань взрослых здоровых животных содержат одинаковое количество макроэлементов, в то время, как концентрации микроэлементов достоверно различны.

Объекты исследования.

Работа выполнена па базе лаборатории биохимии Государственного учреждения «Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени • академика Г.А. Илизарова». В качестве объектов исследований служили беспородные собаки (87 животных). Материалом исследования являлась костная ткань, выделенная из голепи животных.

Новизна исследования. Впервые выявлено, что наибольшее накопление биогенных макроэлементов в костной ткапи собак происходит в возрасте от О до 2-х месяцев. Также обнаружено, что содержание кальция в костной ткани собак увеличивается до периода половозрелости, затем проявляется тенденция к его снижению. Впервые показано, что количества калия и натрия в онтогенезе снижаются от возраста 4 месяца до периода выраженных старческих изменений, а минимум концентрации магния обнаружен у половозрелых животных, в дальнейшем с возрастом концентрация магния достоверно возрастает в 2 раза. Впервые при исследовании содержания микроэлементов в костной ткани собак в онтогенезе обнаружено уменьшение концентрации меди и кадмия в периоде от 0 до 2-х месяцев, а затем её увеличение. Впервые найдено, что содержание никеля и железа возрастает к 2-х месячному возрасту и остаётся неизменным до половой зрелости. Также показано, что количество марганца значительно возрастает к 2-м месяцам жизни животного, и затем после 6-и месячного возраста снижается. Впервые показано, что независимо от содержания на ранних сроках созревания дистракционного регенерата к 7-му месяцу после окончания дистракции концентрация макроэлементов соответствует таковой в кости здоровых животных, а количество микроэлементов па данном сроке достоверно отличается от нормального, и продолжает изменяться.

Практическое значение, область внедрения.

В комплексе оценены изменения элементного состава неорганического матрикса костной ткани здоровых половозрелых собак в течение жизни. Полученные данные позволяют судить о потребности организма в условиях травмы как в макро- , так и в микроэлементах. Экспериментально обнаружен недостаток ряда микроэлементов в условиях репаративпой регенерации кости. Показано, что по окончании дистракции в контрлатеральной и костных отломках оперированной конечности происходят изменения состава неорганического матрикса костной ткани, сходные с таковыми в дистракционпом регенерате. Экспериментально обосновано сходство динамики изменений содержания магния, натрия, калия, железа, кадмия и марганца при созревании регенерата и в онтогенезе, а также обратный характер накопления элементов кальций, никель и медь.

Публикации: по теме диссертации опубликовано 12 печатных работ в республиканских и областных изданиях, в том числе в изданиях, рекомендованных ВАК - 2 работы.

Объём и структура: диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследований, заключения, обсуждения полученных данных, выводов, списка литературы, включающего 172 работ (из них 91 отечественных, 81 зарубежных); изложена на 137 страницах машинописного текста, иллюстрирована 36 рисунками и 7 таблицами. Диссертационная работа выполнена по плану НИР РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова (номер гос. регистрации 01.2.003.16.067).

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Новиков, Михаил Игоревич

ВЫВОДЫ

1. У здоровых половозрелых собак количество биогенных элементов в костной ткани составляет: кальций - 55,64г%, магний - 1,76 г%, натрий 0,41 г%, калий - 0,115 мг%, железо - 0,016 мг%, медь - 1,109 мг%, никель - 0,088 мг%, кадмий 6,552 мкг%, марганец 0,026 мг%.

2. Наибольшее накопление биогенных макроэлементов в костной ткани собак происходит в периоде от 0 до 2-х месяцев и составляет для кальция 1529%, магния - 431%, натрия - 1667%, калия более чем в 700 раз. Содержание кальция в костной ткани собак увеличивается до периода половозрелости, затем имеет тенденцию к снижению. Количества калия и натрия в онтогенезе снижаются от возраста 4 месяца до периода выраженных старческих изменений. Минимум концентрации магния обнаружен у половозрелых животных, после чего концентрация магния достоверно возрастает в 2 раза.

3. При исследовании содержания микроэлементов в костной ткани собак в онтогенезе обнаружено уменьшение концентрации меди и кадмия в периоде от 0 до 2-х месяцев на 50±9%. Затем происходит увеличение их концентрации в 2-4 раза. Содержание никеля и железа возрастает к 2-х месячному возрасту на 30 и 38% соответственно и остаётся неизменным. Затем концентрация железа к периоду выраженных старческих изменений уменьшается в 6 раз. Количество марганца возрастает в 32-35 раз к 2-м месяцам жизни животного, и затем после 6-и месячного возраста снижается в 2,5 раза.

4. В костной ткани здоровых собак в процессе онтогенеза обнаружен антагонистический характер взаимоотношений между следующими парами биогенных элементов: кальций-магний, железо-медь, железо-кальций. В костной ткани здоровых собак в процессе онтогенеза обнаружен синергический характер взаимоотношений между следующими парами биогенных элементов: калий-натрий, кальций-натрий, кадмий-медь, железо-никель, медь-никель, марганец-магний.

5. По окончании дистракции в контрлатеральной и костных отломках оперированной конечности происходят изменения состава неорганического матрикса костной ткани, сходные с таковыми в дистракционном регенерате.

6. Независимо от содержания на ранних сроках созревания дистракционного регенерата к 7-му месяцу после окончания дистракции концентрация макроэлементов соответствует таковой в кости здоровых животных. Количество микроэлементов на данном сроке достоверно отличается от нормального, и продолжает изменяться.

7. Динамика изменений содержания магния, натрия, калия, железа, кадмия и марганца при созревании регенерата и в онтогенезе совпадает; для элементов кальций, никель и медь характерна обратная динамика накопления. Различия состоят в величине скоростей аккумулирования и выведения.

122

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Изучение неорганического состава костной ткани, в частности содержания в них макро- и микроэлементов значительно обогащает фактическими данными теоретическую и практическую биохимию. Всё разнообразие информации, получаемой в процессе экспериментальных наблюдений, группируется вокруг двух больших проблем учения о минеральном составе костной ткани: динамика колебаний количеств макро- и микроэлементов в онтогенезе и при регенерации. Сведения о накоплении или выведении того или иного элемента в определённом возрасте прежде всего помогут в решении вопроса о конкретном взаимоотношении элементов и органических компонентов костной ткани, с тем, чтобы установить, какие элементы активируют или ингибируют те или иные вещества, насколько специфично действие элементов. В свою очередь, широкое применение метода чрескостного дистракционного остеосинтеза в ортопедической практике требует более глубокого изучения молекулярных основ этого метода. Знания о количественном неорганическом составе регенерируемых тканей в сопоставлении с составом костей в норме позволит раскрыть потребности восстанавливающегося организма в тех или иных неорганических компонентах микронутриентов. Учитывая, что кость - это самая высокоминерализованная ткань организма, являющаяся при этом и минеральным депо, и структурной составляющей, то целенаправленное включение в рацион питания тех или иных макро- и микроэлементов, в составе биологически активных добавок либо иным путём, возможно, снимет напряжённость обмена вещества организма в потребности определённых элементов при остеогенезе в условиях репаративной регенерации, таким образом ускорив созревание регенерата. В связи с этим изучение процессов накопления макро- и микроэлементов в костях в онтогенезе и их изменение в условиях удлинения конечности являлось целью проведенных нами исследований.

Исследование было выполнено на 84 животных, в число которых входили интактные животные в возрасте от новорождённых до периода выраженных старческих изменений - 37 животных, а также экспериментальные животные в условиях чрескостного дистракционного остеосинтеза - 47 животных. Объектом изучения являлась костная ткань, выделенная из голеней интактных животных, а также контрлатеральных конечностей, регенерата и костных отломков оперированных конечностей экспериментальных животных. Исследовали изменение макро- и микроэлементного состава неорганической фазы кости в онтогенезе и в динамике удлинения конечности.

Исследование динамики содержания макроэлементов в костной ткани показало, что накопление кальция у животных особенно интенсивно происходило в первые месяцы жизни. Так, у новорождённых щенков количество кальция достоверно ниже, чем у половозрелых животных. По сравнению с новорождёнными животными, ко второму месяцу жизни у животных концентрация кальция в костях достоверно возрастала более, чем на порядок, однако продолжала оставаться достоверно ниже количества кальция у половозрелых собак. Полученные данные согласуются с приведёнными в литературе, в частности Антонов и др. указывали на наибольшую величину прироста скелетного кальция у молодых активно растущих крыс (Антонов С.Г., Смородина Т.П., 1978). Дальнейшее повышение концентрации кальция в костной ткани собак наблюдалось до половозрелого возраста, достигая максимального значения 55,64 г%. По данным Bauer G.C (1956), прирост кальция у взрослых животных значительно ниже, чем у молодых, что совпадает с результатами наших исследований. Нами у старых животных отмечено достоверное снижение содержание кальция до 39,68 г%.

Динамика накопления магния была более плавной. Так, у новорождённых обнаружено содержание магния 2,05 г%. К 2-м месяцам количество магния возрастало до 8,83 г% и имело достоверно большее значение, чем у половозрелых; к четырём месяцам количество магния несколько снижалось, однако продолжало оставаться достоверно выше уровня содержания у половозрелых. В дальнейшем происходило постепенное снижение концентрации магния до 1,67 г% у взрослых животных. Однако у старых животных достоверно зафиксировано двукратное увеличение концентрации магния. У половозрелых животных соотношение кальций:магний составляло 33:1, что отличается от нормы по Громовой О.А. (2002), принятой 55:1.

Накопление калия на ранних сроках происходило также скачкоообразно, значительно возрастая от новорождённых, где отмечены следовые количества калия, до четырёхмесячных животных, но уже у следующей возрастной группы отмечено снижение содержание калия. На всех указанных сроках концентрация калия была достоверно выше уровня содержания у половозрелых, равного 0,115 мг%. Тенденция к постепенному снижению сохранялась до периода выраженных старческих изменений.

Схожая динамика была обнаружена при анализе натрия. У новорождённых животных отмечено достоверно меньшее количество натрия, чем у половозрелых. К двухмесячному возрасту происходил скачок в содержании натрия от 0,3 до 0,50 г%, и с этого возраста в дальнейшем отмечалась тенденция к постепенному снижению количества натрия в костях, до 0,28 г% у старых.

Сравнивая динамику изменения количеств макроэлементов в ходе анализа состава костей животных всех упомянутых возрастных сроков, можно отметить следующую особенность: рост уровня минерализации костной ткани особо интенсивно протекал в самом раннем возрасте, а именно в течение первых двух месяцев жизни. Первоначально низкая степень минерализации костного вещества, очевидно, объясняется разобщённостью ядер кристаллизации гидроксиапатита, располагающихся изолированными группами между фибриллами и по периферии коллагеновых волокон, центральная часть которых остается наименее минерализованной. Слияние центров кальцификации приводит к полной минерализации костного матрикса.

Очевиден антагонистический характер совокупного депонирования кальция и магния. В раннем возрасте накопление кальция и магния происходило с положительным градиентом, в возрастном интервале от взрослых животных к старым ситуация менялась на противоположную: 8С/С кальция принимал отрицательное значение, а для магния положительное. Мы склонны здесь видеть причину в том, что магний является структурным конкурентом кальция в неорганическом матриксе кости, и может замещать кальций в кристаллической решётке гидроксиапатита. У молодых животных вклад конкурентных отношений несущественен; у взрослых животных костная ткань с высокой степенью минерализации, и этот антагонизм принимает более выраженные формы: когда протекает потеря кальция, магний, находящийся в интрацеллюлярной жидкости, может вновь встраиваться в гидроксиапатит в виде гидрата окиси.

Накопление натрия и калия в костях динамически сходно: резкий рост содержания натрия и калия наблюдался в интервале от новорождённых до двухмесячных животных. Это явление может быть следствием потребности развивающейся ткани в натрие и калии как регуляторах химиоосмоса. Интересно отметить, что у старых животных снижено количество того и другого элемента, так как сам процесс старения клеток - это тенденция к выравниванию концентраций протонов в интра- и экстрацеллюлярном объёме.

В динамике изменения содержания микроэлементов в онтогенезе прослеживались следующие тенденции. Так, количество кадмия у новорождённых обнаружено достоверно ниже, чем у половозрелых, при этом продолжало снижаться к двухмесячному сроку. В возрасте 4-х и 6-и месяцев уровень кадмия также оставался достоверно ниже уровня у половозрелых. К половозрелому возрасту количество кадмия повышалось до 6,552 мкг% и практически оставалось постоянным до старости. Несмотря на то, что на всех возрастах количество меди остаётся достоверно ниже, чем у половозрелых животных, следует обратить внимание на два пика подъёма концентраций: пренатальный возраст 0,283 мг% и половозрелый 1,109 мг%, что согласуется с рядом одних работ (Скоблин А.П., Белоус A.M., 1968) и не совпадает с другими наблюдениями (Белан М.Г., 1964).

Наибольшее увеличение содержания марганца нами обнаружено у молодых животных. От новорождённого возраста, где содержание марганца достоверно ниже половозрелых, наблюдался рост до двухмесячного возраста при содержании 0,069 мг% - достоверно превышающем таковое у половозрелых животных. В дальнейшем количество марганца существенно не изменялось до 6-и месяцев. К половозрелому возрасту количество марганца достоверно уменьшалось до 0,026 мг% и в дальнейшем с возрастом имеет тенденцию к снижению.

Количество никеля достоверно возрастало в три раза от новорождённого к двухмесячному возрасту до 0,077 мг%, и затем находилось в течение молодого возраста на примерно одном уровне, постепенно достигая макимума и достоверно возрастая к половозрелому возрасту до 0,088 мг%.

Количество железа возрастало в двухмесячному возрасту до 0,127 мг%, и в дальнейшем имело устойчивую тенденцию к снижению, к половозрелому возрасту достоверно снижалось до 0,016 мг%. С данным наблюдением согласуются данные Скоблина А. (Скоблин А.П., Белоус A.M., 1968), однако к периоду выраженных старческих изменений нами замечено некоторое повышение содержания железа. Наши результаты несколько отличались от результатов других исследователей. Согласно литературным данным, в диафизе лучевой кости взрослых кроликов по спектрографическим данным железа содержится 3,6мг% (Белоус A.M., 1961). В костной ткани озёрной лягушки исследователем Рузиной Н. Е. (2001) было обнаружено 8,17-11,23 мг% железа.

Выявленное нами параллельное накопление железа и никеля - редкий пример синергизма между микроэлементами, когда дефицит одного влечёт за собой дефицит другого. Возможно, никель сопутствует метаболизму железа в целом, будучи кофактором неидентифицированного биолиганда, связывающего железо, или участвуя в ферментном механизме восстановления железа (Nielsen F.H., 1988). По мнению Шудина В. (2005), в некоторых случаях можно наблюдать синергизм действия никеля и меди, так как никель неким образом влияет на усвоение меди. В нашем случае такая тенденция прослеживалась в интервале начиная от шести месяцев, затем в половозрелом возрасте, и в некоторой степени в старом.

В отношении меди и железа нами был отмечен антагонистический характер их накопления, т. е., до тех пор, пока накопление железа осуществлялось интенсивно (в возрастном интервале от новорождённых к двухмесячным), содержание меди стабильно снижалось с количественным градиентом. Большинство исследователей принимают позицию их конкурентного отношения, кроме того, в литературе найдены данные, указывающие на свойство железа понижать содержание меди в тканях (Cousins R.J., 1985).

В целом ряде работ рассматривается роль металлотионеина как регулятора физиологического антагонизма между медью и кадмием, а также с другими металлами. В нашем случае мы наблюдали синхронное накопление меди и кадмия с незначительным отрицательным градиентом в раннем возрасте, и уже несколько отличающееся при переходе к половозрелым животным, для меди до 160% и кадмия до 387%.

Нами была обнаружена синхронная динамика накопления между марганцем и магнием в возрастном интервале от двухмесячных животных к половозрелым. Данное явление может быть причиной того, что магний, вступая во взаимодействие с фосфатными остатками субстратов, включается в состав этого фермента вместо марганца ввиду близости химических свойств.

В раннем возрасте количество железа и кальция возрастало с высокой скоростью. В возрасте от 2-х до 6-и месяцев существенного изменения количества железа и кальция не происходило, к половозрелому возрасту наблюдался максимум концентрации кальция в костной ткани, а значит, и наиболее интенсивные процессы всасывания, количественный градиент накопления железа приобретал отрицательные значения. Обратное явление обнаруживалось при переходе к периоду выраженных старческих изменений, когда количество кальция уменьшалось и наблюдался положительный рост содержания железа. Такая динамика может быть следствием конкурирующих отношений вполне устойчивого в биологической среде двухвалентного железа и кальция за места в кристаллической решётке оксиапатита. В литературе найдено значительное количество результатов клинических исследований, показывающее наличие железодефицитной анемии в случае повышенного и избыточного поступлении кальция в организм с пищей (Hallberg L., Rossander-Hulthen L., 1993; Ших E.B., 2006). Но причины этого явления большинство авторов объясняют ещё на уровне всасывания, конкуренцией этих элементов за транспортные белки. Однако следует учитывать тот факт, что регуляция депонирования железа, как и других микроэлементов, в том числе и в костной ткани, осуществляется путём изменений во всасывании. Так, одним из ингибиторов всасывания железа является фосфат кальция. Таким образом, антагонизм железа и кальция опосредованно присутствует и в процессе накопления их в костях.

С целью изучения в условиях удлинения конечности по методу чрескостного дистракционного остеосинтеза динамики накопления биогенных макро- и микроэлементов в костных отломках и регенерате была исследована II серия экспериментального материала. Животные этой серии были разделены на группы в соответствии со сроками эксперимента.

Согласно полученным данным, изменение содержания кальция в процессе созревания регенерата происходило с возрастанием до срока 1 месяц после снятия аппарата и не имеет достоверных отличий от состава костных отломков и контрлатеральной конечности; от срока эксперимента 3 месяца после снятия аппарата концентрация кальция начинала постепенно снижаться, хотя существенно не менялась. В зрелом регенерате содержание кальция снижалось до 45,10 г%. В отломках и в контрлатеральной конечности замечены противоположные тенденции на стадии от окончания фиксации до зрелого регенерата. Так, в костных отломках отмечено повышение концентрации от стадии окончания фиксации до окончания эксперимента. В контрлатеральной конечности напротив наблюдалось снижение от 1 месяца фиксации до зрелого регенерата.

Схожая тенденция обнаружена и в динамике колебаний количества магния. От стадии окончания фиксации наблюдалось примерно двукратное снижение содержания магния. В костных отломках в срок 1 месяц фиксации количество магния было достоверно выше, чем в регенерате, однако при сроке 1 месяц без аппарата не наблюдалось достоверных различий между составом регенерата, отломков и контрлатеральной конечности. К окончанию эксперимента зафиксировано синхронное снижение концентрации во всех изученных участках ткани, при этом также отсутствуют достоверные отличия.

Натрий в регенерате накапливался от стадии окончания фиксации до срока 1 месяц без аппарата, достигая значения 0,41 г%. В костных отломках и контрлатеральной конечности на этом этапе эксперимента происходили аналогичные процессы, но количество натрия было значительно выше. В целом, максимум содержания натрия приходился именно на стадию 1 месяц после снятия аппарата. По окончании эксперимента замечено существенное снижение во всех изученных участках и не обнаружено достоверных отличий в составе регенерата, костных отломков и контрлатеральной конечности.

Накопление калия имело динамические сходства с натрием, несмотря на существенное отличие в концентрации. На стадии окончания фиксации не обнаружено достоверных отличий состава регенерата от костных отломков и контрлатеральной конечности. В регенерате от стадии окончания фиксации до срока 1-го месяца без аппарата шёл рост содержания калия от 0,885 мг% до 1,881 мг%. Те же тенденции наблюдались в отломках и в контралтеральный конечности: синхронный рост количества калия до срока 1 месяц без аппарата. На сроке 3 месяца после снятия аппарата происходило синхронное уменьшение количества калия во всех изученных участках ткани. В зрелом регенерате концентрация калия снижалась и составляла 0,398 мг% и достоверно не отличалась от концентрации этого элемента в отломках и в регенерате.

В ходе эксперимента количество железа в регенерате имело чёткую тенденцию к снижению. Если на стадии 1-го месяца фиксации концентрация железа достоверно превышала содержание этого элемента в костных отломках и в контрлатеральной конечности, то к сроку 1 и 3 месяцев без аппарата два процесса - накопление в отломках и снижение в регенерате - приводили к отсутствию достоверных отличий в данных участках по составу. На этих сроках эксперимента концентрация железа в контрлатеральной конечности оставалась очень низкой. В отломках обнаружено некоторое повышение количества железа на сроке 1 месяц после снятия аппарата, после чего проиходило равномерное уменьшение количества железа в этом сегменте. К окончанию эксперимента наблюдалось существенное снижение содержания железа в оперированной конечности, и достоверных отличий по содержанию железа между оперированной и контрлатеральной конечности не найдено.

Для меди характерно снижение содержания с ходом созревания регенерата во всех исследованых участках. Выведение меди из зоны регенерации было более интенсивно, чем в остальных изученных сегментах.Так, на стадии окончания фиксации количество меди находилось примерно на одном уровне в оперированной и контрлатеральной конечности. Однако к сроку 1 месяц без аппарата концентрация меди в регенерате снижалась и была примерно в два раза ниже, ■ чем в отломках и в три по сравнению с контрлатеральной конечностью. После этого процессы выведения меди становились интенсивнее в отломках и неоперированной конечности и приводили к отсутствию достоверных отличий по составу на стадии окончания эксперимента.

Концентрация никеля в оперированной конечности в процессе регенерации достигала максимума величины на сроке 1 месяц без аппарата, составляя 0,092 мг% в регенерате. В костных отломках количество никеля достигало значения 0,2 мг% на данном сроке. В контрлатеральной конечности снижение концентрации наблюдалось от срока 1 месяц без аппарата; в оперированной — 3 месяца без аппарата. По окончании эксперимента исследования показали снижение содержания никеля как в оперированной, так и в контрлатеральной конечности, и достоверных отличий между ними обнаружено не было, хотя тенденция к большему количеству никеля в отломках сохранялось.

Содержание кадмия в процессе регенерации в оперированной и контрлатеральной конечности подвергалось общим тенденциям; снижение от стадии окончания фиксации до срока 1-го месяца без аппарата и в дальнейшем некоторое повышение к окончанию эксперимента. Наиболее интенсивно данный процесс проходил в зоне регенерата: сначала снижение от 16,838 мкг% на более, чем на порядок, затем повышение до 6,129 мкг%. Несколько менее нтенсивные процессы происходили в костных отломках - примерно пятикратное снижение содержания кадмия к сроку 3 месяца после снятия аппарата, и затем рост к окончанию эксперимента. На стадии окончания эксперимента не было обнаружено достоверных отличий по составу между изученными сегментами оперированной и контрлатеральной конечности.

Накопление марганца в регенерате характеризовалось примерно трехкратным снижением от окончания фиксации до срока 1 месяц после снятия аппарата. Параллельно с этим процессом происходило постепенное накопление марганца в костных отломках. В контрлатеральной конечности количество марганца изменялось несущественно, однако при этом обнаружено некоторое повышение содержания марганца на сроке 1 месяц после снятия аппарата. К стадии окончания эксперимента содержания марганца в изученных сегментах оперированной и в контрлатеральной конечности приходило к уровню 0,02 мг% и не имело достоверных отличий по составу.

Проведен сравнительный анализ изменения содержания элементов у здоровых и оперированных животных, который позволил выявить различия в динамике минерализации здоровой кости и восстанавливающейся

В то время как кальцификация нормально растущей кости с возрастом увеличивалась, при регенерации положительный градиент обнаружен только в интервале от стадии 1 месяца фиксации до 1 месяца после снятия аппарата. Скорости выведения магния в процессе роста (регенерации) примерно одинаковы лишь на первом возрастном интервале. В интактной кости с возрастом скорость выведения магния увеличивалась более, чем в два раза; в регенерате же напротив этот процесс замедлялся. В то время, как скорость выведения натрия в интактной кости фактически не изменялась на всех возрастных интервалах, колебания скорости накопления натрия в регенерате претерпевали существенные изменения: положительный градиент в первом возрастном интервале и столь же значительная скорость выведения в последующих. Различия между интактной костью и регенератом относительно изменения содержания калия состоят лишь в большей динамичности в условиях регенерации процессов аккумулирования (в первом возрастном интервале) и выведения (во втором и третьем). Следует обратить внимание, что несмотря на схожие тенденции в динамике, скорость выведения железа в регенерате заметно превышала эту величину у здоровых собак, т.е. этот процесс был более интенсивен. У взрослых собак и к моменту созревания регенерата количественный градиент железа имел отрицательные значения, но интенсивность выведения этого элемента у интактных животных была более выражена. Количественный градиент изменения содержания меди в регенерате на всех интервалах отрицателен, и скорость выведения постепенно снижалась, в возрастном интервале от 1 месяца после снятия аппарата до зрелого регенерата примерно -40%. Напротив, в интактной конечности с возрастом интенсивность накопления существенно увеличивалась, от 4-х месяцев до взрослых депонируясь со скоростью около 160%. С течением процесса регенерации скорость накопления никеля сначала существенно снижалась, а на последнем возрастном интервале был отмечен отрицательный количественный градиент со значением -220%, т.е. интенсивное выведение никеля. В интактной конечности динамика была иной: несущественная скорость выведения в возрастных интервалах от 2-х до 5-и месяцев, а затем положительный градиент изменения содержания. Можно отметить некоторую общность в динамике изменения содержания кадмия в онтогенезе и в условиях регенерации. Так, на первых двух возрастных интервалах происходило увеличение скорости накопления кадмия, при это в регенерате этот процесс гораздо более интенсивный.

Дифференциальная кривая позволяет обнаружить общность динамики изменения содержания марганца на разных возрастных интервалах. Обращает на себя внимание большая интенсивность изменения скорости накопления и выведения данного элемента в условиях регенерации.

По мнению ряда авторов (Воронцова М. А., Лиознер Л. Д., 1957; Попова Л.А., Чебаненко Н.И., 2001), процесс регенерации с позиций морфологии - это есть аналог процесса онтогенеза. Следовательно, биологические структурно-регуляторные функции остеотропных элементов в условиях регенерации кости, по-видимому, сохраняются. Как было описано выше, у некоторых из них отмечена схожая динамика в процессе костного гистогенеза. Однако всё это не даёт повода утверждать, что сохраняется и взаимозависимость путей обмена элементов, ведь процесс регенерации не является изолированным; и влияние как рядом стоящих костных сегментов - первичного депо минеральных регуляторно-структурных компонентов костной ткани, так и всех систем организма будет несомненно сказываться на биохимических изменениях в регенерате и наоборот.

Корреляционный анализ позволил обнаружить, что в регенерате существенно снижалась сила корреляционных взаимодействий между кальцием и магнием, а также с натрием. В сочетании с тем наблюдением, что скорости накопления кальция и магния в регенерате не имели столь существенных различий по сравнению с таковым в онтогенезе, можно сделать вывод о значительном снижении степени конкурирования между кальцием и магнием, относительно же кальция и натрия можно предположить, что эти элементы в регенерате накапливались независимо. В случае с калием и натрием, напротив, можно отметить увеличение силы корреляционных взаимодействий в эксперименте. Вклад в такое изменение очевидно, закреплён за калием, т.к. количественный градиент натрия в онтогенезе и эксперимента был примерно одинаков, для калия в эксперименте скорость выведения была меньшей.

Отсутствие корреляции при регенерации отмечено и между марганцем и магнием. Данное явление вызвано функционированием марганца в средних и поздних сроках регенерации в большем количестве, чем в онтогенезе. Такие же изменения в силе корреляционных взаимодействий присутствуют в отношениях меди и кадмия, и здесь детерминирующая роль принадлежит, с одной стороны, возрастанию количественного градиента кадмия на средних сроках эксперимента, а с другой стороны, уменьшению количества меди в процессе регенерации.

Обращает на себя внимание изменение силы корреляционных взаимодействий железа с кальцием и медью. В отличие от онтогенетического процесса, где кальций и железо проявляли антагонистические отношения, в регенерате содержание этих элементов изменялось взаимосвязанно, и вклад в данное явление принадлежит кальцию, а именно снижение его концентрации после пика на стадии 1 месяц после снятия аппарата, хотя и с меньшей скоростью, чем для железа. Что касается межэлементных отношений железа и меди при регенерации, то здесь прямая корреляция обусловлена увеличением содержания меди в процессе созревания регенерата.

120

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Новиков, Михаил Игоревич, Нижний Новгород

1. Авцын, А. П. Введение в географическую патологию / А.П. Авцын.- М.: Медицина, 1979. 328 с.

2. Авцын, А. П. Микроэлементозы человека / А.П. Авцын // Клин. мед.- 1987.-№6.- С. 36.

3. Авцын, А. П. Патология флюороза / А. П. Авцын, А.А. Жаворонков. -Новосибирск: Наука, 1981.-335 с.

4. Авцын, А. П. Принципы классификации заболеваний биогеохимической природы / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, JLC. Строчкова // Арх. пат. М.: Наука, 1983. - № 9. - С. 3 - 14.

5. Авцын, А. П. Синтезирующие подходы в изучении микроэлементов / А.П. Авцын // Микроэлементозы человека. М.: Медицина, 1989. № 5. - С. 4 -10.

6. Авцын, А.П. Важнейшие алюминозы человека / А.П. Авцын // Арх. пат. 1986. - T.XLVIII. - Вып.5. - С. 3 - 10.

7. Авцын, А.П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Авцын, А.А. Жаворонков, М.А. Риш, JLC. Строчкова. -М.: Медицина, 1991.-496 е.: ил.

8. Антонов, С. Г. Влияние физических нагрузок на минеральную насыщенность костной ткани экспериментальных животных / С.Г. Антонов, Т.П. Смородина // Арх. анат., гистол. и эмбриол. М.: Учмедгиз, 1978. - №. 3. -С. 48-56.

9. Белан, М.Г. О метаболизме некоторых микроэлементов в длинных трубчатых костях при общих заболеваниях скелета / М. Г. Белан // Ортопед., травматол. и протезир. 1964, -№3. - С. 141-148.

10. Белоус, A.M. Количественное содержание некоторых микроэлементов в костном регенерате в различные сроки его формирования / A.M. Белоус // Ортопед., травматол. и протезир. 1961, - №12. - С. 11 - 18.

11. Беневоленская, Л.И. Остеопороз актуальная проблема медицины / Л.И. Беневоленская // Остеопороз и остеопатии. - 1998. - №1. - С. 4 - 7.

12. Бородин, И.Ф. Микроэлементы в костном регенерате и в крови при переломах длинных трубчатых костей / И.Ф. Бородин // Здравоохр. Белоруссии. -Минск: Полымя, 1979, -№5.-С. 17.

13. Витамины и минеральные вещества: полная энциклопедия / Сост. Т.П. Емельянова. СПб.: Весь, 2001. - 368 с.

14. Войнар, А.И. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека / А.И. Войнар. М.: Высшая школа, 1960. - 544 с.

15. Войнар, А.О. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека / А.О. Войнар. М.: Сов. наука, 1953. - 245 с.

16. Войнар, А.О. О распределении стронция и бария в животных организмах и о связи их с кальцием / А.О. Войнар, Л.Н. Лазовская // Бюлл. экспер. биол. и мед. М., 1943. - №15 - С. 64.

17. Воронцова, М. А. Физиологическая регенерация / М.А. Воронцова, Л.Д. Лиознер. М.: Сов. наука, 1957. - 408 е.: ил.

18. Воспаление. Руководство для врачей / Под. ред. В.В. Серова, B.C. Паукова. М.: Медицина, 1995. - 640 е.: ил.

19. Гинзбург, М.М. Цит. по А.О. Войнару / М.М. Гинзбург. М.: Медгиз, 1953.-78 с.

20. Гололобов, В.Г. Новый подход к лечению дефектов длинных костей конечностей. От культур in vivo к культурам in vitro / В.Г. Гололобов, А.К. Дулаев, Р.В. Деев // Анатомия и военная медицина. СПб.: ВМедА, 2003. - С. 104-106.

21. Гололобов, В.Г. Регенерация костной ткани при заживлении огнестрельных переломов / В.Г. Гололобов. СПб.: Петербург - XXI век, 1997. - 160 с.

22. Григорьев, А.И. Минеральный обмен у человека в условиях измененной гравитации / А.И. Григорьев, А.И Воложин, Г.П. Ступаков. М.: Наука, 1994.-233 с.

23. Громова, О.А. Нейрохимия макро- и микроэлементов. Новые подходы к фармакотерапии / О.А. Громова, А.В. Кудрин. М.: Алев-В, 2001 .300 с.

24. Грушко, Я.М. Хром как биоэлемент / Я.М. Грушко // Биохимия. -1948.-№13.-С. 34-38.

25. Дедух, Н.В. Репаративная регенерация костей / Н.В. Дедух // Мат-лы науч. конф. "Фундаментальные и прикладные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей". СПб.: 2004. - С. 151.

26. Десятниченко, К.С. Биохимические исследования зрелой костной ткани и дистракционного регенерата кости (информационное письмо) / К.С. Десятниченко. Курган, 1992. - 20 с.

27. Диагностика и лечение дефицита магния: учеб.-метод. пособ. / под ред. О.А. Громовой. М.: РСЦ Институт микроэлементов, 2002. - 345 с.

28. Ермаченко, JI.A. Атомно-абсорбционный анализ с графитовой печью: Методическое пособие для практического использования в санитарно-гигиенических исследованиях / JI.A. Ермаченко, В.М. Ермаченко // под ред. Л.Г. Подуновой. М.: ПАИМС, 1999. - 220 с.

29. Ершова, О.Б. Социальные последствия остеопороза и качество жизни больных: возможности профилактики / О.Б. Ершова, О.В. Семенова // Качество жизни. М.: Медицина. - 2003. - № 3. - С. 46 - 48.

30. Жаворонков, А. А. Цинкдефицитные состояния у человека / А.А. Жаворонков // Арх. пат . 1983. - № 9. - С. 77 - 80.

31. Жаворонков, А.А. Патологическая анатомия, географическая патология и некоторые вопросы патогенеза эндемического флюороза: автореф. дис. докт. мед. наук / А.А Жаворонков. М., 1977. - 43 с.

32. Жолнин, А.В. Химия биогенных элементов / А.В. Жолнин. -Челябинск: ЧГМА, 2001. 560 с.

33. Зелигман, С.Б. Содержание некоторых микроэлементов (кремния, алюминия, марганца и меди) в скелете гортани человека в возрастном развитии / С.Б. Зелигман, Г.А. Белых // Укр. биохим. журн. 1959. - Т. 31. - С. 6.

34. Калетина, Н. Микроэлементы биологические регуляторы / Н. Калетина, Г. Калетин // Наука в Росии. - 2007. - №1. - С. 9.

35. Камышников, B.C. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике: в 2 т. / B.C. Камышников. Минск: Беларусь, 2000. - 463 с.

36. Каплан, А. В. Закрытые повреждения костей и суставов / А.В. Каплан.-М.: Медицина, 1967.-512 с.

37. Касавина, Б.С. Жизнь костной ткани / Б.С. Касавина, В.П. Торбенко. М.: Наука, 1979. - 176 с.

38. Касавина, Б.С. Минеральные ресурсы организма / Б.С. Касавина, В.П. Торбенко. М.: Наука, 1975. - 197 с.

39. Касавина, Б.С. Некоторые вопросы биохимии костной ткани в норме и патологии / Б.С. Касавина, В.П. Торбенко // Проблемы медицинской химии. М.: Медицина, 1973. - С. 322 - 354.

40. Коломийцева, М.Г. Микроэлементы в медицине / М.Г. Коломийцева, Р.Д. Рабович. М.: Медицина, 1970. - 288 с.

41. Корж, А.А. Репаративная регенерация кости / А.А. Корж, A.M. Белоус, Е.Я. Панков. М.: Медицина, 1972. - 230 с.

42. Корж, Н. А. Репаративная регенерация кости: современный взгляд на проблему. Стадии регенерации / Н.А. Корж, Л.Д. Горидова, Н.В. Дедух, К.К. Романенко // Ортопед., травматол. и протезир. 2006. - №3. - С. 85 - 100.

43. Крысанов, В.О. Инвалидность у детей вследствие остеопатии и хондропатии и медико-социальная реабилитация детей с болезнью Пертеса: автореф. дисс. канд. мед. наук / В.О. Крысанов. М., 2006. - 18 с.

44. Кузнецов, С. Микроэлементы в к кормлении животных / С. Кузнецов, А. Кузнецов // Животноводство в России. — 2003. — № 3. С. 20 - 29.

45. Кузьмин, В. Н. Применение и взаимодействие витаминов у беременных / В.Н. Кузьмин // Лечащий врач. 2007. - №3. - С. 12-16.

46. Лаврищева, Г.И. Морфологические и клинические аспекты репаративной регенерации опорных органов и тканей / Г.И. Лаврищева, Г.А. Оноприенко. М.: Медицина, 1996. - 208 с.

47. Лашутин, С.В. Фосфорно-кальциевый обмен в норме / под ред. Е.А. Стецюка, С.В. Лашутина, В.Б. Чупрасова // Диализный альманах СПб.: ЭЛБИ-СПб, 2005. - С. 244 - 271.

48. Маркс, В.О. Заживление закрытого перелома трубчатой кости у человека и экспериментальных животных: автореф. дисс. докт. мед. наук / В.О. Маркс. -Харьков, 1949. 20 с.

49. Мережинский, М.Ф. Последовательность изменений обменных процессов в организме, наступающих после перелома кости / М.Ф. Мережинский // Сб. науч. труд. Минск, мед. ин-та. 1957. - Т. 20. - С. 33 - 48.

50. Методические указания по определению марганца и железа в сельскохозяйственной продукции спектрофотометрическим методом после автоклавной минерализации. М.: Минсельхозпрод России, 1998. - 30 с.

51. Москалёв, Ю.И. Минеральный обмен / Ю.И. Москалёв. М.: Медицина, 1985.-288 е.: ил.

52. Московкина, Н.Н. Некоторые особенности кальциевого обмена у собак / Н.Н. Московкина // Научный сборник РКФ. 2000. - №4. - С. 31 - 33.

53. Накоскин, А.Н. Возрастные изменения и половые различия биохимического состава костной тканичеловека: автореф. дис. канд. биол. наук / А.Н. Накоскин, Тюмень, 2004. - 24 с.

54. Никуличева, В.И. Железодефицитная анемия современные аспекты / В.И. Никуличева. - Уфа: БГМУ, 2003. - 130 с.

55. Ноздрюхина, JI.P. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека / J1.P. Ноздрюхина. М.: Наука, 1977. — 183 с.

56. Ньюман, У. Минеральный обмен кости / У. Ньюман, М. Ньюман. -М.: Наука, 1961.- 129 с.

57. Патология человека на Севере / А. П. Авцын, А. А. Жаворонков, А. Г. Марачев, А. П. Милованов. М.: Медицина, 1985. - 415 с.

58. Перестройка минерального матрикса костной ткани / А. С. Аврунин, Н. В. Корнилов, И. Д. Иоффе, Б. Г. Емельянов // Морфология. 2001. - №2. - С. 37-40.

59. Петрович, Ю.А. Изменения и роль множественных фосфопротеинов эмали при ее созревании и минерализации / Ю.А. Петрович, Р.П. Подорожная, Н.А. Турин // Стоматология. 1985. - №6. - С. 73 - 78.

60. Повреждения позвоночника и спинного мозга (механизмы, клиника, диагностика, лечение) / под ред. чл.-кор. АМН Украины проф. Н. Е. Полищука, проф. Н. А. Коржа, проф. В. Я. Фищенко. Киев: Книга плюс, 2001. - 388 с.

61. Попова, J1.A. Здоровье и его механизмы с позиции целостного подхода к человеку / J1.A. Попова, Н.И. Чебаненко // Мат-лы международ, конгресса "Эниология XXI века ". Одесса, 2001. - С. 210.

62. Ребров, В.Г. Витамины и микроэлементы / В.Г. Ребров, О.А. Громова. М.: Алев-В, 2003. - 648 с.

63. Ревел, П.А. Патология кости / П.А. Ревел. М.: Медицина, 1993. -267 с.

64. Риггз, Б. Остеопороз / Б. Лоренс Риггз, Л. Джозеф Мелтон LU. // под общ. ред. Е.А. Лепарского. М.: Бином; СПб.: Нев. диалект, 2000. - 558 е.: ил.

65. Руководство по клинической лабораторной диагностике. Ч. 3: Клиническая биохимия / Под ред. проф. М.А. Базарновой, проф. В.Т. Морозовой. Киев: Вища школа, 1986, - С. 216-223.

66. Сейфуллин, Ф.Х. Влияние комплексных кобальтсодержащих соединений на процесс регенерации костной ткани при лучевой болезни / Ф.Х. Сейфуллин. Ташкент: АН УзбССР, 1963.- 120 с.

67. Селен в организме человека / под ред. В. Тутельяна. М.: РАМН, 2002.-365 с.

68. Семёнов, Н.В. Биохимические компоненты и константы жидких сред и тканей организма / Н.В. Семёнов. М.: Медицина, 1971. - 152 с.

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

70. Сидоренко, Б. А. Нарушения водно-электролитного обмена и кислотно-основного состояния: справочник терапевта / Б.А. Сидоренко, Е.Т. Разумова // под ред. Ф.И. Комарова. Киев: Здоров'я, 1980. - С. 569 - 578.

71. Силантьева, Т.А. Репаративное костеобразование при заживлении . перелома тазовой кости в области суставной (вертлужной) впадины: дисс. канд.биол.наук / Т.А. Силантьева. Курган, 2005. - 255 с.

72. Скальный, А.В. Микроэлементы и здоровье / А.В. Скальный, А.Т. Быков, Г.В. Яцык. М.: КМК, 2002. - 133 с.

73. Скоблин, А.П. Микроэлементы костной ткани / А.П. Скоблин, A.M. Белоус.-М.: Медицина, 1968.-232 е.: ил.

74. Слуцкий, Л.И. Биохимия нормальной и патологически измененной соединительной ткани / Л.И. Слуцкий. Л.: Медицина, 1969. - 375 с.

75. Спасов, А.А. Магний в медицинской практике / А.А. Спасов. -Волгоград: Отрок, 2000. 272 с.

76. Сусликов В.Л. Геохимическая экология болезней: В 4 т. Т. 1. Диалектика биосферы и нообиосферы: Монография. М.: Гелиос АРВ, 2000. -672 с.

77. Торбенко, В. П. Функциональная биохимия костной ткани / В.П. Торбенко, Б.С. Касавина. -М: Медицина, 1977. 200 с.

78. Уайт, А. Основы биохимии: В 3-х т. Т. 3. / А. Уайт, Ф. Хендлер, Э. Смит, Р. Хилл, И. Леман // пер. с англ. Л.М. Гинодмана, под ред. Ю.А. Овчинникова.-М.: Мир, 1981.-726 е.

79. Формирование и перестройка минерального матрикса костной ткани / А.С. Аврунин, К.В. Корнилов, И.Д. Иоффе, К.Н. Корнилов // Остеопороз и остеопатии. 2000. - № 3. - С. 6 - 9.

80. Хавезов, И. Атомно-абсорбционный спектральный анализ / И. Хавезов, Д. Цалев. Л.: Химия, 1983. - 144 с.

81. Хьюз, М. Неорганическая химия биологических процессов / М. Хьюз // пер. с англ. М.: Мир, 1983.-416 е.: ил.

82. Хэм, А. Гистология. Т.2 / А. Хэм, Д. Кормак. М.: Мир, 1983.

83. Шевченко, С.Д. Содержание некоторых микроэлементов в костных опухолях / С.Д. Шевченко // Матер. I съезда травматол-ортопед, республ. Прибалтики. Рига: 1964, - С. 357.

84. Ших, Е.В. Взаимодействие железа и кальция / Е.В. Ших // Человек и лекарство. 2006. - Т. 14. - №4 (256).

85. Штейнберг, А.И. Современные данные о влиянии алюминия на животный организм / А.И. Штейнберг, К.И. Шиллингер // Успехи совр. биол. -1947.-№4.-С. 24.

86. Шудин, В.В. Секреты и коварство глобального экотоксиканта никеля, содержащегося и в лекарствах / В.В. Шудин // Новости медицины и фармации в мире. 2005. - №14.

87. Шустов, В.Я. Микроэлементы в гематологии / В.Я. Шустов. М.: Медицина, 1967. - 130 с.

88. Щеплягина, Л.А. Проблемы остеопороза в педиатрии: возможности профилактики / Л.А. Щеплягина, Т.Ю. Моисеева // РМЖ. 2003. - Т. 11. -№27.

89. Ahn, E. Iron bioavailability in prenatal multivitamin supplements with separated and combined iron and calcium / E. Ahn, B. Kapur, G. Koren // J. Obstet. gynaecol. can. 2004. - № 26(9). - P. 809 - 814.

90. Armstrong, W.D. Fluoride Contents of Enamel of Sound and Carious Human Teeth: A Reinvestigation / W.D. Armstrong, L. Singer. // J. Dent. Res. -1974.-№42.-P. 133 136.

91. Arrington, L.R. Molibdenum toxicity in rabbit / L.R. Arrington, G.K Davis // J. Nutr. 1953. - № 2 (51).- P. 295 - 304.

92. Ash, S. Determination of free and bound manganese (II) in hepatocytes from fed and fasted rats / S. Ash, M. Schramm // J. biol. Chem. 1982. - Vol. 257. -P. 9261 -9264.

93. Babior, B.M. Pregnant women's absorption of iron from prenatal supplements / B.M. Babior, W.A. Peters, P.M. Briden, C.L. Cetrulo // J. Reprod. Med. 1985. - № 30(4). - P. 355 - 357.

94. Bauer, G. C. A comparative study on the metabolism of Ba-140 and Ca-145 in rats / G.C. Bauer, A. Carlsson, B. Lindquist // Biochem. J. 1956. - № 63(4). -P. 535 -542.

95. Berlin, M. The fate of Cd-109 in mouse / M. Berlin, S. Ullberg // Arch. Environment. Health. 1963. - № 7(6). - P. 686 - 693

96. Bernat, I. Iron metabolism /1. Bernat. Budapest: Akad. Kiado, 1983. -415 p.

97. Blumenthal, N. C. Stabilisation of amorphous calcium phosphate by Mg and ATP / N.C. Blumenthal, F. Betts, A.S. Posner // Calcif. Tissue Res. 1977. - № 23.-P. 245-250.

98. Bologh, R. Furtner obsrevations on oxidatur enzyme activities in decalcified bone and teeth / R. Bologh // J. Histochem. and Cytochem. 1964. - № 6. -P. 485-486.

99. Bonnar, J. Do pregnant women take their iron? / J. Bonnar, A. Goldberg, J.A. Smith // Lancet. 1969. -№ 1(7592). - P. 457-458.

100. Bryant, F.J. The entry of strontium-90 into Human Bone / F.J. Bryant, J.F. Loutit // Proc. roy. Soc. Med. 1964. - № 159(976). - P. 449 - 465.

101. Carlisle, E. M. Silicon as an essential element / E.M. Carlisle // Fed. Proc. 1975.-№34(927).-P. 1758- 1766.

102. Casey, С. E. Availability of zinc: loading tests with human milk, cow's -milk, and infant formulas / C.E. Casey, P.A. Walravens, K.M. Hambidge // Pediatrics. 1981.-№ 68(3).-P. 394-396.

103. Charlton, R.W. Iron absorption / R.W. Charlton, Т.Н. Bothwell // Annu. Rev. Med. 1983. - № 34. - P. 55 - 57.

104. Cheng, P. T. Mineralization in fluoridated cortical bone / P.T. Cheng, M.D. Grynpas. Vol. 2 p. In: "Osteoporosis" // ed. by C. Christiansen, J.S. Johansen, B.J. Riis. Copenhagen: Osteopress, 1988. - P. 876 - 878.

105. Cohn, M. Magnetic Resonance Studies of Three Forms of Creatine Kinase / M. Cohn // Quart. Rev. Biophys. 1970. - № 3. - P. 61 - 89.

106. Cook, J.D. Calcium supplementation: effect on iron absorption / J.D. Cook, S.A. Dassenko, P. Whittaker // Am. J. Clin. Nutr. 1991. - № 53(1). - P. 106 -111.

107. Cooper, C. Hip fractures in the elderly: a worldwide projection / C. Cooper, G. Campion, L.J. Melton // Osteoporos Int. 1992. - № 2. - P. 285 - 289.

108. Cotzias, G.C. Virtual absense of turnover in Cd metabolism Cd-109 studies in the mouse / G.C. Cotzias, D.C. Bord, B. Sellek // Am. J. Physiol. — 1961. — №201(5).-P. 927-930.

109. Dudley, H.C. The biological significiance of Radiogallium Ga-72 / H.C. Dudley // J. Pharmacol, exp. Ther. 1949. - № 95. - P. 487.

110. Durnam, D. Transcriptional regulation of the mouse metallothionein-I gene by heavy metals / D. Durnam, R. Palmiter // J. biol. Chem. 1981. - № 256. -P. 5712.

111. Evans, G. W. New aspects of the biochemistry and metabolism of copper / G.W. Evans // Zinc and copper in clinical medicine. London, 1978. - Vol.2. - P. 113-118.

112. Fishelson, Z. C3 convertase of human complement: enhanced formation and stability of the enzyme generated with nickel instead of magnesium / Z. Fishelson, H.J. Muller-Eberhard // J. Immunol. 1982. - № 129(6) - P. 2603 - 2607.

113. Fore, H. Manganese in rabbit tissues / H. Fore, RA. Morton // Biochem. J. 1952.-№ 51(5).-P. 600-603.

114. Fore, H. The manganese in Bone. Manganese in Rabbit Tissue / H. Fore, R. Morton//Biochem. J. 1952. - № 51(5). - P. 594-600.

115. Forsyth, J. H. Deposition and mobilization of fatty acids in adipose tissue / J.H. Forsyth, J. Karmarkar, D. M. Hegsted // Metabolismio -1968. №17. -P. 502.

116. Freeland-Graves, J. H. Deliberations and Evaluations of the Approaches, Endpoints and Paradigms for Manganese and Molybdenum Dietary Recommendations / J.H. Freeland-Graves, J.R. Turnlund // J. Nutr. 1996. - № 126. -P. 2435-2440.

117. Frieberg, L. Cadmium in the environment / L. Frieberg, M. Piscator, G.F. Nordberg, T. Kjellstorm. Cleveland: CRC Press, 1974. - P. 9 - 21.

118. Frieden, E. A survey of the essential biochemical elements // Biochemistry of the essential ultratrace elements / ed. E. Frieden. New York, London: Plenum Press, 1984. - P. 1-16.

119. Gautier, A. Le fluor dans l'organisme animale / A. Gautier, P. Clausmann. -C.K, 1914. -P. 158- 159.

120. Geyer, C.F. Vanadium a caries-inhibiting trace element in the Syrian hamster / C.F. Geyer // J. Dental Research. 1953. - №32(5). - P. 590 - 595.

121. Glimcher, M. J. Comparative Chemistry of Collagen / M.J. Glimcher, C.J. Francois//Biochem. J.- 1967.-№ 102.-P. 148.

122. Goldblatt, P. J. Exposure, complaints, chest film abnormalities and lung function tests among beryllium workers: preliminary report / P.J. Goldblatt, M. W. Lieberman // J. Occup. Med. 1973. - № 15(3). - P. 301.

123. Hallberg, L. Calcium and iron absorption: mechanism of action and nutritional importance / L. Hallberg, L. Rossander-Hulten, M. Brune, A. Gleerup // Eur. J. Clin. Nutr. 1992. - № 46(5). - P. 317 - 327.

124. Hallberg, L. Calcium: effect of different amounts on nonheme- and heme-iron absorption in humans / L. Hallberg, M. Brune, M. Eriandsson, A.S. Sandberg, L. Rossander-Hulten // Am. J. Clin. Nutr. 1991. - № 53. - P. 112 - 119.

125. Hallberg, L. Inhibition ofhaem-iron absorption in man by calcium / L. Hallberg, L. Rossander-Hulten, M. Brune, A. Gleerup // Br. J. Nutr. 1993. - № 69. -P. 533 -540.

126. Halsted, I.A. Zn deficience in man / I.A. Halsted, A.S. Prasad // Israel. Med. J. 1963. - № 22(9-10). - P. 307 - 315.

127. Harrison, G.E. On the mechanism of skeletal fixation of Sr / G.E. Harrison, E. Lumsden // Arch. Biochem. a. Biophys. 1959. - № 80(1). - P. 97-113.

128. Harrison, M. Bone metabolism in rats, studied with stable Sr / M. Harrison, R. Fraser//J. Endocr. 1960. -№ 21(2). - P. 191-196.

129. Hiltunen, A. A standardized experimental fracture in the mouse tibia / A. Hiltunen, E. Vuorio, H.T. Aro // J. Orthop. Res. 1993. - Vol. 11. - P. 305 - 312.

130. Hoshi, K. The primary calcification in bones follows removal of decorin and fusion of collagen fibrils / K. Hoshi, S. Kemmotsu, Y. Takeuchi et al. // J. Bone Miner. Res. 1999. - Vol. 14, № 2. - P. 273 - 280.

131. Jackson, D. Fluorine in human bone related to age and the water supply of different regions / D. Jackson, S.M. Weidmann // J. Path. Bact. 1958. - № 76(2). -P. 451 -459.

132. Jecklin, L. Blei in den knochen von chronisch Rheumakranken / L. Jecklin // Zbl. Arbeits. med. u. Arteitsschutz. 1957. -№ 7(9).-P. 213-215.

133. Kapanen, A. Biocompatibility of orthopaedic implants on bone forming cells. Chapter 2. Review of the literature / A. Kapanen. Department of Anatomy and Cell Biology: University of Oulu, 2000.

134. Kaul, B. Lead, Erythrocyte protoporphyrin and ferritin levels: in cord blood / B. Kaul, B. Davidow, Y. Eng, M.H. Gewirtz //Arch. Environm. Hlth. 1983. -Vol.38. - №5. - P. 296 - 300.

135. Kehoe, R.D. Spectrochemical study of normal ranges of concentration of certain trace metals in biological materials / R.D. Kehoe, J. Cholak, R. Story // J. Nutr. 1940. - № 19(6). - P. 579.

136. Kirchgessner, M. Interactions of essential metals in human physiology / M. Kirchgessner, F. Schwartz, A. Schnegg //Current topics in nutrion a disease. -New York, 1982.-P. 477-512.

137. Kostial, K. Cadmium in animal tissues and fluids. In: Trace Elements in Human, and Animal Nutrition / K. Kostial // ed. W. Mertz. Vol. 2. P. 319 - 345.

138. Kudrin, A. Two Faces of Zinc in the Brain / A. Kudrin A, O. Gromova // Trace Element and Electrolytes. 2003. - №3. - P. 16-19.

139. Mertz, W. Clinical and public health significance of chronium / W. Mertz // Current topics in nutrion a. desease. New York, 1982. - P. 315 - 323.

140. Monsen, E.R. Food iron absorption in human subjects. V. Effects of the major dietary constituents of semisynthetic meal / E.R. Monsen, J.D. Cook // Am. J. Clin. Nutr. 1979. - № 32(4). - P. 804 - 808.

141. Moore, F. D. Give and Take. The development of Tissue. Transplantation / F.D. Moore. Philadelphia: WB Saunders Co., 1964. - 268 p.

142. Morrison, A.B. Studies on Zinc deficience in the chick / A.B. Morrison, H.P. Sarret // J. Nutr. 1958. - № 65(2). - P. 267 - 280.

143. Nielsen, F.H. The ultratrace elements: Trace Minerals in Foods / F.H. Nielsen // ed. K.T. Smith. New York: Marcel Dekker, 1988. - P. 357 - 428.

144. Principles of Bone Biology / eds: J.P. Bilezikian, L.G. Raisz, G.A. Rodan. San Diego: Academic Press, 2002. - vol. 1-2.

145. Pritchard, J. J. The osteoblast. In: The biochemistry and physiology of bone, vol. I. / J.J. Pritchard // ed. G.H. Bourne. New York-London: Academic Press, 1972.- 113 p.

146. Robey, P. G. Bone Biochemistry. In: Osteoporosis / P.G. Robey // eds: R. Marcus, D. Feldman, J. Kelsey. New York: Academic Press, 2002. - vol. 1-2.

147. Rogers, H. J. Studies on the skeletal tissues: The rate of exchange of the inorganic phosphate in different bones and parts of bones in various species of mammal / H.J. Rogers, S.M. Weidmann, H.G. Jones // Biochem J. 1953. - № 54(1). -P. 37-42.

148. Satomura, K. Ultrastructure of mineralized nodules formed in rat bone marrow stromal cell culture in vitro / K. Satomura, M. Nagayama // Acta Anat (Basel). 1991.-Vol. 142. - № 2. - P. 97 - 104.

149. Schwarz K., Miline D.B. Fluorine requirement for growth in the rat // Bioinorg. Chem.- 1972.-Vol.1.-P. 331 -338.

150. Schwarz, K. Fluorine requirement for growth in the rat / K. Schwarz, D.B. Miline // Bioinorg. Chem. 1972. - Vol. 1. - P. 331 - 338.

151. Segerson, E. C. Selenium and reproductive function in boars fed a low selenium diet / E.C. Segerson, W. R. Getz, В. H. Johnson // J. Anim. Sci. 1981. -№ 53.-P. 1360.

152. Seligman, P.A. Measurements of iron absorption from prenatal multivitamin-mineral supplements / P.A. Seligman, J.H. Caskey, J.L. Frazier, R.M.

153. Zucker, E.R. Podell, R.H. Allen // J. Obstet. Gynecol. 1983. - № 61(3). - P. 356 -362.

154. Shelling, D.H. Effect of dietary Ca and P on the toxicity of Pb in rat. Rationale of Phosphate therapy / D.H. Shelling // Proc. Soc. exptl. Biol. New York, 1932. -№30. -P. 248.

155. Spears, J. W. Nickel as a "newer trace element" in the nutrition of domestic animals / J.W. Spears // J. Anim. Sci. Champaign, 1984. - № 59(3). - P. 823 -835.

156. Sunderman, F.W. Effects of nickel chloride and diethylditiocarbamate on metallothionein in rat liver and kidney / F.W. Sunderman, G. Fraser // Ann. clin. Lab. Sci. 1983. - Vol.13. - №6. - P. 489 - 495.

157. Taylor, D.M. Metabolism of Am-241 and Pu-239 in the rat / D.M. Taylor, F.D. Sowby, N.F. Kember // Phys. Med. a. Biol. 1961. - № 6(1). - P. 73 -86.

158. Teitelbaum, S.L. Bone Resorption by Osteoclasts: Review, Science / S.L. Teitelbaum // Bone Remod. a. Repair. 2000. - Vol. 289. - P. 1504 - 1508.: il.

159. Timmins, P.A. Bone water / P.A. Timmins, J.S. Wall // Calc. Tiss. Res. -1977 .-Vol. 23, №1.-P. 1-5.

160. Tucker, K. L. Assessment of usual dietary intake in population studies of gene-diet interaction / K.L. Tucker // Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 2007. №17. -P. 74-81.

161. Vichnick, D. Fracture healing: a basic science primer in Orthopaedics / D. Vichnick // ed. F. Bronner, R. Worrel. New York: Williams&Wilkins, 1991. -253 p.

162. Walther, K. Uber die Wirking grosser Mengen Eisens. I. Uber die wirking des Eisens auf die Knochenentwichlung / K. Walther // Biochem. Z. 1927. -№188. - P. 381.

163. Weiner, S. Organization of hydroxyapatite crystals within collagen fibrils / S. Weiner, W. Traub // FEBS Lett. 1986. - Vol. 206, № 2. - P. 262 - 266.

164. Wilgus, H. S. Factors Afrecfmg Manganese Utilization in the Chicken / H.S. Wilgus, A.R. Patton // J. Nutr. 1939.-Vol. 18. -№ 1.-P. 35-45.

165. Wuthier, R. E. Lipid composition of isolated epiphyseal cartilage cells, membranes and matrix vesicles / R.E. Wuthier // Biochim. Biophys. Acta. 1975. -№409.-P. 128- 143.

166. Yokobori, A. T. Theory of osteogenesis behavior based on calcium diffusion theory / A. T. Yokobori, Y. Miyasaka, M. Sakurai // Biomed. Mater. Eng. -1995. Vol. 5, № 4. - P. 209 - 217.