Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Механохимия суставного хряща при коррекции патологии опорно-двигательного аппарата

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Механохимия суставного хряща при коррекции патологии опорно-двигательного аппарата"

! Сибирское отделение Российской Академии наук

Новосибирский институт биооргашшеской химии

1!я правах рукописи

Г Р Л Ч Н В Л Л к;ддшлл Ипаштия

УД К 577.12:(> 16.72-018.3.001.0

МЕХАНОХИАШЯ СУСТАВНОГО ХРЯЩА

ПРИ КОРРЕКЦИИ ПАТОЛОГИИ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

(03.00.01—биохимия)

Авторефера.т диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Новосибирск 1(102

Работа выполнена в Курганском научном центре «Восстановительная травматология и ортопедия».

Научные руководители: доктор медицинских наук Шевцов В. И., кандидат медицинских наук Десятниченко К. С.

Официальные оппоненты:

доктор химических наук Невннский Г. А.,

доктор медицинских наук, профессор Зайдмаи А. М,

Ведущая организация: Центральный институт травматологии и ортопедии им. Н. Н. Приорова.

„у ¿Э-^Ь

Защита состоится «¿¿'У. » . 193^г. в л/\ час. на засе-

дании спешгализгфоз энного сонета К 003.52.01 при Новосибирском институте биоорганпческой химии Сибирского отделения Российской Академии наук.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Новосибирского института бпоорганнческой химии СО РАН по адресу: г. Новосибирск, проспект акад. Лаврентьева, 8.

Автореферат разослан У^Г^Ц7 . 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета О. С. Федорова.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Повреждения опорно-двигагелыюго аппарата травматического, воспалительного, метаболического и другого происхождения занимают третье место (после сердечно-сосудистой и инфекционной патолог ни) а структуре заболеваемости. Так, частота встречаемости остеоартрозов у населения, составляющих 80% поражений суставов, достигает 10—12% населения. Коррекция длины п формы длинных трубчатых костей посредством аппаратов наружной фиксации — современного и наиболее распространенного способа ортопедического вмешательства — сопровождается длительным выключением (нлп снижением) функции суставов. Разработка новых способов оказания ар-трологической помощи, ортопедических вмешательств, минимально ограличива-ющих функции суставов, обусловливают необходимость адекватной оценки биологических потенций хряща, включая его уникальные, биомеханические возможности. Кроме того, имеющиеся к настоящему времени данные относительно изменений в неповрежденном суставном хряще при длительной неподвижности сустава противоречивы (Evans Е. et al., 1960, Enneking W. F. et al, 1972, Terje-sen T. et al, 1986). Уточнение их имеет важное значение для прогноза функции суставов, смежных с удлиняемым фрагментом длинной трубчатой кости по Г. А. Илизарову.

Известно (Слуцкий Л. И., 1971), что биомеханические свойства хрящевой ткани обусловлены ее химическим составом, внутримолекулярной организацией входящих в этот состав биополимеров и их мелшолскулярными взаимоотношениями. Поэтому выяснение характера, который, судя по литературе, еще мало исследован, взаимосвязи механической функции хряща с его химическим составом в динамике изменения от нормы до патологии через такое состояние суставного хряща, как предпатология, представляет интерес не только в плане теоретического анализа взаимодействия биохимических и биомеханических факторов п начальной стадии патологического процесса, но имеет практическое значение для диагностики и прогноза при дистрофических и воспалительных заболеваниях суставов.

Цель исследования. Выполнение работы преследовало цель—изучение взаимо зависимости биомеханических ,и биохимических характеристик суставного хряща, их связи с биохимическими параметрами сыворотки крови и мочи, представление комплексной оценки такого состояния, как предпа.тология, в значительной степени определяющего результат изменения условий функционирования сустава при коррекции деформации и лечении переломов.

Достижение цели обеспечивалось решением следующих задач: 1— выявление характера связи вязко-упругих свойств суставного хряща с химическим составом его внеклеточного матрикса; 2— изучение влияния изменен,'!!! условий функционирования сустава на нарушение его биомеханических характеристик и

структуру основных компонентов органического матрикса хрящевой ткани; 3— выяснение характера влияния напряжения растяжения, возникающего при удлинении конечности по Идизарову, на репаративныь; процессы п суставном хряще; 4— определение корреляционной зависимости между концентрациями основных биохимических компонентов суставного хряща и одноименными показателями хряща и сыворотки крови я их уровням,и почечной экскреции.

Научная новизна. На основании полученных результатов установлено, что имеет место тесная взаимосвязь механических свойств с химическим составом и надмолекулярной структурой хрящевой ткани. Ухудшение механических ха рактеристик суставного хряща при изменении условий его функционирования в значительной степени ослабляется при применении компрессиоино-дистракця-онного остеосинтеза, оказывалощего стимулирующее влияние на генез хрящезой ткани.

Установлено наличие значимой корреляции между одноименными биохимическими показателями суставного хряща и сыворотки крови, а также сыворотки крови и уровнями почечной экскреции этих компонентов с мочой. Механическое исследование суставного хряща при лечении внутрисуставных переломов у собак выявило активизацию репаративного хондрогеиеза при сохранении подвижности в суставе.

Практическая ценность работы. Оценена информативность биохимических показателей для разных групп больных, что позволяет для каждой из этих групп определять набор показателей, релевантных для лабораторного контроля за течением репаратнвных процессов. Создание математических моделей содержа!.кя биохимических компонентов сыворотки крови и мочи подтверждает возможность использования показателей экскреции основных компонентов минеральной фазы и органического матрикса ксстпой и хрящевой тканей для оценки выраженности дегенератмзных изменений в процессе заживления переломов и при лечении больных с врожденным укорочением нижних конечностей. Оформлены 7 рационализаторских предложений, изданы методически,г рекомендации, которые отражают практические способы для изучения изменения механохимнчес-кнх свойств суставного хряща при изменении условий функционирования конечностей.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Механические свойства и химический состав суставного хряща находятся в тесной взаимосвязи на уровне корреляционной зависимости.

2. Напряжение растяжения в тканях при удлинении конечности играет адап-тогенную роль в восстанозлснии физиологической функции сустава.

3. Сохранение подвижности в суставе при лечении внутрисуставного перелома методом Илизарсва оптимизирует условия для восстановления мехаиохими-чсских характеристик суставного хряща.

4. Имеет место взгг-змоезязь между процессами на молекулярном, тканевом, органном, а также уровне целостного организма.

Материалы работы доложены на: Всесоюзной конференции, поезященной 90-летию со дня рождения С. И. Банайтпса в !989 г. (г. Ленинград), на 8-й Всесоюзной школе по биологии опорно-дзигательного аппарата, в 19911г. Гг.Киев). на конференции, посвященной 45-летию Казанского НИИ70 (КФ ВКНЦ «ВТО») в 1990 г. и на семинаре по биохимии в Новосибирском институте биоорганической химии СО РАН в 1930 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, 3— в печати. Перечень работ приведен в конце реферата.

Объем и структура работы. Диссертация состоят из введения, 5 глав, заключения, выводов п списка литературы. Содержание работы составляют 124 стра-

ты машинописного текста, 23 рисунка и 18 таблиц. Список литературы в клюет 220 источников, из них 87 — отечественных. Текстовая часть содержания 5:ссрташ1п: < Введение» (4 страницы машинописи); глава 1 — «Структура и опства суставного хряща» (34 страницы машинописи); глава 2 — «Материал методы исслсдозшин» (22 страницы машинопис:;); глаза 3 — «Механохнмня [тактиого суставного хряща» (11 страниц машинописи); глава 4 — «Влияние :ловий чрескостного остеосиптеза по Илнгарову па мсханохимичсские харак-•ристики суст гв:ю! о хряща» (30 страна1.; мешииопкел); глаза 5 — «Показатели ¡мена у больгь'х с ш.угрясустгпиь-ми переломам,! и вря удл:п;сшш нижних шечьсстей» (¡5 страниц маш-H'cniic!:); за-улочеикс (/ страниц маш'кол.'им); лаоды !\ CTpainiia гсшннош:.:п).

Диссертация выполнена по плану НИР Всесоюзного Курганского научного inpa «Восстанозптельная травматология и ортопедия».

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ Исследовали сустазные хрящи собак: иытактных (6 щенков и 9 взрослых ■бек), при иммобилизации сустава (28 собак), удлинении голени (26 собак), ;чении виутрисустазных переломов (29 щеикоз) с использованием методик, сработанных в ВКНЦ «ВТО», аппаратом Илизарова. На рис. 1 приведена ема исследований суставного хряща,- Группе щенков 4—9 месяцев с внутри-тта-шыми (чрезмыщелкозыми) переломами чрескостный остеосинтез аипара-:м Илизарова (Илизароз Г. А., Знаменский Г. Б., 1987) осуществляли с иммо-иизацией сустава, и без такозен и гвтацазировали через 7, 14, 21, 28 и 99 'fñ после операцп::. Взрослых собак, которым после закрытой флексионнои деоклазнп берцовых костей на уровне срс;;нен трети голени через 5 дней пос-: операции осуществляли удлинение по Илизаролу на ?0% исходной длины, ,1вод':л'1 из опыта срагу после четырех недель днетракцпи или через месяц гкеацнн о а.ппарате. В тел же случаях, когда дистракцию, не менее чем на )°/о исходной длины, производили 42 дня, часть собак выводили из опыта сра-г после окончания удлинения, а часть — через месяц фиксации. Третью груп-' взрослых собак, которым фиксировали коленный сустав без повреждения )яща и в отсутствие сдавлпва.ющих нагрузок под углом, близким физиологичному, выводили из опыта через 14, 21, 28, 42 и 122 суток, хотя срок иммоби-1защш в последних двух сериях не превышал 28 дней.

С помощью разработанной нами (Утенькин А. А., Грачева Л. И., 1989) мето-жн измеряли величину внедрения чшдентора в исследуемый участок хряща >д действием единичной силы, г. определяемый параметр характеризовали как здатлнЕссть. В качестве измерительного устройства в методике использовали реюч' ый индикатор (ГОСТ 577-68) со сферическим индентором и с предела-л исмереиия ст 0 до 10 мм. Степень гидратпрованности хрящевой ткани стреляли высушиванием исследуемых образцов до постоянной массы при 55 графах («свободная вода»), затем при 110 градусах (общее количество воды) Robinson R., 1979). О количестве неколлагеновых белков судили по концент-1ЦНЯМ гексуроновых (Bitte- Т.. Muir Н. М.. 1962), сиаловых кислот (Warren L., >59), гексоааминов (Eisori 1., Morgan \V„ 1933), гексоз (Holt С., 1954), суль-атоз — турбндиметрнческл после добазления к пробе барнй-желатинозого ре-стива, о содержании коллагена — по концентрации гидрокенпролина Jerprnan I., Loxley R., 1963), о минеральном обмене — по концентрации каль-1Я (комплексонометргч^скри метод с ЭГТА, в соответствии с рекомендациями, тлагаемыми к анализатору клпышп (Cornirifr-942, Великобритания), фосфа-)в (Грибанов Г. А., Баранов Г. A., 197G), магния Íпрописи к нл.бору реакти-)з для определения магния фппмм «Лах^мЧССР), нукленно-чл^ кислоты феделялн методом Цансва Р. Г., Маркова Г. Г. (по; Леонтьев В. К.., Пстро-

вич Ю. А., 1976). Аналогичным» методами проводили определение показателе минерального и органического обмена в сыворотке крови собак, а также в сь воротке крови я суточной моче больных с переломами шейки бедра и у Сольны с врожденным укорочением голени (в среднем, укорочение — 12,3+5,3 см]

СХЕМА МЕХАНОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ СУСТАВНОГО ХРЯЩ-

Исследования в эксперименте

Исследования в клинике

£ ^

£ ° § з =с к

ч

Функция сустава

с

Биомеханические свойства хряща

Биохимические показатели хряща

Качественный состав основных биополимеров хрящевой ткани

Химический состав хряща.

Биохимический состав сьпороткп крови

Биохимические показатели почечной экскреции

Математическое моделирование на основе получениях данных

Ргиняя диагностика десгруктиопых изменении суставного хряща

Рис. 1.

оторым лечение перелома и удлинение конечности осуществляли методами, азработанными в ВКНЦ «ВТО». Исследования сыворотки крови у животных у людей проводили и одни и те же сроки после операции.

Для характеристики изменения структуры лротеоглкканов суставного хряща рименялнсь хроматографичеекпе методы разделения цетавлоновых осадков ликозаминогликанов на колонке 1,5хС0 см с TSK-гелем «Toyopearl» HW-40 (fine). 1,ля сравнительной оценки структурных особенностей агрегатов протеоглнка-ов в зависимости от размеров этих агрегатов, использовали метод последова-ельной экстракции протсоглнкаиов суставного хряща интактных и эксперпме-тальных животных (Косягнн Д. В., 1981). Полученные фракции подвергали ельпроникающей хроматографии (колонка 1,5x50 см «гамма,-геля 115 НГ») с оследующнм анализом гетерогенных элюпруемых при 226 нм фракции при по-ющи ионообменной хроматографии на сфераиите —ОН Л1» 278 (оба носителя азр?,ботаиы НИИ ОЧБ Госконцсрна «Биопрепарат»).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Биомеханические и биохимически« характеристики суставного хряща

Любое оперативное вмешательство па сегменте конечности, в том числе без эареждення суставного хряща (в частности, при иммобилизации сустава аппа-атом Илнзарова без повреждения суставных коццов костей его образующих), возникающее вследствЬе этого дополнительное давление в исследуемых сус-авах (в частности, при удлинении конечности), вызывает снижение податли-остн. Так, при сравнении данных, полученных при переломе, иммобилизации ерез 28 суток после операции, а при удлинении конечности на 20% исходной дины через 28 суток после начала дистракцни, отмечалось снижение пода.тлн-ости от ?4 до 58.5% в оперированной и 46—82,5% от нормы в коптрлатераль-ой конечностях. Гивжсшо годатливогти коррелирует со снижением концентра-пи глнкозаминоглпканов (ГАГ), (по уменьшению уровня гексуроновых кислот). •р.;ч(.м хогдроитт сульфато) о большей стякш, чем ксратапсульфатов, марке-|ами которых считают гексозы. Сульфатированность ГАГ (SY) снижается л итерированной конечности только при удлинении, а в контрлатералыюй— п при ммобплпзацпи, то есть синтезируются низкосульфатированные ГАГ, характер-[Ые для незрелых форм хрящевой ткани. При удлинении дегенеративные изме-[ения, касающиеся состава основного вещества матрикса, выражены в меньшей тепенн, чем при иммобнлн??д#л: увеличивается доля кизкосульфатпрованных ликозаминогликанов при меньшей потере общего количества протеогликаноЕ по равнению с хрящом иммобилизованного сустава, уровень генной экспрессии 'содержание РНК) оставался практически неизменным, тогда ка.к при иммоби-н'зацгл он умегьшался в 2 раза. Все обнаруженные тенденции в группе собак с 20%-ным удлинением голени праведливы н для группы жаватеых. которым конечность удлиняли на 30% (сходной длины, хотя для некоторых показателей они выражены в большей тепени,. а т ряде случаев игменепня свидетельствуют о дегенеративных процсс-:ах в хряшевой тк;:п1.

При лечении чрезмыщелковых переломов ухудшение упругих свойств хряща [ изменения п составе основного вещества хряща н его гндратированности бы-гл выражены в меньшей степени у щенкоз, с сохраненной подвижностью еуста-ia оперированной конечности, что согласуется с функциональными результатами. которые также были хорошими при мобильном суставе. Ухудшение упругих ■пойств хряща выражалось в снижении податливости на 25—30% даже через ! месяца после операции. При этом отмечались изменения не только в составе >спошгого вещества хряща, но н в его способности удерживать воду: уже на

7-е сутки после операции в 1,5—2 раза, увеличивалась концентрация свободно волы и гексуроновых кислот, в 2,5—3 раза — концентрация магния, что свидс тельствует о наличии воспалительного процесса. К 99-му дню после операци отмечалось уменьшение содержания протеогликанов и гидратированности су тавного хряща, низкие концентрации магния. Применение корреляционного регрессионного анализа для 11 биохимических показателей суставного хрящ при переломах выявило, что самыми информативными показателями являют« концентрация гексуроновых кислот, гексозаминов, воды и свободных нуклеоп дов, характеризующих клеточную активность. Причем сохранение подвнжност в суставе при лечении внутрисуставных переломов обеспечивает лучшие услови для более активных пролиферативных процессов (более низкие значен» РНК/ДНК) в начальной стадии заживления переломов, усиление биосинтез ческой активности на высоте репарг.тивных процесСоз, причем иродолжител! ность этой фазы у щенков с подвижными суставами — 14—28 суток, а у Ж1 вотных с неподвижными суставами'— 14—35 суток.

Сравнительная характеристика фракций протеогликанов суставного хряща при изменении условии функционирования неповрежденного и травмированного суставов

Состав протеогликанов, размеры и структура агрегатов прогеоглпкэноз пенс стоянны и зависят как от возраста, так и ог условий функционирования суета ва (Hardingham Т. Е., 1986). Деструкция протенн-полиоахаридного комплекс хряща связана с выходом в матрикс лизосомных ферментов (гликозаминогли каншдролзз и других) из хондроцитов (Federico A. ct al., 1984).

Выявленные изменения упругих свойств хряща связаны с нарушением струк туры протеогликанов суставного хряща, о чем свидетельствуют хроматографа ческие профили цегавлоновых осадков гликозаминогликанов хрящей. Во все сериях эксперимента хроматографическис профили гликозаминоглнканов имел более сложную конфигурацию по сравнению с интактным хрящом; количеств пиков увеличивалось до 7 (у интактных — 5). При этом колнче-мвепное опрс деление основных компонентоз гликозаминогликанов — гексуроновых iric.no-гексозамннов и сульфатов — обнаружило разное распределение гликозаминс глнканов во фракциях. Так, при удлинении во фракциях с обтемом элюцм 40 мл наибольшее содержание гликолам,ииогликаноз (73,9%) с относительно hí высоким содержанием сульфатов. Низкомолекулярные фракции (Ve;>80 мл характеризуются невысокой сульфатированностью (вероятно, за счет други гликопротеидов). Колебания уровня гексозаминов во фракциях разных сери не столь существенны, согласуясь с тем фактом, что изменения концентрат! гексоза.минов (маркеров суммарных гликоконыогатов) наблюдается при выра женных дегенеративных изменениях хряща, тогда как в наших исследования таковые не наблюдались. При удлинении отмечалось увеличение количества вы сокомолекулярных фракций, что свидетельствует об увеличении доля агрегирс ванных протеогликанов, что также характерно для молодой хрящевой ткан] тогда как при дегенеративных изменениях увеличивается доля низкомолек) лярных фракций (Па.влова В. Н. с соавт., 1988).

При исследовании мономеров и агрегатов протеогликанов с разной молеку лярнюй иасоой по методу (Косягин Д. В., 1981) обнаружено, что: 1) соотноше ния протеогликанов во фракциях, извлекаемых из свежей и из высушенной хря щевой ткани практически не различаются, а хроматографическне профили и сс отношение основных компонентов протеогликанов во фракциях, полученных результате хроматографичсского разделения, идентичны; 2) в хряще коленног сустапа собак, которым удлинение прокззодили до 20% исходной длины голе

пи с последующей фиксацией в течение месяца, общее содержа,пне протеоглика-нов (по уроновым кислотам) составляет 7G% от количества у здоровых собак, а убыль происходит, в основном, за счет первых трех фракции (по Д. В. Кося-гину, фракции, содержащие мономеры прогеоглпкапов с длинными цепями глн-коза.мнногдиканов); 3) все полученные вышеуказанным способом фракции были гетерогенными я имели 2 группы наиболее интенсивных пикоз при 206 им: первая соответствует относительным молекулярным массам 66 000—33 000, вторая— 33 000—16 000.

Хроматэграфнческие профили (колонка с гамма-гелем 115 НГ, 00x1,5 см) фракции протеоглпканос по Д. В. Косягину, полученных из суставных хрящей интактных собак, имели от 4-х (в перзых двух фракциях) до двух (в последней фракции) njiKO'3, причем дальнейшее фракционирование проб, имеющих объем элюц::,:1 от 55 до 75 мл, а случае исследования последней фракции (по мнению глт-ора мстсда — главным образом, это протеогликаны, связанные с коллагеном) на аннонообменнике выявило их гетерогенность. Во фракции, извлекав?.'си при обработке хрящс::ой ткани 0,15 М раствором ацетата натрия в течение 2-х часов первой, наиболее интенсивный пик с наибольшим содержанием всех маркероз протеоглккапоа соотзетст::овал белку с молекулярной маетой 45 7Г0; го второй ю¡'лексемой фракции — наиболее интенсивный пик — Зелку с молекулярной массой 38 ООО; в третьей — белку с молекулярной массой 33 000, а в четвертой — белкам с молекулярными масса,ми от 33 000 до 13 300 (при фракционировании на аннонообменнике последние имели по 3 пика в 1,0; 1,25 я 1,5 ммоль/л NaCL в буфере, что соответствует хондроитинсуль-фатам).

Хромагографпческие профили аналогичных фракций, извлекаемых из суставного хряща собак при 20%-ном удлинении, существенным образом отличались эт такозых у лнтактцкх собак: во всех фракциях, кроме третьей, возрастало этносптельнс-е количество агрегированных нротеоглика.пов с молекулярной массой от 100 до 33 КД. При этом наиболее интенсивные пики фракций содержали выескосульфатвроваипые глпкозаыиногликаны, по-видимому, преимущественно (ондроитинсульфаты, молекулярная масса которых находится в эгих пределах (Poole A. R., 1986).

Таким образом, несмотря на то, что при разных способах экстракции хряща гамн выделены разные составляющие протепнчолпеахаридного комплекса, во jeex случаях исследования суставных хрящей экспериментальных животных, гзменение функционирования сустава которых было обусловлено разными принтами, отмечено изменение как соотношения основных составляющих, так и 'тепе»и агрегации "того комплекса н, как следствие, изменение соотношения аг-»егатов с различными молекулярными массами. В основном отмечалось увеличите доли агрегатов с меньшей молекулярной массой. Причем со всех случа-IX эти изменения сопровождались « потерей упруго-эласглчных свойств хря-цевой ткан-и, которые в значительной степени определяются эластичностью и тругостыо протекч-полпеа.хариднь'х комплексов, их способностью удерживать i отдавать воду (Kempson G. Е., 1980).

При удлинении конечности и иммобилизации коленного сустава методом Илн-¡арова состояние суставного хряща может быть определено как предпатология. Трнчем ухудшение механических сяоиств (в том чкеле в контртатеральной ко-ючноетн) коррелирует с изменением специфических количественных соотношений биополимеров, образующих матрикс хряща. Эта корреляционная связь бн-га тесной (р <0,05) для податливости с концентрациями воды (г = -(-0,858), ■сксурэнозих кислот (г—-¡-0,832), с комплексными показателями гсксуроповые

кислоты/гексозамины (г=:-¡-0,903), гексуроновые кислоты/вода (г= —}—0,905); средней связь был? — с концентрацией гексоз (г = -{-0,596), комплексным показателем сульфаты/гсксуроновые кислоты (1=-- 0,575) и слабой — с концентрациями ДНК (г= -¡-0,428), гидроксипролнна. (г = -¡-0,360), комплексным* показателями гидроксипролнн/вода (г = —(—0,452), РНК/ДНК (г = —0,140).

Изменение условий функционирования сустава является причиной для целого ряда взаимосвязанных явлений. Так, аналогично тому, что наблюдали Викм/а1-1ег Л. А. с соавторами ОЭвУ), когда перед минерализацией хрящевого матрик-са в зоне низкой пролиферации и в начале минерализации хрящевого матрик-са в гипертрофированной зоне размер агрегатов прогеоглика.на уменьшался и уменьшалась доля агрегированных мономеров, мы наблюдали во всех исследованных суставных хрящах экспериментальных животных начальные признаки минерализации и дезагрегации протеинполисахаридных комплексов.

Изучение показателей обмена у больных с внутрисуставными переломами и при удлинении нижних конечностей

С целью получения икформа.ции об изменениях, происходящих в суставах больных в процессе лечения, прозели анализ данных уровней почечной экскреции и сывороточного содержания осочп.-'х минеральных ' ч орган','«ссккх компонентов кости и хряща, релевантных для контроля за течением репарап'ппи.х процессов. Этот анализ показал, что для разных групп больных наборы информативных показателей различаются. Для больных с переломами шейки бедрг доверительная вероятность, принятая за меру информативности, значима на 3— 10-е сутки после операции для экскреции Фосфаточ, сульфатов и гексозамчнев у пациентов 24—50 лет и для экскреции магния, сиаловых и уроновых кислот — 51—72 лет (уровень значимой доверительной вероятности для нашего числе наблюдений при значениях —0.65 и выше). Зависимость между показателям} сыворотки коови н мочи описывается линейным уравнением первой степени. Та ким образом установлено, «то динамика ■изменения биохимических показателе} " группе г переломами шейки бедра в значительной мере зависит от возрастг больных. Кром° того. нами подтверждена возможность использования показа тел ей °кскпе"чи е-скроных компонентов минеральной ч органического мят

рикса костной и хрящевой тканей для оценки выраженности обме"'

в начальной — кятабогн'пестой — Фа^е заживления переломов, в знячнтрльно! мпп<» опп°деляющ".ч его дальнейшее течение".

Сравнение дчнамики изменения основных компонентен хэящезой г*4«и « же показателей сыворотки крови собак и людей прп удлинении нижней конеч ности подтверждает правомерность использования этих показателей для оцен ки выраженности изменений основного вещества хрящевого матрикса. Так, сы вороточный уровень гексуронопых кислот ро,°огстя,°т в процессе лечения н до стигает макс.чм.яльных значений в период дистржтч. снижаясь до гра»иц нпг> мы к концу фиксации в аппарате, тогда кя.к и?мрчен-"ч этого показателя в хря щевой ткани противоположно таковым в сыворотке крози.

Динамика изменения концентрации гексозаминов аналогична таковой для гек суроновых кислот, хотя изменения этого показателя в хрящевой ткани мене! рыражены. Х?пактео"ой -особенностью динамики изменения концентраций сия ловых киг^от в оывопотке крови как у людей, тяк -и V собак был сохраняющий ся достаточно высокий их уровень в процессе Фиксации и низкая их концентра цня в суставном хряще по сравнению с нормой.

Ко'чтрнтоглия гржеоз в сыворотке крови как у людей, так и у собак тлкж "мела максимальные значения в период дистракции, что было сопряжено с 10

снижением гексоз хряща в этот период на 45%. Таким образом, происходящие изменения обмена протеоглпканов в ходе репаративного остео- и хондрогепсза,, возбужденного дпстракцнонным остсосинтезом, находят свое отражение в показателях сыворотки крови. Отметим, что эти изменения находятся в тесной связи не только с процессами, происходящими в хрящевой ткани, но и в полости сустава в целом, где деструктивные процессы отмечаются раньше, чем в хряще (Старцева И. А., Никитенко Е. Т., 1973). Кроме того, необходимо иметь в виду то обстоятельство, что изменения в суставной хряще собак не могут полностью соответствовать изменениям, возникшим в суставном хряще людей, так как у собак как удлинение конечности, так и его прекращение происходит з условиях ограничения функцпн сустава, тогда как у больных уже в период дистракцни проводятся мероприятия, направленные па сохранение функции сустава, что невозможно осуществить у животных, ,а, как известно, функциональная нагрузка, удлиненной конечности способствует обратному развитию этих изменений.

Коэффициент корреляции по Спирмену для комплексного показателя, отражающего долю сульфатировашшх гликозаминоглпканов от общего количества -ликопротеидов, представляющий собой отношение произведения содержания сульфатов и гексозаминов к уроповым кислотам, равен +0,602 для сыворотки крози собак и хряща (уровень значимости 95%) и— 0,600 для этого показате-гя н податливости, что позволяет сделать вывод о возможности использования данных, полученных при исследовании сыворотки крови, для коезенпой опенки /пругих свойств суставного хряща. Предложенный комплекс биохимических по-<азателсй сыворотки крови отражает характер изменений в составе основного -.пцсства суставного хряща и может быть рекомендован в качестве теста для контроля в ходе коррекции патологии опорно-двпгатсльного аппарата.

ВЫВОДЫ

1. Механические свойства и химический состав суставного хряща находятся ) тесной взаимосвязи и взаимозависимости: изменения условий функционирования сустава влекут за, собой понижение содержания протеогликанов в мат-жкее, нарушение их биосинтеза и структуры и, как следствие, изменение меха-шческих свойств.

2. Напряжение растяжения в тканях при удлинении конечностд играет здап-гогеиную роль в восстановлении физиологической функции хряща: пролифера-чшный потенциал и уровень генной экспрессии дифференцированных клеток три дистракцпоином оетеосинтезе существенно выше, чем при иммобилизации ¡устала.

3. Сохранение подвижности в суставе при лечении внутрисуставного перелома методом Илизарова оптимизирует условия для восстановления механических ¡войств суставного хряща, активизации репар.атпвного хондрогенеза, что сокра-цает продолжительность восстановительных процессов.

4. Взаимосвязь и взаимозавчсимость между процессами на молекулярном, ■каневом, органном, а также уровне целостного организма, выявленные нами', ;ают возможность использовать в динамике лечения для контроля и прогноза [абораторных исследований содержание в сыворотке крови и уровней почеч-ой экскреции составляющие компоненты хрящевой ткани.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Показатели углеводного ебмгна при лечении внутрисуставных переломов (О Илизарозу (в соавторстве с Кузнецозой Л. С.) //Материалы конференции Вклад молодых ученых Красноярья в программу «Здоровье», Красноярск — 082.-- С. Г,П.

2. Обмен гликозаминогликанов, гликопротендов и коллагена, у больных с перелома»'« шейки бедра при лечении методом чрескостною осгеокштеза (л соавторстве с Матвеенко Б. П., Шзедом С. И.). //Сб. материалов Всесоюзною симпозиума «Экспериментально-теоретические и кла.ничеекпе аспекты разрабатываемого в КНИИЭКОТ метода», Курган,— 1383. — С. О 0-71.

3. Динамика изменений в химическом составе тканей локтевого сустава при заживлении чрезмыщелковых переломов (в юз,.торите с Матвеенкс В. Н., Знаменским Г. Б.). //Сб. научных трудов КНИИЭКОТ. — Курган. — 1984. — Вып. 9. — С. 139-144.

4. Информативность биохимических показателей в оценке изменения молекулярной структуры минерализованных тканей при лечении внутрисуставных переломов в эксперименте (в соавторстве со Знсменсхик Г. Б., Богомягкозым

B. С.). //Сб. научных трудов КНИИЭКОТ. — Курган,— — Вып. 1!. —

C. 27-29.

5. Биохимические показатели крови при лечении больных с открытыми переломами костей голени методом чрескостного остеосиьтеза по Илязсрову !"в соавторстве с Кузнецовой Л. С., Мартелем И. И.). //Сб. научных трудов КНИИЭКОТ. — Курган. — 1987. — Вып. 12. — С. 66-63.

6. Показатели минерального обмена у больных с внутри- и сколосустгвными переломами в процессе лечения методом Илизарова (в соавторстве с Кузнецовой Л. С., Бойчуком С. П.). //Сб. научных трудов КНИИЭКОТ. — Курган. — 1987. — Вып. 12. — С. 70-73.

7. Состояние гликолиза при реабилитации больных с открытыми переломами костей голени (в соавторстве с Кузнецовой Л. С.). //Сб. научных трудов КНИИЭКОТ. — Курган. — 1988. — Вып. 13. — С. 41-43.

8. Методика исследования биомеханических параметров суставного хряща (в соавторстве с Утенькиным А. А.). //Вопр. биомеханики в травматологии и ортопедии (Сб. трудов КФ ВКНЦ «ВТО»), Казань. — 1989. — С. 12-15.

9. Информативность биохимических исследований крови н мочи в оценке обменных процессов при лечении переломов костей в условиях чрескостного осте-осинтеза (в соавторстве с Д&сятнпченко К. С., Архиповым Г. К.). //Патогенез и лечение изолированных и сочетаиных' травм (Сб. трудов Всесоюз. коиф.), Ленинград. — 1989. — С. 26.

10. Суставной хрящ в условиях варьирования дробности дистракцни голени собак по Илиг-арозу (в соавторстве с Ерофеевым С. А.). //Физиологические механизмы адаптации человека и животных (Тез,н:ы докл. 2-го съезда физиологов Уральского региона), Свердловск. — 1990. — С. 135-136.

11. Изменения вязко-упругих свойств и гпдратированности суставного хряща при удлинении голени у собак методом Илизарова (в соавторстве с Десятни-ченко К. С., Ерофеевым С. А., Утенькиным А. А.). //Сб. матерналоз 8-й Всесоюзной школы по биолог,ш опорно-двигательного аппарата, Киев. — 1990. — С. 48-49.

12. Возможности комплексной оценки состояния тканей удлиняемой конечности (в соавторстзс с Кузнецовой Л. С., Попковым А. В., Дьячковой Г. В., Му-радиспног,ь:м С. О.). //Сб. тезисов докладов с участием иностранных споциа-лкстоз, посвящ. 70-летию Г. А. Илизарова .и 40-летию разработанного им метода. чрескостного остеоэднтгза. Курган. — 1991. — С. 316-318.

13. Функциональные биохимические исследования в клиник? ортопедии и травматологии (в соавторстве с Дссятнпченко К. С., Кугнецовой Л. С.). //Методические рекомендации ВКНЦ «ВТО». — Курган. — 1990. —27 с.

14, Способ определения вязко-упругих свойств суставного хряща (в соавтор-зе с Утенышным А. А.). //Методические рекомендации /ВКНЦ «ВТО». — Кур-1. — 1991. — 15 с.

РАЦИОНАЛИЗАТОРСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Способ определения содержания магния в биологическом материале. — остозерсине на рацпредложение № 46 (1981) Курганский НИИЭКОТ.

2, Способ комплексного биохимического исследования костной ткани. — остозеренпе на рацпредложение № 44 (1981) Курганский НИИЭКОТ.

Способ очистки 8-сксих.иполина сублимационной перегонкой в вакууме. — остозеренпе на рацпредложение № 45 (1981) Курганский НИИЭКОТ. }. Способ обессолпвания биологических жидкостей и растворов для биохи-чсского анализа. — Удостоверение на рацпредложение № 16 (1982) Курский НИИЭКОТ.

). Метод определения гидроксипролина с применением изобутанола. — Удочерение на. рацпредложение № 47 (1982) Курганский НИИЭКОТ. 5. Способ определения сульфатов в сыворотке крови,. — Удостоверение на ^предложение № 81 (1983) Курганский НИИЭКОТ.

Способ определения механических свойств хряща. — Удостоверение на {предложение № 46 (1987) Курганский НИИЭКОТ.