УДК 611.7:612.57:616-092.9

 

В. И. Лузин, *Г. В. Лукьянцева, **С. М. Смоленчук

 

ГИСТОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ПРОКСИМАЛЬНОГО ЭПИФИЗАРНОГО ХРЯЩА БОЛЬШЕБЕРЦОВЫХ КОСТЕЙ ПОЛОВОЗРЕЛЫХ КРЫС ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ХРОНИЧЕСКОЙ ГИПЕРТЕРМИИ

 

ГЗ «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск;

* Национальный университет физического воспитания и спорта Украины, г. Киев;

** ООО «Медаком-Крым», г. Севастополь

 

Реферат. В. И. Лузин, Г. В. Лукьянцева,  С. М. Смоленчук ГИСТОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ПРОКСИМАЛЬНОГО ЭПИФИЗАРНОГО ХРЯЩА БОЛЬШЕБЕРЦОВЫХ КОСТЕЙ ПОЛОВОЗРЕЛЫХ КРЫС ПОСЛЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ  РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ХРОНИЧЕСКОЙ ГИПЕРТЕРМИИ.  В эксперименте на  270 взрослых белых крысах (самцы) установлено влияние хронической гипертермии  (ХГ) средней и высокой интенсивности. Показано, что указанные режимы ведут к уменьшению общей ширины эпифизарного хряща с пропорциональным сужением зоны пролиферативных и дефинитивных хондроцитов, Влияние условий эксперимента оказывало однонаправленные изменения исследуемых показателей: наблюдалось уменьшение общей ширины эпифизарного хря­ща с пропорциональным сужением зон про­лиферирующих и дефинитивных хонд­ро­цитов, снижение доли первичной спонгиозы, увеличение объема межклеточного вещества. Комбинированной влияние ХГ и физической активности ухудшали изучаемые показатели. Введение инозина нивелирует негативное влияние изолированной хронической гипертермии. В процессе реадаптации в течение 60 дней наблюдалось уменьшение амплитуды отклонения показателей. Наибольшее сглаживание выявленных отклонений определено в группах, где животным вводился инозин в дозе 20 мг/кг внутрижелудочно 1 раз в сутки.

Ключевые слова: хроническая гипертермия, физическая нагрузка, эпифизарный хрящ, инозин.

 

Реферат. В. І. Лузін, Г. В. Лукьянцева,  С. М.  Смоленчук ГІСТОЛОГІЧНА БУДОВА ПРОКСИМАЛЬНОГО ЕПІФІЗАРНОГО ХРЯЩА ВЕЛИКОГОМІЛКОВІХ КІСТОК СТАТЕВОЗРІЛИХ ЩУРІВ ПІСЛЯ ВПЛИВУ РІЗНИХ РЕЖИМІВ ХРОНІЧНОЇ ГІПЕРТЕРМІЇ.  В експерименті на 270 дорослих білих щурів (самці) встановлено вплив хронічної гіпертермії  (ХГ) середньої і високої інтенсивності. Показано, що вказані режими ведуть до зменшення загальної ширини епіфізарного хряща з пропорційним свуженням зони проліферативних і дефінітивних хондроцитів. Вплив умов експеримента спричиняло однонаправлені зміни показників, які досліджувалися: спостерігалося зменшення загальної ширини епіфізарного хря­ща з пропорційним свуженням зон про­ліферуючих і дефінітивних хонд­ро­цитів, зниження долі первинної спонгіози, збільшення об’єму межклітинної речовини. Комбінований вплив ХГ і фізичної активності погіршували вивчаємі показники. Введення інозину нивелює негативний вплив ізольованої хронічної гіпертермії. В процесі реадаптації на протязі 60 днів спостерігалося зменшення амплітуди відхилення показників. Найбільше зглажування виявлених відхилень визначено в групах, де тваринам вводився інозин в дозі 20 мг/кг внутрішньошлунково 1 раз на добу.

Ключові слова: хронічна гіпертермія, фізичне навантаження, епіфізарний хрящ, інозин.

 

 Summary. Luzin V.I., Lukjantseva G.V., Smolenchuk S.M. HISTOLOGICAL STRUCTURE OF PROXIMAL EPIPHYSEAL CARTILAGE OF TIBIA IN ADULT RATS UNDER THE IMPACT OF THE DIFFERENT MODES OF CHRONIC HYPERTHERMIA. In an experiment on 270 white adult rat males it is set that influence of chronic hypertermia of the middle and extreme modes brings to the decline of general width of epiphyseal cartilage with the proportional narrowing of areas of proliferative and definitive chondrocytes, to diminishing of stake of primary spongioza, increase of volume of intercellular matter. Combined influence of chronic hyperthermia and physical activity worsens studied indicators. Injection of inosine decreases negative influence of chronic hypertermia. During the readaptation the indicators in studied groups approach control values. The best leveling of studied deviations was observed in groups, where inosine was used.

Key words: chronic hyperthermia, physical activity, epiphyseal cartilage, inosine

 

 

Вступление. Широкая распространенность костной патологии является одной из основных медико-социальных проблем современности во всем мире. Костная система активно взаимодействует с другими системами организма и в составе це­лостного организма реагирует на воздействие различных экзогенных факторов. С влиянием повышенной температуры окружающей сре­ды, а также интенсивной физической нагруз­кой, человек сталкивается в процессе его тру­довой деятельности, что особенно актуально в регионе Донбасса [1,2]. С этой точки зрения особый интерес представляет не только влия­ние указанных факторов на основные функции костной системы, но и возможность и меха­низм их восстановления при прекращении данного экоантропогенного воздействия.

Целью настоящего исследования стало изу­чение в эксперименте гистологического строения и морфо-функциональной активности эпифизарных хрящей большеберцовых костей (ББК) после воздействия различных режимов хронической гипертермии (ХГ), а также обоснование возможности коррекции выявленных при этом изменений. Работа является фрагментом НИР ГЗ «Луганский государственный медицинский университет» „Влияние хронической гипертермии и физической нагрузки на мор­фогенез органов иммунной, эндокринной и костной систем организма” (государственный регистрационный номер 0107U004485).

Материалы и методы. Эксперимент был проведен на 270 белых крысах-самцах репродук­тивного возрастного периода исходной массой 150-160 г, взятых из вивария ЛГМУ в один сезонный пе­риод. Во время эксперимента крысы содер­жа­лись в стандартных условиях вивария в соот­ветствии с правилами, принятыми Европейс­кой конвенцией по защите позвоночных жи­вотных, используемых для экспериментальных и научных целей (Страсбург, 1986 г.) [3]. Жи­вотные были распределены на 9 групп по 30 животных в каждой. 1(К) – группа ин­тактных животных; 2-8 – группы животных, которые на про­тяжении 60 суток ежедневно по 5 часов находились под влиянием повышенной темпе­ратуры в специальной термической камере. 2(Э) группа находились под влиянием темпе­ратуры 44-45˚С (режим экстремальной ХГ). 3(С) группа – под влиянием температуры 42-43˚С (режим ХГ средней степени тяжести). 4(У) группа – под влиянием температуры 39-41˚С (режим ХГ умеренной степени тяжести). 5-6 группы животных подвергались сочетан­ному воздействию Э и С режимов ХГ на фоне динамической физической нагрузки (плавание в бассейне 15-20 минут); соответственно Э+Ф и С+Ф. 7-8 группе животных на фоне воз­дей­ствия Э и С режимов ХГ вводился предпола­га­емый корректор - синтетический препарат ме­та­болического ряда инозин; соответственно Э+И и С+И. Инозин применялся в дозе 20 мг/кг внутрижелудочно 1 раз в сутки за 1 час до помещения животных в условия гипер­тер­мии (согласно рекомендациям Рыболовлевых) [4]; 9(КИ) группе животных вводился инозин без последующего помещения в условия гипертермии. Животных выводили из экспе­ри­мента на 1, 7, 15, 30 и 60-е сутки после окон­ча­ния 60-тидневного курса воздействий методом декапитации под эфирным наркозом. Прок­си­мальные эпифизы ББК фиксировали в 10% ра­створе нейтрального формалина, де­каль­цини­ровали, обезвоживали и заливали в парафин. Гистологические срезы толщиной 10-12 мкм окрашивали гематоксилин-эозином и исследо­вали по общепринятой методике. При морфо­метрии проксимального эпифизар­ного хряща ББК использо­валась морфофунк­цио­нальная классификация В.Г.Ковешникова (1980) [5]. Полученные данные обрабатывали методами вариационной статистики с исполь­зованием пакета программ “Statistica” 5.11 for Windows.

Результаты и обсуждение. У интактных животных исследуемый эпифизарный хрящ ха­-рак­те­ризуется выраженной толщиной, в нем хо­рошо вы­ражены все зоны (индифферентных, про­лифериру­ющих и дефинитивных хондро­ци­тов, деструкции и первичного остеогенеза). В зо­не первичного остеогенеза содержится зна­чи­тельное количество первичной спонги­озы, что свидетельствует о высокой костео­б­разова­тель­ной активности. С увеличением возраста жи­вотных общая ширина эпи­фи­зар­ного хряща, раз­меры его зон и объемная доля первичной спон­гиозы уменьшаются; содер­жание межкле­точ­ного вещества возрастает (таблица).

Влияние условий эксперимента оказывало однонаправленные изменения исследуемых показателей: наблюдалось уменьшение общей ширины эпифизарного хря­ща с пропорциональным сужением зон про­лиферирующих и дефинитивных хонд­ро­цитов, снижение доли первичной спонгиозы, увеличение объема межклеточного вещества, но выраженность отличий зависела от режима хронической гипертермии.

Через 60 дней воздействия условий Э было выявлено уменьшение общей ширины эпифизар­ного хряща на 13,89% в основном за счет пропорционального сужения зон пролифериру­ю­щих и дефинитивных хондроцитов соответственно на 15,18% и 14,38%. При этом доля первичной спонгиозы также была меньше контрольной на 11,30%. Объемное содержание межклеточного вещества увеличивалось на 12,30%.

Воздействие условий С вызывало аналогичные, но менее выраженные изменения: уменьшение ширины эпифизарного хряща, зон пролиферирующих и дефинитивных хондроцитов составило 11,96%, 12,62% и 12,48% соответственно, снижение объема первичной спонгиозы - 10,32%, а увеличение доли межклеточного вещества – 11,48%.

Наибольшие отклонения изучаемых показателей наблюдались в группе Э+Н, где на первые сутки наблюдения сужение эпифизарного хряща составило 17,75% с пропорциональным уменьшением зон пролиферирующих и дефинитивных хондроцитов на 18,44% и 18,92% соответственно. При этом доля первичной спонгиозы также бы­ла ниже контрольной 17,44%, а объемная доля межклеточного вещества увеличивалась на 20,08%.

 

Таблица

Показатели морфометрии (в мкм) проксимального эпифизарного хряща большеберцовой кости половозрелых белых крыс, подвергавшихся воздействию различных режимов хронической гипертермии, (M±m)

Груп­па

Сро­ки

Ширина эпифизарного хряща и его зон

Объем меж­клет. в-ва, %

Доля первичн. спонгиозы, %

общая

индиффер.

пролифер.

дефинит.

К

1

267,67±9,27

18,00±1,41

117,50±5,89

132,17±4,71

40,67±1,75

67,83±2,32

7

255,67±7,87

19,83±1,17

114,33±3,83

121,50±4,04

41,00±1,79

66,33±2,50

15

245,33±7,99

21,83±1,47

111,83±3,49

111,67±5,32

42,17±1,47

65,17±2,48

30

231,50±8,87

22,50±1,52

104,83±5,15

104,17±4,92

41,00±1,26

64,17±2,79

60

228,00±6,13

22,00±1,55

107,00±3,58

 99,00±4,34

41,50±1,87

61,83±2,64

Э

1

230,50±6,25*

17,67±1,75

 99,67±3,39*

113,17±3,60*

45,67±1,75*

60,17±2,32*

7

224,33±5,96*

19,17±1,72

 97,67±2,34*

107,50±3,62*

46,00±4,15*

59,17±2,14*

15

217,50±5,13*

21,83±1,47

 96,17±3,06*

 99,50±2,35*

45,83±1,47*

58,17±1,94*

30

215,17±6,01*

22,17±1,17

 94,83±4,36*

 98,17±3,31*

44,17±1,72*

58,33±1,86*

60

214,67±7,71*

21,50±1,52

100,67±5,50

 92,50±4,32*

43,17±1,94

56,33±2,50*

С

1

235,67±8,82*

17,33±1,51

102,67±6,41*

115,67±3,08*

45,33±1,86*

60,83±2,04*

7

232,83±8,33*

19,67±1,63

103,83±5,19*

109,33±5,43*

44,83±1,47*

59,83±1,94*

15

230,33±7,17*

21,17±1,47

103,67±5,24*

105,50±5,43

44,17±1,47

59,50±1,87*

30

225,17±8,95

22,33±1,21

102,50±4,37

100,33±4,84

43,17±0,75*

60,17±1,17*

60

219,67±6,80

21,83±1,17

103,33±4,72

 94,50±3,21

42,67±1,37

59,17±1,47

У

1

262,83±7,08

18,17±1,47

112,17±6,94

132,50±4,09

42,33±1,63

65,33±1,86

7

258,33±7,87

19,67±1,21

112,67±7,17

126,00±5,02

42,00±1,41

64,83±2,79

15

247,17±7,39

21,67±1,37

109,17±5,91

116,33±3,08

42,67±1,63

64,33±2,34

30

236,50±8,48

22,33±1,03

106,33±5,39

107,83±5,00

41,50±1,05

64,67±2,94

60

229,00±7,13

21,83±1,17

108,00±3,63

 99,17±4,92

41,33±1,21

61,50±2,88

Э+Н

1

220,17±8,01*

17,17±1,83

 95,83±5,23*

107,17±2,56*

48,83±1,47*

56,00±1,90*

7

217,83±8,21*

19,33±1,21

 93,83±3,31*

104,67±4,72*

48,50±2,26*

55,83±1,72*

15

214,83±8,73*

21,17±1,33

 93,33±6,31*

100,33±2,80*

48,17±2,14*

55,67±1,63*

30

208,67±7,20*

21,83±1,47

 91,33±2,16*

 95,50±5,72*

47,00±2,68*

56,33±1,63*

60

208,83±7,88*

20,33±1,86

 98,00±3,63*

 90,50±3,39*

45,33±1,63*

56,17±2,14*

С+Н

 

1

228,17±8,89*

17,33±1,37

 98,17±5,53*

112,67±4,23*

46,67±1,21*

57,00±1,41*

7

224,83±8,75*

18,83±1,72

 99,17±3,43*

106,83±3,82*

46,33±1,86*

57,17±1,72*

15

221,83±9,00*

19,50±2,17

100,33±6,89*

102,00±6,13*

47,00±0,89*

56,83±1,47*

30

216,50±8,19*

22,33±1,21

 97,00±5,22*

 97,17±3,37*

44,67±1,21*

56,50±1,05*

60

212,17±8,18*

21,83±1,72

 97,83±5,31*

 92,50±2,26*

45,17±2,14*

57,50±2,43*

Э+И

1

238,17±7,19*

18,67±1,03

104,67±4,18*

114,83±4,26*

45,17±1,33*

61,17±1,72*

7

229,67±7,92*

19,17±1,72

101,67±5,82*

108,83±5,27*

45,00±1,79*

61,00±1,79*

15

224,33±7,97*

21,33±1,51

 99,83±3,97*

103,17±4,31*

44,67±1,21*

60,67±2,07*

30

220,17±8,59

21,83±1,72

 97,33±4,08*

101,00±3,74

43,17±0,75*

60,50±1,52*

60

218,17±8,84

21,50±1,64

102,00±5,93

 94,67±2,34

42,83±1,17

59,17±1,17

С+И

1

254,17±9,41*

18,83±1,17

111,17±5,88

124,17±4,26*

42,50±1,05

65,00±1,79*

7

250,00±9,17

19,83±1,17

110,67±5,50

119,50±3,27

42,33±0,82

64,17±2,14

15

247,67±8,21

21,00±1,41

109,00±6,16

117,67±4,18

42,17±0,75

62,50±1,64

30

239,50±7,56

22,17±0,75

107,67±5,32

109,67±4,18

42,00±0,89

61,83±1,47

60

225,33±8,69

21,50±1,22

106,33±5,09

 97,50±3,02

41,83±1,17

62,17±1,33

И

1

271,00±7,69

18,17±1,17

118,33±5,85

134,50±8,50

40,33±1,37

60,83±2,04

7

254,50±7,92

20,00±1,55

113,67±5,16

120,83±5,19

40,67±1,37

65,67±1,63

15

244,50±8,29

21,17±1,47

110,67±5,50

112,67±6,28

42,00±1,67

65,50±1,97

30

231,83±7,76

22,33±1,21

104,33±4,63

105,17±5,60

41,17±1,17

64,50±1,87

60

229,17±8,57

21,33±1,37

107,50±6,89

100,33±3,83

41,67±1,03

61,50±1,05

Примечание: * - обозначает достоверное отличие от группы К (р<0,05).

Зональное строение эпифизарного хряща в груп­пе С+Н изменялось также более значительно, чем в группе С: уменьшение общей ширины эпифизарного хряща, зон пролиферирующих и дефини­тивных хондроцитов составило 14,76%, 16,45% и 14,75% соответственно, объем первичной спонгиозы снизился на 15,97%, содержания межклеточного вещества повысилось на 14,75%. Более выраженные изменения в структуре эпифизарного хряща в группах с сочетанием двух факторов вероятно связаны с хроническим стрессом и диспропорцией по­с­тупления в кровоток гормонов надпочечников, что приводит к преобладанию процессов катаболизма [6-8].

Введение инозина сглаживало выявленные отклонения. Так, ширина эпифизарного хряща в груп­пе Э+И была меньше контрольных значений на 11,02%, зоны пролиферирующих и дефинити­вных хондроцитов на 10,92% и 13,11%. Доля пе­рвичной спонгиозы снижалась на 9,83%, а объем межклето­ч­ного вещества повышался на 11,07%. В группе С+И снижение ширины эпифизарного хряща, зон пролиферирующих и дефинитивных хондроцитов со­ста­вило соответственно 5,04%, 5,39% и 6,05%, умень­шение доли первичной спонгиозы – 4,18%, а увеличение объема межклеточного вещества – 4,51%.

С 7 по 60 день реадаптационного периода возрастная направленность изменения морфометрических параметров эпифизарного хряща в подопытных группах не изменялась, однако наблюдались количественные отклонения от показателей интактных животных. По истечение периода наблюдения значения изучаемых показателей приближалась к контрольным. Степень нивелирования зависела от режима воздействия условий эксперимента.

К 60 суткам реадаптационного периода в группе Э, Э+Н, С+Н ширина зон эпифизарного хряща оставалась меньше значений контрольной группы соответственно на 5,85-6,57%, 8,41-8,59%, 6,57-8,57%; доля первичной спонгиозы была меньше на 8,89%, 9,16% и 7,01%; а объем межклеточного вещества оставался выше на 4,02%, 9,24% и 8,84% соответственно.

В группах С и Э+И значения изучаемых показателей достоверно не отличались от контроля на 60-е сутки, а в группе С+И – на 7-е сутки. Значительное улучшение изучаемых показателей в группах, где использовался инозин вероятно связано с его способностью активизировать обмен глюкозы в условиях гипоксии и при отсутствии АТФ, предшественником которого он и является [8].

Гистоморфометрическое исследование прок­си­мального эпифизарного хряща ББК в группах У и И показало, что его гистоморфометрические характеристики в сравнении с контролем не изменялись во все сроки наблюдения.

Заключение. Полученные результаты указывают, что воздействие общей экзогенной гипертермии среднего и экстремального режимов в течение двух месяцев приводит к уменьшению общей ширины эпифизарного хряща с пропорциональным сужением зон пролиферирующих и дефинитивных хондроцитов, уменьшению доли первичной спонгиозы, увеличению объема межклеточного вещества. Сочетанное воздействие хронической гипертермии указанных режимов и физической нагрузки вызывает усугубление выявленных отклонений. Введение инозина нивелирует негативное влияние изолированной хронической гипертермии. В процессе реадаптации в течение 60 дней наблюдалось уменьшение амплитуды отклонения показателей. Наибольшее сглаживание выявленных отклонений определено в группах, где животным вводился инозин в дозе 20 мг/кг внутрижелудочно 1 раз в сутки.

Перспективы дальнейших исследований. Для уточнения механизмов выявленных отклонений в дальнейшем будет проведено эпифизарных хрящей у животных других возрастных групп в условиях нашего эксперимента.

Литература:

1. Карнаух Н.Г. Оценка роли условий труда в развитии заболеваний костно-мы­шечной системы у рабочих железорудной промышленности / Н.Г. Карнаух, В.М. Шевцова, Т.П. Куликова // Лікарська справа. – 2003. - № 2. – С. 89-91.

2. Шеметова Г.Н. Болезни костно-мышечной системы у железнодорожников / Г.Н. Шеметова, Е.В. Трифонова // Проблемы социальной гигиены, здравоохранения и истории медицины. – 2006. - № 4. – С. 20-22.

3. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. - Strasbourg, 1986. - 52 p.

4. Рыболовлев Ю.Р. Дозирование веществ для млекопитающих по константе биологической активности / Ю.Р. Рыболовлев, Р.С. Рыболовлев // Доклады АН СССР.- 1979.- Т.247, №6. - С.1513-1516.

5. Ковешников В.Г. Зональное строение эпифизарного хряща / В.Г. Ковешников // Антропогенетика, антропология, спорт. – Винница, 1980. – Т.2. – С. 251-252.

6. Панков Е.Я. Нейрогуморальная регуляция развития и восстановительных процессов костной и хрящевой тканей / Е.Я. Панков, Н.В. Дедух // Вестник Росс. АМН. – 1992. - № 5. – С. 10-13.

7. Bone hyperemia precedes disuse-induced intracortical bone resorption / T.S. Gross, A.D. Ariff, J. Stefan [et al.] // J. Appl. Physiol. – 1999. - Vol. 86. – P. 230-235.

8. Fajardo L.F. Pathological Effects of Hyperthermia in Normal Tissues / L.F. Fajardo // Cancer Research. – 1984. – Vol. 44. – P. 4826s-4835s.

9. Starling R.D. Effect of inosine supplementation on aerobic and anaerobic cycling performance / R.D. Starling, T.A. Trappe, K.R. Short // Med. Sci. Sports Exerc. – 1996. - № 28. – Р. 1193-1198.