Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

"Тrauma" Том 13, №1, 2012

Back to issue

Хімічний склад регенерату кісткової тканини, що формується в місці дефекту на тлі стрептозотоцинового діабету у щурів статевозрілого віку

Authors: Івченко А.В., Кафедра анатомії людини, кафедра ортопедії і травматології, Луганський державний медичний університет

Categories: Traumatology and orthopedics

print version


Summary

На 105 білих щурах статевозрілого віку визначений хімічний склад регенерату кісткової тканини, що формується в місці дефекту в умовах експериментального діабету. Для ініціації цукрового діабету щурам вводили стрептозотоцин. На 17-й день із початку експерименту наносили дефект проксимального метафізу великогомілкової кістки. Щурів виводили з експерименту через 7, 15, 30, 60 та 90 діб після операції. Мінеральну насиченість, кількість води, органічних і мінеральних речовин визначали процентно-ваговим методом, уміст натрію, калію та кальцію — на фотометрі атомної абсорбції типу «Сатурн-2», уміст фосфору — колориметрично за Брігсом на електрофотоколориметрі КФК-3. Нанесення дефекту на тлі стрептозотоцинового діабету у щурів статевозрілого віку супроводжувалося дисбалансом макроелементного складу регенерату, що свідчить про гальмування процесів його утворення.

Summary. Chemical composition of bone tissue reclaim forming in the place of defect at experimental diabetes was determined in 105 mature rats. For the initiation of diabetes mellitus rats were injected with streptozotocin. On the 17th day of the experiment proximal metaphysis defect of shinbone was caused. Rats were taken out of the experiment within 7, 15, 30, 60 and 90 days after surgery. Mineral saturation, quantity of water, organic and mineral substances have been determined with the mass percentage method; sodium, potassium, calcium content — on the photometer of atomic absorption of Saturn-2 type; phosphorus content — colorimetrically according to Briggs on the electrophotocolorimeter KFK-3. Defect infliction on the background of streptozotocin diabetes was accompanied by water content increase in reclaim and reduction of organic and mineral substances part. Calcium content was lower than control indices, phosphorus and magnesium content was higher.

Резюме. На 105 половозрелых крысах определен химический состав регенерата костной ткани, формирующейся на месте дефекта в условиях экспериментального диабета. Для инициации сахарного диабета крысам вводили стрептозотоцин. На 17-й день с начала эксперимента производили дефект проксимального метафиза большеберцовой кости. Крыс выводили из эксперимента через 7, 15, 30, 60 и 90 суток после операции. Минеральную насыщенность, количество воды, органических и минеральных веществ определяли процентно-весовым методом, содержание натрия, калия и кальция — на фотометре атомной абсорбции типа «Сатурн-2», содержание фосфора — колориметрически по Бригсу на электрофотоколориметре КФК-3. Нанесение дефекта на фоне стрептозотоцинового диабета сопровождалось увеличением в регенерате содержания воды и уменьшением части органических и минеральных веществ. Содержание кальция было меньше контрольных показателей, а содержание фосфора и магния — больше.


Keywords

Щури статевозрілого віку, стрептозотоциновий діабет, дефект великогомілкової кістки, остеотропні мікроелементи.

Key words: mature rats, streptozotocin diabetes, shinbone defect, osteotrophic macroelements.

Ключевые слова: половозрелые крысы, стрептозотоциновый диабет, дефект большеберцовой кости, остеотропные макроэлементы.

Вступ

Останнім часом унаслідок великої кількості чинників, що негативно впливають на репаративну регенерацію кісток, значно збільшилася кількість укладнень при загоєннях переломів кісток [1]. Одним із таких чинників і є цукровий діабет (ЦД) [3]. Доведено, що у хворих на цукровий діабет швидкість загоєння переломів кісток зменшується, проте детальних досліджень хімічного складу кісткового регенерату, що формується в цих умовах, не проводилося [9]. Це й визначає мету нашого дослідження.

Мета дослідження — вивчити хімічний склад регенерату кісткової тканини, що формується в місці дефекту на тлі стрептозотоцинового діабету у щурів статевозрілого віку. Дана стаття є фрагментом науково-дослідної роботи «Морфогенез кісток скелету при заповненні кісткових дефектів гідроксіапатитними матеріалами різного складу» (номер державної реєстрації 0109U004621).

Матеріали і методи

Із метою вивчення перебігу особливостей хімічного складу регенерату кісткової тканини в місці дефекту при цукровому діабеті проведений експеримент на 105 білих щурах (самцях) із початковою масою 136,00 ± 2,64 г.

Надалі вказана вікова група щурів була розподілена на три групи по 35 тварин у кожній. Першу, контрольну групу (К1) становили інтактні тварини. Друга група (Д1) — щури, яким наносили дірчастий дефект у ділянці проксимального метафізу великогомілкової кістки (ВГК) (дефект без діабету). Третю групу (Д1Д1) становили тварини, яким на тлі стрептозотоцинового діабету наносили дірчастий дефект у ділянці проксимального метафізу ВГК.

Роботу з тваринами здійснювали відповідно до положень «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах», ухвалених Першим національним конгресом із біоетики (Київ, 2001) та міжнародних вимог згідно з «Європейською конвенцією захисту хребетних тварин, що використовуються в експериментальних та інших наукових цілях» [10].

Для ініціації цукрового діабету щурам вводили стрептозотоцин (2-дезоксиметил-нітрозосечовина-глюкозо­пі­ранозу).

На 17-й день із початку експерименту проведено операцію нанесення дефекту великогомілкової кістки. Моделювання кісткового дефекту в ділянці проксимального метаепіфізу ВГК лабораторних щурів при збереженні функціонального навантаження на кінцівку здійснювали за методикою В.И. Лузина и соавт. [5].

Щурів розміщували в клітки по групах та тримали в умовах віварію. Утримання й харчування тварин здійснювали згідно з «Санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев)» від 06.04.73 р. і доповненням від 04.12.78 р. до Наказу МОЗ СРСР № 163 від 10.03.66 р. «О суточных нормах кормления животных и процедур» [4].

Вірогідних розбіжностей у темпах приросту маси тіла тварин усіх піддослідних груп упродовж усього періоду спостереження не відзначалося.

Щурів виводили з експерименту шляхом декапітації під ефірним наркозом через 7, 15, 30, 60 та 90 діб після операції.

Визначали масу тварини, потім препарували та скелетували ВГК, які зважували на аналітичних вагах ВЛА-200 із точністю до 0,1 мг.

Мінеральну насиченість, кількість води, органічних і мінеральних речовин визначали процентно-ваговим методом окремо в експериментальних і контрольних ВГК (у ділянках нанесеного дефекту або у відповідних їм в інтактних тварин). Кістки зважували на аналітичних вагах ВЛА-200 із точністю до 0,1 мг. Потім їх висушували в сушильній шафі до постійної маси при температурі 105 °С. За різницею ваги до і після висушування визначалася наявність води в кістці. Далі кістки в фарфорових тиглях спалювали в муфельній печі при температурі 450–500 °С протягом 12 годин до білуватого кольору й розтирали в порцеляновій ступці. Отриману золу зберігали в герметично закритих мікропробірках. Різниця в масі сухої кістки й золи давала можливість визначити кількість органічних і мінеральних речовин [7].

Для хімічного дослідження 10 мг золи з ділянки нанесеного дефекту розчиняли в 2 мл 0,1 Н соляної кислоти та доводили до 25 мл бідистильованою водою. В отриманому розчині визначали вміст натрію, калію та кальцію на фотометрі атомної абсорбції типу «Сатурн-2» у режимі емісії в повітряно-пропановому полум’ї, а також уміст фосфору — колориметрично за Брігсом на електрофотоколориметрі КФК-3 [2].

Результати та їх обговорення

У тварин групи К1 уміст води та органічних речовин у ділянці проксимального метадіафіза ВГК під час спостереження поступово знижувалися відповідно з 28,18 ± 0,52 % до 24,99 ± 0,48 % та з 31,06 ± 0,44 % до 28,68 ± 0,13 %, а частка мінерального компоненту зростала з 40,25 ± 0,51 % до 45,98 ± 0,22 %.

При нанесенні дірчастого дефекту ВГК (група Д1) уміст води в регенераті у період із 7-го по 60-й дні експерименту переважав значення тварин групи К1 відповідно на 25,48; 14,01; 9,98 та 8,48 %, а частка мінеральних речовин була меншою відповідно на 10,55; 7,57; 8,35 та 8,06 %. При цьому вміст органічних речовин на 7-й день був меншим за показники тварин групи К1 на 8,56 %, а на 30-й і 60-й дні вже переважав їх на 3,81 та 4,83 %. Такі зміни відповідають висвітленій у літературі динаміці змін мінерального складу кісткової речовини регенерату, що формується [6, 8, 11].

Нанесення дірчастого дефекту ВГК на тлі стрептозотоцинового діабету порівняно з групою Д1 на 7-й день спостереження супроводжувалося зниженням умісту води в регенераті на 8,64 %, а з 15-го по 90-й дні вміст води зростав і був більшим за показники контрольної групи відповідно на 10,13; 15,46; 18,63 та 15,17 %. Частка органічних речовин у період із 15-го по 90-й дні була меншою за контрольні значення (група Д1) відповідно на 9,89; 11,52; 7,76 та 3,33 %, а частка мінерального компоненту в період із 30-го по 90-й дні спостереження — відповідно на 2,77; 6,64 та 6,41 %.

Зміни складу регенерату супроводжувалися й змі­на­ми вмісту макроелементів у ньому. У щурів групи К1 під час спо­стереження вміст основних остеотропних макро­еле­­мен­тів — кальцію, фосфору та магнію — у метафізі ВГК збіль­шувався відповідно з 21,44 ± 0,33 % до 23,28 ± ± 0,30 %, із 19,26 ± 0,45 % до 20,38 ± 0,63 % та з 3,68 ± ± 0,10 % до 4,09 ± 0,07 %. Співвідношення кальцій/фосфор при цьому також незначно зростало із 1,12 ± 0,02 ум.од. до 1,15 ± 0,03 ум од.

При нанесенні дефекту у проксимальному метафізі ВГК макроелементний склад регенерату характеризувався такими ознаками: на 7-й день уміст кальцію та фосфору був меншим за показники тварин групи К1 на 25,04 та 31,39 %. Оскільки вміст фосфору знижувався більше, це призводило до збільшення співвідношення кальцій/фосфор на 8,98 %. Уміст магнію, що знаходиться в конкурентних взаємовідношеннях із кальцієм, також переважав показники тварин групи К1 на 12,71 %.

На 15-й день визначена тенденція зберігалася, але дещо згладжувалась: уміст кальцію та фосфору був меншим за показники тварин групи К1 на 20,69 та 25,16 %, а співвідношення кальцій/фосфор та вміст магнію переважали їх на 5,77 % (р > 0,05) та 9,82 % (р > 0,05). На 30-ту добу вірогідно від показників контролю відрізнявся лише вміст кальцію — він був меншим на 10,62 %. Надалі вірогідні відхилення від контролю не реєструвалися.

Отримані результати збігаються як із даними наших попередніх досліджень, так і з даними літератури щодо динаміки макроелементного складу кісткового регенерату, що формується [6, 8, 11].

При нанесенні дефекту на тлі стрептозотоцинового діабету (група Д1Д1) зміни макроелементного складу були більш визначеними та тривалішими. Уміст кальцію був меншим за показники тварин групи К1 із 7-го по 60-й дні відповідно на 25,03; 24,43; 16,46 і 7,99 %, уміст фосфору на 7-й та 15-й дні — на 25,16 та 21,26 %, а співвідношення кальцій/фосфор на 30-й та 60-й дні — на 19,21 та 14,61 %. Уміст магнію переважав показники тварин групи К1 із 7-го по 60-й дні на 16,98; 16,21; 11,09 % (р > 0,05) та 5,18 % (р > 0,05).

Порівняння отриманих результатів із показниками щурів групи Д1 засвідчило, що вміст кальцію був меншим за контрольні показники на 15-й, 30-й та 60-й дні — відповідно на 3,46; 6,48 та 6,48 % (рис. 1).

Уміст фосфору, навпаки, був більшим за контрольні показники з 7-го по 60-й дні на 9,08; 5,20; 6,10 і 5,77 % (рис. 2). У результаті співвідношення кальцій/фосфор було меншим за контрольні показники в ті ж терміни на 8,20; 8,25; 11,09 та 10,75 %. Це може бути свідченням збільшення аморфності кісткового мінералу регенерату [6, 11].

Уміст магнію був більшим за контрольні показники в ті ж терміни, проте меж вірогідності не досягав. На 90-й день спостереження вірогідні відмінності не спостерігались.

Висновки

1. Нанесення дірчастого дефекту на тлі стрептозотоцинового діабету супроводжувалося зростанням у регене­ра­ті вмісту води та зменшенням частки органічних та міне­раль­них речовин.

2. Уміст кальцію був меншим за контрольні показники з 15-го по 60-й дні експерименту, а вміст фосфору, навпаки, був більшим за контрольні показники з 7-го по 60-й дні. У результаті співвідношення кальцій/фосфор було меншим за контрольні в ті ж терміни на 8,20; 8,25; 11,09 та 10,75 %. Це може бути свідченням збільшення аморфності кісткового мінералу регенерату.

3. Уміст магнію був більшим за контрольні показники в ті ж терміни, проте меж вірогідності не досягав.

На 90-й день спостереження вірогідні відмінності не спостерігались.

4. Нанесення дефекту на тлі стрептозотоцинового діабету у щурів статевозрілого віку супроводжувалося дисбалансом макроелементного складу регенерату, що свідчить про гальмування процесів його утворення.

Перспективи подальших досліджень. Для підтвердження отриманих результатів буде проведено рентгеноструктурний аналіз кісткового регенерату, що формується в ділянці дефекту, в умовах нашого експерименту.


Bibliography

Аналіз первинної інвалідності при переломах кісток кін­цівок та їх наслідків за матеріалами трав­ма­то­ло­гічного МСЕК м. Києва / Г.В. Гайко, А.В. Ка­лаш­ні­ков, А.А. Курило [та ін.] // Мат-ли пленуму асоціації ортопедів-травматологів України. — Київ; Вінниця, 2004. — С. 7.

Брицке Э.М. Атомно-абсорбционный спектральный анализ / Э.М. Брицке. — М.: Химия, 1982. — 244 с.

Корж Н.А. Репаративная регенерация кости: современный взгляд на проблему. Системные факторы, влияющие на заживление перелома / Н.А. Корж, Н.В. Дедух, О.А. Никольченко // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2006. — № 2. — С. 93-99.

Лакин Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. — М.: Высшая школа, 1980. — 293 с.

Лузин В.И. Методика моделирования костного дефекта у лабораторных животных / В.И. Лузин, Д.В. Ивчен­ко, А.А. Панкратьєв [и др.] // Український медичний альманах. — 2005. — № 2, додаток. — С. 162.

Лузин В.И. Ультраструктура костного минерала, формирующегося при нанесении сквозного дырчатого дефекта большеберцовой кости у белых крыс различного возраста / В.И. Лузин, В.Н. Прочан, Р.Н. Глущенко // Галицький лікарський вісник. — 2010. — Том 17, вип. 2(2). — С. 70-73.

Новиков Ю.В. Применение спектрографии для определения минерального состава костной ткани при гигиенических исследованиях / Ю.В. Новиков, А.В. Аксюк, А.М. Ленточников // Гигиена и санитария. — 1969. — № 6. — С. 72-76.

Прочан В.Н. Химический состав костей скелета у белых крыс разного возраста при нанесении механических дырчатых дефектов большеберцовых костей / В.Н. Прочан // Український медичний альманах. — 2010. — Том 13, № 4. — С. 152-155.

Bone regeneration in cranioplasty and clinical compli­ca­tions in rabbits with alloxan-induced diabetes / E.M. Vieira, C.S. Ueno, V.N. Valva [et al.] // Braz. Oral Res. — 2008. — Vol. 22(2). — P. 184-191.

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.

Luzin V.I. Chemical composition features of the regenerate of metadiaphyseal defects filled with the materials based on biogenic hydroxyapatite / V.I. Luzin, V.K. Ivchenko, A.V. Ivchenko [et al.] // Ortopedia, Traumatologia, Rehabilitacja. — 2005. — Vol. 7(Suppl. 1). — P69.

Similar articles

Хімічний склад регенерату кісткової тканини, що формується в місці дефекту на тлі стрептозотоцинового діабету
Authors: Івченко А.В., Лузін В.І., Чистолінова Л.І., Єрьомін А.В., Рикова Ю.О., Скоробогатов А.М. Кафедра анатомії людини, кафедра ортопедії і травматології, ДЗ «Луганський державний медичний університет»
"Тrauma" Том 13, №4, 2012
Date: 2013.02.19
Categories: Traumatology and orthopedics
Sections: Clinical researches
Вплив дефіциту мікроелементів йоду та селену на фізіологічний та репаративний остеогенез
Authors: Ковальчук П.Є., Тулюлюк С.В. - Вищий державний навчальний заклад України «Буковинський державний медичний університет», м. Чернівці, Україна
International journal of endocrinology 2 (74) 2016
Date: 2016.05.12
Categories: Endocrinology
Sections: Medical forums
Репаративний остеогенез у нормі та за умов дефіциту мікроелементів йоду та селену
Authors: Ковальчук П.Є., Гасько М.В., Тулюлюк С.В. — Буковинський державний медичний університет, м. Чернівці
International journal of endocrinology 3 (67) 2015
Date: 2015.07.10
Categories: Endocrinology
Sections: Clinical researches
Authors: Кушнір О.Ю., Мещишен I.Ф., Яремiй I.М., Буковинський державний медичний університет, м. Чернiвцi
International journal of endocrinology 5(23) 2009
Date: 2010.03.14
Categories: Endocrinology

Back to issue