ОСТЕОПРОТЕКТОРНЫЕ СВОЙСТВА АЛЬФА-ЛИПОЕВОЙ КИСЛОТЫ ПРИ ДЕЙСТВИИ СОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТА

Лахтин Юрий Владимирович

канд. мед. наук, доцент ХМАПО, г. Харьков

E-mail: sumystom@yandex.ru

Вступление. Ухудшение экологической ситуации в мире обусловило проведение ряда исследований по изучению воздействия на организм человека неблагоприятных факторов окружающей среды, среди которых особое внимание уделяется солям тяжелых металлов (СТМ). Отечественные исследователи изучали влияние солей тяжелых металлов на возникновение стоматологической патологии [1, 2, 4]. Анализ работ свидетельствует, что на загрязненных тяжелыми металлами территориях растет распространенность заболеваний пародонта. А одной из составляющих тканей пародонта является костная ткань альвеолярного отростка челюстей. В эксперименте установлено, что на фоне действия СТМ возникает прогрессирующая резорбция альвеолярной кости [1, 3]. Для коррекции нарушений, которые происходят в организме под влиянием СТМ, предложены препараты разной фармакологической направленности. Наше внимание привлекли препараты α-липоевой кислоты (ALA), которая оказывает положительное действие на костную ткань. Она снижает резорбцию кости при окислительном стрессе [7], воспалении [6]. Есть сведения об эффективной терапии α-липоевой кислотой воспалительных заболеваний пародонта [5, 8]. Благоприятное действие препараты ALA оказывают и при отравлении тяжелыми металлами [9]. Однако в доступной литературе отсутствуют сведения о влиянии ALA на состояние альвеолярного отростка челюстей при избыточном поступлении СТМ.

Целью нашего исследования явилось изучение влияния α-липоевой кислоты на степень резорбции и минеральную плотность альвеолярного отростка челюстей крыс при действии СТМ.

Материалы и методы. Эксперимент проведен на 90 белых беспородных крысах-самцах. Животных разделили на три группы. В І (контрольную) вошли 29 крыс, получавших со стандартным кормом вивария питьевую воду. Во ІІ — 42 животных, получавших с питьевой водой соли цинка (ZnSO₄ x 7H₂O) — 5 мг/л, меди (CuSO₄ x 5H₂O) — 1 мг/л, марганца (MnSO₄ x 5H₂O) — 0,1 мг/л, свинца (Pb(NO₃)₂) — 0,1 мг/л, хрома (K₂Cr₂O₇) — 0,1 мг/л, железа (FeSO₄) — 10 мг/л. Крысам ІІІ группы (n=19), помимо стандартного корма и питьевой воды с указанными СТМ, вводили перорально препарат Альфа-липон (ОАО «Киевский витаминный завод», Украина) из расчета 100 мг/кг веса 1 раз в сутки. Доступ к воде — свободный. В каждой группе животных выводили из эксперимента на 30, 60 и 90 сутки.

По окончании срока наблюдения эвтаназию животных проводили путем декапитации под эфирным наркозом согласно требованиям приказа МЗ СССР № 755 от 12 августа 1977 «О мерах по дальнейшему усовершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных», соблюдением «Общих этических правил экспериментов над животными», утвержденных I Национальным конгрессом по биоэтике 20 сентября 2001 (г. Киев) и закона Украины «Про захист тварин від жорстокого поводження» № 3477-IV от 21.02.2006 г.

Нижние челюсти скелетировали, выпиливали зубочелюстные блоки в области моляров, фотографировали образцы на фоне масштабной линейки. Остеометрию проводили планиметрическим методом: файлы фотографий образцов открывали в среде компьютерной морфометрической программы «Digimizer V. 3.4.1.0» и проводили анализ изображения. Линейные остеометрические показатели рассчитывали возле каждого зуба: от эмалево-цементной границы до края альвеолярного отростка. Также определяли площадь и периметр обнажения корней зубов.

Для денситометрических исследований проводили рентгенографию зубочелюстных блоков. Файлы рентгеновских снимков открывали в программном продукте «ImageJ v. 1,45 r». Количественное определение оптической плотности кости на снимке осуществляли в пикселях. Пиксельный фон на рентгенснимках зубочелюстных блоков калибровали по алюминиевой тест-пластине толщиной 0,2 мм. Определяли количество пикселей в межкорневых и межзубных перегородках. Заключительный перерасчет измерений проводили в условных единицах, для чего среднее значение пикселей в образце делили на среднее значение пикселей тест-пластины.

Статистическую обработку полученных результатов проводили на ПЭВМ ИВМ РС/АТ с помощью интегрированного пакета статистической программы AtteStat 10.8.4. for MS Excel. При обработке данных определяли среднюю (М) и ее ошибку (m). Статистическую значимость различий в двух независимых группах определяли с помощью непараметрических критериев (U-критерий Манна-Уитни, W-Вилкоксона, Сэвиджа и Ван дер Вардена). Статистически значимыми считали различия при р≤0,05.

Результаты и их обсуждение. Для определения степени деструкции альвеолярного отростка под влиянием Альфа-липона рассмотрим результаты морфометрических исследований в зависимости от сроков наблюдения.

Как видно из данных таблицы 1, добавление ALA крысам III группы способствовало уменьшению процессов резорбции кости. Сравнение результатов измерений с данными у животных, получавших только СТМ показало, что к 30 суткам рассасывание альвеолы было меньше на 29,4 % (р=9Е-06). Соответственно уменьшалась площадь обнажения корней на 23,4 % (р=0,003) и периметр их обнажения на 20,4 % (р=2Е-05). Если сравнить показатели убыли зубной альвеолы у крыс III группы с І, то следует заметить, что резорбция альвеолы продолжалась и под воздействием Альфа-липона, но значительно меньше — на 12,0 % (р>0,05). Соответственно меньше площадь (на 11,5 %, р>0,05) и периметр оголения корней (1,5 %, р>0,05).

На 60 сутки наблюдения рассасывание гребня альвеолярного отростка прогрессировало. Введение ALA крысам III группы и в эти сроки наблюдения способствовало снижению уровня резорбции по отношению к животным со II группы. Деструкция альвеолярного отростка была на 25,4 % (р=9Е-07) меньше. Соответственно меньше на 34,4 % (р=0,006) площадь и на 12,8 % (р=0,03) периметр обнажения корней. По сравнению с контролем отмечалась убыль кости на 16,4 % (р>0,05) больше, хотя эти различия не имели статистической значимости. Увеличивалось обнажение корней относительно интактных крыс, но значительно меньше, чем во II-й. Так, площадь обнажения корней на 5,9 % больше (р>0,05), а периметр на 7,0 % (р>0,05). Эти различия с I группой животных также статистически не значимые.

Таблица 1.

Среднее расстояние от эмалево-цементной границы зуба до альвеолярного отростка, мм (М±m)

На 90 сутки резорбция гребня альвеолярного отростка продолжала увеличиваться у животных всех групп. Однако у крыс II группы, которым вводили СТМ, она более выражена, а у крыс III группы - менее по сравнению с контрольной I группой. Альфа-липон уменьшал убыль кости, ее резорбция была на 15,8 % меньше (р=0,007), чем во II-й. Площадь обнажения корней зубов уменьшалась на 33,7 % (р=0,02), периметр на 17,1 % (р=0,02). Более того, по сравнению с контролем α-липоевая кислота уменьшала на 0,2 % (р>0,05) вертикальную резорбцию зубной альвеолы. Данный факт не имеет статической значимости, но указывает на возможностьALA предупреждать даже физиологическую резорбцию кости. Несмотря на это, площадь оголения корней и периметр все равно на 5,5 % (р>0,05) и 0,8 % (р>0,05) соответственно были больше.

Таким образом мы выяснили, что прием α-липоевой кислоты способствовал уменьшению деструкции альвеолярной кости, вызванной действием комбинации СТМ у животных. Однако разрушение кости является уже конечным результатом. Ему, как правило, предшествуют более ранние, внутренние изменения в структуре костной ткани. Поэтому, возвращаясь к цели нашего исследования, рассмотрим влияние Альфа-липона на изменение минеральной плотности кости при действии СТМ.

Данные таблицы 2, свидетельствуют, что введение α-липоевой кислоты животным III группы на 30 сутки наблюдения способствовало уплотнению кости на 33,3 % (р=1Е-07) по сравнению с животными II и на 6,9 % (р>0,05) I группы.

Таблица 2.

Оптическая плотность альвеолярного отростка нижней челюсти, у. ед. (M±m)

На 60 сутки оптическая плотность костной ткани уменьшалась у всех подопытных животных. В I группе она на 7,6 % (р=0,04), во II на 12,4 % (р=0,01) и в III на 7,9 % (р=0,007) меньше начального значения. Сравним состояния костной ткани на 60 сутки в зависимости от условий эксперимента. В III группе крыс минеральная плотность кости увеличивалась на 40,2 % (р=9Е-09) по сравнению со II группой и на 6,6 % (р=0,003) — с I-й.

На 90 сутки продолжалось снижение плотности костной ткани в I и II группе животных. В І она на 6,6 % (р>0,05), а во II на 5,4 % (р>0,05) была меньше соответствующих групп предыдущих сроков эксперимента. В III группе, наоборот, она увеличивалась на 8,5 % от денситометрических данных на 30 сутки (р>0,05) и равнялась начальному значению. По сравнению с I группой, во II на 90 сутки отмечалось снижение плотности на 23,0 % (р=0,0002). Показательно значение в группе животных, получавших Альфа-липон. Уплотнение костной ткани альвеолярного отростка происходило на 60,9 % от II (р=5Е-08) и на 23,9 % контрольной І группы (р=0,001), что дает нам основание утверждать о статистически значимом свойстве ALA предупреждать физиологическое рассасывание кости.

Таким образом, проведенные исследования показали, что под влиянием препаратов ALA уменьшаются деструктивные процессы в альвеолярном отростке челюсти крыс, вызванные избыточным поступлением в организм комбинации солей тяжелых металлов. Кроме того, по данным оптической денситометрии, при приеме Альфа-липона уменьшается негативное воздействие избытка СТМ на костную ткань, происходит повышение минеральной плотности кости.

Механизм остеопротекторного эффекта α-липоевой кислоты может быть реализован разными путями. Во-первых, путем непосредственного влияния на тяжелые металлы. Было высказано предположение [9], что она способствует детоксикации при отравлении тяжелыми металлами, образовывая прочные комплексы в виде хелатных связей с их ионами.

Во-вторых, ALA уменьшает костную потерю, связанную с окислительным стрессом [7]. Как было показано, при избыточном поступлении СТМ в организм крыс происходит активация процессов свободно-радикального окисления с одновременным угнетением системы антиоксидантной защиты [1], что приводит к выраженным процессам резорбции альвеолярной кости.

Третий путь реализации остеопротекторного действия ALA, на наш взгляд, осуществляется за счет уменьшения воспалительной резорбции кости, когда она подавляет синтез простагландина Е2 [6]. Это подтверждается и клиническими исследованиями об эффективности применения препаратов ALA в комплексном лечении пародонтальной патологии [5, 8]. 

Таким образом, результаты нашего исследования позволяют сделать вывод: α-липоевая кислота способствует снижению потери костной ткани при избыточном поступлении солей тяжелых металлов путем уменьшения резорбции альвеолярного отростка челюсти и повышения его минеральной плотности. Кроме того, не исключена способность ALA предотвращать физиологическую резорбцию кости. Результаты проведенных нами эпидемиологических исследований показали, что у населения с территорий, загрязненных СТМ, регистрируется более высокая распространенность, повышаются риск и шансы возникновения воспалительных заболеваний пародонта [2, 4]. Это и вышеизложенные данные о остеопротекторных возможностях препаратов α-липоевой кислоты могут служить основанием к расширению клинических показаний для использования препаратов ALA.

Список литературы:

1.        Ковач І. В. Роль екотоксикантів та недостатності аліментарних фітоадаптогенів у виникненні основних стоматологічних захворювань у дітей: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра мед. наук: спец. 14.01.22 «Стоматологія» / І. В. Ковач. — О., 2006. — 32 с.

2.        Куцевляк В. Ф., Лахтін Ю. В. Захворювання тканин пародонту у дорослого населення, яке мешкає в умовах нестійкого антропогенного гіпермікроелементозу // Вісник стоматології. — 2010. — № 1. — С. 15—18.

3.        Куцевляк В. Ф., Лахтін Ю. В. Макроскопічні і морфометричні зміни в зубоальвеолярних блоках нижньої щелепи щурів при дії комбінації солей важких металів // Український морфологічний альманах. — 2010. — Т. 8, № 3. — С. 69—71.

4.        Куцевляк В. Ф., Лахтін Ю. В. Прогнозування виникнення основних стоматологічних хвороб серед населення під дією важких металів довкілля // Український стоматологічний альманах. — 2011. — № 4. — С. 9—11.

5.        Шпулина О. А., Скрипник О. И. Пародонтопротекторная эффективность липоевой кислоты у больных хроническим генерализованным пародонтитом // Український стоматологічний альманах. — 2010. — № 2. — С. 53—56.

6.        Alpha-Lipoic acid inhibits inflammatory bone resorption by suppressing prostaglandin E2 synthesis / H. Ha, J. H. Lee, H. N. Kim [et al.] // J. Immunol. — 2006. — Vol. 176, № 1. — P. 111—117.

7.        Alpha-lipoic acid inhibits TNF-alpha-induced apoptosis in human bone marrow stromal cells / C. H. Byun, J. M. Koh, D. K. Kim [et.al.] // J Bone Miner Res. — 2005. — Vol. 20, № 7. — P. 1125—1135.

8.        Efficacy of lycopene in the treatment of gingivitis: a randomised, placebo-controlled clinical trial / R. V. Chandra, M. L. Prabhuji, D. A. Roopa [et al.] // Oral Health Prev Dent. — 2007. — Vol. 5, № 4. — P. 327—336.

9.        Lipoic acid: a novel therapeutic approach for multiple sclerosis and other chronic inflammatory diseases of the CNS / S. Salinthone, V. Yadav, D. N. Bourdette, D. W. Carr // Endocr Metab Immune Disord Drug Targets. — 2008. — Vol. 8, № 2. — P. 132—142.