Статья опубликована в рамках: XXIII Международной научно-практической конференции «Современная медицина: актуальные вопросы» (Россия, г. Новосибирск, 23 сентября 2013 г.)
Наука: Медицина
Секция: Анатомия человека
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
- Условия публикаций
- Все статьи конференции
дипломов
ВОЗРАСТНАЯ ДИНАМИКА УЛЬТРАСТРУКТУРЫ КОСТНОГО БИОМИНЕРАЛА У БЕЛЫХ КРЫС
Лузин Владислав Игоревич
д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии человека Государственного заведения «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск
Верескун Руслан Валентинович
соискатель кафедры анатомии человека Государственного заведения «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск
Мирошниченко Павел Васильевич
соискатель кафедры анатомии человека Государственного заведения «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск
Гетманец Александр Вениаминович
соискатель кафедры анатомии человека Государственного заведения «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск
Глущенко Роман Николаевич
соискатель кафедры анатомии человека Государственного заведения «Луганский государственный медицинский университет», г. Луганск
Кочубей Александр Александрович
соискатель кафедры анатомии человека Государственного заведения «Луганский государственный медицинский университет» г. Луганск
E-mail:
AGE DYNAMICS OF ULTRASTRUCTURE OF BONE’S BIOMINERAL IN WHITE RATS
Luzin Vladyslav
doctor of medicine, professor, head of human anatomy department of State institution «Lugansk state medical university»,Lugansk
Vereskun Ruslan
aspirant of human anatomy department of State institution «Lugansk state medical university», Lugansk
Miroshnichenko Pavel
aspirant of human anatomy department of State institution «Lugansk state medical university», Lugansk
Getmanets Alexandr
aspirant of human anatomy department of State institution «Lugansk state medical university», Lugansk
Glushenko Roman
aspirant of human anatomy department of State institution «Lugansk state medical university», Lugansk
Kochubey Alexandr
aspirant of human anatomy department of State institution «Lugansk state medical university», Lugansk
АННОТАЦИЯ
На 90 белых крысах-самцах изучена возрастная динамика ультраструктуры костного биоминерала при помощи метода рентгеноструктурного анализа. Установлено, что наиболее активные процессы роста и формирования его элементарных ячеек и степень упорядоченности кристаллической решетки имели место у белых крыс в неполовозрелом возрасте и стабилизировались в половозрелом возрасте. У крыс старческого возраста выявлялись признаки дестабилизации кристаллической решетки и увеличения степени аморфности костного биоминерала.
ABSTRACT
The age dynamics of the ultrastructure of bone’s biomineral using the method of X-ray diffraction analysis was studied in 90 white male rats. It was found that the most active processes of growth and formation of its unit cells and the degree of order of the crystal lattice were in white rats in immature age and stabilized at puberty. The elderly rats revealed signs of destabilize the crystal lattice and increase the degree of amorphous of bone’s biomineral.
Ключевые слова: крыса; костный биоминерал; ультраструктура; возрастная динамика
Keywords: rat; bone’s biomineral; ultrastructure; age dynamics
Общеизвестно, что костная система обладает высокой реактивностью на воздействие различных экзо-и эндогенных факторов (изменения гормонального статуса организма, нарушения водно-электролитного обмена, высокой или низкой температуры, ионизирующего излучения, введения некоторых лекарственных средств, воздействие промышленных экзотоксикантов и др.) [4, с. 87—91; 6, с. 463—473; 14, с. 29—30; 15, с. 93—96.]. Морфологические изменения структуры ее органов наблюдаются на всех уровнях организации, при этом наиболее ранние по времени изменения развиваются на ультраструктурном уровне [2, с. 35—36].
Поэтому целью данной работы явилось при помощи метода рентгеноструктурного анализа изучить возрастную динамику ультраструктуры костного биоминерала у интактных белых крыс для создания массива контрольных значений, что позволит облегчить исследователям количественную оценку возникающих в нем изменений.
При этом следует учитывать, что метод рентгеноструктурного анализа позволяет рассчитать размеры кристаллических структур, имеющие порядок менее 1 М-10 с высокой точностью [5, с. 61—64], и сравним по точности с методом электронной микроскопии. Единственное отличие этих методов друг от друга заключается в том, что в электронной микроскопии оценивается изображение солей тяжелых металлов, абсорбированных на биологических структурах, а в рентгеноструктурном анализе оценивается графическая запись интенсивности тормозного рентгеновского излучения, по которой математически рассчитывается размер искомых структур [13, c. 125—130].
Исследование проведено на 90 белых интактных крысах-самцах трех возрастных групп по 30 особей в каждой: неполовозрелого (с исходной массой 35—40 г), половозрелого (130—140 г) и старческого возраста (310—320 г). Сроки наблюдения составили 7, 15, 30, 90 и 180 сутки.
Животные содержались в помещении, где постоянно поддерживалась температура на уровне 20—25˚С. Количество животных в клетках было не более шести. Все подопытные животные удерживались на общем рационе вивария и находились под постоянным наблюдением в соответствии с правилами работы с лабораторными животными [3, с. 45—48]
Все манипуляции с животными выполняли в соответствии с правилами Европейской конвенции защиты позвоночных животных, использующихся в экспериментальных и других научных целях [16, с. 23].
По окончании эксперимента животных декапитировали под эфирным наркозом, выделяли кости скелета и по общепринятой методике получали их золу [11, с. 200—203]. Ультраструктуру их биоминерала изучали методом рентгеноструктурного анализа [9, с. 15—18]. Для этого золу большеберцовых костей, приготовленную в агатовой ступке, исследовали на аппарате ДРОН–2,0 с гониометрической приставкой ГУР–5, использовали К излучение меди с длиной волны 0,1542 нм [7, c. 102—106]. Напряжение и сила тока на рентгеновской трубке составляли соответственно 30 кВ и 10 мА. Дифрагированные рентгеновские лучи регистрировали в угловом диапазоне от 3 до 37 со скоростью записи 10 мм в 1 минуту. На полученных дифрактограммах изучали кристаллографические характеристики гидроксилапатита–основного кальцийсодержащего минерала кости. Вычисляли размеры блоков когерентного рассеивания по формуле Селякова-Шерера [7, c. 104], коэффициент микротекстурирования по методу соотношения рефлексов [10, c. 23—25] и определяли параметры кристаллической решетки гидроксилапатита с учетом гексагональной сингонии кристаллов [1, с. 56—65; 8, c. 56—60]. Все полученные цифровые данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием стандартных прикладных программ [12, c. 63—69].
Результаты исследования показали, что у неполовозрелых интактных крыс в ходе наблюдения (с 7 по 180 сутки) размеры элементарных ячеек костного биоминерала вдоль оси а увеличивались с 9,360±0,002 10-10 М до 9,383±0,002 10-10 М, а размеры вдоль оси с — с 6,825±0,001 10-10 М до 6,844±0,002 10-10 М. Соотношение размеров элементарных ячеек с/а при этом варьировало в пределах 72,91—72,94 (10-2). Размеры блоков когерентного рассеивания в ходе наблюдения увеличивались с 36,20±0,60 нМ до 41,14±0,88 нМ, так же, как и коэффициент микротекстурирования — с 0,3151±0,0093 у. е. до 0,3931±0,0111 у. е.
Полученные результаты свидетельствуют об активном росте и формировании костного биоминерала, а также об увеличении с возрастом степени упорядоченности кристаллической решетки у интактных животных данной возрастной группы.
У половозрелых интактных животных в ходе наблюдения размеры элементарных ячеек костного биоминерала вдоль оси а увеличивались с 9,378±0,002 10-10 М до 9,383±0,003 10-10 М, а размеры вдоль оси с — с 6,842±0,003 10-10 М до 6,851±0,001 10-10 М. В результате соотношение размеров элементарных ячеек костного гидроксилапатита с/а постепенно увеличивалось с 72,95±0,03 (102) до 73,01±0,03 (102). Это свидетельствует о продолжающемся в данном возрасте росте элементарных ячеек костного минерала и стабилизации их симметрии. Размеры блоков когерентного рассеивания также продолжали увеличиваться — с 40,81 ± 0,60 нМ до 44,26 ± 0,36 нМ, а коэффициент микротекстурирования — с 0,3896 ± 0,0061 у. е. до 0,4293 ± 0,0043 у. е. Это также свидетельствует о дальнейшем росте размеров кристаллитов и дальнейшей стабилизации кристаллической решетки костного биоминерала.
У интактных крыс старческого возраста размеры элементарных ячеек костного гидроксилапатита вдоль оси а в ходе наблюдения увеличивались с 9,393±0,002 10-10 М до 9,403±0,002 10-10 М, а вдоль оси с — с 6,862±0,002 10-10 М до 6,879±0,001 10-10 М. Соотношение с/а также постепенно увеличивалось в ходе наблюдения с 73,05±0,04 (102) до 73,16±0,02 (102), а размеры кристаллитов — с 41,97 ± 0,61 нМ до 52,09 ± 0,71 нМ. При этом коэффициент микротекстурирования с 7 по 180 сутки наблюдения уменьшался с 0,4047 ± 0,0038 у. е. до 0,3412 ± 0,0041 у. е.
Это свидетельствует об уменьшении общей обменной поверхности костного биоминерала и дестабилизации его кристаллической решетки вследствие развития явлений сенильного остеопороза.
На основании этого можно сделать вывод, что костный биоминерал интактных белых крыс имеет возрастные особенности ультраструктуры, что может объясняться различными темпами перестройки костной ткани на различных этапах постнатального онтогенеза.
Список литературы:
1.Азаров Л.В. Метод порошка в рентгенографии / Л.В. Азаров, М.Й. Бургер. М.: Изд.-во иностранной литературы, 1961. — 363 с.
2.Ковешников В.Г. Скелетные ткани: хрящевая ткань, костная ткань / В.Г. Ковешников, М.Х. Абакаров, В.И. Лузин Луганск: Издательство Луганского госмедуниверситета, 2000. — 154 с.
3.Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте / И.П. Западнюк, В.И. Западнюк, Е.А. Захария, Б.В. Западнюк. К.: «Вища школа», 1983. — 383 с.
4.Лузин В.И. Биомеханические параметры костей белых половозрелых крыс после воздействия различных режимов хронической гипертермии в комбинации с физической нагрузкой и возможным корректором инозином / В.И. Лузин, С.М. Смоленчук // Український журнал екстремальної медицини імені Г.О. Можаєва. — 2009. — Том 10, — № 3. — С. 87—91.
5.Лузин В.И. Применение рентгеноструктурного анализа для исследования фазового состава костного минерала // Український морфологічний альманах. — 2005. — Том 3, — № 4. — С. 61—64.
6.Лузин В.И. Формообразование нижней челюсти белых крыс в условиях употребления производных барбитуровой кислоты и силибора / В.И. Лузин, А.В. Носкова // Проблеми екологічної та медичної генетики і клінічної імунології. — 2009. — Вип. 9 (96). — С. 463—473.
7.Миркин Л.И. Рентгеноструктурный анализ. Индицирование рентгенограмм (Справочное руководство): монография. М.: Наука, 1981. — 496 с.
8.Михеев В.И. Рентгенометрический определитель минералов: монография. М.: Госгеолтехиздат, 1957. — 868 с.
9.Подрушняк Е.П. Ультраструктура минерального компонента и прочность костной ткани позвонков у людей различного возраста / Е.П. Подрушняк, А.И. Новохацкий // Ортопедия, травматология. — 1983. — № 8. — С. 15—18.
10.Пономарев В.В. Рентгеноструктурные методы исследования в инженерной геологии: монография. М.: Недра, 1981. — 194 с.
11.Пупышев А.А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ: монография М: Техносфера, 2009. — 782 с.
12.Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: «Медиа Сфера», 2002. — 312 с.
13.Саркисов Д.С. Микроскопическая техника: Руководство для врачей и лаборантов / Д.С. Саркисов, Ю.Л. Перов. М.: Медицина, 1996. — 544 с.
14.Сікора В.З. Зміни репаративного остеогенезу при порушеннях водно-сольового обміну / В.З. Сікора, В.І. Каваре, Л.І. Кіптенко // Вісник проблем біології та медицини. — 2003. — № 1. — С. 29—30.
15.Шутов Е.Ю. Влияние 60-ти дневной ингаляции парами толуола на химический состав большеберцовых костей половозрелых белых крыс // Український морфологічний альманах. — 2012. — Том 10, — № 3. — С. 93—96.
16.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.
дипломов
Оставить комментарий