В кістковій тканині різних відділів скелету ми визначали також концентрацію фракцій глікозаміногліканів – гіалуронової кислоти, ХС-4 та ХС-6, які переважають в структурі протеогліканів КТ (табл. 3, 4).
Таблиця 3
Вміст гіалуронової кислоти в кістковій тканині різних відділів скелету за умов емоційного стресу та поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад у щурів обох статей ( M + m )
| Характер досліджень | Гіалуронова кислота, г/100 г сухої тканини | ||
| нижня щелепа | стегнова кістка | хребці | |
| Самці | |||
| 1. Інтактні (n=6) | 0,211+ 0,013 | 0,252+ 0,007 | 0,280+ 0,009 |
| 2. Емоційний стрес (n=6) | 0,246+ 0,006 | 0,290+ 0,001 | 0,300+ 0,001 |
| 3. Тестектомія (n=6) | 0,230+ 0,030 | 0,283+ 0,001 | 0,304+ 0,016 |
| 4. Емоційний стрес + тестектомія (n=6) | 0,300+ 0,016* | 0,340+ 0,020* | 0,330+ 0,010* |
| Самки | |||
| 1. Інтактні (n=6) | 0,250+ 0,009 | 0,251+ 0,003 | 0,260+ 0,009 |
| 2. Емоційний стрес (n=6) | 0,262+ 0,008 | 0,283+ 0,008 | 0,290+ 0,009 |
| 3. Оваріоектомія (n=12) | 0,253+ 0,006 | 0,270+ 0,010 | 0,282+ 0,013 |
| 4. Емоційний стрес + оваріоектомія (n=6) | 0,290+ 0,006* | 0,290+ 0,017 | 0,330+ 0,017* |
Примітка. * - Р1- 4 <0,05.
Результати свідчать про те, що за умов парціального впливу ЕС та недостатності гонад концентрація гіалуронової кислоти в кістковій тканині достовірно не змінилась порівняно з інтактними тваринами обох статей. Але поєднана дія ЕС та НГ призвела до достовірного підвищення в 1,4 рази рівня гіалуронової кислоти у самців в КТ нижньої щелепи, в 1,3 рази – в тканині стегнової кістки та в 1,2 рази – в КТ хребців; у самок відповідно: в 1,2 рази – в КТ нижньої щелепи та в 1,3 рази – в КТ хребців (див. табл. 3).
Результати свідчать, що за умов емоційного стресу концентрація ХС-4 та ХС-6 достовірно збільшилась в 1,3 рази тільки в КТ нижньої щелепи самців та в 1,2 рази у самок порівняно з інтактними тваринами (див. табл. 4).
Таблиця 4
Вміст хондроїтинсульфатів в кістковій тканині різних відділів скелету за умов емоційного стресу та поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад у щурів обох статей ( M+ m)
| Характер досліджень | Хондроїтинсульфати, г/100 г сухої тканини | ||
| нижня щелепа | стегнова кістка | хребці | |
| Самці | |||
| 1. Інтактні (n=6) | 0,150+ 0,010 | 0,144+ 0,009 | 0,160+ 0,008 |
| 2. Емоційний стрес (n=6) | 0,200+ 0,009* | 0,170+ 0,009 | 0,170+ 0,015 |
| 3. Тестектомія (n=6) | 0,160+ 0,060 | 0,171+ 0,019 | 0,160+ 0,016 |
| 4. Емоційний стрес + тестектомія (n=6) | 0,220+ 0,005** | 0,180+ 0,014 | 0,200+ 0,005** |
| Самки | |||
| 1. Інтактні (n=6) | 0,180+ 0,006 | 0,200+ 0,012 | 0,162+ 0,007 |
| 2. Емоційний стрес (n=6) | 0,210+ 0,005* | 0,190+ 0,008 | 0,180+ 0,011 |
| 3. Оваріоектомія (n=12) | 0,188+ 0,011 | 0,203+ 0,013 | 0,160+ 0,010 |
| 4. Емоційний стрес + оваріоектомія (n=6) | 0,230+ 0,007** | 0,210+ 0,008 | 0,210+ 0,010** |
Примітка. *- Р1-2 <0,05; ** - Р1- 4 <0,05.
Тестектомія та оваріоектомія не призвели до достовірних змін рівня хондроїтинсульфатів в КТ різних відділів скелету у щурів обох статей. Але поєднана дія ЕС та НГ супроводжувалась достовірним підвищенням в 1,5 рази рівня хондроїтинсульфатів в кістковій тканині нижньої щелепи самців, а у самок – в 1,3 рази порівняно з інтактними щурами. За цих умов спостерігалось підвищення в 1,3 рази ХС-4 та ХС-6 в кістковій тканині хребців у самців і у самок (див. табл. 4).
Показники мінеральної фази КТ різних відділів скелету – вміст кальцію та фосфору за умов ЕС суттєво не змінилися у тварин обох статей. Але співвідношення кальцію і фосфору достовірно підвищилось в 1,4 рази у самців після тестектомії тільки в КТ нижньої щелепи, що свідчить про відносне зменшення концентрації фосфору в кістковій тканині (2,48+ 0,12 та 1,72+ 0,20; Р<0,05). У самок коефіцієнт кальцій / фосфор знизився в 1,5 рази в групі тварин із поєднаною дією ЕС та НГ в кістковій тканині нижньої щелепи (1,81+ 0,29 та 2,80+ 0,10; Р<0,05) та в 1,6 рази (0,84+ 0,10 та 1,35+ 0,11; Р<0,05) в КТ хребців, що відображає більшу втрату кальцію порівняно з втратою фосфору. Таким чином, на метаболічні зміни в КТ під дією патогенних чинників суттєво впливають статеві особливості реактивності організму.
Результати наших досліджень органічного і мінерального компонентів кісткової тканини за умов емоційного стресу підтверджують положення про те, що найбільш вразливим до емоційного напруження є органічний матрикс, порівняно з мінеральною фазою (Магомедов С. и др., 2001; FujimotoT. еtal., 1998). Мінералізація кісткової тканини здійснюється тільки на органічному матриксі, який ініціює формування кристалів апатитів. Отже, первинні зміни в органічному матриксі кісткової тканини обумовлюють наступні зміни мінеральної фази (Краснопольський В.І. та ін., 2005; FujimotoT. etal., 1998).
Для обґрунтування положення про те, що найбільш чутливою ділянкою скелету до дії ЕС та поєднаної дії емоційного стресу і НГ являється КТ нижньої щелепи, ми визначали коефіцієнт оголення коренів молярів, який характеризує інтенсивність резорбції альвеолярного відростка.
У самців за умов дії ЕС спостерігалось достовірне підвищення в 1,3 рази коефіцієнту оголення коренів молярів на рівні першого моляру (55,0+ 3,1 % та 42,0+ 1,0%; P<0,01) та в 1,4 рази на рівні третього моляру (49,0+ 2,2 % та 34,0+ 1,4%; P<0,01). У самок спостерігалось достовірне підвищення показника в 1,5 рази на рівні другого (50,0+ 1,8 % та 33,0+ 1,6 %; Р<0,01) та в 1,4 рази на рівні третього молярів (51,0+ 2,4 % та 36,0+ 1,6 %; Р1-2 <0,01). Тестектомія та оваріоектомія характеризувалися підвищенням в 1,5 рази коефіцієнту оголення коренів молярів на рівні третього моляра (самці: 50,0+ 2,9 % та 34,0+ 1,4 %; P<0,05; самки: 53,0+ 2,4 % та 36,0+ 1,6 %; P<0,01 відповідно). Нами вперше обґрунтовано положення про те, що поєднана дія ЕС та НГ підсилює резорбцію КТ нижньої щелепи, проявом якої є достовірне підвищення коефіцієнту: на рівні першого моляра - в 1,4 рази у самців (60,0+ 2,0 % та 42,0+ 1,0 %; P<0,01) та в 1,3 рази у самок (60,0+ 2,4 % та 46,0+ 3,0 %; P<0,05); на рівні другого - в 1,6 рази у самців (62,0+ 2,0 % та 37,0+ 3,1%; P<0,01 ) та в 1,8 рази у самок (59,0+ 3,3 % та 33,0+ 1,6%; P<0,01); на рівні третього моляра – в 1,8 рази у самців (61,0+ 2,4 % та 34,0+ 1,4%; P<0,01) та в 1,9 рази у самок (68,0+ 4,0 % та 36,0+ 1,6 %; P<0,01). У 45% піддослідних самок з поєднаною дією ЕС та НГ спостерігали випадіння молярів, що переконує у значному підсиленні резорбтивних процесів в КТ нижньої щелепи за цих умов.
Остеогенез знаходиться під нейрогормональним контролем. Статеві гормони відіграють одну з провідних ролей в гормональній регуляції метаболізму КТ. Дефіцит статевих гормонів, особливо естрогенів, призводить до втрати кісткової маси – менопауза або оваріоектомія супроводжується зниженням кісткової щільності приблизно на 15% (Риггз Лоренс Б., 2000; Поворознюк В.В., 2002; KrejaiC.B., 1996).
Приведені дані переконують в тому, що найбільш виражені зміни в структурній організації кісткової тканини характерні для тварин із поєднаною дією ЕС та НГ. Слід також відмітити, що недостатність естрогенів при поєднанні з емоційним стресом призводить до більш виражених змін в метаболізмі кісткової тканини порівняно із сполученням недостатності андрогенів та емоційного стресу. Згідно літературним джерелам, естрогени можуть активувати остеобласти та сприяють зниженню активності остеокластів (Рожинська Л.Я., 1998, 2007; Ovr-WalkerB.J. etal., 2000). Крім вищезазначеного, естрогени також впливають на синтез активної форми вітаміну D – кальцитріолу, активуючи 1α-гідроксилазу в кірковій частині нирок (Риггз Лоренс Б., 2000; Поворознюк В.В., 2002).
На метаболізм КТ суттєво впливає також прогестерон, який може конкурувати з кортикостероїдами за їх власні рецептори в кістковій тканині. Можливо, цей механізм відповідає за підсилення резорбтивних процесів в КТ за умов поєднаної дії емоційного стресу (який характеризується підвищенням активності гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникової системи та секреції глюкокортикоїдних гормонів) та недостатності гонад (Григорьева Н.В., 2002).
З метою корекції метаболічних змін в КТ різних відділів скелету (нижня щелепа, хребці та стегнова кістка) нами використаний препарат “Фемостон” в якості замісної гормональної терапії. Як свідчать досліджені нами показники, естрогени активують процеси мінералізації в різних відділах скелету. Наприклад, в нижній щелепі, за умов корекції метаболічних змін естрогенами, суттєво знижувався вміст гексуронових кислот (1,54+ 0,08 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС, НГ та корекцією статевими гормонами; 2,00+ 0,15 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС та НГ та 1,34+ 0,06 мкмоль/г у інтактних тварин), NANA (1,93+ 0,07 мкмоль/г – поєднана дія ЕС, НГ та корекція статевими гормонами; 2,74+ 0,16 мкмоль/г – сполучена дія ЕС та НГ та 1,62+ 0,10 мкмоль/г – інтактні тварини), коефіцієнт оголення коренів молярів (54,0+ 4,0 % – поєднана дія ЕС, НГ з корекцією статевими гормонами; 68,0+ 4,2 % – сполучена дія ЕС та НГ та 35,0+ 1,8 % – інтактні тварини) до рівня контрольних груп. Отже, естрогени активно впливають на процес остеогенезу за умов високої швидкості кісткового ремоделювання.
Наші дані підтвержують висновок про те, що недостатність андрогенів також сприяє розвитку остеопорозу (Теппермен Дж. и др., 1989; Некрасова Н.И., 2006). На остеобластах виявлені специфічні рецептори до андрогенів. Гормони здійснюють анаболічний вплив на кісткову тканину, а також кірковому шарі нирок активують утворення активної форми вітаміну D – 1,25-діоксихолекальциферолу – регулятора кальцієво-фосфорного гомеостазу в кістковій тканині (ОrwollE.S., 1999; Orwoll E.S. etal., 2000).
Корекція метаболічних змін в КТ самців за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаного впливу за допомогою препарату “Андріол” майже нормалізувала показники органічної та мінеральної фази КТ. Так, рівень гексуронових кислот: 1,79+ 0,09 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС, НГ з корекцією статевими гормонами; 2,90+ 0,20 мкмоль/г у тварин із поєднаною дією ЕС та НГ та 1,56+ 0,08 у інтактних тварин; NANA: 2,13+ 0,12 мкмоль/г – сполучена дія ЕС, НГ з корекцію статевими гормонами; 2,62+ 0,10 мкмоль/г – поєднана дія ЕС та НГ та 1,93+ 0,07 мкмоль/г – інтактні тварини; коефіцієнт оголення коренів молярів: 50,0+ 3,2 % – поєднана дія ЕС, НГ з корекцію статевими гормонами; 60,0+ 2,2 % – сполучена дія ЕС та НГ та 35,0+ 1,4 % – інтактні тварини. Можна припустити, що це зв’язано із стимуляцією синтезу білків кісткової тканини, які ініціюють процеси мінералізації.
Таким чином, замісна гормональна терапія статевими гормонами усуває метаболічні порушення в кістковій тканині за умов недостатності гонад та емоційного стресу. Згідно концепції В.В. Фролькіса (1999), вікові інволюційні зміни пов’язані з підвищеною чутливістю організму до стресорних факторів.Наші дані є підґрунтям для пояснення механізму розвитку остеопорозу та підвищеної вразливості КТ до патогенних впливів у осіб похилого віку на фоні природної інволюції статевих залоз і особливо при поєднаній дії ЕС та недостатності гонад.
Кальцитонін являється потужним інгібітором активності остеокластів, тому використовується як інгібітор кісткової резорбції (Теппермен Дж. и др., 1989; GannelliJ. etal., 1996). Проведена нами корекція метаболічних змін у різних відділах скелету кальцитоніном за допомогою препарату “Міакальцик” за умов недостатності гонад, емоційного стресу та їх поєднаної дії сприяла нормалізації таких показників, як вміст гексуронових кислот та NANA, коефіцієнт оголення коренів молярів, вміст води в кістковій тканині нижньої щелепи, хребців та стегнової кістки. Кальцитонін найбільш часто та ефективно використовується для профілактики та лікування остеопоротичних змін в КТ хребців. Результати досліджень відносно ефективності дії кальцитоніну на інші ділянки скелету досить суперечливі (Поворознюк В.В. та ін. 1999; ShelemmerP, 1997). Отримані нами дані говорять про те, що кальцитонін досить ефективно усуває метаболічні розлади в різних ділянках скелету. Особливо виражений позитивний вплив гормону на КТ нижньої щелепи, так як метаболічні зміни саме в цій ділянці скелету за умов ЕС та НГ являються найбільш вираженими, наприклад, вміст гексуронових кислот в КТ нижньої щелепи у самців за умов ЕС та НГ дорівнює 2,90+ 0,20 мкмоль/г, а у тварин за цих же умов, з корекцією кальцитоніном – 1,88+ 0,06 мкмоль/г (Р<0,01). Вміст NANA в КТ нижньої щелепи у самців за умов ЕС та НГ дорівює 2,62+ 0,10 мкмоль/г, а у тварин за тих же умов, тільки з введенням кальцитоніну – 2,16+ 0,06 мкмоль/г (Р<0,05). Отже, кальцитонін можна запропонувати як антирезорбтивний засіб при остеопорозі різних ділянок скелета, ініційованому емоційним стресом та недостатністю гонад.
Таким чином, виконані нами дослідження обгрунтовують механізми патогенного впливу емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаної дії на кісткову тканину різної локалізації, які, зокрема, реалізуються шляхом порушення структурної організації кісткової тканини внаслідок підвищення деполімеризації неколагенових білків органічного матриксу.
ВИСНОВКИ
У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення характеру метаболічних змін в кістковій тканині за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаної дії та обгрунтовано застосування біорегуляторів для корекції структурно-метаболічних розладів в кістковій тканині за вказаних умов.
1. Емоційний стрес порушує структурну організацію кісткової тканини внаслідок підсилення розпаду неколагенових білків органічного матрикса кісткової тканини різних відділів скелету (нижня щелепа, стегнова кістка та хребці). Про це свідчить достовірне збільшення рівня вуглеводних похідних неколагенових білків (глікопротеїнів та протеогліканів) в кістковій тканині за умов емоційного стресу, порівняно з інтактними щурами.
2. Поєднана дія емоційного стресу та недостатності гонад, на відміну від їх парціальної дії, підсилює метаболічні зміни в кістковій тканині різної локалізації та її резорбцію, про що свідчить максимальне підвищення вмісту вуглеводних похідних неколагенових білків, співвідношення органічного та мінерального компонентів кісткової тканини, а також співвідношення кальцію та фосфору.
3. Найбільш чутливим відділом скелету до емоційного стресу та недостатності гонад, а також їх сполученої дії, являється кісткова тканина нижньої щелепи. Доказом цього являються максимально виражені зміни досліджуваних показників органічного матриксу (гексуронових кислот, гіалуронової кислоти, хондроїтин-4- та хондроїтин-6-сульфатів, N-ацетилнейрамінової кислоти), мінеральної фази (співвідношення кальцій/фосфор) кісткової тканини нижньої щелепи, порівняно з хребцями та стегновою кісткою, а також підсилення резорбції альвеолярного відростка щелеп та патоморфологічні зміни.
4. Органічний матрикс кісткової тканини є більш вразливим до дії емоційного стресу та недостатності гонад порівняно з мінеральною фазою, про що свідчить достовірне підвищення в середньому в 1,3 рази вмісту фракцій глікозаміногліканів (гіалуронової кислоти, хондроїтин-4- та хондроїтин-6-сульфатів) та N-ацетилнейрамінової кислоти, а також зменшення співвідношення органічного та мінерального компонентів.
5. Статеві гормони відіграють провідну роль в регуляції метаболізму кісткової тканини. Самці являються більш чутливими до дії емоційного стресу, порівняно з самками. Поєднана дія емоційного стресу та недостатності гонад призводить до більш виражених метаболічних змін в кістковій тканині самок, особливо в нижній щелепі, наслідком чого являється випадіння молярів у 45% піддослідних тварин, на відміну від контрольних груп, в яких не спостерігалося елімінації зубів.
6. Корекція чоловічими та жіночими статевими гормонами метаболічних змін в кістковій тканині гальмує деградацію біомолекул органічного матрикса та мінерального компонента кісткової тканини різних відділів скелету у щурів обох статей, про що свідчить нормалізація вмісту гексуронових кислот, N-ацетилнейрамінової кислоти, співвідношення кальцій/фосфор у кістковій тканині досліджуваних груп тварин.
7. Попереднє введення кальцитоніну призводить до нормалізації стану органічного матриксу (концентрації гексуронових кислот, N-ацетилнейрамінової кислоти) та мінеральної фази кісткової тканини (співвідношення кальцій/фосфор), що обгрунтовує положення про виражений антирезорбтивний вплив кальцитоніну за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаної дії.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Білець М.В. Зміни мінеральної фази кісткової тканини в умовах сполученої дії емоційного стресу і недостатності гонад // Клінічна та експериментальна патологія. – 2004. - Т. 3, № 2. – С. 332-333.
2. Білець М.В., Тарасенко Л.М. Емоційний стрес на тлі недостатності гонад підсилює розпад неколагенових білків кісткової тканини різних відділів скелета // Медична хімія. – 2004. – Т. 6, № 3. – С. 51-54. (Здобувачем проведено моделювання емоційного стресу та недостатності гонад, визначений вміст компонентів неколагенових білків в кістковій тканині різних відділів скелету, проведена статистична обробка результатів).
3. Тарасенко Л.М., Білець М.В. Зміни органічного матриксу кісткової тканини за умов емоційного стресу // Буковинський медичний вісник. – 2005. - Т. 9, № 2. – С. 236-238. (Здобувачем проведено моделювання емоційного стресу та недостатності гонад, визначений вміст компонентів органічного матриксу в кістковій тканині різних відділів скелету, проведена статистична обробка результатів).
4. Білець М.В. Метаболічні зміни органічного матриксу кісткової тканини за умов емоційного стресу, оваріоектомії та їх корекція кальцитоніном // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. – 2006. – Т. 6, вип. 3 (15). - С. 10-13.
5. Білець М.В. Зміна структури протеогліканів та глікопротеїнів кісткової тканини нижньої щелепи за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх сполученого впливу // Світ медицини та біології. – 2007. – № 2. - С. 14-19.
6. Білець М.В., Леонтьєва Ф.С., Тарасенко Л.М. Метаболізм протеогліканів кісткової тканини різних відділів скелету за умов емоційного стресу, недостатності гонад та їх поєднаного впливу // Медична хімія. - 2007. – Т. 9., № 2. – С. 46-49. (Здобувачем проведено моделювання емоційного стресу та недостатності гонад, визначений вміст гексуронових кислот в кістковій тканині, проведена статистична обробка результатів).
7. Білець М.В. Корекція статевими гормонами структурно-метаболічних змін в кістковій тканині нижньої щелепи за умов поєднаної дії емоційного стресу та недостатності гонад // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. – 2007. – Т. 7 , вип. 3 (19). - С. 163-167.
8. Тарасенко Л.М., Непорада К.С., Скрыпник И.Н., Петрушанко Т.А., Королева В.В., Билец М.В. Нарушение структурной организации соединительной ткани при эмоциональном стрессе в зависимости от типологических свойств организма // Физиология и патология иммунной системы. – 2004. – Т. 6, № 1. – С. 39. (Здобувачем проведено
8-09-2015, 22:48