Skip to Content

Остеометрические параметры нижней челюсти белых крыс различного возраста при нанесении дефекта в большеберцовых костях и введении кверцетина

ID: 2016-12-6-A-10867
Оригинальная статья

Лузин В.И. (1), Пилавов А.М. (1), Морозов В.Н. (2), Морозова Е.Н. (2)

1 - ГУ Луганский государственный медицинский университет; 2 – ФГАОУ ВО Белгородский государственный национальный исследовательский университет

Резюме

Целью исследования явилось изучить процессы роста и формообразования нижней челюсти белых крыс различного возраста при нанесении дефекта в большеберцовых костях, а также обосновать возможности коррекции выявленных отклонений кверцетином. Материал и методы. Эксперимент был проведен на 216 белых крысах 3 возрастных групп: неполовозрелых, половозрелых и периода выраженных старческих изменений. 1-ю группу составили интактные животные; 2-ю группу – крысы, которым стоматологическим бором наносили дефект в большеберцовых костях. Животным 3-й группы внутрижелудочно вводили кверцетин в дозировке аналогичной 3 г для человека. Сроки эксперимента составили 7, 15, 30, 90 дней; при помощи штангенциркуля проводили остеометрию по стандартной методике. Полученные цифровые данные обрабатывали методами вариационной статистики. Результаты. У неполовозрелых и половозрелых крыс 2-й группы наблюдается угнетение темпов роста нижней челюсти с максимумом к 30 дню, а в период старческих изменений – 90 дню, а у крыс 3-й группы – сглаживание негативного влияния условий эксперимента: у неполовозрелых животных – с 15 по 90 день, у половозрелых – с 7 по 90 день, а в период старческих изменений – лишь на 90 день. Заключение. Нанесение дефекта в большеберцовых костях сопровождается угнетением темпов продольного и аппозиционного роста нижней челюсти и ее резца, выраженность и продолжительность которых зависит от возраста животных, а введение кверцетина на этом фоне – сглаживанием негативного влияния условий эксперимента.

Ключевые слова

крыса, большеберцовая кость, дефект, кверцетин, нижняя челюсть, остеометрические параметры

Введение

Учитывая, что здоровье населения постоянно находится в центре внимания органов и учреждений здравоохранения, необходимо систематически изучать компоненты, формирующие уровни и структуру заболеваемости, инвалидности и смертности. Среди этих компонентов следует выделить травмы, которые продолжают оказывать крайне неблагоприятное влияние на все показатели общественного здоровья [1]. Так, травмы, в большинстве случаев, характеризуются наличием переломов костей, которые приводят не только к нарушению их анатомической целостности, но и развитию системной реакцией организма, именуемой «синдромом перелома» [2].

В результате многочисленных экспериментальных исследований было доказано, что «синдром перелома» приводит к торможению темпов продольного и аппозиционного роста, угнетению структурно-функционального состояния эпифизарных хрящей и надкостницы трубчатых костей, деминерализации и снижению прочности костей [3, 4]. В то же время, сведения об особенностях роста и формообразования нижней челюсти, имеющей, по сравнению с другими типами костей, целый ряд особенностей, связанных с происхождением, макро- и микроскопическим строением, способом роста и биомеханическими условиями [5] в данных условиях неполные и противоречивые, а в возрастном аспекте – отсутствуют вообще. Не описаны в литературе и возможности фармакологической коррекции возникающих изменений с использованием биофлавоноида кверцетина.

Цель

Цель: изучить процессы роста и формообразования нижней челюсти белых крыс различного возраста при нанесении сквозного дырчатого дефекта в большеберцовых костях, а также обосновать возможности коррекции выявленных отклонений биофлавоноидом кверцетином.

Материал и методы

Эксперимент был проведен на 216 беспородных белых крысах, распределенных на 3 возрастные группы: неполовозрелых (с исходной массой 40–45 г.), половозрелых (130-140 г.) и периода выраженных старческих изменений (300–315 г.).

1-ю группу составили интактные животные; 2-ю группу – крысы, которым под эфирным масочным наркозом стандартным стоматологическим бором диаметром 2 мм наносили сквозной дефект на границе проксимального метафиза и диафиза большеберцовых костей [6]. Поскольку переднезадний размер большеберцовой кости в этой области составляет не менее 3 мм, манипуляция не сопровождалась нарушением целостности костного органа и создавались условия для сохранения функциональной нагрузки. Животным 3-й группы внутрижелудочно через зонд вводили кверцетин ежедневно в дозировке аналогичной 3 г для человека. Все манипуляции на животных выполняли в соответствии с правилами европейской конвенции защиты позвоночных животных, использующихся в экспериментальных и других научных целях [7]. По истечении сроков эксперимента (7, 15, 30 и 90 дней) животных декапитировали под эфирным наркозом, выделяли и скелетировали нижние челюсти (НЧ), взвешивали их на аналитических весах ВЛА-200 с точностью до 1 мг и проводили их остеометрию штангенциркулем с точностью до 0,05 мм по общепринятой методике [8]. Программа остеометрии включала следующие показатели: наибольшая длина, высота ветви, толщина альвеолярного и восходящего контрфорсов, высота альвеолярного отростка, высота и ширина основания резца. Помимо этого рассчитывали индекс Simon (как соотношение максимальной длины и кубического корня массы нижней челюсти) [9]. Полученные цифровые данные обрабатывали методами вариационной статистики с использованием прикладного пакета Statistica 5.11 for Windows.

Результаты

Нанесение сквозного дырчатого дефекта в большеберцовых костях белым крысам сопровождалось замедлением темпов роста НЧ, выраженность которого зависела от возраста животных.

У неполовозрелых крыс максимальная длина НЧ и высота ветви были меньше аналогичных значений 1-й группы на 15 и 30 день эксперимента на 3,02 и 4,52%, и на 3,13 и 4,90% (все приводимые здесь и далее в тексте отличия цифровых показателей от соответствующих контрольных групп являются достоверными – р£0,05). Замедление темпов прироста массы НЧ было более выражено, чем угнетение темпов продольного роста НЧ, в результате чего индекс Симона на 15 и 30 день эксперимента был больше значений 1-й группы на 2,15 и 2,80%. Также, толщина НЧ в области альвеолярного и восходящего контрфорсов на 30 день эксперимента была меньше контрольной на 4,55 и 4,82%.

В большей степени в условиях 2-й группы эксперимента замедлялись темпы роста альвеолярного отростка НЧ и нижнего резца. Высота альвеолярного отростка с 7 по 90 день эксперимента была меньше значений 1-й группы соответственно на 4,89, 5,11, 6,10 и 5,24%, а ширина и высота нижнего резца при выходе из собственной альвеолы с 15 по 90 день – соответственно на 6,42, 7,00 и 4,72% и на 5,85, 5,67 и 4,05%.

Высота ветви НЧ у половозрелых белых крыс 2-й группы эксперимента была меньше аналогичных значений 1-й группы с 15 по 90 день эксперимента соответственно на 3,25, 5,44 и 6,31%, а максимальная длина НЧ на 90 день – на 4,25%. Также, индекс Симона на 30 день эксперимента был больше контрольного значения на 2,54%, что свидетельствует о том, что к данному сроку происходит максимальная потеря массы костного органа.

При этом на 30 и 90 день эксперимента толщина НЧ в области альвеолярного контрфорса и высота альвеолярного отростка были меньше значений 1-й группы соответственно на 4,36 и 5,25% и на 4,82 и 5,17%. Наконец, ширина нижнего резца при выходе из альвеолы была меньше значений 1-й группы с 7 по 30 день эксперимента на 4,94, 4,99 и 5,43%, а его высота с 15 по 90 день – соответственно на 5,00, 5,42 и 4,20%.

У подопытных животных старческого возраста 2-й группы эксперимента на 90 день эксперимента высота ветви НЧ была меньше значений 1-й группы – на 3,16%, а индекс Симона превосходил контрольный на 3,16%.

При этом толщина НЧ в области альвеолярного контрфорса была меньше значений 1-й группы с 15 по 90 день эксперимента соответственно на 3,85, 5,22 и 5,56%, толщина НЧ в области восходящего контрфорса на 30 и 90 день – на 4,18 и 4,38%, а высота альвеолярного отростка на 90 день – на 4,48%. Наконец, высота нижнего резца при выходе из альвеолы была меньше аналогичных показателей 1-й группы с 15 по 90 день эксперимента соответственно на 5,04, 4,90 и 4,43%, а его же ширина на 90 день – на 4,80%.

Таким образом, нанесение сквозного дефекта в проксимальных отделах диафиза большеберцовых костей у неполовозрелых белых крыс сопровождается угнетением темпов роста НЧ, которое достигает максимума к 30 дню эксперимента, в дальнейшем постепенно сглаживается, но и на 90 день все еще сохраняются достоверные отличия некоторых показателей от показателей интактных животных. У половозрелых крыс угнетение темпов роста НЧ достигает максимума преимущественно к 30 дню эксперимента, затем сглаживается, но и на 90 день все еще сохраняются достоверные отличия показателей от контроля. В период старческих изменений угнетение темпов роста НЧ проявляется с 15 дня эксперимента и достигает максимума к 90 дню.

Внутрижелудочное введение подопытным животным с дефектами в большеберцовых костях кверцетина в дозировке 0,32 г/кг массы тела сглаживало негативное влияние условий эксперимента на ростовые процессы НЧ. Выраженность и длительность эффекта также зависели от возраста животных.

У неполовозрелых животных 3-й группы эксперимента максимальная длина НЧ и высота ее ветви на 30 день эксперимента были больше значений 2-й группы на 4,28 и 3,66%, а индекс Симона был меньше контрольного на 2,18%. При этом высота альвеолярного отростка НЧ была больше значений 2-й группы на 30 и 90 день эксперимента на 4,48 и 4,23%, высота нижнего резца при выходе из альвеолы на 30 день – на 5,95%, а его ширина с 15 по 90 день – на 4,95, 3,90 и 5,83% соответственно.

У половозрелых животных 3-й группы эксперимента максимальная длина НЧ на 90 день эксперимента была больше значений 2-й группы на 4,78%, высота ветви на 30 и 90 день – на 4,98 и 7,10%. При этом индекс Симона на 90 день эксперимента был меньше контрольного на 2,87%, что свидетельствует и о восстановлении массы НЧ. Также, на 90 день эксперимента толщина альвеолярного контрфорса и высота альвеолярного отростка были больше контрольных на 4,61 и на 5,57%. Наконец, ширина резца при выходе из альвеолы на 7 и 30 день была больше значений 2-й группы на 5,68 и 4,35%.

В период старческих изменений на 90 день эксперимента толщина НЧ в области альвеолярного и восходящего контрфорсов была больше значений 2-й группы на 5,23 и 4,31%, а ширина нижнего резца при выходе из альвеолы – на 5,52%. Также, индекс Симона был меньше контрольного на 2,75%, что свидетельствует о восстановлении массы НЧ.

Таким образом, внутрижелудочное введение кверцетина в дозировке 0,32 г/кг массы подопытным животным на фоне нанесения дефектов в проксимальных отделах диафизов большеберцовых костей сопровождается сглаживанием негативного влияния условий эксперимента на темпы роста НЧ. Это проявляется в преобладании остеометрических показателей НЧ над аналогичными показателями 2-й группы эксперимента у неполовозрелых животных в период с 15 по 90 день после нанесения дефекта, у половозрелых – с 7 по 90 день, а в период старческих изменений – лишь на 90 день эксперимента.

Обсуждение

Полученные результаты у животных 2-й группы можно объяснить уменьшением функциональной активности хондроцитов мыщелкового хряща, остеобластов камбиального слоя надкостницы и одонтобластов резца, поскольку в условиях «синдрома перелома» наблюдается нарушение нейрогуморальной регуляции организма и как следствие изменение метаболического обеспечения клеток [10]. Также может иметь место мобилизация остеотропных элементов из скелета вообще и из нижней челюсти в частности в зону репаративного остеогенеза большеберцовой кости, что приводит к нарушению процессов ремоделирования костной ткани и роста органа [11]. Наибольшая амплитуда отклонений остеометрических показателей наблюдалась с 15 по 30 день эксперимента, что по данным литературы соответствует периоду наиболее выраженной перестройки формирующегося регенерата [12].

У животных 3-й группы сглаживание негативного влияния условий эксперимента можно объяснить несколькими факторами. Во-первых, кверцетин повышает активность щелочной фосфатазы и стимулирует активность остеобластов, играющих ключевую роль в процессах костеобразования [13]. Во-вторых, кверцетин оказывает ингибирующий эффект как на остеокластогенез, так и на процессы резорбции кости [14].

Имеются также сведения о том, что применение кверцетина сопровождается оптимизацией процессов репаративной регенерации за счет стимуляции функциональной активности преостеобластов [15].

Заключение

Таким образом, нанесение сквозного дырчатого дефекта в большеберцовых костях с сохранением функциональной нагрузки на конечности сопровождается угнетением темпов продольного и аппозиционного роста нижней челюсти и ее резца, выраженность и продолжительность которых зависит от возраста подопытных животных. Внутрижелудочное введение биофлавоноида кверцетина в дозировке 0,32 г/кг массы тела сопровождается сглаживанием негативного влияния условий эксперимента на темпы роста нижней челюсти. Наиболее продолжительное коррегирующее влияние было зарегистрировано у половозрелых крыс, а наименее – у животных периода старческих изменений.

Конфликт интересов. Работа является фрагментом межкафедральной НИР Луганского государственного медицинского университета «Особенности роста, строения и регенерации трубчатых костей при пластике костных дефектов материалами на основе гидроксилапатита» (государственный регистрационный номер – 0103U006651).

Литература

  1. Щетинин С.А. Анализ частоты и последствий травматизма в России // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 2 (часть 1). С. 94–95.
  2. Климовицкий В.Г. Травматическая болезнь с позиций современных представлений о системном ответе на травму // Травма. 2003. Т. 4, № 2. С. 123–130.
  3. Лузин В.И., Прочан В.Н. Рост и формообразование костей скелета белых крыс при нанесении дырчатого дефекта большеберцовых костей на различных этапах постнатального онтогенеза // Український морфологічний альманах. 2008. Т. 6, № 4. С. 69–74.
  4. Лузин В.И., Прочан В.Н. Влияние нанесения механических сквозных дефектов в проксимальных отделах диафизов большеберцовых костей на строение проксимального эпифизарного хряща плечевых костей // Український медичний альманах. 2010. Т. 13, № 5. С. 110–112.
  5. Сперанский В.С. Основы медицинской краниологии. М.: «Медицина», 1988. 288 с.
  6. Лузин В.И., Ивченко Д.В., Панкратьев А.А. Методика моделирования костного дефекта у лабораторных животных // Український медичний альманах. 2005. Т. 8, № 2 (додаток). С. 162.
  7. 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.
  8. Лузин В.И. Методика остеометрии нижней челюсти белых крыс // Український медичний альманах. 2005. Т. 8, № 3. С. 123–124.
  9. Simon M.R., Holmes K.R., Olsen A.M. The effects of simulated increases in body weight for 60 days on robusticity and mineral content of limb bones of hypophysectomized rats // The Anatomical Record. 1984. Vol.210 (2). P.333–341.
  10. Eid K., Labler L., Ertel W. Systemic effects of severe trauma on the function and apoptosis of human skeletal cells // The Journal of Bone and Joint Surgery. 2006. Vol. 88, № 10. Р. 1394–1400.
  11. Cattermole H.C., Cook J.E., Fordham J.N. Bone mineral changes during tibial fracture healing // Clinical Orthopaedics and Related Research. 1997. № 339. Р. 190–196.
  12. Корж Н.А., Дедух Н.В. Репаративная регенерация кости: современный взгляд на проблему. Стадии регенерации // Ортопедия, травматология и протезирование. 2006. №1. С. 76–84.
  13. Yamaguchi M., Hamamoto R., Uchiyama S. Effects of flavonoid on calcium content in femoral tissue culture and parathyroid hormone-stimulated osteoclastogenesis in bone marrow culture in vitro // Molecular and Cellular Biochemistry. 2007. Vol. 303 (1-2). P. 83–88.
  14. Kim Y.J., Bae Y.C., Suh K.T. Quercetin, a flavonoid, inhibits proliferation and increases osteogenic differentiation in human adipose stromal cells // Biochemical Pharmacology. 2006. Vol. 72 (10). P. 1268–1278.
  15. Wong R.W., Rabie A.B. Effect of quercetin on preosteoblasts and bone defects // The Open Orthopaedics Journal. 2008. Vol.2. P. 27–32.

Файл

2016-12-6-A-10867.pdf

0
Ваша оценка: Нет



Яндекс.Метрика