Журнал «Травма» Том 13, №4, 2012

Вступ

Останнім часом внаслідок великої кількості чинників, що негативно впливають на репаративну регенерацію кісток, значно збільшилось число ускладнень при загоєннях переломів кісток [1]. Одним із таких чинників є цукровий діабет (ЦД) [3]. Доведено, що у хворих на ЦД швидкість загоєння переломів кісток зменшується, проте детальних досліджень хімічного складу кісткового регенерату, що формується в цих умовах, не проводилось [9]. Із цього й випливає мета 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 скелета при заповненні кісткових дефектів гідроксіапатитними матеріалами різного складу» (номер державної реєстрації 0109U004621).

Матеріали і методи

З метою вивчення перебігу особливостей хімічного складу регенерату кісткової тканини в місці дефекту при ЦД проведений експеримент на 105 білих щурах (ссавцях) 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 завдавали дірчастого дефекту у ділянці проксимального метафізу великогомілкової кістки (ВГК) (дефект без діабету). Третю групу (Д1Д1) становили тварини, яким на тлі стрептозотоцинового діабету завдавали дірчастого дефекту у ділянці проксимального метафіза 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 ЦД щурам уводили стрептозотоцин (2-дезоксиметил-нітрозосечовина-глюкозопіраноза).

На 17-й день від початку експерименту проведено операцію з завдання дефекту ВГК. Моделювання кісткового дефекту в ділянці проксимального метаепіфіза ВГК лабораторних щурів при збереженні функціонального навантаження на кінцівку здійснювали за методикою В.И. Лузина с соавт. [5].

Щурів утримували в клітках відповідно до розподілу по групах в умовах віварію. Утримання і харчування тварин здійснювали згідно з «Санітарними правилами щодо устрою, обладнання та утримання експериментально-біологічних клінік (віваріїв)» від 06.04.73 р. і доповненням від 04.12.78 р. до наказу МЗ СРСР № 163 від 10.03.66 р. «Про добові норми годування тварин і продуцентів» [4].

Визначали масу тварини, потім препарували та скелетували ВГК, що зважували на аналітичних вагах ВЛА-200 з 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 завданного дефекту або у відповідних до них в інтактних тварин). Далі кістки в фарфорових тиглях спалювали у муфельній печі при температурі 450–500 °С упродовж 12 годин до білуватого кольору й розтирали в порцеляновій ступці. Отриману золу зберігали в герметично закритих мікропробірках. Різниця у 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 «Сатурн-2» у режимі емісії у повітряно-пропановому полум’ї, а також уміст фосфору — колориметрично за Брігсом на електрофотоколориметрі КФК-3 [2].

Результати та їх обговорення

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

При завданні дірчастого дефекту ВГК (група Д1) вміст води в регенераті у період від 7-го по 60-й день експерименту переважав значення у 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 % відповідно. При цьому вміст органічних речовин на 7-й день був меншим за показники у 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].

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

Зміни складу регенерату супроводжувались і 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 від 21,44 ± 0,33 % до 23,28 ± 0,30 %, від 19,26 ± 0,45 % до 20,38 ± 0,63 % та від 3,68 ± 0,10 % до 4,09 ± 0,07 %. Співвідношення кальцій/фосфор при цьому також незначно зростало — від 1,12 ± 0,02 ум.од. до 1,15 ± 0,03 ум.од.

При завданні 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 був більш зниженим, це приводило до збільшення кальцій-фосфорного співвідношення на 8,98 %. Уміст магнію, що знаходиться у конкурентному співвідношенні з кальцієм, також переважав показники у тварин групи К1 на 12,71 %.

На 15-й день визначена тенденція зберігалась, але дещо згладжувалась: уміст кальцію та фосфору був меншим за показники тварин групи К1 на 20,69 та 25,16 %, а кальцій-фосфорне співвідношення 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 менший на 10,62 %. Надалі вірогідні відхилення від контролю не реєструвались.

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].

Порівняння отриманих результатів із показниками у щурів групи Д1 показало, що вміст кальцію був меншим за контрольні показники на 15, 30 та 60-й день — відповідно на 3,46, 6,48 та 6,48 % (рис. 1). Уміст фосфору, навпаки, був більшим за контрольні показники від 7-го по 60-й день на 9,08, 5,20, 6,10 і 5,77 % (рис. 2). У результаті співвідношення кальцій/фосфор було меншим за контрольні в ті самі терміни на 8,20, 8,25, 11,09 та 10,75 %. Це може бути свідченням збільшення аморфності кісткового мінералу регенерату [6, 11].

Висновки

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

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

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

На 90-й день спостереження вірогідні відмінності не виявлялись.

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