ВІКОВІ ОСОБЛИВОСТІ РОСТУ ТА ФОРМОУТВОРЕННЯ КІСТОК СКЕЛЕТА В УМОВАХ ТЕХНОГЕННИХ МІКРОЕЛЕМЕНТОЗІВ (анатомо-експериментальне дослідження)

Краткое содержание

Матеріал і методи дослідження. Дослідження виконані на 216 безпородних білих щурах-самцях статевонезрілого, репродуктивного та старечого віку, які перебували в стаціонарних умовах віварію медичного інституту СумДУ. На початок експерименту вік тварин становив 3, 7 та 18 місяців (Ноздрачев А.Д., Поляков Е.Л.2001).

 Усі експерименти на тваринах проводилися з дотриманням міжнародних принципів «Європейської конвенції про захист хребетних тварин, які використовуються для експериментів та інших наукових цілей» (Страсбург, 1985), «Загальних етичних принципів експериментів на тваринах», ухвалених Першим національним конгресом з біоетики (Київ, 2001), Гельсинської декларації Генеральної асамблеї Всесвітньої медичної асоціації (2000). Комісією з питань біоетики медичного інституту Сумського державного університету (протокол №2 від 12 березня 2009р.) порушень морально-етичних норм при проведенні науково-дослідної роботи не виявлено.

У залежності від впливу екзогенних чинників тварин розділено на чотири серії: перша - контрольна, та три експериментальні. Відповідно строкам вживання солей (1, 2, 3 місяці), віку тварин (молоді, зрілі, старі) експериментальні щури розділені на 6 груп.

І серія (контрольна) – була представлена інтактними щурами (54 тварини), які знаходилися в звичайних умовах віварію і були поділені на три вікові категорії ( по 18 в кожній) та на три групи за терміном спостереження піддослідних тварин ( по шість у кожній).

ІІ серія (експериментальна) – була представлена тваринами (54 щури), у яких вивчалися особливості росту, будови та формоутворення кісток при дії на організм комбінації солей важких металів, яка моделювала екологічну ситуацію Ямпільського району Сумської області, де відмічено збільшення вмісту міді, заліза та цинку у водоймах та грунтах.

ІІІ серія (експериментальна) – була представлена 54 щурами, яким моделювались екологічні умови Середино-Будського району. Їм впродовж досліду давали з питною водою солі марганцю, свинцю та міді.

IV серія (експериментальна) – була представлена 54 щурами, які вживали з питною водою солі цинку, хрому та свинцю, що відповідало екологічним умовам Шосткинського району.

Дози солей та варіант мікроелементозів визначалися згідно "Доповіді про стан навколишнього природного середовища в Сумській області у 2000 році", виданої Міністерством екології та природних ресурсів України, Державним управлінням екології та природних ресурсів у Сумській області, яка є складовою частиною "Національної доповіді про стан навколишнього природного середовища в Україні у 2000 році".

Після закінчення експерименту на наступний день тварин декапітували під ефірним наркозом. Тушки скелетували з виділенням правих великогомілкової і тазової кісток та ІІІ поперекового хребця. Кістки зважували на аналітичних вагах ВЛА-200. Оцінку морфологічних змін у кістках скелета проводили за допомогою наступних методик.

Остеометрію проводили за допомогою штангенциркуля з точністю до 0,01 мм. Остеометрія для великогомілкової кістки передбачала такі показники: найбільша довжина кістки, найбільша ширина проксимального та дистального епіфізів, найбільша ширина середини діафіза; для тазової кістки та третього поперекового хребця вимірювали найбільшу довжину (висоту), ширину та товщину кісток.

Гістологічне дослідження діафіза та проксимального наросткового хряща ( на нього припадає 80 % росту кістки у довжину) (Ковешніков В.Г., 2000) великогомілкових кісток, ділянок тазової кістки та поперекового хребця передбачало вивчення компактної, губчастої речовин і хрящової тканини. Для цього шматочки кісток фіксували в 10 % розчині нейтрального формаліну, проводили декальцинацію в 10 % розчині азотної кислоти, зневоднювали в спиртах зростаючої концентрації та заливали в парафінові блоки. Готували гістологічні зрізи товщиною 8–10 мкм та забарвлювали їх гематоксилін-еозином і пікрофуксином за ван Гізон.

Морфометрія діафіза проводилася на персональному комп’ютері з використанням пакета програм “Відео Тест 5,0” та “Відео Розмір 5,0” за такими параметрами: діафіз - ширина шарів зовнішніх та внутрішніх генеральних пластинок, ширина остеонного шару, діаметр остеонів та їх каналів; наростковий хрящ - загальна ширина та ширина зон індиферентного, проліферуючого, дефінітивного хрящів та зони деструкції. У губчастій кістці (тіло хребця) визначали ширину компактного шару, об'ємну щільність первинної та вторинної спонгіози, довжину трабекул первинної спонгіози.

 Дослідження хімічного складу кісток включало визначення вмісту води та неорганічних речовин. У мінеральному компоненті визначали вміст кальцію, натрію, калію, марганцю, магнію, свинцю, міді, хрому, цинку, заліза. Перед початком визначення хімічного складу кісток їх зважували, висушували до постійної ваги в сушильній шафі при температурі 105^ОС. За різницею у вазі вологої та сухої кістки визначали вміст води. Потім висушену тканину спалювали в порцелянових тиглях у муфельній печі при температурі 450 ^ОС –500 ^ОС протягом 72 годин. Після зважування попелу вираховувалася загальна кількість мінеральних речовин на сухий залишок. Отриманий попіл масою 5 мг розчиняли в 10 % соляній та азотній кислотах і доводили бідистильованою водою до 25 мл. На атомно-абсорбційному спектрофотометрі С-115М1 за загальноприйнятою методикою визначали вміст: 1) натрію (у режимі емісії); 2) калію (у режимі емісії); 3) кальцію (довжина хвилі – 422,7нм); 4) магнію (довжина хвилі – 285,2 нм); 5) міді (довжина хвилі – 324,7 нм); 6) марганцю (довжина хвилі – 279,5 нм); 7) цинку (довжина хвилі – 213,9 нм); 8) свинцю (довжина хвилі –285,3 нм);  9) заліза ( довжина хвилі –276,3 нм).

Отримані дані обробляли статистично на персональному комп'ютері з використанням пакету ліцензованих прикладних програм „Excel”. Достовірність розходження експериментальних і контрольних даних оцінювали з використанням критерію Стьюдента, достатньою вважали ймовірність похибки менше (р<0,05).

Результати дослідження та їх аналіз. При остеометричному дослідженні поздовжні розміри досліджуваних кісток піддослідних щурів, у порівнянні з інтактними тваринами, значно відстають у рості протягом спостереження. Однак найбільша різниця спостерігається у тварин статевонезрілого віку, де відсоток відставання довжини досліджуваних кісток від інтактних тварин складає від 7,19  % до 14,72  % (р<0,05) у перший місяць спостереження. Зі збільшенням терміну впливу солей важких металів пригнічення росту кісток посилюється і досягає 16,46  % різниці у великогомілковій кістці тварин IV серії, які знаходилися в умовах впливу надмірної кількості у воді цинку, хрому та свинцю, що відповідало техногенним мікроелементозам Шосткинського району.

Водночас відмічався пригнічений апозиційний ріст досліджуваних кісток. Так, ширина проксимального та дистального епіфізів великогомілкової кістки відставала від показників інтактних тварин від 5,47 % до 7,02 % (р<0,05) у ІІ серії від 11,48  % до 13,05  % (р<0,05) у IV серії експериментів після місячного спостереження. Зі збільшенням терміну дослідів до трьох місяців пригнічення росту посилювалося і найбільше це відмічалося у IV серії, де різниця з контролем досягала від 15,36  % до 14,24  % (р<0,05), відповідно. Подібна картина сповільнення поздовжнього та апозиційного росту виявлена і в тазових кістках та поперекових хребцях.         Таким чином, у кістках тварин молодого віку в умовах впливу техногенних мікроелементозів відмічається значне уповільнення ростових процесів та порушення формоутворення великогомілкових, тазових кісток та поперекових хребців. Негативний вплив солей важких металів найбільше виражений після надмірного надходження в організм цинку, хрому та свинцю.

У тварин репродуктивного віку також виявлена різниця в остеометричних показниках в порівнянні з інтактними тваринами, але у порівняні з молодими тваринами відставання виражене у меншій мірі. Так, довжина кісток після місячного вживання тваринами солей важких металів зменшувалася від 7,44 % до 11,42 % (р<0,05), на закінчення термінів експериментів ця різниця досягає 13,23 % (р<0,05) у тварин IV серії. Ширина проксимального та дистального епіфізів впродовж дослідження також відставала від 5,48  % до 4,17  % (р<0,05) та від 10,12  % до 9,76  % (р<0,05) відповідно у ІІ та IV серіях. Найбільша ширина середини діафіза та його переднє-задній розмір, навпаки, мають тенденцію до збільшення. Такі ж закономірності порушення ростових процесів та формоутворення виявляються у тазових кістках та поперекових хребцях.

 У тварин старечого віку, які характеризуються найбільш повільними ростовими процесами, мікроелементози також викликають пригнічення росту кісток. Так, довжина великогомілкової кістки, у порівнянні з контрольною групою, відставала відповідно у ІІ та IV серіях від 5,64  % до 9,65  % (р<0,05) у перший місяць спостереження. На закінчення досліджень різниця з інтактними тваринами наростає і сягає 10,34  % (р<0,05) у IV серії. Зі сторони ширини проксимального та дистального епіфізів також виявлено відставання їх розмірів від контрольних тварин, яке складало від 3,45  % до 4,58  % у ІІ серії та від 8,45  % до 8,87  % (р<0,05) у IV серії після місячного експерименту. З подовженням терміну спостереження до трьох місяців відставання у рості посилюється і досягає 9,37  % (р<0,05) у IV серії. Тенденція до збільшення розмірів ширини середньої третини діафіза та його переднє-заднього розміру у великогомілкових кістках вказує на порушення формоутворювальних процесів у кістках тварин старечого віку.

При остеометричному дослідженні тазових кісток та поперекових хребців спостерігаються зміни такого ж характеру. Їх довжина відстає від інтактних щурів після місячного експерименту на 4,98  % (р<0,05) (тазова кістка) та на 4,45  % (р<0,05) (поперековий хребець) у ІІ серії, 5,23  % та 5,56 % (р<0,05) у ІІІ серії, 6,54 % та 7,14 % (р<0,05) у IV серії. Впродовж спостереження ця різниця зростає і на закінчення експериментів становить 6,12  % та 5,11  % (р<0,05), 6,16  % та 6,32  % (р<0,05) , 7,12  % та 8,02  % (р<0,05) відповідно. Ширина тазової кістки та поперекового хребця в умовах дослідів також зменшуються, і максимальна різниця з контролем становить: 7,11  % та 8,23  % (р<0,05) у IV серії після трьохмісячного спостереження. Разом з тим, найбільша товщина досліджуваних кісток, навпаки, зростає.

Таким чином, виявлені остеометричні зміни вказують на значне порушення поздовжнього та поперечного росту у всіх досліджуваних кістках в результаті впливу солей важких металів та порушення формоутворювальних процесів в умовах техногенних мікроелементозів. При цьому необхідно відмітити, що гальмування ростової активності найбільше виражене у статевонезрілих тварин, що пов'язане з активним періодом росту у даному віці. Найменша різниця з показниками інтактних тварин виявлена у старих тварин, однак вона є у переважній більшості достовірною. Також встановлено, що у всіх вікових категоріях спостерігається чітка направленість у сторону збільшення різниці між показниками контрольних та експериментальних тварин впродовж термінів спостереження.

Гальмування ростових процесів у кістках експериментальних тварин пояснюється розвитком значних морфологічних змін у хрящових та кісткових клітинах, вони виявляються і в міжклітинній речовині хрящів та кісток. При цьому значні зміни спостерігаються вже через місяць після початку вживання солей, що свідчить про негативну дію солей важких металів на кісткоутворювальні процеси. У наростковому хрящі експериментальних тварин всіх вікових груп на початку спостереження виявляється порушення характерної зональної будови, пригнічення проліферативної активності хондроцитів. Загальна ширина ростової пластини статевонезрілих щурів на 18,28  % (p<0,05) менша за контроль на початку спостереження у ІІ серії, а після трьохмісячного експерименту різниця з інтактними тваринами вже становить 25,66  % (р<0,05) у сторону зменшення. У ІІІ та IV серіях цей показник ще більше відрізняється від контролю і дефіцит досягає 31,26  % (р<0,05) на кінець експерименту після вживання у надлишковій кількості солей цинку, хрому та свинцю.

У піддослідних щурів інших вікових категорій також спостерігаються значні негативні зміни у хрящовій пластинці. Так, ширина наросткового хряща впродовж першого місяця експериментів зменшується відповідно на 8,58  % –18,72  % (р<0,05) у статевозрілих тварин та на 5,32  % – 13,76  % (р<0,05) у старих. На початку спостереження виявлено нерівність границь епіфізарного хряща, місцями він глибоко проникає в балки губчастої речовини. Значне накопичення сполучної тканини в проліферативній та дефінітивній зонах призводить до того, що місцями хондроцити відокремлюються в ізогенні групи. Різко зменшується кількість клітин, що формують „монетні стовпчики”, вони неправильної форми, оболонки хондроцитів місцями зруйновані, фігури мітозу майже не спостерігаються. Впродовж наступних термінів спостереження негативні зміни в структурі хряща посилюються, а в клітинах зони проліферації майже відсутні фігури мітозу, більшість з них мають зруйновану оболонку. Форма клітин здебільшого сплющена, навколо них велика кількість сполучнотканинної речовини. Найбільші зміни виявлені у тварин статевонезрілого віку. Звуження зони проліферації в порівняні з контролем у всіх вікових категоріях IV експериментальної серії на кінець спостереження становить 39,24  %, 29,83  % та 24,61  % (p<0,05), відповідно.

Різке сповільнення процесів дозрівання хондроцитів проявляється звуженням зони дефінітивного хряща впродовж спостереження з 21,26  % до 33,32  % (p<0,05) у молодих тварин, з 10,96  % до 24,81  % (p<0,05) у зрілих, з 8,16  % до 22,54  % (p<0,05) у старих щурів IV експериментальної серії.

Зона деструкції реагує на несприятливі чинники поступовим розширенням. При цьому показники у тварин різних вікових категорій не є однаковими. У тварин статевонезрілого віку різниця становить на початку спостереження 22,45  % у ІІ серії 32,43  % (p<0,05) в останній термін дослідів IV серії; у статевозрілому віці відповідно – 11,30  % і 27,48  % (p<0,05); у старих – 14,38  % і 27,42  % (p<0,05). Гістологічно виявлені максимально виражені зміни у статевонезрілому віці. На початку спостереження зона представлена конгломератом напівзруйнованих клітин зі значним вмістом сполучної речовини. Впродовж спостереження в умовах впливу техногенних мікроелементозів зміни посилюються і на прикінці експерименту виявляється в основному сполучнотканинна речовина та уламки зруйнованих клітин.

У компактній речовині діафіза спостерігається гальмування апозиційного росту, сповільнення перебудови грубоволокнистої та остеоїдної кістки в пластинчасту, погіршується осифікація кісткової речовини. На початку спостереження досить чітко виявляються лінії склеювання, мозаїчні ділянки звапнення. В остеонному шарі відмічено появу первинних остеонів, що підтверджується зменшенням їх діаметру та збільшенням ширини гаверсових каналів. У статевонезрілих тварин діаметр остеонів впродовж місяця спостереження зменшується в порівнянні з контрольними показниками з 14,60  % (p<0,05) у ІІ серії до 28,88  % (p<0,05) у IV серії, а їх канали розширюються відповідно з 15,83  % до 29,47  % (p<0,05).

У статевозрілих тварин різниця з інтактними тваринами коливається, відповідно, з 10,66  % до 19,87  % (p<0,05) та з 12,23  % до 24,14  % (p<0,05); у старих – з 7,68  % до 26,18  % (p<0,05) та з 8,83  % до 27,57  % (p<0,05). Компактність діафіза порушена перфоруючими каналами, які пронизують його товщу. Між зовнішніми та внутрішніми генеральними пластинами виникають розриви, які місцями виповнені грубоволокнистою кістковою тканиною. Ділянки мозаїчного звапнення займають всю товщину компактної речовини, що зумовлене великою втратою іонів кальцію та нерівномірністю процесів мінералізації. Порожнини резорбції великі за розміром, заповнені сполучною тканиною. Гаверсові системи остеонного шару у діафізах кісток молодих тварин зазнають руйнування, яке починається з пластинок навколо судинних каналів, і характеризуються деформацією округлих контурів внутрішніх стінок пластин навколо судин і наявністю остеокластів по периферії.

Спостерігається зменшення ширини остеонного шару після впливу техногенних мікроелементозів досліджуваних комбінацій у статевонезрілих тварин від 15,43  % до 26,72  % (p<0,05), у статевозрілих від 11,52  % до 20,43  % (p<0,05), у старих від 9,12  % до 23,47  % (p<0,05). Порушення формування зрілої пластинчастої кістки проявляється збільшенням грубоволокнистої кісткової речовини. Про це свідчить зростаюче розширення зовнішніх та внутрішніх оточуючих пластинок, у порівнянні з контрольними тваринами, у всіх серіях експериментів: у молодих щурів від 14,49  % до 28,38  % (p<0,05), у зрілих від 10,35  % до 19,98  % (p<0,05), у старих від 7,44  % до 22,87  % (p<0,05). Зі збільшенням термінів спостереження виявлені зміни посилюються і максимально виражені у тварин молодого віку.

На тлі впливу на організм солей важких металів виникають також глибокі морфологічні зміни в поперековому хребці та тазовій кістці. Вже у перший місяць експерименту з боку гістоструктури губчастої речовини тазової кістки та поперекових хребців виявляються значні дистрофічні зміни, трабекули витончені з поздовжньою орієнтацією, багато з них в центральній частині мають численні узури. Через місяць кісткові балки ще більше витончені, багато з них звивистої форми. Відмічаються численні розриви, хід трабекул хаотичний. Ділянки резорбції заповнені сполучною речовиною та інколи грубоволокнистою кістковою тканиною. Кістка нерівномірно сприймає барвники, утворюючи мозаїчність забарвлення. При дослідженні тазових кісток та поперекових хребців також встановлено, що найбільші зміни впродовж місяця відбуваються у тварин статевонезрілого віку. При цьому в перший термін спостереження відмічається зменшення товщини компактного шару тазової кістки від 12,37  % до 19,65  % (p<0,05), а поперекового хребця від 11,45  % до 17,34  % (p<0,05). На кінець експерименту відставання від інтактних тварин зростає з 17,12  % до 24,31  % (p<0,05) у тазовій кістці та з 16,52  % до 21,53  % (p<0,05) у поперекових хребцях відповідно у ІІ та IV серіях.

Виявлені структурні перетворення у губчастій та компактній речовинах досліджуваних кісток, після впливу на організм солей важких металів мають значну виразність, яка найбільше проявляється через три місяці спостереження – морфометричні показники, які характеризують кісткоутворювальні процеси – об’ємна щільність первинної та вторинної спонгіози, а також довжина трабекул первинної спонгіози відрізняються від інтактних тварин у статевонезрілому віці від 16,65  % до 27,87  % (p<0,05) у тазовій кістці та від 16,34  % до 28,43  % (p<0,05) у хребцях; у статевозрілому віці відповідно від 14,54  % до 25,89  % (p<0,05) та від 15,83  % до 25,88  % (p<0,05); у старечому віці від 13,02  % до 18,38  % (p<0,05) та від 14,63  % до 19,12  % (p<0,05).

При вивченні мінерального складу досліджуваних кісток піддослідних щурів після впливу солей важких металів виявлено глибокі порушення макро- та мікроелементного складу. Відсотковий вміст вологи у всіх досліджуваних кістках збільшений і впродовж спостереження має тенденцію до підвищення, що особливо виражене у тварин молодого віку. Частка води перевищувала контрольні значення у досліджуваних кістках у перший місяць після початку експериментів від 14,27  % у ІІ серії до 22,13  % p<0,05) у IV серії, а на кінець дослідження різниця складала, відповідно, від 25,15  % до 31,12  % (p<0,05). У кістках тварин зрілого та старого віку через місяць спостереження вміст вологи у досліджуваних кістках збільшувався з 9,73  % до 19,32  % (p<0,05), відповідно. Разом з водою у всіх досліджуваних кістках збільшується вміст гідрофільних елементів калію та натрію.

Через місяць після впливу солей важких металів вміст кальцію у кістках піддослідних тварин зменшився у молодих тварин від 14,22  % до 23,29 % (p<0,05) , у зрілих від 12,13  % до 20,44  % (p<0,05), у старих від 6,68  % до 13,42  % (p<0,05). Після трьохмісячних експериментів декальцинація досліджуваних кісток в умовах впливу техногенних мікроелементозів досягає у молодих тварин IV серії 31,33  % (p<0,05) у великогомілковій кістці, у зрілих тварин IV серії - 26,33  % (p<0,05), у старих тварин IV серії - 20,67  % (p<0,05).

Зниження рівня кальцію зумовлює різке зменшення у досліджуваних кістках всіх експериментальних тварин загальної кількості мінеральних речовин. На закінчення дослідів збіднення кісток мінеральними речовинами у найбільш несприятливій IV серії за умов впливу техногенних мікроелементозів досягає у молодих тварин 30,28  % (p<0,05), у зрілих 23,34  % (p<0,05), у старих 17,11  % (p<0,05).

Зі сторони обміну магнію у досліджуваних кістках всіх експериментальних серій значних порушень не виявлено, а цифрові відмінності у концентрації цього елементу у порівнянні з інтактними тваринами недостовірні.

Разом з тим, слід зазначити, що концентрація майже всіх досліджуваних мікроелементів у кістках тісно пов’язана з варіантом модельованого мікроелементозу, який впливав на організм в цілому і кістки зокрема. Так, у випадку надходження в організм надлишкових концентрацій міді, заліза та цинку відсоток цих мікроелементів різко зростав у кістках всіх вікових груп. Найбільш вразливими до впливу мікроелементозу були кістки молодих тварин, у яких концентрація цих елементів зростала з 15,32  % (p<0,05) після місячного експерименту до 30,22  % (p<0,05) на період закінчення спостереження. У зрілому віці, а ще менше у старих тварин відсоток цих мікроелементів також збільшується у відношенні до інтактних щурів, але у цифровому відображенні це складає відповідно з 12,28  % до 25,63 % (p<0,05) та з 9,13  % до 18,34  % (p<0,05). У тварин всіх вікових категорій спостерігається значне зменшення вмісту марганцю, досягаючи найбільшої різниці після трьохмісячного експерименту у тварин статевонезрілого віку: у тазових кістках – 17,12  % (p<0,05), у великогомілкових кістках – 16,43  % (p<0,05), у поперекових хребцях – 15,57  % (p<0,05).

У ІІІ піддослідній серії, де моделювалося надходження в організм надлишку солей марганцю, свинцю та міді, а також у IV серії, де тварини отримували у великій кількості солі цинку, хрому та свинцю, порушення мінерального обміну мало таку ж закономірність, що і в ІІ серії. Для тварин ІІІ серії характерним було накопичення в кістках марганцю, свинцю та міді, а у кістках IV серії виявлявся збільшений відсоток цинку, хрому та свинцю. Такі мікроелементи як залізо та хром у кістках тварин ІІІ серії змінювалися незначно і їх різниця з контролем у всіх вікових групах залишалася недостовірною. Разом з тим, концентрація цинку у кістках тварин цієї серії значно зменшувалася, досягаючи різниці з контролем 18,32  % (p<0,05) у молодому віці.

У IV серії техногенні мікроелементози викликали найбільші порушення мікроелементного обміну. Це проявлялося різким зменшенням концентрації у скелеті міді та марганцю, які, як відомо, виконують важливу роль у кісткоутворювальних процесах. У відсотковому відношенні кількість цих мікроелементів найбільше знижувалася у кістках молодих тварин і сягала від 12,43  % (p<0,05) після місячного експерименту до 25,44  % (p<0,05) на закінчення спостереження. У кістках старих тварин зміни мікроелементного складу виражені у меншій мірі, що засвідчує вікове сповільнення інтенсивності мінерального обміну.

Таким чином, надходження в організм солей важких металів (цинку, хрому, міді, марганцю, заліза та свинцю) у різних комбінаціях проявляється різноспрямованими порушеннями мікроелементного обміну у кістках скелета, що викликає у кістковій системі глибокі морфологічні перетворення, які проявляються пригніченням росту, порушенням будови та формоутворення кісток. Негативно впливаючи на організм в цілому та на кісткову систему зокрема, солі важких металів спричиняють значні порушення структури наросткового хряща, деструктивні зміни в хрящовій та кістковій тканинах трубчастих, губчастих та плоских кісток, зменшення їх мінерального насичення. На тлі таких змін глибокі структурні перетворення у кістках скелета посилюються протягом спостереження і після трьохмісячного експерименту вони максимально виражені. На нашу думку, це зумовлено екзогенним впливом на кістки скелета солей важких металів, які надходять в організм у надлишковій кількості впродовж всіх термінів спостереження та пошкодженням всіх саморегулюючих систем організму. Також виявлено, що реакція скелета на комбіновану дію солей важких металів залежить від віку. Так, у статевонезрілих тварин, коли ростові та формоутворюючі процеси виражені найбільше, негативний вплив зазначених факторів спостерігається надзвичайно сильно, що проявляється значними цифровими показниками, які за окремими параметрами перевищують 30  %. У старих тварин також виникають значні порушення в кістковій та хрящовій тканинах, однак вони менше виражені, ніж у статевонезрілих та статевозрілих тварин, про що свідчать цифрові показники, які в основному вдвічі менші, ніж у тварин молодого віку. Проте у кістках старих тварин на перший план в умовах впливу техногенних мікроелементозів спостерігається посилення явищ остеопорозу. Наші дані стосовно вікових особливостей реакції кісток скелета на негативний вплив даних екзогенних факторів співпадають з науковими даними інших авторів (Ковешніков В.Г., 2006; Пикалюк В.С.,2007 та інш.).

Таким чином, використання єдиного методичного підходу та комплексу адекватних методів дослідження на однорідному експериментальному матеріалі дозволило вияснити закономірності морфологічних перетворень кісток скелета тварин різних вікових періодів впродовж трьох місяців впливу солей важких металів (цинку, хрому та свинцю). Проведені дослідження дозволили показати онтогенетичні закономірності змін скелету, оскільки найбільші порушення процесів кісткоутворювання спостерігаються у тварин молодого віку.

ВИСНОВКИ

У дисертації дано теоретичне узагальнення і вирішення наукової проблеми щодо встановлення закономірностей росту, будови, формо­утворення та мінерального складу кісток скелета у тварин різного віку при техногенних мікроелементозах.

1. У кістках скелета інтактних щурів з віком ростові та формоутворювальні процеси уповільнюються, але виявляються навіть у старечому віці. З боку макро- та мікроелементного складу трубчастих, губчастих та плоских кісток впродовж життя спостерігається зниження вмісту води, калію, натрію, магнію, міді, заліза та поступове зростання концентрації кальцію, марганцю, цинку, хрому, свинцю та загальної мінералізації кісток.

2. У молодому віці під впливом солей важких металів у кістках скелета відбуваються глибокі та стійкі структурні зміни, які характеризуються гальмуванням епіфізарного та субпериостального росту кісток скелета, посиленням резорбтивних процесів в кістках, зниженням їх мінералізації, збідненням неорганічного матриксу макро- та мікроелементами. Після місячного впливу солей важких металів достовірне пригнічення росту складає від 7,19 % до 14,72  % , через три місяці досягає від 11,45  % до 16,46  % . У епіфізарному хрящі порушується зональність будова, пригнічується проліферативна активність хондроцитів, ширина хряща зменшується на 18,28 % через місяць та на 31,26  % після трьохмісячного вживання солей важких металів .

3. У статевозрілих тварин мікроелементози викликають достовірне пригнічення росту кісток після місячного експерименту різних комбінацій солей важких металів від 5,48  % до 10,37  % , після трьох місяців від 8,29  % до 13,23  %, що зумовлене глибокими змінами у епіфізарному хрящі, який є найактивнішою зоною росту і тому найбільш вразливим до дії несприятливих чинників – солей важких металів. При цьому деструктивні зміни відбуваються у хондроцитах та в проміжній речовині зони проліферуючого хряща, остеобластах первинної спонгіози губчастої речовини.

4. У тварин старечого віку різні комбінації солей важких металів викликають посилення остеопоротичних процесів у кістковій тканині, достовірне гальмування росту від 3,34  % до 8,46  % після місячного експерименту та від 4,28  % до 9,65  % через три місяці вживання солей важких металів. Зменшення мінеральної насиченості та вмісту кальцію від 9,32  % до 31,33  % в кістках тварин, які перебували в умовах впливу солей важких металів, поєднується з підвищенням вмісту води від 8,11  % до 31,86  % та гідрофільних елементів – натрію та калію, відповідно від 4,16  % до 28,22  %. Метали, солі яких надходили в організм у надлишковій кількості, акумулюються в кістках, і вміст їх збільшується до 30 – 32  % у різні терміни спостереження.

5. Характер, ступінь та глибина морфологічних перетворень кісткової системи залежать від комбінації техногенних мікроелементозів, тривалості впливу солей важких металів, а також від віку тварин.

У статевонезрілих тварин негативний вплив солей важких металів є максимальним, тому цифрові показники за окремими параметрами на закінчення експерименту перевищують 30 %.

У тварин репродуктивного віку техногенні мікроелементози також викликають глибокі структурні перетворення у кістковій та хрящовій тканинах, однак вони виражені в меншій мірі, ніж у молодих тварин і різниця у різні терміни спостереження становить у середньому 10 – 19  %.

У старих тварин на тлі впливу на організм солей важких металів різко посилюються явища остеопорозу, що особливо проявляється після трьохмісячного експерименту.

6. Структурна перебудова кісток скелета в умовах змодельованих техногенних мікроелементозів залежала від комбінації солей важких металів, які вживали тварини. Найменші морфологічні та метаболічні перетворення (відмінність від контролю коливалася в межах від 6  % до 14  %) спостерігалися у тварин після вживання солей міді, цинку та заліза. Найбільші відхилення від інтактних тварин – від 9  % до 31  % спостерігалися після вживання солей хрому, свинцю, цинку.