.

Особливості росту, будови та формоутворення хребців при дії гіпергравітації і захисті від неї (анатомо-експериментальне дослідження) (автореферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 3320
Скачать документ

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

КРИМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМ. С.І. ГЕОРГІЄВСЬКОГО

Верченко Ігор Анатолійович

УДК 611.711:531.5:613.693

Особливості росту, будови та формоутворення хребців при дії
гіпергравітації і захисті від неї (анатомо-експериментальне дослідження)

14.03.01 – нормальна анатомія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Сімферополь – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Кримському державному медичному університеті ім. С.І.
Георгієвського МОЗ України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор

Пикалюк Василь Степанович, Кримський державний медичний університет

ім. С.І. Георгієвського МОЗ України, завідувач кафедри нормальної
анатомії.

Офіційні опоненти:

доктор медичних наук, професор

Лузін Владислав Ігоревич, Луганський державний медичний університет МОЗ
України, професор кафедри анатомії людини;

доктор медичних наук, професор

Фоміних Тетяна Аркадіївна, Кримський державний медичний університет

ім. С.І. Георгієвського МОЗ України, завідувач кафедри оперативної
хірургії та топографічної анатомії.

Захист відбудеться “ 19 ” березня 2008 р. о 15 годині на
засіданні спеціалізованої вченої ради Д 52.600.02 при Кримському
державному медичному університеті ім. С.І. Георгієвського (95006, м.
Сімферополь, б. Леніна, 5/7).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кримського державного
медичного університету ім. С.І. Георгієвського (95006, м. Сімферополь,
б. Леніна, 5/7).

Автореферат розісланий “ 15 ” лютого 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради
Г.О. Мороз

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Питання про механізми стійкості організму щодо
несприятливих чинників навколишнього середовища є одним з актуальних у
біологічній науці. Сучасний розвиток науки і техніки висуває проблему
вивчення адаптації організму до різних факторів зовнішнього середовища
(В.Г. Ковешніков, В.І Лузін, В.В. Маврич, 2000; В.С. Пикалюк, Н.В.
Родіонова, В.В. 2000; В.З. Сікора, Г.Ф. Ткач, 2000; В.М. Волошин, Я.І.
Федонюк, 2002). Особливий інтерес представляє вивчення тривалого впливу
чинників висотного польоту на організм тварин і людини (прискорення,
вібрація, і т. п.) і розробка заходів, що підвищують стійкість до їх
дії.

Актуальним аспектом дії пілотажних перевантажень на організм льотчика є
підвищене механічне навантаження на опорно-руховий апарат, у тому числі
і значний ступінь осьового навантаження хребта, що перевищує його
механічну міцність (Ю.Б. Моисеев, 1997; D.A. Landau, L. Chapnick, N.
Yoffe, B. Azaria, L. Goldstein, E. Atar 2006). Дегенеративно-дистрофічні
захворювання хребта льотного складу є однією з найбільш частих причин
дискваліфікації льотчиків у самому працездатному і перспективному для
професійного вдосконалення віці. Проте, дані про причинно-наслідкові
зв’язки дегенеративно-дистрофічних захворювань хребта льотного складу з
систематичною дією пілотажних перевантажень у доступній літературі є
дуже обмеженими (И.В. Бухтияров, 2001; I.J. Hendriksen, M. Holewijn,
1999).

Методи захисту від перевантажувальних прискорень, що використовуються у
сучасній авіації, не надають достатнього протекторного ефекту,
свідченням чого є негативні показники професійного здоров’я льотного
складу (О.Ю. Модин, 2002; N.D. Green, S.A. Ford, 2006).

На шляху вирішення даної проблеми виникає низка питань, пов’язаних,
насамперед, із з’ясуванням характеру і ступеня патологічних змін, що
виникають в організмі внаслідок дії гравітаційних перевантажень (М.В.
Дворников, М.Н. Хоменко, В.С. Воеводин, 2000; W.A. Bateman, I. Jacobs,
F. Buick, 2006).

Пошуку шляхів вирішення даних питань і присвячена наша робота, метою
якої є дослідження можливих змін хребців різних відділів хребетного
стовпа щурів трьох вікових груп внаслідок впливу великих за величиною,
тривалістю і швидкістю наростання-спаду гравітаційних перевантажень, а
також в умовах застосування методу фізичного захисту.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація
виконана відповідно до тематичного плану наукових досліджень Кримського
державного медичного університету у рамках науково-дослідної теми
кафедри нормальної анатомії людини №0104U002080 “Вікові
морфофункціональні особливості окремих органів і систем організму під
впливом різних гравітаційних перевантажень та при різних методах їх
корекції”, у рамках медико-біологічної програми в області космічних
досліджень АН України.

Мета і завдання дослідження. Комплексне дослідження вікових особливостей
остеогенезу хребців різних відділів хребетного стовпа тварин при дії
гравітаційних перевантажень, а також в умовах використання фізичного
захисту.

Для досягнення поставленої мети були визначені наступні завдання:

1. Встановити вікові закономірності росту, будови, формоутворення,
хімічного складу і біомеханічних властивостей хребців білих щурів лінії
Вістар.

2. Дослідити особливості росту, будови, формоутворення, хімічного складу
і біомеханічних властивостей хребців білих щурів лінії Вістар при дії
гравітаційних перевантажень.

3. Виявити особливості росту, будови, формоутворення, хімічного складу і
біомеханічних властивостей хребців білих щурів лінії Вістар різних
вікових груп при дії гравітаційних перевантажень за умов фізичного
захисту.

Об’єкт дослідження: морфогенез осьового скелету під впливом
гіпергравітації.

Предмет дослідження: особливості остеогенезу хребців щурів різних
вікових груп при дії на організм гравітаційних перевантажень і в умовах
фізичного захисту від гіпергравітації.

Методи дослідження: остеометрія – для виявлення темпів росту і
формоутворення хребців; гістоморфометрія – для визначення морфометричних
параметрів ростових пластинок та трабекулярної структури хребців;
процентно-ваговий метод – для вивчення співвідношення води, органічних і
неорганічних речовин; біохімічний – для дослідження макроелементного
складу хребців; біомеханічне дослідження – для визначення мікротвердості
хребців; методи варіаційної статистики – для визначення достовірності
одержаних результатів, їх взаємозв’язку і взаємообумовленості в ході
кореляційного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в експерименті проведено
комплексне вивчення вікових особливостей росту, будови, формоутворення,
хімічного складу і біомеханічних властивостей хребців щурів лінії Вістар
різних вікових груп, що піддаються дії великих за величиною, тривалістю
і швидкістю наростання-спаду гравітаційних перевантажень, а також за
умов використання методу фізичного захисту. За допомогою комплексу
класичних та сучасних методів дослідження одержані нові дані, що
свідчать про зміни росту, структури, хімічного складу та міцностних
характеристик хребців за умов дії гіпергравітації. Доведено доцільність
використання методу фізичного захисту з метою коригування негативного
впливу гравітаційних перевантажень на морфогенез хребетного стовпа.

Практичне значення одержаних результатів. В експерименті встановлені
морфофункційні зміни хребців щурів лінії Вістар різних вікових груп при
дії гравітаційних перевантажень. Одержані дані дозволяють визначити
механізми регуляції морфогенезу хребетного стовпа у різні вікові періоди
при дії на організм гіпергравітації, а також можуть бути використані у
практичній авіаційній медицині для прогнозування несприятливих змін
скелету льотного складу. Доведена ефективність способу фізичного захисту
від гравітаційних перевантажень. Результати дослідження можуть бути
використані у функціональній морфології кісткової системи,
травматології, авіаційній і космічній медицині. Основні положення та
висновки дисертаційної роботи впроваджені у навчальний процес та
науково-дослідну роботу морфологічних кафедр медичних ВНЗів України
(Тернопіль, Запоріжжя, Ужгород, Суми, Луганськ).

Особистий внесок здобувача. Автором проведені самостійно всі
експериментальні і морфологічні дослідження, аналіз гістопрепаратів,
статистична обробка одержаних результатів, а також їх узагальнення.
Інтерпретація результатів дослідження, основні положення, що виносяться
на захист, висновки дисертації сформульовані особисто.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації
оприлюднені та обговорені на: VII міжнародній науково-практичній
конференції “Наука і освіта” (Дніпропетровськ, 2004); науково-практичній
конференції “Гістологія на сучасному етапі розвитку науки” (Тернопіль,
2004); симпозіумі “Біологія опорно-рухового апарату” (Сімферополь-Ялта,
2004); Всеросійській науковій конференції з міжнародною участю “Сучасні
аспекти фундаментальної і прикладної морфології” (Санкт-Петербург –
2004); міжнародному анатомічному симпозіумі “100-th annual meeting”
(Лейпціг, 2005); Всеукраїнській науково-практичній конференції “Проблеми
вікової фізіології” (Луцьк, 2005); 2-ій міжнародній науковій
конференції, “Актуальні проблеми спортивної морфології і інтеграційної
антропології” (Москва, 2006); IV Національному конгресі анатомів,
гістологів, ембріологів і топографоанатомів України (Алушта, 2006);
сьомій українській конференції з космічних досліджень (Євпаторія, 2007);
VI міжнародному конгресі з інтеграційної антропології ( Вінниця, 2007).

Публікації. Основні результати дисертації висвітлені у 19 наукових
роботах, з них: 7 статей у спеціалізованих журналах, що затверджені ВАК
України (з них самостійно – 4), 12 тез у матеріалах з’їздів та
конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 271 сторінках
друкованого тексту і складається з вступу, огляду літератури, матеріалу
та методів дослідження, результатів власних досліджень, кореляційного
аналізу одержаних результатів, обговорення результатів дослідження,
висновків, практичних рекомендацій, переліку використаних джерел та
додатків (22 таблиці, що займають 44 сторінки). Дисертація ілюстрована
80 діаграмами, 23 мікрофотографіями (займають 4 сторінки). Перелік
використаних джерел містить 247 найменувань, у тому числі 74 зарубіжних.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. Дослідження проведене на 108 білих щурах
лінії Вістар. Згідно схеми експерименту, усі тварини розподілені на 3
вікові групи: I група – статевонезрілі тварини із початковою масою
110-120 г; II – група тварини репродуктивного віку із початковою масою
220-240 г; III – група тварини періоду старечих змін із початковою масою
300 –330 г.

Кожна з вікових груп складалася з 3 серій, по 12 тварин у кожній. До
першої серії (контрольної) ввійшли тварини, що не піддавалися
гравітаційним перевантаженням протягом всього експериментального періоду
та перебували у стандартних умовах віварію. У зв’язку з тим, що умови
експерименту передбачали наявність таких побічних чинників як шум,
вібрація і відсутність освітлення всередині центрифуги, для забезпечення
дослідження безпосереднього впливу саме гіпергравітації тварини
контрольних серій перебували у момент експерименту в однотипних
світлонепроникних пластикових контейнерах на верхній площині центрифуги.
Тварини, які піддавалися дії гравітаційних перевантажень без
використання фізичного захисту, склали другу серію. Перевантаження
створювалися за допомогою експериментальної центрифуги ЦЕ-2/500 з
радіусом 0,5 м і робочим діапазоном від 1 до 50 g. Тварини третьої серії
піддавалися дії гіпергравітаційних навантажень за умов фізичного
захисту. Прототипом методу фізичного захисту послужив імерсійний спосіб
фізичного захисту біологічних об’єктів при дії гравітаційних
перевантажень (В.В. Лисенко, А.И. Бекетов, 2002; С.О. Мостовой, В.С.
Пикалюк, 2006). Щурів розміщували у герметичному пластиковому
контейнері, забезпеченому системою вентиляції, який, у свою чергу,
занурювався у металевий циліндр, заповнений водою. Залежно від терміну
експерименту було виділено 2 підгрупи: підгрупа А піддавалася дії
гравітаційних перевантажень протягом 10 діб; підгрупа Б – 30 діб.
Напрямок дії гіпергравітації – поперечний (груди – спина). Величина
перевантаження складала 9g, градієнт наростання – 1,4-1,6 g/с, спаду –
0,6-0,8 g/с. Час експозиції складав 10 хвилин, що відповідає середній
тривалості пілотажного комплексу сучасного високоманеврового літака.
Перевантаження моделювали у вигляді трьох тимчасових проміжків,
тривалістю по 3 хвилини кожен з інтервалом між ними у 30 сек.
Експеримент проводився щодня в один і той же час.

У ході експерименту тварин утримували у стандартних умовах віварію.
Спостерігали за загальним станом і поведінкою тварин, масу тіла
контролювали з інтервалом у 3 дні. У всіх вікових групах достовірних
відмінностей у динаміці приросту маси виявлено не було.

Експеримент на тваринах виконували відповідно до правил Європейської
конвенції захисту хребетних тварин, що використовуються в
експериментальних і інших наукових цілях (протокол засідання Комітету з
біоетики Кримського державного медичного університету ім.
С.І. Георгієвського №6 від 23 жовтня 2007р.).

Тварин виводили з експерименту шляхом декапітації під ефірним наркозом з
подальшим скелетуванням і виділенням хребетного стовпа.

Проводили остеометрію VI шийного, IV і XI грудних, а також III
поперекового хребців штангенциркулем за методом U. Duerst (1926) із
точністю до 0,1 мм. Програма остеометрії включала визначення вентральної
і дорсальної довжини, поперечного і сагітального діаметрів каудальної і
краніальної поверхонь тіл хребців, що вивчаються.

Для гістологічного дослідження хребці (С4, Th9, L4) фіксували в 10%
розчині нейтрального формаліну, декальцинували у 5% мурашиній кислоті,
зневоднювали у спиртах висхідної концентрації і заливали у парафінові
блоки. Готували гістологічні зрізи товщиною 5-10 мкм, які фарбували
гематоксиліном Вейгерта – еозином. Гістоморфометрічне дослідження
хребців проводили за допомогою цитоморфологічного комплексу ”Olympus” –
Сx 31 та цифрової відеокамери ”Olympus” – C 5050 ZOOM із об’єктивами
мікроскопа Plan 4x /0,10; Plan 10 x /0,25 і Plan 40 x /0,65. За
допомогою комп’ютерної програми Image-Pro Plus Version 4.5 проводили
гістоморфометрію краніальної та каудальної ростових пластинок,
трабекулярної структури тіла хребця. У програму морфометрії включали
вимірювання кількісних та об’ємних характеристик наросткового хряща та
трабекулярних структур (15 показників).

При характеристиці хрящової пластинки росту використовували класифікацію
епіфізарного хряща В.Г. Ковешникова (2000).

Для вивчення мінеральної насиченості хребці висушували в муфельній печі
при температурі 105-110°С до постійної маси. Зважували хребці на
торсійних вагах ВТ –500 із точністю до 1 міліграма. За різницею
початкової і кінцевої ваги визначали вологонасиченість кістки. Потім
хребці спалювали при температурі 520°С впродовж 12 годин. Різниця у масі
сухої кістки і золи давала можливість визначити кількість органічних і
мінеральних речовин (Б.А. Жилкин, 2000). Визначення відсоткового вмісту
кальцію, натрію, магнію, фосфору проводили методом спектрофотометрії.

Біомеханічні характеристики VII шийного, X грудного і VI поперекових
хребців досліджували шляхом визначення мікротвердості, що дозволяє дати
оцінку кісткової речовини як матеріалу, за стандартною методикою з
дотриманням правил дослідження мінералів (В.И. Лузин, Д.А. Астраханцев,
2005).

Дані, одержані у результаті дослідження, обробляли з використанням
методів варіаційної та кореляційної статистики. Достовірною вважали
імовірність похибки менше 5% (р0,05), 5,96% (р>0,05) і 0,52% (р>0,05) для Th4, Th11 і L3 відповідно.
Розміри каудальної поверхні так само менші контрольних у всіх
досліджуваних хребцях.

На 30 добу експерименту зміни носять ту ж спрямованість, проте їх
вираженість дещо більша. Так, дорсальна довжина не досягає контролю на
7,12% (р0,05); 4,79% (р0,05) і 11,87 (р

^

`

2

4

6

8

:

:

`

XZAL

ae

ae

e

/iii*AA?zinn

>FZ|?‚AAoH

L

|

e

??????????????????????

??

??

???????????тканини, викликаних необхідністю створення ефективнішої
конструкції, здатної протистояти дії гіпергравітації.

Аналізуючи зміни хімічного складу хребців різних відділів під впливом
гіпергравітації, можна помітити, що вони мають однонаспрямований
характер і розрізняються лише кількісно. У більшості випадків відзначено
гіпогідратацію при наростанні мінерального компоненту, що відповідає
результатам низки авторів, які проводили аналогічні дослідження (В.В.
Калякин, И.В. Бухтияров, А.Ю. Васильев, 1996; Ю.Б. Moисеев, В.А.
Корженьянц, А.А. Бирюков, 1996; F. Naumann, K. Bennell, J. Wark, 2001).

Статистично достовірні зміни виявлені лише у тілі четвертого грудного
хребця статевозрілих тварин, після 30 днів експерименту, де вміст води
зменшився на 13,74% (р0,05) і 4,14%
(р>0,05|) та вмісту органічних речовин на 5,30% (р>0,05) і 6,18%
(р>0,05), відповідно для C6 і Th11.

При використанні методу фізичного захисту гіпергравітація не призводить
до ісотних змін хімічного складу. Зміни мають різну спрямованість, без
статистичної достовірності, що є підтвердженням протекторного ефекту
методу фізичного захисту, але не дозволяє констатувати його абсолютну
ефективність.

До змін схильний макроелементний склад неорганічного залишку
досліджуваних хребців статевонезрілих тварин, що є своєрідним
віддзеркаленням хімічних перетворень. На 10-ту добу експерименту
спостерігається збільшення вмісту кальцію і фосфору у всіх досліджуваних
хребцях, при цьому відсотковий вміст натрію не досягає контролю. До 30-ї
доби ця тенденція зберігається, проте досліджувані показники
відхиляються з більшою статистичною достовірністю. Зокрема, вміст
фосфору і кальцію перевищує контроль на 2,16% (р>0,05) і 2,36% (р0,05) і 2,09% (р0,05); 6,88% (р>0,05) і 3,59% (р>0,05) відповідно у шийних,
грудних і поперекових хребцях. На підставі цього можна зробити висновок,
що з тривалістю гравітаційних перевантажень порушення фізіологічних і
біохімічних процесів, регулюючих мінеральний обмін, посилюється
підтверджуючи дані мінеральної насиченості. Проведений кореляційний
аналіз показав наявність сильного кореляційного зв’язку між відсотковим
вмістом кальцію і показниками мінералізації хребців. Найбільш сильна
позитивна кореляція виявлена у тварин експериментальної серії через 30
діб спостереження (r=+0,81; р>0,05 для С6; r =+0,79; р>0,05 для Th11;
r=+0,82; р0,05) у поперекових хребцях. Достовірно зростає вміст
фосфору на 2,45% (р0,05) залежно від відділу хребта.

Десятиденна дія гравітаційних перевантажень у щурів періоду старечих
змін призводить до зниження вмісту натрію на тлі зростання вмісту інших
макроелементів. Вміст кальцію перевищує контроль на 2,09% (р0,05) для шийних і грудних хребців відповідно. При цьому відсотковий
вміст натрію не досягає контролю на 2,40% (р>0,05), 2,61% (р

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020