Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,441

БИОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ АЛЬВЕОЛЯРНОЙ КОСТИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Желнин Е.В. 1
1 Харьковский национальный медицинский университет
70 половозрелых крыс-самцов (линия WAG) были разделены на 4 группы: группа 1 – интактные (n = 8), 2 – остеопороз (n = 12), группа 3 – травма нижней челюсти (n = 24); группа 4 – остеопороз + травма нижней челюсти (n = 26). Группам 2 и 4 вводили дексаметазон (1,675 мг/кг), 3 – физиологический раствор в объеме, эквивалентном раствору дексаметазону ежедневно внутримышечно в течение 2-х недель. Через 2 недели крысам 3 и 4 групп наносили стандартную травму нижней челюсти. Крыс 3 и 4 групп выводили из эксперимента на 7, 14, 28 и 45 стуки после травмы. Во всех группах определяли содержание кальция (Са), фосфора (Р), щелочной фосфатазы (ЩФ), ИЛ-1α и ИЛ-8. Установлено, что классические биохимические маркеры метаболизма костной ткани – кальций, фосфор, щелочная фосфатаза ‒ не являются достоверными прогностическими критериями процессов остеорепарации при травмах альвеолярного отростка. Более надежными критериями нарушения процессов посттравматической регенерации альвеолярной кости в эксперименте являются провоспалительные цитокины ИЛ-1α и ИЛ-8.
альвеолярная кость
посттравматическая регенерация
критерии прогнозирования
1. Герасимов A.M., Фурцева Л.H. Биохимическая диагностика в травматологии и ортопедии. – М.: Медицина, 1986. – 240 с.
2. Гланц С. Медико-биологическая статистика. – М.: Практика, 1998. – 459 с.
3. Грибкова О. В., Подковкин В. Г. Влияние инъекций гидрокортизона на метаболизм соединительной ткани у крыс // Вестник СамГУ. Естественнонаучная серия. – 2004. – Второй спец. выпуск. – С. 152–157.
4. Гулюк А.Г., Тащян А.Э. Биохимические исследования ротовой жидкости пациентов с переломом нижней челюсти // Вестник стоматологии. – 2009. – № 3. – С. 122–124.
5. Дєдух Н.В., Нікольченко О.А. Регенерація кістки при аліментарному остеопорозі (експериментальне дослідження) // Ортопед., травматол. и протезирование. – 2009. – № 2. – С. 34–40.
6. Желнин Е.В. Маркеры остеогенеза и их связь с процессами ремоделирования альвеолярной кости в эксперименте // Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. – 2012. – Т. 12. – № 4. – С. 126–130.
7. Желнин Е.В. Морфологические особенности посттравматической регенерации альвеолярной кости в эксперименте // Український морфологічний альманах. – 2012. – Т. 10. –№ 3. – С. 35–38.
8.. Макаренко О.А. Біохімічні механізми остеотропної дії флавоноїдів: автореф. дис. ... д-ра мед. наук. – Одеса, 2011. – 40 с.
9. Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение: монография / под ред. Н.А. Коржа, В.В. Поворознюка, Н.В. Дедух, И.А. Зупанца. – Xарьков: Золотые страницы, 2002. – 648 с.
10. Kent N.G. Markery kostniho obratu // Osteologisky Bulletin. – 1997. – Vol. 2. – P. 122–128.
11. Yasear A.Y., Hamouda S.A. Effect of dexamethasone on osteoclast formation in the alveolar bone of rabbits // Iraqi Journal of Veterinary Sciences. – 2009. – Vol. 23, № 1. – P. 13–16.

Биохимические изменения в организме при травме костей и, в частности, альвеолярной кости освещены в ряде работ различного времени с точки зрения патогенеза, диагностики, эффективности лечения [1, 3, 4, 9], а не с точки зрения разработки прогностических критериев исходов травматического повреждения костей с целью своевременной коррекции возможных осложнений. Если учесть, что травма в клинике возникает в большинстве случаев на фоне других заболеваний, нарушенной реактивности, в том числе метаболического характера, становится очевидным, что разработка таких критериев должна начинаться с эксперимента. Следует отметить, что изучение биохимических показателей обычно привязывается к подтверждению воспроизведенных в эксперименте нарушений костной системы [3] без учета стадийности репаративного остеогенеза. Видимо, поэтому исследователи не находят ожидаемых изменений в определенный отрезок времени.

Целью нашего исследования явилось сравнительное изучение кинетики классических биохимических критериев травмы кости (кальций, фосфор, щелочная фосфатаза) и современных показателей повреждения и заживления (провоспалительные цитокины) на моделях посттравматической регенерации альвеолярной кости у крыс. Для реализации цели исследования стандартное травматическое повреждение альвеолярной кости наносили двум группам крыс: без костной патологии и с остеопорозом.

Материалы и методы исследования

Эксперимент проведен на 70 половозрелых крысах-самцах линии WAG. Животные были разделены на 4 группы: группа 1 – интактные; группа 2 – остеопороз, вызванный введением дексаметазона из расчета 1,675 мг/кг 1 раз в сутки внутримышечно в течение 2 недель [11]; группе 3 и 4 наносили травматическое повреждение нижней челюсти в виде перфорационного (сквозного дырчатого) дефекта диаметром 2 мм [7]. До проведения операции группе 3 вводили внутримышечно физиологический раствор в объеме, эквивалентном раствору дексаметазона, ежедневно в течение 2-х недель, группе 4 – дексаметазон в дозе 1,675 мг/кг ежедневно внутримышечно в течение 2-х недель. Оперативное вмешательство осуществляли под общим наркозом (аминазин 10 мг/кг, кетамин 50 мг/кг) в условиях асептики и антисептики. Крыс 3-й и 4-й групп выводили из эксперимента на 7, 14, 28 и 45 сутки после травмы с соблюдением требований Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для исследовательских и других научных целей. Сроки исследования были выбраны соответственно стадийности репаративного остеогенеза у крыс [5].

Для определения кальция и фосфора применяли фотометрические методы с использованием коммерческих наборов фирмы Филисит-Диагностика (Украина). Активность щелочной фосфатазы (ЩФ) определяли кинетическим методом с р-нитрофенолфосфатом. Содержание ИЛ-1α и ИЛ-8 в периферической крови определяли иммуноферментными методами на иммуноферментном анализаторе «Labline-90» (Австрия) согласно прилагаемой инструкции.

Результаты исследований обрабатывали стандартными методами вариационной статистики на персональном компьютере с использованием прикладных программ «Stadiа-6» [2].

Результаты исследования и их обсуждение

Доказательства нарушений альвеолярной кости остеопоретического характера, возникших под влиянием двухнедельного введения дексаметазона, приведены в наших ранних работах [6, 7]. При этом обнаружены сдвиги в активности ЩФ, уровне метаболитов оксида азота при неизмененном содержании Са и Р в крови. Некоторые из этих данных отражены в табл. 1–3 (группа 2, остеопороз).

Как следует из данных, представленных в табл. 1, направленность изменений содержания кальция в сыворотке крови животных 3 и 4 групп после травмы однотипна. Однако при этом на 7 сутки содержание кальция в крови животных 3 группы (травма нижней челюсти) не изменяется, а в 4 группе (травма нижней челюсти на фоне остеопороза) достоверно нарастает в сравнении с интактными животными, видимо, за счет большого масштаба разрушений кости под влиянием дексаметазона.

На 14 сутки содержание кальция в обеих группах достоверно снижается по сравнению с интактными крысами, скорее всего, за счет минерализации, отмеченной в этой стадии репаративного остеогенеза [5]; оно остается сниженным и на 28 сутки в обеих группах, однако повышается по сравнению с 14 сутками (табл. 1). На 45 сутки концентрация кальция в крови в обеих группах вновь нарастает как в сравнении с нормой, так и относительно предыдущего срока (28 сутки), видимо, в связи с резорбцией избыточного регенерата на стадии ремоделирования костного регенерата [9]. Обращает на себя внимание тот факт, что ни в одном из сроков наблюдений достоверных отличий в содержании кальция в крови между 3 и 4 группами не выявлено.

Таблица 1

Содержание кальция (ммоль/л) в сыворотке крови крыс после травмы альвеолярной кости

Группы

Сроки наблюдения

7 сут

14 сут

28 сут

45 сут

Группа 1 (интактные)

2,28 ± 0,12

(n = 8)

Группа 2 (остеопороз)

2,60 ± 0,26

(n = 12)

Группа 3 (травма нижней челюсти)

2,27 ± 0,37

(n = 6)

1,38 ± 0,10

(n = 6)

Р1 < 0,05

Р3 < 0,05

1,79 ± 0,40

(n = 6)

Р1 < 0,05

3,07 ± 0,29

(n = 6)

Р1 < 0,05

Р3 < 0,05

Группа 4 (остеопороз + травма нижней челюсти)

2,74 ± 0,37

(n = 6)

Р1 < 0,05

1,37 ± 0,06

(n = 6)

Р1 < 0,05

Р3 < 0,05

1,76 ± 0,16

(n = 7)

Р1 < 0,05

2,90 ± 0,28

(n = 7)

Р1 < 0,05

Р3 < 0,05

Примечание. Здесь и в табл. 2–5:

Р1 – достоверно относительно интактной группы;

Р2 – достоверность между группами 3 и 4;

Р3 – достоверно относительно предыдущего срока.

Еще более монотонная картина прослеживается в отношении содержания фосфора в сыворотке крови (табл. 2). Различий в его концентрации между 3 и 4 группами не обнаружено на всем протяжении исследования.

Таблица 2

Содержание фосфора (ммоль/л) в сыворотке крови крыс после травмы альвеолярной кости

Группы

Сроки наблюдения

7 сут

14 сут

28 сут

45 сут

Группа 1 (интактные)

1,62 ± 0,14

(n = 8)

Группа 2 (остеопороз)

1,62 ± 0,21

(n = 12)

Группа 3 (травма нижней челюсти)

1,67 ± 0,04

(n = 6)

1,93 ± 0,08

(n = 6)

Р1 < 0,05

Р3 < 0,05

1,69 ± 0,07

(n = 6)

Р3 < 0,05

1,76 ± 0,16

(n = 6)

Группа 4 (остеопороз + травма нижней челюсти)

1,79 ± 0,11

(n = 6)

1,81 ± 0,15

(n = 6)

1,71 ± 0,15

(n = 7)

1,74 ± 0,11

(n = 7)

Полученные данные вполне сопоставимы с клиническими исследованиями биохимических показателей пациентов с переломами нижней челюсти [4]. Успешное лечение пациентов препаратами, стимулирующими репаративный остеогенез, не вызывало достоверных изменений в содержании кальция и фосфора в ротовой жидкости этих пациентов в сравнении с группой больных с затяжным течением процесса, получавших традиционную терапию.

Динамика изменений активности ЩФ в группах представлена в табл. 3. В 3 группе к концу первой недели после нанесения травмы активность энзима достоверно снижается в сравнении с интактными животными (на 38,7 %), но уже к концу второй недели повышается до максимальных значений, превышая показатели интактной группы на 37,7 %. В сроки максимальной активности ЩФ, как показали наши исследования, повышается уровень неорганического фосфора (табл. 2), что согласуется с данными клиники [1,9]. В последующем (28–45 сутки) происходит прогрессирующее снижение активности ЩФ. У животных 4 группы следует отметить особенности изменений активности ЩФ по сравнению с 3 группой. Первое – активность ЩФ достоверно повышается (на 32,6 %) еще до нанесения травмы, что может быть расценено только как нарушение процессов ремоделирования кости под влиянием дексаметазона; увеличение активности ЩФ в костной ткани на преднизолоновой модели остеопороза у крыс найдено и другими исследователями [8].

Таблица 3

Активность щелочной фосфатазы (Е/л) в сыворотке крови крыс после травмы альвеолярной кости

Группы

Сроки наблюдения

7 сут

14 сут

28 сут

45 сут

Группа 1 (интактные)

321,22 ± 97,43

(n = 8)

Группа 2 (остеопороз)

425,91 ± 73,81

(n = 12)

Р1 < 0,05

Группа 3 (травма нижней челюсти)

196,83 ± 27,61

(n = 6)

Р1 < 0,05

442,35 ± 42,28

(n = 6)

Р1 < 0,05

Р3 < 0,02

266,47 ± 28,29

(n = 6)

Р3 < 0,05

203,46 ± 22,26

(n = 6)

Р1 < 0,05

Группа 4 (остеопороз + травма нижней челюсти)

299,28 ± 55,40

Р2 < 0,05

(n = 6)

288,13 ± 32,17

(n = 6)

Р2 < 0,05

313,42 ± 33,11

(n = 7)

246,74 ± 30,48

(n = 7)

Р1 < 0,05

Р3 < 0,05

Второе – не отмечается максимального подъема активности ЩФ на 14 сутки, как это было в 3 группе. Активность ЩФ в крови после травмы в этой группе не отличается от таковой у интактных крыс, достоверно снижаясь только на 45 сутки. Хотя изменения активности ЩФ при посттравматической регенерации альвеолярной кости в условиях применения дексаметазона имеет свою специфику, достоверные отличия в активности фермента в сравнении с 3 группой имеют место только на 7 и 14 сутки после повреждения, поэтому вряд ли определение активности ЩФ может быть надежным критерием прогнозирования процессов остеорепарации при травме челюстно-лицевой области даже при достаточно «грубых» нарушениях остеогенеза, в частности, вызванных введением дексаметазона. Более того, полученные данные невозможно однозначно трактовать без сопоставления с патоморфологическими исследованиями альвеолярной кости.

Определение провоспалительных цитокинов в сыворотке крови крыс показало, что у животных 3 группы в ответ на механическую травму уровень ИЛ-1α и ИЛ-8 максимально повышался на 14 сутки, превышая норму (интактные крысы) в 3,1 раза и 1,3 раза соответственно (табл. 4 и 5). Во все остальные сроки колебания в содержании цитокинов находились в пределах нормы.

В ответ на механическую травму челюсти у животных с остеопорозом (4 группа) уровень ИЛ-1α в крови достоверно повышался как в сравнении с нормой, так и с показателями 3 группы во все исследуемые сроки после травмы: 7–45 сутки (табл. 4).

Таблица 4

Содержание ИЛ-1α в сыворотке крови крыс после травмы альвеолярной кости

Группы

Сроки наблюдения

7 сут

14 сут

28 сут

45 сут

Группа 1 (интактные)

1,87 ± 0,42

(n = 8)

Группа 2 (остеопороз)

2,39 ± 0,28

(n = 12)

Р1 < 0,05

Группа 3 (травма нижней челюсти)

1,62 ± 0,26

(n = 6)

5,82 ± 0,52

(n = 6)

Р1 < 0,01

Р3 < 0,02

2,24 ± 0,19

(n = 6)

Р3 < 0,05

1,57 ± 0,13

(n = 6)

Р3 < 0,05

Группа 4 (остеопороз + травма нижней челюсти)

3,33 ± 0,34

(n = 6)

Р1 < 0,05

Р2 < 0,02

8,12 ± 0,79

(n = 6)

Р1 < 0,001

Р2 < 0,05

Р3 < 0,001

3,01 ± 0,49

(n = 7)

Р1 < 0,05

Р2 < 0,05

Р3 < 0,02

2,40 ± 0,23

(n = 7)

Р1 < 0,05

Р2 < 0,05

Р3 < 0,05

Уровень ИЛ-8 в сыворотке крови крыс 4 группы превышал норму с 14 суток и до конца исследования (табл. 5). В эти же сроки мы обнаруживали достоверное повышение содержания цитокина в сравнении с 3 группой, что свидетельствует о хронизации процессов заживления альвеолярной кости после травмы на фоне остеопороза [3].

Полученные данные подтверждают, что при оценке остеорепарации в большей мере необходимо полагаться на маркеры органического обмена, чем минерального [10]. Вместе с тем полагаем, что диагностические и прогностические биохимические критерии регенерации при травмах челюстно-лицевой области на этапе разработки требуют привлечения методов морфологического анализа, что и составит задачу наших будущих исследований.

Выводы

1. Классические, биохимические маркеры метаболизма костной ткани – кальций, фосфор, щелочная фосфатаза ‒ не являются достоверными прогностическими критериями процессов остеорепарации при травмах альвеолярного отростка.

2. Более надежными критериями нарушения процессов посттравматической регенерации альвеолярной кости в эксперименте являются провоспалительные цитокины ИЛ-1α и ИЛ-8.

Таблица 5

Содержание ИЛ-8 в сыворотке крови крыс после травмы альвеолярной кости

Группы

Сроки наблюдения

7 сут

14 сут

28 сут

45 сут

Группа 1 (интактные)

20,87 ± 1,13

(n = 8)

Группа 2 (остеопороз)

25,55 ± 2,88

(n = 12)

Р1 < 0,05

Группа 3 (травма нижней челюсти)

25,49 ± 2,28

(n = 6)

27,50 ± 2,98

(n = 6)

Р1 < 0,05

24,86 ± 2,13

(n = 6)

24,64 ± 2,92

(n = 6)

Группа 4 (остеопороз + травма нижней челюсти)

24,49 ± 2,08

(n = 6)

32,08 ± 3,22

(n = 6)

Р1 < 0,05

Р2 < 0,05

Р3 < 0,05

30,84 ± 3,24

(n = 7)

Р1 < 0,05

Р2 < 0,05

30,41 ± 3,9

(n = 7)

Р1 < 0,05

Р2 < 0,05

Рецензенты:

Жуков В.И., д.м.н., профессор, зав. кафедрой биологической химии, Харьковский национальный медицинский университет МЗ Украины, г. Харьков;

Сорокина И.В., д.м.н., профессор кафедры патологической анатомии, Харьковский национальный медицинский университет МЗ Украины, г. Харьков.

Работа поступила в редакцию 05.12.2013.


Библиографическая ссылка

Желнин Е.В. БИОХИМИЧЕСКИЕ КРИТЕРИИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ АЛЬВЕОЛЯРНОЙ КОСТИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 9-6. – С. 1006-1010;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32884 (дата обращения: 27.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074