Delist.ru

Индивидуальные особенности кинетики остеотропных веществ (30.11.2007)

Автор: Стариченко Вера Ивановна

Стариченко Вера Ивановна

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КИНЕТИКИ ОСТЕОТРОПНЫХ ВЕЩЕСТВ

Специальность

03.00.13 – «Физиология»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Челябинск – 2007 Работа выполнена в Институте экологии растений и животных

Уральского отделения Российской Академии Наук, г. Екатеринбург

Научный консультант доктор биологических наук, профессор

Любашевский Наум Моисеевич

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор

Сашенков Сергей Львович,

ГОУ ВПО «Челябинская государственная медицинская академия»

доктор медицинских наук, профессор

Осипенко Артур Васильевич,

ГОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия», г. Екатеринбург

доктор биологических наук

Толстых Евгения Игоревна,

ФГУН «Уральский научно-практический центр радиационной медицины», г. Челябинск

Ведущая организация: Российский научный центр «Восстановительная

травматология и ортопедия» им. Г.А. Илизарова,

г. Курган

Защита состоится « 8 » ноября 2007 г. в « 10-00 » часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, Челябинск, пр. им. Ленина, 69, ауд. 116.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки Челябинского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан « » октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

кандидат биологических наук, доцент Ефимова Н.В. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы определяется двумя аспектами – общебиологическим и медицинским. Теоретическая важность проблемы индивидуальной вариабельности метаболических процессов проистекает из того фундаментального положения, что дискретность жизни представлена индивидами с присущими им морфофизиологическими особенностями, играющими важную роль в жизнедеятельности. В медицине значимость индивидуальных особенностей организма человека давно признана как принцип отношения к каждому пациенту, требующий всестороннего его исследования. Данная работа посвящена частному, недостаточно разработанному вопросу этой проблемы – индивидуальным особенностям кинетики остеотропных веществ.

Особенности структуры и физиологии костной ткани позвоночных животных и человека обусловливают ее важнейшую роль в депонировании в скелете многих минеральных веществ и соединений, которые в силу высокой тропности к кости принято называть остеотропными. Их аккумуляция в костной ткани достигает 90-99 % от количеств, депонированных в организме, поэтому накопление в скелете определяет их функциональную значимость.

Остеотропные химические элементы, в том числе радионуклиды, занимают важнейшее место в ряду техногенных поллютантов. К ним относятся стабильные элементы – свинец, фтор, цинк, бериллий, редкоземельные металлы, такие радионуклиды, как 90Sr, 224,226,228Ra, 238,239Pu, 241Am и другие. Многие из них токсичны. Например, техногенные фтор и свинец вызывают флюороз и свинцовую интоксикацию, бериллий приводит к «бериллиевому рахиту», стабильный стронций вызывает нарушения минерального обмена (Книжников В.А., 1975; Свинец, 1980; Фтор и фториды, 1989; Цейтлин О.Я., 2002; Общая токсикология, 2002; Strontium and bone, 1999), радионуклиды являются источниками внутреннего облучения организма (Глобальные выпадения…, 1980; Радиобиология…, 1986; Биологические эффекты…, 1988; Москалев Ю.И., 1989; Ильин Б.Н. и др., 1991; ICRP Publication…, 1955, 1968, 1993; Comar C.L., Wasserman R.H., 1964).

Постепенно «замуровываясь» в кости, остеотропные вещества медленно выводятся из организма (Закутинский Д.И., 1959; Durbin P.W., 1975; Vaughan J.M., 1981). К тому же ряд радионуклидов имеют длительный период полураспада (например, 90Sr – 30 лет, 226Ra – 1622 года, 239Pu – 24400 лет, 235U – 7,1 x 108 лет). Эффект их действия зависит от чувствительности (например, радиочувствительности) организма и кинетики веществ (уровня депонирования, локализации, времени пребывания в организме).

Поведение остеотропных радионуклидов в организме позвоночных к настоящему времени изучено достаточно подробно (Балабуха В.С., Фрадкин Г.Е., 1958; Ньюман У., Ньюман М., 1961; Булдаков Л.А., Москалев Ю.И., 1968; Шведов В.Л., Аклеев А.В., 2001; Stover B.J., 1959; ICRP Publication…, 1972, 1973, 1995; Alkaline earth…, 1973; Lloyd R.D. et al., 1976; Degteva M.O., Kozheurov V.P., 1994; Tolstykh E.I. et al., 2003). Имеются работы, в которых закономерности накопления и выведения радионуклидов и стабильных элементов рассмотрены в связи с их физико-химическими (Москалев Ю.И., 1985) и квантовыми характеристиками – в широком эволюционно-космологическом плане (Соков Л.А., 2006). Показано существование значительных различий кинетики радионуклидов в организме индивидов одного возраста и пола. Однако работ по выявлению причин возникновения индивидуальных особенностей метаболизма радионуклидов и оценке вклада эндо– и экзогенных факторов в эти особенности недостаточно. Поэтому проблема индивидуального прогнозирования обмена остеотропных излучателей остается нерешенной. Использование же средних величин для отдельного индивида может привести к существенной ошибке в оценке кинетики радионуклида (A study of certain…, 1975; Thomas R.G. et al., 1984) и, соответственно, дозы внутреннего облучения.

Изменчивость (вариабельность) кинетических характеристик скелета может быть обусловлена как наследственной (в частности, семейной), так и ненаследственной (модификационной, средовой) компонентой. Индивидуальные характеристики депонирования остеотропных радионуклидов достаточно устойчивы, их трудно изменить даже экстремальными воздействиями, грозящими дальнейшему существованию индивида (Стёпина В.И. и др., 1973; Любашевский Н.М., 1985), и это косвенно свидетельствует о наследственной обусловленности обменных процессов излучателей в организме. Генотипическая детерминация обмена стабильного кальция активно изучается в связи с остротой ряда медицинских проблем, в первую очередь, проблемы остеопороза (Беневоленская Л.И., Финогенова С.А., 1999; Геном человека…, 2000; Зацепин С.Т., 2001; Оганов В.С., 2003; Prediction of bone…, 1994; The genetics…, 1996; Eisman J.A., 1999; Ralston S.H., Crombrugghe B., 2006). Однако наследственная обусловленность метаболизма других стабильных и радиоактивных остеотропных веществ в ряде работ (Шведов В.Л., 1965; Шведов В.Л., Аклеев А.В., 2001) не нашла экспериментального подтверждения.

Прогнозирование индивидуальной толерантности к остеотропным токсикантам, основанное на механизмах их обмена, особенно актуально в условиях техногенных аварий, когда в организм больших групп населения и сельскохозяйственных животных из внешней среды поступают остеотропные токсические вещества (Экологические особенности…, 1989; Косенко М.М., 1991; Алексахин Р.М., 1993; Любашевский Н.М. и др., 1996; Донник И.М., 1997; Пути миграции…, 1999; Медико-биологические…, 2001; Последствия техногенного…, 2002; Odum E.P., 1957; Radioactive contamination…, 1993).

Для объяснения поведения остеотропных веществ в организме позвоночных была предложена концепция лимитирующих морфофизиологических факторов (ЛМФФ) обмена (Любашевский Н.М., 1980), которая с единых позиций трактует механизмы метаболизма стабильных элементов и радионуклидов в скелете позвоночных. Было выделено 10 эндогенных факторов, которые представляют собой физиологические процессы, физико-химические реакции и структурные компоненты и в совокупности определяют конечные результаты депонирования в скелете, тканевого перераспределения и выведения остеотропных веществ из организма. Через систему ЛМФФ опосредуется влияние других процессов жизнедеятельности и внешней среды (вида, пола, возраста, физиологического состояния, экзогенных воздействий). Формализация концепции ЛМФФ в виде математической модели, в работе над которой принимал участие и автор (Любашевский Н.М. и др., 1981; Стариченко В.И. и др., 1983, 1993), позволила установить значимость и направленность сдвигов обмена радионуклидов в скелете позвоночных.

Однако прогностическая способность концепции ЛМФФ в отношении индивида не разработана. Не ясно также, можно ли, опираясь на положения концепции, объяснить особенности метаболизма радионуклидов на локальном уровне и оценить степень влияния локальных метаболических сдвигов на динамику накопления во всем скелете. Неизвестно, пригодна ли система ЛМФФ для прогнозирования кинетики остеотропных веществ в случае их хронического поступления. Очевидно, что оценка применимости эндогенных характеристик для прогноза судьбы остеотропного вещества у индивида и выявление новых, не учитываемых ранее, факторов обмена даст возможность с б?льшей точностью прогнозировать поведение ряда токсических и радиоактивных веществ в отдельном организме и приведет к повышению надежности и достоверности дозиметрических исследований.

Цель работы:

Изучение закономерностей вариабельности кинетики остеотропных веществ (радионуклидов, стабильных элементов и ксенобиотиков) в связи с индивидуальными особенностями физиологии и морфологии костной ткани и их наследственной обусловленностью.

загрузка...