Delist.ru

Индивидуальные особенности кинетики остеотропных веществ (30.11.2007)

Автор: Стариченко Вера Ивановна

Задачи исследования:

Исследовать связь кинетики остеотропных веществ (на примере 91Y, 90Sr, стабильного фтора и тетрациклина) с индивидуальными морфофизиологическими особенностями скелета (в том числе зубов) экспериментальных животных.

Оценить диапазон изменчивости морфологических структур кости в норме и под влиянием экзогенных факторов на основе изучения комплекса индикаторных неметрических пороговых признаков скелета у мышей 3х инбредных линий.

Путем межлинейного сравнения и семейного анализа оценить наследственную обусловленность (внутрилинейную и внутрисемейную корреляцию) кинетики остеотропных веществ на примере 90Sr и стабильного фтора в сопоставлении с наследственной компонентой изменчивости морфометрических характеристик тела и скелета мышей 3х инбредных линий. Выявить семейную компоненту изменчивости кинетики 90Sr у мышей линии CBA, потомство из одной семьи которых развивалось на фоне разных экзогенных воздействий.

У обыкновенных слепушонок, обитающих на территории, загрязненной 90Sr (головная часть Восточно-Уральского радиоактивного следа), оценить семейную обусловленность изменчивости морфологических признаков и кинетики 90Sr.

Выявить зависимость между концентрацией 90Sr и функциональным состоянием скелета у обыкновенных слепушонок на ВУРСе и сравнить ее с ролью основных физиологических процессов и морфологических структур в депонировании остеотропных веществ у лабораторных животных.

Сопоставить данные по депонированию остеотропных веществ с диапазоном вариабельности параметров, определяющих индивидуальные особенности аккумуляции в кальцифицированных тканях. Используя полученные результаты, оценить минимальные сдвиги морфофизиологических показателей, вызывающие значимые изменения метаболизма остеотропных веществ.

Научная новизна исследования

обусловленные индивидуальные особенности метаболизма в процессе онтогенеза могут быть модифицированы экзогенными воздействиями. Изучены границы модификации морфофизиологических характеристик скелета, приводящие к изменению кинетики остеотропного вещества на уровне целостного организма.

Теоретическая и практическая значимость работы

Выявление механизмов формирования индивидуальных особенностей обмена остеотропных поллютантов в скелете позвоночных является вкладом в решение фундаментальной медико-биологической проблемы, касающейся роли онтогенетической изменчивости организма, в том числе при реакции на неблагоприятные воздействия внешней среды. Учет индивидуальных особенностей обмена остеотропных веществ и понимание механизма их формирования дает возможность увеличения надежности прогностических и ретроспективных оценок содержания этих веществ в организме.

Полученные данные о кинетике радионуклидов в зависимости от функционального состояния костной ткани могут быть использованы для совершенствования методов индивидуальной дозиметрии внутреннего облучения и радионуклидной диагностики заболеваний скелета. Разработана база для математической модели обмена остеотропных веществ, учитывающей индивидуальные особенности морфофизиологических характеристик скелета.

Наличие наследственной обусловленности метаболизма остеотропных веществ служит основанием рекомендовать проведение профотбора по пригодности к работам, связанным с поступлением токсических веществ или проводимым в условиях пониженных функциональных нагрузок на костно-суставную систему (например, гипокинезии). Существование семейной компоненты изменчивости обмена остеотропных поллютантов также является основой для прогноза их обмена в организме индивидов, входящих в группу риска при радиационных инцидентах или техногенных авариях (по способности к той или иной скорости депонирования). Этот же подход действителен при отборе сельскохозяйственных животных, пригодных к выпасу на загрязненных территориях (по потенциально низкому уровню аккумуляции). При этом особи с уменьшенным накоплением поллютанта представляют ценный материал для селекции.

Положения, выносимые на защиту:

Индивидуальные особенности кинетики остеотропных веществ в организме определяются индивидуальными морфофизиологическими характеристиками минерализованных тканей.

Экзогенные воздействия, такие, как длительная несбалансированная диета, травмы скелета, модификация резорбции кости, изменяют морфофизиологические характеристики костной ткани таким образом, что происходят сдвиги депонирования остеотропных веществ вплоть до нарушения известных закономерностей их аккумуляции: множественные травматические повреждения костей повышают депонирование 91Y, интенсификация резорбции кости снижает уровень аккумуляции 90Sr, длительная овсяная монофагия изменяет возрастное соотношение накопления 90Sr.

Метаболизм остеотропных веществ в скелете позвоночных наследственно (семейно) обусловлен; наследственная компонента изменчивости (коэффициент внутрисемейной корреляции) обменных и морфологических характеристик экспериментальных животных находится в пределах 0,4-0,6.

Экзогенные воздействия (например, несбалансированная диета, ее отмена, модификация резорбции костной ткани) не влияют на величину наследственной компоненты изменчивости обмена остеотропных веществ в скелете грызунов.

Апробация материалов работы. Результаты исследования доложены на Всесоюзном симпозиуме «Радиобиологический эксперимент и человек» (Москва, 1985); Всесоюзном симпозиуме «Молекулярные и функциональные механизмы онтогенеза» (Харьков, 1987); VII Всесоюзном совещании по грызунам (Нальчик, 1988); школе-семинаре «Условия содержания и разведения лабораторных животных» (Москва, 1988); I Всесоюзном радиобиологическом съезде (Москва, 1989); Всесоюзной научно-практической конференции «Ускорение социально-экономического развития Урала» (Свердловск, 1989); 6-й Ростовской областной научно-практической школе-семинаре «Механизмы адаптации животных и растений к экстремальным факторам среды» (Ростов-на-Дону, 1990); Третьей Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии (Обнинск, 1990); Международной конференции «Проблемы сбалансированного развития приполярных регионов» (Сургут, 1991); совместном Советско-Американском совещании «Региональные проблемы полуострова Ямал» (Москва, 1991); межлабораторных семинарах ИЭРЖ УрО РАН (Свердловск, 1990-1991); Уральском семинаре «Экологические проблемы загрязненных радионуклидами территорий Уральского региона» (Екатеринбург, 1992); Международной радиоэкологической конференции «Экологические последствия развития ядерного комплекса на Урале: проблемы, решения» (Челябинск, 1992); Радиобиологическом съезде (Киев, 1993); 2nd International conference «Radiobiological consequences of nuclear accidents» (Moscow, 1994); Международной научно-практической конференции «Радиационная безопасность и защита населения» (Екатеринбург, 1995); научно-практическом совещании «Новые методы исследования природных популяций» (Москва, 1995); Tenth International Congress of Radiation Research (Wuerzburg, 1995); 1 Международном симпозиуме «Хроническое радиационное воздействие: риск отдалённых эффектов» (Челябинск, 1995); IV съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2001); семинарах лаборатории экспериментальной экологии ИЭРЖ УрО РАН (1998-2001); I Международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2006), семинаре отдела континентальной радиоэкологии ИЭРЖ УрО РАН (Екатеринбург, 2006).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 68 работ. Основных публикаций по теме диссертации 42, из них 2 монографии (одна из которых – коллективная), 10 статей в рекомендованном ВАК списке рецензируемых научных журналов.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, семь глав, заключение и выводы, изложена на 396 страницах, иллюстрирована 57 рисунками и включает 64 таблицы. Список цитированной литературы содержит 597 работ, из которых 246 иностранных авторов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Основным объектом исследования служили крысы Вистар стадного разведения и инбредные мыши линий BALB/c, CBA, C57BL/6 и BC (потомство гибридов второго поколения от скрещивания животных линий BALB/c и CBA, размножавшихся в течение 10 лет путем близкородственного скрещивания и достигших состояния полного инбридинга), а также беспородные крысы и нелинейные мыши (табл. 1). Отдельные фрагменты работы выполнены на костной ткани других видов позвоночных. Также использованы животные, обитавшие на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС) с плотностью загрязнения 90Sr 18,5-37 МБк/м2 (500-1000 Ки/км2): серые полевки (обыкновенная Microtus arvalis Pall., 1779 и узкочерепная Microtus gregalis Pall., 1779) и обыкновенные слепушонки (Ellobius talpinus Pall., 1770).

Болезненные процедуры и эвтаназию животных осуществляли под эфирным наркозом (Хельсинкская Декларация…, 1964; Проведение исследований…, 2005). Во избежание дефицита кальция и витаминов в рацион всех экспериментальных животных включали минеральную подкормку кусковым мелом и свежую зелень (в том числе при содержании животных на измененной диете).

В работе использованы общепринятые и оригинальные методы, направленные на изучение кинетики остеотропных веществ (91Y, 90Sr, стабильного фтора, тетрациклина) в стандартных и модифицированных условиях развития животных, а также на экспериментальную оценку морфофизиологических характеристик скелета, ответственных за индивидуальные особенности обмена остеотропных веществ. Схема многих лабораторных экспериментов включала получение жизнеспособного потомства и посемейное содержание животных до половозрелого возраста (самка и ее потомство). У слепушонок также фиксировали семейную принадлежность каждого животного.

Лабораторные измерения выполнены на приборах, прошедших Государственную аттестацию ФГУ «Уралтест», радиометрию проводили с применением эталонных источников ?-излучения. Проведено более 20000 радиометрических измерений и элементоопределений.

1. Определение параметров морфофизиологических факторов обмена. Исследовали физиологические (скорость аппозиционного роста и интенсивность резорбции костной ткани) и морфологические характеристики отдельных костей и целого скелета животных (площадь нативных сорбирующих поверхностей, отношение «поверхность – объем» костной ткани, иначе называемое удельной поверхностью, костный объем губчатой кости, трабекулярность кости, отношение «поверхность костной ткани – объем крови»). Выбранные характеристики наиболее значимы для обменных процессов в скелете и доступны для изучения с помощью гистоморфометрических методов (Ступаков Г.П., Воложин А.И., 1989; Родионова С.С., 2003; Meunier P.J., 2000). При этом статическая гистоморфометрия позволяет получить представления о количественных параметрах и микроархитектонике костной ткани, динамическая – об интенсивности процессов костеобразования и резорбции.

Таблица 1

Материалы и методы, использованные в работе

Вид исследования Исследуемый параметр (величина) Вид (линия)

животных n1) Воздей-ствия2) Методы и методические подходы

Определение параметров морфофизиологических факторов обмена Интенсивность роста и резорбции костной ткани в норме и под влиянием ПТГ

Крысы Вистар 38

Статическая и динамическая гистоморфометрия кости

Удельная поверхность кортикальной и трабекулярной кости. Трабекулярность. Костный объем спонгиозы Мыши BALB/c 8

Лягушки 5

Крысы Вистар 13

Курицы 3

Собаки 5

Площадь поверхности отдельных костей и всего скелета Крысы Вистар 8

загрузка...