Delist.ru

Индивидуальные особенности кинетики остеотропных веществ (30.11.2007)

Автор: Стариченко Вера Ивановна

Несмотря на множество работ по исследованию кинетики остеотропных веществ в организме позвоночных, нет таких, которые помогли бы предсказать их судьбу у конкретного индивида. Очевидный путь решения – исследование механизмов их обмена.

Исследование морфофизиологических факторов в модельных экспериментах на лабораторных грызунах выявило применимость положений концепции ЛМФФ к интерпретации особенностей обмена остеотропных веществ у отдельных особей или «коллективного» индивида (линейных мышей). Так, показано, что изменение площади поверхности скелета, отношения поверхности к объему крови, удельной поверхности кости, скорости аппозиционного роста (вследствие усиления роста или интенсификации костной резорбции), модифицирующее накопление 91Y и 90Sr в целостном организме, должно составлять не менее 20-40 %. Наконец, ранее нами выявлено, что фактор «интенсивность обмена во внескелетных органах и тканях» приводит к перераспределению 45Ca между скелетом и мышечной тканью – до 65 % от контроля (Стёпина В.И. и др., 1973).

В работе показано, что б?льшей величине депонирования 90Sr соответствует меньшая степень минеральной насыщенности кости (рис. 7, 10). При этом установлено, что минеральная плотность костной ткани является фактором накопления. Повышенное депонирование остеотропных радионуклидов слабо минерализованными костными структурами известно из литературы (Кость и радиоактивный…, 1962; Книжников В.А., Марей А.Н., 1971; Закономерности…, 1981), однако количественное выражение этой связи показано впервые.

Зависимость аккумуляции 90Sr от степени минерализации кости выявлена также у слепушонок возрастной группы 2-4 мес, обитающих в головной части ВУРСа: корреляция коэффициента озоления и концентрации 90Sr значима (p = 0,008) и близка к коэффициенту корреляции после однократного введения 90Sr лабораторным мышам (r = -0,85 и r = -0,77 соответственно). С замедленной минерализацией скелета у некоторых особей может быть связано нарушение возрастной закономерности (инверсия) депонирования 90Sr, когда в скелете отдельных молодых индивидов аккумуляция 90Sr выше, чем у особей старших возрастных групп (Тарасов О.В., 2000; Стариченко В.И., 2004). В лабораторном эксперименте при хроническом поступлении 90Sr наблюдается прямо противоположная закономерность: у взрослых особей удельная активность 90Sr больше, чем у молодых индивидов.

Оценка семейной компоненты изменчивости коэффициента озоления в эксперименте показала, что коэффициент внутрисемейной корреляции этого показателя сопоставим с внутрисемейной корреляцией массовых характеристик и концентрации 90Sr в скелете (0,359 и 0,391-0,513 соответственно, p<0,0001) (табл. 4). Подтверждена также устойчивость наследственной компоненты изменчивости коэффициента озоления: величина внутрисемейной корреляции в условиях воздействия разнонаправленных экзогенных воздействий на животных из одной и той же семьи равна 0,397 (p<0,0001). Известно, что минеральная плотность костной ткани существенным образом определяется генетическими факторами, о чем свидетельствует все большее число близнецовых и семейных исследований, предпринятых в связи с изучением остеопороза у человека (Беневоленская Л.И., Финогенова С.А., 1999; Зацепин С.Т., 2001; Prediction…, 1994; The genetics…, 1996). Результаты данного исследования подтверждают это на большом экспериментальном материале.

Таким образом, анализ закономерностей поведения остеотропных веществ в организме позвоночных (депонирование, транслокация и выведение), опирающийся на концепцию лимитирующих морфофизиологических факторов обмена, показал, что, данная теория требует дополнения. В ходе исследований был выявлен неучитывамый концепцией эндогенный фактор накопления – степень минерализации костной ткани (минеральная плотность).

Результаты исследований по оценке влияния морфофизиологических параметров организма на кинетику остеотропных веществ в скелете позвоночных и наследственной обусловленности индивидуальных особенностей их обмена являются первыми в научной литературе свидетельствами корреляционных отношений индивидуальных метаболических характеристик скелета и эндогенных параметров организма, а также наличия и роли наследственной (семейной) детерминации кинетики остеотропных токсических веществ.

Несмотря на то, что исследования проведены на модельных объектах – грызунах, выводы, полученные в работе, применимы ко всем позвоночным вследствие общих механизмов обмена остеотропных веществ в их скелете. Имеющиеся же различия, например, между скелетом грызунов и человека, представляют клинический интерес, но могут быть учтены, и к тому же по отношению к принципиальной общности невелики.

Выявление связи между метаболизмом остеотропных веществ и физиологическими процессами и структурами скелета открывает перспективы для разработки математической модели обмена остеотропных веществ в скелете. Модель должна учитывать параметры морфофизиологических характеристик скелета конкретного индивида, при этом каждый индивидуальный параметр модели должен быть изучен на предмет предполагаемой динамики в течение жизни. Это отдельная сложная научная задача, которая в рамках данной работы может быть только намечена.

Уровень депонирования 91Y и 90Sr в скелете экспериментальных животных определяется индивидуальными морфофизиологическими особенностями их скелета. В частности, концентрация радионуклидов в отдельных костях связана обратной зависимостью со степенью их минерализации (коэффициент корреляции Пирсона равен -0,74 – -0,77, p<0,01) и опосредованно – через массу кости – с удельной поверхностью (коэффициент корреляции Пирсона составляет -0,75 – -0,90, p<0,05). Изменение кинетики 90Sr также имеет место при модификации костной резорбции. Анализ аккумуляции в скелете стабильного фтора и тетрациклина подтверждает выявленные закономерности.

Длительная овсяная монофагия изменяет морфофизиологические характеристики скелета мышей линии CBA таким образом, что происходит нарушение возрастной закономерности аккумуляции 90Sr после его однократного введения. Костная ткань экспериментальных животных старшей возрастной группы депонирует 90Sr значимо выше (p<0,01), чем контрольных молодых мышей (возраст на момент введения 90Sr 12 и 8 нед; концентрация 90Sr – 1266 ± 45 Бк/г и 935 ± 17 Бк/г соответственно).

Депонирование остеотропных веществ в специализированной кальцифицированной структуре организма позвоночных – зубах (в частности, в резцах грызунов) – зависит от особенностей трофики, интенсивности новообразования дентина, площади зубных поверхностей.

Изучение изменчивости морфологических структур кости по комплексу индикаторных неметрических пороговых признаков скелета у мышей 3х инбредных линий свидетельствует о ведущей роли генотипа в качественном становлении скелета, морфометрические показатели менее устойчивы:

– различия по неметрическим признакам у животных одной линии, у части которых ранний онтогенез проходил на фоне действия экзогенных факторов, на порядок величин меньше, чем между отдельными линиями;

– различия по метрическим характеристикам между экспериментальными группами сопоставимы с межлинейными;

– данных о каких-либо различиях линейных мышей в качественных реакциях на однотипные воздействия не получено.

Наследственная компонента изменчивости (коэффициент внутрилинейной и внутрисемейной корреляции) кинетики остеотропных веществ (90Sr и стабильного фтора) и морфометрических характеристик тела и скелета у мышей 3х инбредных линий, оцененная путем межлинейного сравнения и семейного анализа, составляет 0,4-0,6 (p<0,01). При этом относительная семейная компонента в 2-3 раза превышает эффект линейной принадлежности животных (коэффициент корреляции 0,4-0,6 и 0,1-0,3, соответственно, p<0,01).

Экзогенные воздействия (несбалансированная диета, ее отмена, модификация резорбции костной ткани) на потомство мышей CBA из одних и тех же семей не изменяют величину семейной компоненты изменчивости кинетики 90Sr, что в определенной мере свидетельствует об ее устойчивости. Величина внутрисемейной корреляции для концентрации 90Sr, массы тела и массы отдельных костей сопоставима и составляет 0,4-0,5 (p<0,01).

Внутрисемейная корреляция массы тела у обыкновенных слепушонок (Ellobius talpinus Pallas, 1770), обитающих на территории, загрязненной 90Sr (головная часть Восточно-Уральского радиоактивного следа – ВУРС), сопоставима с внутрисемейной корреляцией массовых показателей у линейных мышей. Семейная обусловленность кинетики 90Sr у слепушонок значительно больше, чем у лабораторных животных (0,9 и 0,4-0,5 соответственно). Столь высокая «семейная» компонента депонирования 90Sr отчасти может быть связана с различной плотностью загрязнения почвы на участке отлова слепушонок (29,2-118,8 кБк/кг), и как следствие, с широкой вариабельностью содержания 90Sr в пищевом рационе.

Обнаружена связь между концентрацией 90Sr в скелете обыкновенных слепушонок, обитающих в головной части ВУРСа, и степенью минерализации их костной ткани (коэффициент корреляции Пирсона равен -0,85, p<0,01). С замедленной минерализацией костной ткани в организме некоторых особей может быть связано нарушение возрастной закономерности (инверсия) депонирования 90Sr, заключающееся в том, что в скелете отдельных молодых индивидов уровень накопления 90Sr больше, чем у особей старших возрастных групп.

Минимальный сдвиг параметров морфофизиологических факторов (площади поверхности скелета, аппозиционного роста и резорбции костной ткани, минеральной плотности кости), вызывающий значимые изменения (20-90%) в кинетике остеотропных радионуклидов на уровне целостного организма лабораторных животных, составляет 20-40 %.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии:

1. Стариченко В.И. Индивидуальная изменчивость метаболизма остеотропных токсических веществ /В.И. Стариченко, Н.М. Любашевский, Б.В. Попов. – Екатеринбург: Наука, 1993. – 168 с.

2. Радиоэкология полуострова Ямал /Н.М. Любашевский, Е.В. Аржанова, М.И. Балонов, Л.Н. Басалаева, Г.Я. Брук, Е.Б. Григоркина, Н.П. Иванова, М.Г. Нифонтова, О.Ф. Садыков, В.И. Стариченко [и др.] // Природа Ямала. – Екатеринбург: Наука, 1995. – Гл. 17. – С. 338-348.

Статьи в журналах, включенных в «Перечень…» ВАК Минобрнауки РФ:

3. Экспериментальное изучение устойчивости проявления неметрических пороговых признаков скелета у линейных мышей /А.Г. Васильев, И.А. Васильева, Н.М. Любашевский, В.И. Стариченко // Генетика. – 1986. – Т. 22, № 7. – С. 1191-1198.

4. Сравнение устойчивости морфометрических и неметрических характеристик скелета линейных мышей к средовым воздействиям в пренатальном развитии /И.А. Васильева, А.Г. Васильев, Н.М. Любашевский, В.И. Стариченко // Генетика. – 1988. – Т. 24, № 7. – С. 1209-1214.

5. Радиоактивное загрязнение полуострова Ямал и оценка радиационной опасности для населения /Н.М. Любашевский, В.И. Стариченко, М.И. Балонов, Г.Я. Брук [и др.] // Экология. – 1993. – № 4. – С. 39-45.

6. Наследуемая хромосомная нестабильность у обыкновенной полевки (Microtus arvalis) из района Кыштымской ядерной аварии – факт или гипотеза? /Э.А. Гилева, Н.М. Любашевский, В.И. Стариченко, М.В. Чибиряк, Г.Н. Романов // Генетика. – 1996. – Т.32, № 1. – С.114-119.

7. Стариченко В.И. Индивидуальные особенности аккумуляции 90Sr в организме двух видов серых полевок, обитающих на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа /В.И. Стариченко, Н.М. Любашевский // Радиационная биология. Радиоэкология. – 1998. – Т. 38, вып. 3. – С.375-383.

8. Гилева Э.А. Хромосомная нестабильность у потомков полевок из зоны радиационного неблагополучия /Э.А. Гилева, Д.Ю. Нохрин, В.И. Стариченко // Генетика. – 2000. – Т. 36, № 5. – С. 714-717.

9. Стариченко В.И. Индивидуальная изменчивость депонирования 90Sr и ее вариабельность в зависимости от генотипической однородности выборки /В.И. Стариченко // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2000. – Т. 40, № 4. – С. 451-455.

10. Стариченко В.И. Накопление 90Sr в костной ткани обыкновенной слепушонки, обитающей в головной части Восточно-Уральского радиоактивного следа /В.И. Стариченко // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2004. – Т. 44, № 3. – С. 346-350.

11. Стариченко В.И. Генотипическая детерминанта кинетики фтора у линейных мышей /В.И. Стариченко, И.А. Кшнясев // Токсикол. вестн. – 2004. – № 6. – С. 21-26.

12. Стариченко В.И. Кинетика 90Sr: генотипическая детерминация /В.И. Стариченко // Радиационная биология. Радиоэкология. – 2005. – Т. 45, № 3. – С. 328-332.

Другие публикации:

13. Биологические основы межвидовых экстраполяций параметров скелетного метаболизма /Н.М. Любашевский, Б.В. Попов, А.А. Мокроносов, З.А. Любашевская, В.И. Стариченко // Пограничные проблемы экологии: сб науч. тр. – Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. – С. 84-102.

14. Лимитирующие морфофизиологические факторы в межвидовой и межвозрастной экстраполяции и в индивидуальном прогнозировании обмена остеотропных радионуклидов /Н.М. Любашевский, Б.В. Попов, В.И. Стариченко, А.А. Мокроносов // Радиобиологический эксперимент и человек: сб. науч. тр. – М.: МЗ СССР, 1986. – С. 10-19.

15. Стариченко В.И. Экспериментальная оценка параметров морфофизиологических факторов обмена техногенных элементов в скелете позвоночных /В.И. Стариченко // Техногенные элементы и животный организм (полевые наблюдения и эксперимент): сб. науч. тр. – Свердловск: УНЦ АН СССР, 1986. – С. 89-108.

загрузка...