Адаптивна перебудова кісткової тканини при дефіциті навантаження та механізми її відновлення під впливом дозованої гіпоксичної стимуляції

Статистична обробка результатів. Цифрові дані обробляли з використанням пакету програмного забезпечення “Magellan 3.0”, програми Microsoft Excel. Для визначення вірогідності відмінностей між двома вибірками використовували t-критерій Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Показники загального стану організму щурів у нормі, при гіпокінезії та розвантаженні задніх кінцівок. Як показали проведені експерименти у молодих тварин контрольної групи, які мають можливість вільно рухатися в межах стандартної комірки і дихають атмосферним повітрям, маса тіла закономірно збільшується. Такий процес є типовою ознакою для молодих щурів, у тому числі лінії Вістар. У щурів такого ж віку при обмеженні рухливості в атмосферному повітрі показники маси тіла за 28 і 45 діб практично не відрізнялися від контрольних значень. Наприкінці експерименту збільшення маси становило 78,2% і 135,7% відповідно. В той же час у дорослих тварин ідентичні умови експерименту уповільнювали зростання маси тіла. Протягом 28 і 45 діб маса тіла дорослих тварин практично не змінювалася або дещо підвищувалася в середньому на 5-6%. Через 28 діб маса тіла цих тварин зросла лише на 12,7%, через 45 діб - на 6,4%.

Однією з можливих причин розбіжності може бути добре відома пластичність молодих тварин та їх здатність краще адаптуватися до реальних умов середовища. На відміну від дорослих, у молодих щурів відносно більша маса вилкоподібної залози (на 1 г маси тіла), вища концентрація в крові та тканинах гормону росту, більша інтенсивність споживання кисню на 1 г білку тканин. Вірогідно, всі ці відмінності та більш висока здатність молоді пристосовуватися до умов існування забезпечували тенденцію до збільшення маси тіла навіть у таких несприятливих умовах як жорстке обмеження рухливості.

У щурів з АРЗК в атмосферному повітрі зростання маси тіла відбувалося вдвічі повільніше відносно контрольної групи тварин і не перевищувало 15-20% за тиждень. У сумі протягом чотирьох тижнів експерименту маса тіла зросла на 66,6%, що на 57,4% менше вихідних значень для контрольної групи тварин. Ці дані отримано в умовах дихання атмосферним повітрям.

Треба зауважити, що на відміну від жорсткої гіпокінезії, АРЗК має елементи гіпокінезії середнього ступеню. Умови проведення експерименту з АРЗК залишали можливість тварині переміщати тіло в просторі, міняти позу. Проте, тіло тварини знаходилося не в горизонтальному положенні, а мало нахил до лінії горизонту 40-45⁰, що зумовлювало гравітаційне переміщення рідин у краніальному напрямку. Це один із елементів, який моделює реакцію організму на перебування в стані мікрогравітації. Не зважаючи на незвичайне положення осі тіла загальний стан цих тварин протягом всього експерименту залишався задовільним. У них не спостерігалося змін волосяного покрову, а приріст маси тіла майже не відрізнявся від змін маси тіла молодих щурів у стані жорсткої гіпокінезії.

Результати проведених нами дослідів показали, що при обмеженні рухливості та АРЗК в умовах перебування в ШГС відбувається уповільнення приросту маси тіла як молодих, так і дорослих щурів порівняно з контрольними групами тварин. У молодих щурів з обмеженням рухливості через 28 діб перебування в ШГС маса тіла зросла на 37,7%, а через 45 діб - на 63%. У дорослих тварин через 28 діб досліджень спостерігали зниження цього показника на 11,6% і тенденцію до збільшення на 0,5% (Р>0,05) через 45 діб.

За показниками приросту маси тіла у щурів з АРЗК у ШГС виявлено, що максимальне зростання маси тіла відбувалося при режимі подачі ШГС 10/20 хвилин. Це збільшення становило в кінці експерименту 69,4% відносно вихідних значень. За той же термін при режимі подачі 10/10 хвилин цей показник не перевищував 30,2%, а при режимі 20/20 хвилин - 56,9% порівняно з контрольними показниками.

Таким чином, обмеження рухливості і розвантаження задніх кінцівок щурів неоднаково впливає на динаміку зростання маси тіла молодих і дорослих тварин. Спільна дія гіпокінезії і зниженого парціального тиску кисню в газовій суміші гальмує приріст тіла щурів пропорційно тривалості експерименту. А з трьох застосованих режимів впливу штучних газових сумішей оптимальним виявилося співвідношення у циклі: дереоксигенація тривала 10 хвилин, а ререоксигенація - 20 хвилин.

У проведених дослідженнях маса вилкоподібної залози у щурів кожної вікової групи залишалася достатньо стабільною. Характер зовнішніх впливів і їх тривалість не викликали вірогідних змін цього показника. Із цього можна зробити висновок, що обраний нами варіант обмеження рухливості у молодих і дорослих щурів протягом 28- та 45- діб не викликає вірогідних змін вагових коефіцієнтів вилкоподібної залози. Одноманітність маси залози можна розглядати як свідчення фізіологічної стабільності соматичного стану тварин при гіпокінезії. В серії експериментів з моделюванням АРЗК у молодих щурів відбувалося зниження відносних вагових коефіцієнтів вилкоподібної залози у тварин IV групи, що дихали ШГС зі зниженим Ро₂ в режимі 10/20 хвилин.

Маса наднирників молодих щурів за даними гравіметричного контролю вірогідно збільшувалася (Р<0,05). У дорослих тварин після поєднаної дії 28-добової гіпокінезії і гіпоксії маса наднирників, навпаки, зменшувалася (Р<0,05). Відносні вагові коефіцієнти наднирників вірогідно зростали (Р<0,05) у щурів ІІ, ІІІ і IV груп і мали тенденцію до збільшення у тварин V групи. Одержані дані дозволяють констатувати, що поєднана дія гіпокінезії і гіпоксії протягом 28 і 45 діб підвищує відносні вагові коефіцієнти наднирників молодих щурів. У дорослих щурів такий же стан практично не змінював або навіть зменшував відносні вагові коефіцієнти наднирників через 28 діб або 45 діб відповідно. Неоднорідність реакції двох груп тварин може бути наслідком більш високої рухової активності молодих тварин і більш гострої реакції молодого організму на обмеження рухливості.

Показники стану кісткового мозку тварин контролювали, визначаючи кількість еритроцитів та концентрацію гемоглобіну. Кількість еритроцитів мала тенденцію до підвищення у щурів з АРЗК ІІ, ІІІ, V груп. У тварин ІV групи кількість еритроцитів вірогідно підвищувалася на 25,6% порівняно з контролем (Р<0,05). Концентрація гемоглобіну залишалася практично стабільною у щурів всіх досліджуваних груп. Максимальний стимулюючий гемопоез ефект виявляв режим подачі ШГС 10/10 і 10/20 (хвилин).

Така реакція крові, коли кількість еритроцитів зростає, а концентрація гемоглобіну залишається незмінною, типова для процесу адаптації до умов високогір'я, де парціальний тиск кисню істотно знижений. Зменшення розмірів кожного червонокрівця дозволяє збільшити їх сумарну поверхню, що відіграє істотну роль у прискоренні дифузії кисню з альвеолярного повітря до гемоглобіну еритроцита та від еритроцита до клітин організму.

Стан неорганічного матриксу кісткової тканини щурів при обмеженні рухливості. Стан КТ молодих і дорослих щурів контролювали, визначаючи масу та щільність стегнових і великогомілкових кісток. Після обмеження рухливості молодих тварин протягом 28 діб в атмосферному повітрі відбувалося зменшення маси стегнових кісток на 7-8%. У дорослих щурів в тих же умовах через 28 діб маса стегнових кісток знизилася на 5%, а через 45 діб - на 21%. Більш значне зниження маси стегнових кісток відбувалося після поєднаного впливу гіпокінезії та гіпоксії. Це зниження становило в середньому 21-25% для щурів обох вікових груп. Таку ж тенденцію спостерігали і для динаміки зміни маси великогомілкових кісток у молодих і дорослих тварин. При цьому спектрофотометричні визначення не виявили відчутних змін концентрації кальцію ні в КТ, ні в сироватці крові лабораторних тварин. Поскільки загальна маса кісток при дефіциті навантаження вірогідно зменшувалася, варто припустити, що це зменшення відбувалося за рахунок компонентів органічного матриксу. Водночас, певна стабільність концентрації кальцію у КТ може свідчити, що адаптивні зміни стану кісток не виходили за межі фізіологічних варіацій їх стану.

Щільність КТ стегнової кістки у молодих тварин ІІ групи після 28- добової гіпокінезії в атмосферному повітрі мала тенденцію до зменшення на 6% і не перевищувала 2,4% після 45 діб. У дорослих щурів спостерігали таку ж тенденцію через 28 діб обмеження рухливості. Через 45 діб відзначили невірогідне (на 4,8%) збільшення щільності КТ стегнових кісток дорослих щурів.

У гіпоксичному газовому середовищі щільність стегнової кістки молодих тварин ІІІ групи через 28 діб обмеження рухливості виявлялася вірогідно зниженою (Р< 0,05) на 10%. У молодих щурів VI групи після 45-добової гіпокінезії і при диханні ШГС у режимі 20/20 хвилин щільність КТ стегнової кістки поверталася до вихідного рівня. У дорослих щурів щільність КТ стегнової кістки мала тенденцію до зниження у межах 3% після 28 діб обмеження рухливості і дещо підвищувалася (4,0%) через 45 діб. Таку ж саму тенденцію змін відзначали і при дослідженні стану великогомілкової кістки. Ці дані можуть свідчити про те, що 45-добова експозиція дозволяє організму включити механізми пристосування і відносної стабілізації стану КТ, чого не спостерігалося при 28-добовому впливі.

Аксіальне розвантаження задніх кінцівок молодих (ІІ група) і дорослих (V група) щурів у атмосферному повітрі гальмувало ріст стегнових і великогомілкових кісток. Це проявлялося в зниженні їх маси та об'єму. Маса стегнових і великогомілкових кісток у щурів ІІ і V груп була нижчою від контрольних значень на 10 і 12% відповідно. У молодих і дорослих тварин, що в стані безопорного положення задніх кінцівок дихали ШГС (20/20 хвилин), маса стегнових кісток вірогідно не відрізнялася від контролю. Такий ефект свідчить про наявність стабілізуючої дії сеансів дозованої нормобаричної гіпоксії на процеси ремоделювання КТ.

Зменшення маси та об'єму стегнових кісток у щурів після розвантаження в атмосферному повітрі супроводжувалось зниженням їх щільності, мінеральної насиченості і зольності. У різних ділянках стегнової кістки ці процеси розвивалися нерівномірно.

В епіфізах стегнових кісток щурів з АРЗК в атмосферному повітрі (ІІ група) вірогідно знижувалася щільність, мінеральна насиченість, зольність. У молодих щурів ІІ групи щільність епіфізів була на 10%, мінеральна насиченість - на 23%, зольність - на 15% нижчою порівняно з контролем. У дорослих тварин V групи ці показники знизилися порівняно з контролем на 10, 27 і 18% відповідно. Істотне зниження цих показників скоріше за все пов'язано з гальмуванням процесів мінералізації, які, як відомо, регулюються механічним навантаженням. Крім того відомо, що швидкість та інтенсивність змін у губчастих структурах КТ значно вище, ніж у компактних. Аксіальне розвантаження задніх кінцівок молодих і дорослих щурів у атмосферному повітрі гальмує ріст стегнових і великогомілкових кісток. Це проявляється в зниженні їх маси та об'єму.

У діафізах не зареєстровано вірогідного зниження щільності, мінерального насичення і зольності у щурів всіх експериментальних груп. Такі наслідки можуть бути пов'язані з тим, що за умов АРЗК гальмуються як процеси фізіологічного формування, так фізіологічної деструкції КТ. Внаслідок цього збільшується частка старої КТ з високим ступенем мінералізації. Це призводить до відносного збільшення вмісту високомінералізованих структур.

Дихання гіпоксичною газовою сумішшю нормалізувало щільність, мінеральну насиченість, зольність КТ, повертало основні показники її стану до рівня контрольних значень, не зважаючи на обмеження рухливості. Це можна розглядати як ще один доказ стабілізуючої дії дозованого зниження парціального тиску кисню при обмеженні рухливості та моделюванні умов мікрогравітації.

Стан органічного матриксу кісткової тканини щурів при обмеженні рухливості. Метаболічний стан клітинних елементів КТ, які характеризують інтенсивність її фізіологічного відновлення-руйнування, ми оцінювали на підставі активності відповідних біохімічних маркерів обох основних типів клітин, які беруть участь у фізіологічному ремоделюванні КТ. Оцінювали функцію остеобластів, що формують нові елементи кісткової тканини. Для цього вимірювали в сироватці крові та КТ активність лужної фосфатази (ЛФ). Визначали також функцію остеокластів, які здійснюють резорбцію КТ. Для цього вимірювали в сироватці крові та КТ активність кислої фосфатази (КФ) і тартратрезистентної кислої фосфатази (ТРКФ). Вимірювали також концентрацію ПТГ та остеокальцину. Основні біохімічні механізми обміну колагену та протеогліканів у КТ аналізували, визначаючи С-термінальні пропептиди колагену І типу (СІСР), концентрацію глікозаміногліканів (ГАГ), гіалуродідазну активність, креатинін.

Отримані нами дані свідчать, що у молодих щурів з обмеженням рухливості протягом 28 діб, які дихали атмосферним повітрям, вірогідно зростала активність КФ (у 1,2 рази ) і ТРКФ (у 4,4 рази) у сироватці крові порівняно з контролем. Аналогічно більш високою була активність цих ферментів у щурів V групи (у 2,1 та 3,2 рази) відповідно (рис.3 і 4). Водночас у КТ активність КФ і ЛФ виявляла тенденцію до зниження.

Размещено на http://www.allbest.ru/

I IV II V ІІІ VІ

Рис.3. Активність кислої фосфатази в сироватці крові молодих контрольних щурів (I, IV) та тварин після гіпокінезії, які дихали атмосферним повітрям (II, V), або ШГС зі зниженим Ро₂ (III, VI) протягом 28 та 45 діб. * - вірогідність зміни порівняно з І і ІV групами (Р<0,05), ** - вірогідність зміни порівняно з V групою (Р<0,05)

У молодих щурів з обмеженням рухливості протягом 45 діб біохімічні маркери у КТ змінювалися іншим чином. Активність ЛФ підвищувалася в обох (V і VІ) досліджуваних групах (Р<0,05). У щурів V групи активність КФ знижувалася, в той час, як у сироватці крові вона вірогідно підвищувалася. У тварин VІ групи активність КФ у сироватці крові вірогідно знижувалася (Р<0,05), тоді як у КТ зростала (Р<0,05) порівняно з контрольними значеннями.

Добре відомо, що креатинін як кінцевий продукт розпаду креатину, відіграє важливу роль у кістковому метаболізмі. Проведені дослідження показали, що концентрація креатиніну у молодих щурів ІІ групи (28 діб обмеження рухливості) не змінювалася. У щурів V групи (45 діб обмеження рухливості) рівень креатиніну мав тенденцію до підвищення. Таким чином, даних за те, що обмеження рухливості істотно змінює метаболізм креатиніну немає.

Размещено на http://www.allbest.ru/

I IV II V III VI

Рис.4. Активність тартратрезистентної кислої фосфатази в сироватці крові молодих контрольних щурів (I, IV) та тварин після гіпокінезії, які дихали атмосферним повітрям (II, V ), або ШГС зі зниженим Ро₂ (III, VI гр.) протягом 28 та 45 діб. * - вірогідність зміни порівняно з ІV групою (Р<0,05)

Глікозаміноглікани (кислі полісахариди) входять до складу протеогліканів. Їх фізіологічна функція в КТ полягає в підтриманні цілісності органічного матриксу та неорганічного компонента сполучної тканини, в регуляції фібрилогенезу колагену. Проведені нами експерименти показали, що концентрація ГАГ у молодих щурів ІІ групи (28 діб обмеження рухливості) не змінювалася. У щурів V групи (45 діб обмеження рухливості) рівень ГАГ вірогідно зменшувався в 1,7 рази (рис.5).

ПТГ - гормон паращитоподібної залози. Він діє безпосередньо на КТ, збільшуючи її резорбцію та вивільнюючи іони кальцію. Відомо також, що ПТГ зменшує рівень фосфату в плазмі крові збільшує його екскрецію з сечею. Це є наслідком зменшення реабсорбції фосфату в проксимальних канальцях. ПТГ активує утворення 1,25-дигідроксихолекальциферолу, а це посилює абсорбцію Са²⁺ з кишечника.

Встановлено, що при тривалому впливі ПТГ стимулює як остеокласти, так і остеобласти, при чому вплив на остеокласти переважає, саме тому збільшується мобілізація кальцію з КТ. У наших дослідженнях обмеження рухливості молодих щурів в атмосферному повітрі протягом 28 діб вірогідно підвищувало концентрацію ПТГ у сироватці крові тварин ІІ групи в 2,4 рази (Р<0,05, рис. 6). У тварин V групи (обмеження рухливості протягом 45 діб) спостерігали лише тенденцію до підвищення рівня ПТГ. Отримані результати ми схильні розглядати як свідоцтво наявності чинника, який посилює процеси резорбції КТ молодих щурів у стані гіпокінезії.

Размещено на http://www.allbest.ru/

I IV II V III VI

Рис.5. Концентрація глікозаміногліканів у сироватці крові молодих контрольних щурів (I, IV) та тварин після гіпокінезії, які дихали атмосферним повітрям (II, V), або ШГС зі зниженим Ро₂ (III, VI групи) протягом 28 та 45 діб. * - вірогідність зміни порівняно з ІV групою (Р<0,05).

Размещено на http://www.allbest.ru/

I IV II V III VI

Рис.6. Концентрація паратиреоїдного гормону в сироватці крові молодих контрольних щурів (I, IV) та тварин після гіпокінезії, які дихали атмосферним повітрям (ІІ,V) або ШГС зі зниженим Ро₂ (III, VI) групи протягом 28 та 45 діб, * - вірогідність зміни порівняно з І групою (Р<0,05).

У тварин ІІІ групи, які також знаходилися у стані гіпокінезії, але дихали ШГС зі зниженим Ро₂, активність ЛФ у сироватці крові залишалася близькою до контрольних величин, що свідчить на користь нормалізуючого впливу обмеження надходження кисню при гіпокінезії. У щурів VI групи активність ЛФ у сироватці крові вірогідно знизилася в 1,5 рази порівняно з контролем (Р<0,05). Виключення становила лише концентрація ПТГ у сироватці крові, яка вірогідно підвищилася у тварин ІІІ групи в 3,2 рази (рис.6). Можливо, така реакція пов'язана зі зменшенням всмоктування кальцію в шлунково-кишковому тракті або зниженням ниркової функції, при реакції на поєднану дію двох стресогенних подразників - гіпокінезії та гіпоксії. Про це ж свідчать і рівень креатиніну в сироватці крові, який підвищився в 1,2 рази.

Як показали проведені експерименти, більшість досліджуваних показників у тварин ІІІ та VI груп, які в стані гіпокінезії дихали ШГС зі зниженим Ро₂, залишалися близькими до контрольних значень, незважаючи на стан жорсткої гіпокінезії. Це можна розглядати як наслідок стабілізуючої дії нормобаричної газової суміші зі зниженим Ро₂, яка стимулює процеси відновлення КТ, незважаючи на відсутність фізіологічного обсягу біомеханічних подразників.

У дорослих щурів після 28 добової гіпокінезії в атмосферному повітрі вірогідно зростає активність КФ, ТРКФ в 1,6 рази кожна, порівняно з контрольними величинами. Підвищується концентрація ГАГ у 3,2 рази (Р<0,05) у сироватці крові, що свідчить про посилення процесів резорбції КТ. Пусковим механізмом цього стану може бути дефіцит рухової активності, який зменшує інтенсивність кровопостачання, лінійну та об'ємну швидкість плину крові у капілярах. Внаслідок обмеження рухливості та зменшення кровообігу послаблюється механостимуляція ендотелію судин, зменшується виділення ендотеліальних факторів, які відповідають за локальну регуляцію метаболізму. Вміст ПТГ виявив тенденцію до підвищення. Рівень креатиніну у сироватці крові тварин цієї групи не змінювався.

Звертає на себе увагу те, що активність лізосомальних ферментів КТ тварин з обмеженням рухливості у природному газовому середовищі, за нашими даними, практично не змінювалася. Вірогідно підвищувалася лише концентрація уронових кислот у КТ, що є характерною ознакою порушення стану ГАГ, які забезпечують міцність функціональних зв'язків між елементами єдиного комплексу ГАГ-колаген-гідроксиапатит. Це може свідчити про те, що у дорослих тварин через 28 діб дефіциту рухової активності переважно активуються процеси руйнування КТ.

У щурів ІІІ групи, які також знаходилися в стані гіпокінезії, але дихали ШГС зі зниженим Ро₂, активність ЛФ у сироватці крові вірогідно підвищилася в 1,5 рази. Активність КФ і ТРКФ у сироватці крові, незважаючи на обмеження рухливості, практично залишалася в межах контрольних величин. Концентрація ГАГ у щурів ІІІ групи, які дихали ШГС, була в 2,2 рази нижчою порівняно з тваринами ІІ групи, що дихали атмосферним повітрям (рис.7).

Размещено на http://www.allbest.ru/

I II III

Рис.7. Концентрація глікозаміногліканів у сироватці крові дорослих контрольних щурів (I) та тварин після гіпокінезії, які дихали атмосферним повітрям (II) або ШГС зі зниженим Ро2 (III) протягом 28 діб. * - вірогідність зміни порівняно з І групою (Р<0,05).

Такі відмінності реакції біохімічних маркерів матаболізму КТ на обмеження рухливості при диханні тварин атмосферним повітрям та ШГС зі зниженим вмістом кисню дають підстави вважати, що дозована гіпоксія здатна попереджувати або усувати значну частину негативних наслідків гіпокінезії.

На відміну від молодих тварин, моделювання жорсткої гіпокінезії протягом 45 діб в атмосферному повітрі у дорослих щурів не призводить до таких істотних змін біохімічних показників ні в сироватці крові, а ні в КТ. Вірогідно, що у дорослих тварин баланс між процесами формування і резорбції КТ більш сталий, ніж у молодих щурів, яким фізіологічно необхідна висока рухова активність. Проте, у них зростала концентрація ПТГ у сироватці крові та знижувалася активність ЛФ у КТ. Це може свідчити про наявність певних вікових особливостей процесів резорбції КТ у дорослих тварин на фоні більш сталого підтримання балансу процесів фізіологічного руйнування і формування КТ у зрілому віці.

Поєднана дія гіпокінезії та дозованої гіпоксії протягом 45 діб викликала істотні зміни стану КТ у щурів VI групи порівняно з тваринами V групи, які в умовах гіпокінезії дихали атмосферним повітрям. Про це свідчить, зокрема, вірогідне підвищення КФ у 1,5 рази у сироватці крові, концентрації ГАГ в 1,3 рази. Вміст креатиніну знижувався як у тварин V групи, так і VI групи у 1,5 і 2,2 рази відповідно (P<0,05). У КТ тварин VI групи відзначили тенденцію до підвищення активності ЛФ, зниження ГА і вірогідне зменшення концентрації уронових кислот. Активність КФ у КТ досліджуваних тварин VI групи, не зважаючи на обмеження рухливості, залишалася на фізіологічному рівні.

Фенотипові особливості реагування щурів на обмеження рухливості та дію дозованої гіпоксії. Відомо, що як серед тварин, так і серед людей є індивіди з різною фенотиповою спонтанною руховою активністю. Це дає підстави вважати, що обмеження рухливості може по-різному впливати на індивідів з високою (ВР) та низькою руховою (НР) активністю. Тварини зі спадково детермінованою низькою рухливістю повинні менше реагувати на гіпокінезію та аксіальне розвантаження задніх кінцівок.

Встановлено, що у молодих НР щурів з обмеженням рухливості в атмосферному повітрі протягом 45 діб активність ЛФ у сироватці крові підвищувалася в 1,6 рази, КФ - у 2 рази, ТРКФ - у 3,1 рази. Концентрація ГАГ знижувалася у 2,3 рази, а ПТГ зростала в 1,7 рази.

Заміна атмосферного повітря на ШГС зі зниженим Ро₂, незважаючи на таке ж тривале обмеження рухливості, нормалізує всі вищеописані показники у щурів з НР, повністю чи частково, повертаючи їх до вихідних величин. Відновлення відбувається в середньому до 90% норми.

У ВР молодих щурів з обмеженням рухливості в середовищі атмосферного повітря активність КФ, що характеризує ступінь резорбції КТ, зросла у 2,3 рази, а ТРКФ -- у 3,3 рази. Якщо відхилення показників у НР тварин становили в середньому 150% від вихідних значень, то загальна реакція фенотипово ВР тварин за тим же показником виявила більш високу амплітуду відхилень.

Варто звернути увагу на різницю основного показника активності остеобластів -- ЛФ. У тварин з НР фенотипом після обмеження рухливості її активність зросла до 160% від контролю. У ВР тварин за тих же умов активність ЛФ становила лише 117%, тобто практично не змінилася на фоні того, що істотно зросла активність остеокластів -- КФ (до 230%). Співвідношення ЛФ/КФ та ЛФ/ТРКФ також підтверджує наявність істотної різниці у балансі процесів відновлення та руйнування у обох фенотипових варіантах щурів лінії Вістар.

Заміна газового середовища на ШГС зі зниженим Ро₂ повернула активність досліджуваних ферментів до вихідних значень, а концентрація ГАГ підвищилася в1,5 рази , ПТГ - у 2 рази. Таким чином, 45-добове обмеження рухливості в умовах періодичного дихання ШГС зі зниженим Ро₂ сприймається молодими тваринами з НР значно краще, ніж щурами з ВР. Вплив примусового обмеження рухливості та ШГС на тварин з ВР як за абсолютними показниками змін, так і за статистичним критерієм знаків виявив більш суттєві відхилення від вихідних величин більшості показників.

Певні переваги фенотипово НР субпопуляції в умовах вимушеної гіпокінезії молодих щурів добре ілюструє різниця показників співвідношення формування та руйнування за коефіцієнтами ЛФ/КФ та ЛФ/ТРКФ. При вихідному значенні першого 0,69, під впливом обмеження рухливості він знизився до 0,56, а в умовах поєднаної дії обмеження рухливості та ШГС - зріс до 0,80, тобто перевищив вихідну величину на 16%. Така реакція дозволяє стверджувати, що гіпоксична стимуляція, незважаючи на 45-добову гіпокінезію, відновлює фізіологічний баланс процесів ремоделювання КТ у цій субпопуляції. Майже аналогічну реакцію засвідчують показники коефіцієнту ЛФ/ТРКФ: 2,06 (100%) - 1,06 (51% після гіпокінезії) - 1,49 (72% відновлення) після поєднаного депресуючого процес ремоделювання впливу гіпокінезії та стимулюючого КТ впливу дозованої гіпоксії.

Різниця в реакціях ВР та НР молодих тварин особливо виразно проявилася після впливу на них поєднаної дії гіпокінезії та гіпоксії. Так, активність ЛФ у НР щурів знизилася на 18%. Аналогічна реакція у ВР молодих тварин виявилася майже втричі більшою і становила 43% від вихідного значення. Аналогічно змінювалися показники концентрації ГАГ. У НР молодих щурів концентрація ГАГ знизилася на 12%, а у ВР тварин - зросла на 49%. Концентрація ПТГ в сироватці крові НР молодих щурів зросла на 28%, в той час як у ВР тварин вона підвищилася у 3,5 рази.

Дорослі щури з НР і ВР майже однаково реагували на 45-добове обмеження рухливості в атмосферному повітрі. У дорослих щурів відмічено лише зростання концентрації ПТГ (у НР і ВР щурів) і зниження активності ЛФ у КТ у цілому по групі. Такий ефект свідчить про наявність активних процесів резорбції кістки як у НР, так і ВР тварин. Застосування ШГС зі зниженим Ро₂ для дорослих щурів не дало такого виразного позитивного ефекту, як у молодих тварин.

Біологічні ефекти гіпоксичної преадаптації. З метою визначення максимально ефективного способу подачі ШГС зі зниженим Ро₂ для профілактики явищ дефіциту навантаження у молодих і дорослих щурів проведено спреціальні дослідження з застосуванням принципу преадаптації (прекондиціювання). До початку обмеження рухливості щури ІІ і V групи протягом 14 діб дихали ШГС зі зниженим Ро₂. У цей період часу їх рухливість не обмежувалася. Через 2 доби після закінчення курсу преадаптації (прекондиціювання) тварин переводили на 28 діб в умови жорсткої гіпокінезії в атмосферному повітрі. Щурам ІІІ, VІ груп протягом 14 діб також здійснювали прекондиціювання, а через 2 доби їх переводили в умови жорсткої гіпокінезії з диханням ШГС зі зниженим Ро₂.

Проведені експерименти показали, що реакція КТ у молодих і дорослих тварин проявлялася по-різному. Наступний після прекондиціювання період утримання щурів в стані жорсткої гіпокінезії не викликав істотних змін активності ЛФ у молодих щурів ІІ і ІІІ групи, як у сироватці крові, так і КТ. Активність КФ у сироватці крові тварин ІІ групи не змінювалася, а у щурів ІІІ групи знизилася в 1,3 рази (Р<0,05) відносно контрольних значень. Активність ТРКФ і ГА у сироватці крові щурів ІІ і ІІІ групи мала лише статистично невірогідну тенденцію до підвищення. У кістковій тканині ГА не змінювалася у тварин ІІ групи і дещо підвищувалася у щурів ІІІ групи. Водночас концентрація ГАГ у цих тварин зростала у 4,2 і 3,2 рази відповідно порівняно з контролем. Тобто у молодих щурів преадаптація істотно змінювала реакцію КТ на обмеження рухливості.

У дорослих щурів V і VІ груп активність ЛФ, КФ, ТРКФ у сироватці крові і КТ не змінювалася порівняно зі значеннями у тварин контрольної групи (ІV). Гіалуронідазна активність мала тенденцію до підвищення у сироватці крові як у щурів V групи так і VІ групи. У кістковій тканині ГА вірогідно знижувалася у 3,3 рази (V група) і 4,2 рази (VІ група) порівняно з контрольними значеннями. Концентрація ГАГ у сироватці крові знизилася у 2,1 рази у щурів V групи і не змінювалася у тварин VІ групи відносно контрольних значень.

Як показали проведені експерименти, прекондиціювання дорослих щурів у ШГС зі зниженим Ро₂ позитивно впливає на стабільність показників стану КТ тварин, що перебували 28 діб в умовах жорсткої гіпокінезії та дихали атмосферним повітрям. Подовження строку перебування у ШГС зі зниженим Ро₂ не погіршує, а навіть дещо поліпшує показники ремоделювання КТ. У молодих щурів гіпоксичне прекондиціювання і подальше дихання ШГС зі зниженим Ро₂ зменшує прояви дисбалансу біохімічних показників формування і руйнування у КТ.

Для вивчення можливості усунення наслідків гіпокінезії у четвертій серії експерименту було використано метод дозованої кисневої депривації у режимі: 10 хв.- ШГС зі зниженим Ро₂, 20 хв. - атмосферне повітря (10/20). Показано, що такий режим стимуляції остеогенезу нормалізуєї значну частину досліджуваних показників. Так, концентрація остеокальцину у сироватці крові щурів ІІІ групи після курсу сеансів дозованої гіпоксії вірогідно знизилася у 1,2 рази. Рівень ПТГ, С-термінального пропептиду колагену І типу виявляв тенденцію до підвищення. Концентрація ГАГ у сироватці крові залишалася у 1,5 рази підвищеною порвняно з контрольними значеннями. Активність ТРКФ у сироватці крові була значно нижчою порівняно із показниками у тварин, що знаходилися в умовах обмеження рухливості і дихали атмосферним повітрям, але залишалася вірогідно підвищеною (на 140%, P<0,05) відносно значень контрольної групи. Таким чином, за допомогою дозованої кисневої депривації у режимі 10/20 вдалося вдвічі знизити активність ТРКФ, викликаної попереднім обмеженням рухливості та наблизити її до значень типових для контрольних тварин.

Наведені дані свідчать, що у молодих щурів з обмеженням рухливості протягом 28 діб, які дихали атмосферним повітрям, вірогідно підвищувалася активність КФ і ТРКФ у сироватці крові, тоді як у КТ активність КФ і ЛФ мала тенденцію до зниження порівняно з контрольними значеннями. Наступний період посткондиціонуючого впливу ШГС виявив нормалізацію показників стану КТ.

Біохімічні показники ремоделювання кісткової тканини при аксіальному розвантаженні задніх кінцівок щурів. Результати проведених досліджень показали, що після 28-добового АРЗК щурів в атмосферному повітрі суттєво порушується рівень багатьох показників стану КТ, у тому числі і основного показника ступеню упорядкованості колагену - наявності достатньої кількості молекул глікозаміногліканів. Після 28-добового АРЗК у сироватці крові тварин концентрація ГАГ підвищилася на 53,3% (P<0,05). Дихання ШГС зі зниженим Ро₂ (76±10 мм рт. ст.) у трьох досліджуваних режимах (20/20, 10/20, 10/10 хвилин) повністю нормалізувало зрушення концентрації ГАГ при розвантаження задніх кінцівок (табл.5, рис.8).

І ІІ ІІІ IV V

Рис. 8. Концентрація глікозаміногліканів у сироватці крові контрольних тварин (І) та щурів з аксіальним розвантаженням задніх кінцівок, які дихали атмосферним повітрям (ІІ) або ШГС зі зниженим Ро₂ у різних режимах (ІІІ -20/20, IV -10/20, V -10/10 хвилин).

*- статистично вірогідні ефекти порівняно з І групою, Р<0,05

Що стосується інших, не менш важливих показників процесу ремоделювання, то експерименти показали таке. Активність КФ і ТРКФ у щурів з АРЗК у атмосферному повітрі вірогідно збільшилася на 263,8% і 361,6% відповідно порівняно з контрольними значеннями (рис.9).

I II III IV V I II III IV V

КФ ТРКФ

Рис. 9. Активність кислої і тартратрезистентної кислої фосфатази у сироватці крові контрольних тварин (І) та щурів з аксіальним розвантаженням задніх кінцівок, які дихали атмосферним повітрям (ІІ) або ШГС зі зниженим Ро₂ у різних режимах (ІІІ-20/20, ІV-10/20, V-10/10 хвилин). *- статистично вірогідні ефекти порівняно з І групою, (Р<0,05).

Газова суміш зі зниженим Ро₂, яку подавали у режимі 20/20, сприяла значному зниженню активності КФ у сироватці крові щурів ІІІ групи, але недостатньо для того, щоб отримані дані не відрізнялися від контрольних значень. Разом з тим виявлено, що подача ШГС у режимі 10/20 повністю нормалізувала цей показник, а у режимі 10/10 навіть надмірно зменшила активність КФ і ТРКФ у сироватці крові тварин ІІІ, IV, V груп (рис.9).

Дослідження, проведені, на тих же тваринах показали, що концентрація ПТГ проявляла тенденцію до підвищення як у щурів з АРЗК у атмосферному повітрі, так і при диханні ШГС зі зниженим Ро₂ (табл.5).

Таблиця 5. Біохімічні показники стану кісткової тканини молодих щурів після 28-добового розвантаження задніх кінцівок (ІІ) та під впливом режимів подачі ШГС (ІІІ - 20/20, IV - 10/20, V - 10/10 хвилин , М±m).

* - вірогідність зміни порівняно з ІV групою (Р<0,05)

Вміст креатиніну в сироватці крові вірогідно зменшувався в межах від 18% до 40% у тварин ІІІ та V груп. У щурів ІV групи рівень креатиніну підвищувався на 128,2% (P<0,05, табл.5). У щурів з АРЗК в атмосферному повітрі збільшилася екскреція з сечею креатині на 87,5% (P<0,05). Для перевірки ефективності нормалізуючих впливів ШГС зі зниженим Ро₂ визначали рівень екскретованого креатиніну у сечі у щурів ІІІ, ІV, V груп. Дихання дозованою гіпоксичною сумішшю сприяло нормалізації цього показника з максимальним наближенням до вихідного рівня (81%) у тварин, що одержували ШГС у режимі 10/20 та 10/10 хвилин .

При АРЗК у щурів ІІІ, ІV групи в ШГС зі зниженим Ро₂ спостерігали тенденцію до зниження активності ЛФ сироватки крові. У тварин, які дихали ШГС у режимі 10/10 хвилин (V група) це зниження було статистично вірогідним (P<0,05, табл.5).

Концентрація остеокальцину в сироватці крові щурів після 28-добового АРЗК в атмосферному повітрі вірогідно підвищилася на 50% (P<0,05). Подача гіпоксичної газової суміші в режимі 20/20 хвилин дала майже таку саму реакцію. Проте, дихання ШГС у режимі 10/20 хвилин дозволило нормалізувати рівень остеокальцину, незважаючи на розвантаження задніх кінцівок (рис.10).

I II III IV V

Рис. 10. Концентрація остеокальцину у сироватці крові контрольних тварин (І) та щурів з аксіальним розвантаженням задніх кінцівок, які дихали атмосферним повітрям (ІІ) або ШГС зі зниженим Ро₂ у різних режимах (ІІІ-20/20, IV-10/20, V-10/10 хвилин). *- статистично вірогідні ефекти порівняно з І групою, (Р<0,05).

Кількість С-термінальних пропептидів колагену І типу у сироватці крові тварин ІІ групи підвищилася на 65% (P<0,05). У щурів ІІІ і IV групи цей показник мав тенденцію до збереження високого рівня, проте по мірі збільшення числа циклів дереоксигенація/реоксигенація почав зменшуватися від 135 до 106 у IV групі і 90% у V групі, тобто навіть знизився відносно контрольних значень (табл.5).

Активність ЛФ у КТ щурів з АРЗК як у атмосферному повітрі, так і при гіпоксичному стимулюванні, зважаючи на індивідуальні варіації вірогідно не змінювалася відносно контрольних значень, що свідчить про достатню стабільність біохімічних маркерів процесів формування КТ. Активність лізосомальних ферментів КФ і ГА у кістковій тканині мала тенденцію до підвищення у тварин з АРЗК у атмосферному повітрі, що також зрозуміло із спрямованості редуктивної адаптації. При гіпоксичному стимулюванні в режимі 10/20 хвилин активність КФ зростала на 173% (P<0,05). Проте, режими подачі ШГС 20/20 та 10/10 хвилин дозволили нормалізувати активність КФ і ввести її майже в межі вихідних величин - 87% від вихідного значення для тварин V групи (табл.5).

Отже, відсутність аксіального навантаження на задні кінцівки щурів ініціює встановлення нової динамічної рівноваги між процесами формування та руйнування КТ. Підвищення активності КФ і ТРКФ, концентрації ГАГ та вмісту ПТГ у сироватці крові свідчать про перевагу процесів резорбції, що зумовлює розвиток деструктивних процесів у КТ яка перестає виконувати свої опорні функції. Як показали проведені досліди, у більшості випадків дихання ШГС і стабілізуючий вплив дозованої гіпоксії дозволяють зберегти КТ у близькому до фізіологічної норми стані, не зважаючи на 28-добове безопорне положення задніх кінцівок.

Порівняння різних режимів впливу ШГС свідчить, що найбільш сприятливим для КТ щура є співвідношення тривалості деоксигенації/оксигенації 10/10 та 10/20 хвилин. Не виключено, що можуть бути і інші співвідношення, що виявляться достатньо ефективними. Разом з тим одержаний матеріал дає підстави стверджувати, що ШГС спроможна за деякими показниками - повністю, а за іншими - частково усувати негативні наслідки АРЗК лабораторних тварин, аналогічно тому, що було показано у випадках моделювання гіпокінезії.

Гістоморфометрія КТ щурів при модельованій гіпокінезії. Дослідження зразків кісток у скануючому електронному мікроскопі показало, що просторова структура трабекулярної кістки - метафізів стегнових кісток молодих щурів, що знаходилися в умовах обмеження рухливості, значно змінена в порівнянні з контролем.

Трабекули первинної спонгіози, які включали ділянки кальцифікованого матриксу хряща, вкритого шаром кістки, у нормі характеризуються невеликими поперечними розмірами (близько 33 мкм). Обмеження рухливості у щурів спричиняє візуальне потоншення трабекул. Об'єм вторинної спонгіози з боку кістково-мозкової порожнини значно зменшується. Трабекули, які залишилися, не мають звичайної для цієї ділянки поздовжньої орієнтації, їх спрямованість стає хаотичною, а товщина майже на 25% знижена в порівнянні з контролем.

У щурів, що перебували в умовах гіпокінезії з дозованою подачею ШГС зі зниженим Ро₂, об'єм трабекулярної кістки також знижений у порівнянні з контролем, але в меншому ступені. Просторова структура трабекулярної кістки змінена в меншій мірі. Трабекули в первинній спонгіозі вужчі, ніж у щурів з обмеженням рухливості в атмосферному повітрі. Простір, який займала вторинна спонгіоза, приблизно відповідає тому, що спостерігається в контролі. Однак, питома щільність трабекул знижена за рахунок меншої товщини трабекул (68,0 проти 86,3 мкм) у контролі (Р<0,05) і більшої відстані між ними. Аксіальна орієнтація трабекул уздовж довгої осі кістки збережена.

Різниця у структурі кальцифікованого хряща і трабекулярної зони дистальних метафізів стегнових кісток. Відновлення структури органічного матриксу після впливу ШГС добре ілюструється подібністю патернів “а” і “в”, на відміну від стану “б”, що характеризує негативний вплив обмеження рухливості.

Результати виміру гістоморфометричних показників стегнової кістки у щурів, що знаходилися протягом 28 діб в умовах обмеження рухливості в атмосферному середовищі, гіпокінезії при дозованому зниженню вмісту кисню та віварному контролі наведено в таблиці 6.

Висота епіфізарного хряща, який оцінено за кількістю хондроцитів, у щурів, що знаходилися в умовах гіпокінезії при зниженому парціальному тиску кисню приблизно на 20% менше в порівнянні з тим, що спостерігається у щурів з обмеженням рухливості при звичайному складі повітря і щурів, які знаходились в умовах віварію. Така ж тенденція виявляється при оцінці висоти епіфізарного хряща по лінійних розмірах, хоча розходження статистично не вірогідні. Довжина області кальцифікованого хряща в метафізах змінюється пропорційно розмірам зони росту. Це видно з оцінок, отриманих за допомогою скануючої електронної мікроскопії: 147,5 ± 21,0; 145,0 ± 12,9; 118,8 ± 13,1 (мкм) у контролі, при гіпокінезії в атмосферному повітрі та при обмеженні рухливості в умовах дозованої гіпоксії відповідно.

Питомий обсяг трабекул первинної спонгіози у щурів після обмеження рухливості зберігається приблизно на рівні контролю, тоді як через сильну редукцію об'єму підрахунок цього показника для вторинної спонгіози виявився неможливим. Гістологічна картина свідчить про пригнічення остеогенезу. Остеобласти не покривають усієї поверхні трабекул і в більшості мають сплющену форму. Це свідчить про відсутність активного синтезу органічних компонентів кісткового матриксу. Остеокласти досить численні і локалізовані, головним чином, у ділянці вторинної спонгіози. Розширені міжтрабекулярні простори заповнені клітинами кісткового мозку. Серед клітин кісткового мозку відносно висока кількість жирових клітин, що можна розглядати як показник зниження активності кровотворення при обмеженні рухливості в порівнянні з контролем.

Таблиця 6. Гістоморфометричні показники структури стегнової кістки щурів

Оцінки дані як середні М+m для трьох тварин. Відмінності між показниками, позначеними однаковими символами (#, *,‡,†), вірогідні за критерієм Стьюдента (Р< 0,05).

У щурів з гіпокінезією, що дихали ШГС зі зниженим вмістом кисню, навпаки виявилося можливим кількісно оцінити тільки об'ємну щільність вторинної спонгіози. Цей показник виявився на 39% вище відносно контролю. Ознаки зниження функціональної активності остеогенних клітин виявляються в меншому обсязі, ніж при гіпокінезії в умовах атмосферного повітря. Остеокласти в ділянці метафазу численні не тільки поблизу кістково-мозкової порожнини, але і безпосередньо в ділянках резорбції кальцифікованого хряща під ростовою пластинкою, що свідчить про стимулюючу дію ШГС при гіпокінезії.

Гістоструктура діафіза стегнової кістки не змінена. Зниження середніх показників товщини стінки кісткового циліндру в середині діафіза в обох експериментальних групах щурів з гіпокінезією розрізнялися статистично невірогідно і можуть розглядатися лише як тенденція. Вимір відносного вмісту кальцію в діафізах стегнових кісток за допомогою рентгенівського мікроаналізу також не виявив істотних розходжень у рівні мінералізації.

Тангенс кута нахилу кривої вмісту кальцію на межі з кістково-мозковою порожниною склав: 0,9; 0,5; 1,1 і з боку періостальної поверхні: 1,0; 1,6; 1,0 відповідно для віварного контролю, гіпокінезії в атмосферному повітрі або газовому середовищі зі зниженим Ро₂. Цей показник відбиває швидкість зростання вмісту кальцію від поверхні всередину кістки, залежить від рівня мінералізованості компактної кістки і товщини слабо мінералізованого поверхневого шару. Видно, що вплив ШГС наблизив цей показник до рівня контролю на внутрішній поверхні кістки, що може свідчити про стабілізуючий вплив дозованої гіпоксії на ендостальний остеогенез і його домінування в цих умовах над періостальним остеогенезом.

У тварин контрольної групи чітко виражена зональна будова діафізів, добре виражені ділянки зовнішніх і внутрішніх генеральних пластин, остеонний шар. Зі збільшенням віку тварин відбувається незначне зростання загальної ширини компактного шару з пропорційним розширеням усіх його ділянок. Діаметри остеонів і їх каналів зі збільшенням віку зменшуються.

У дорослих контрольних тварин на поперечних зрізах діафізів зростали площа кортикального шару і кістково-мозкової порожнини. Після 45-добової гіпокінезії у молодих тварин ІІ групи встановлено значне збільшення ширини зони зовнішніх оточуючих пластин (майже у 1,5 рази). Відзначена тенденція до збільшення ширини остеонного шару при незмінній загальній ширині кортикального шару діафіза, що свідчить про порушення дозрівання пластинчатої КТ.

Вірогідних розбіжностей у показниках гістоморфометрії поперечного зрізу середини діафіза стегнової кістки дорослих щурів ІІ групи практично не спостерігали. Площі поперечного зрізу кортикального шару діафізів у молодих тварин ІІ групи перебільшували контрольні значення на 7,69% через 28 діб і на 6,55% (Р<0,05) через 45 діб. Площі поперечного зрізу кістково-мозкової порожнини, навпаки, зменшувалися, що підтверджує висунуте вище припущення.

У дорослих щурів в тих же умовах вірогідні відхилення після гіпокінезії спостерігали лише для діаметрів каналів остеонів, які після 45 діб експерименту виявлялися розширеними і перебільшували контрольні значення на 41,4% (збільшення діаметру каналу остеона - одна з ознак старіння).

При поєднаній дії гіпокінезії та ШГС зі зниженим Ро₂ у молодих щурів гістоморфологічні параметри середини діафізів стегнових кісток не відрізнялися від контрольних значень. Це можна розцінювати як компенсацію негативного впливу обмеження рухливості гіпоксичним збудженням метаболізму. Вимірювання площі компактної речовини і кістково-мозкового каналу показало, що через 28 діб відхилення в цій групі були аналогічні результатам у щурів ІІ групи: збільшення площі компактної речовини на 7,36% і зменшення площі кістково-мозкової порожнини на 7,27%. Однак, через 45 діб площа поперечного зрізу компактної речовини вже була на 5,65% менша контрольної. Це свідчить про прискорене формування пластинчастої КТ і згладжування проявів дії гіпокінезії.

У дорослих тварин дихання ШГС зі зниженим Ро₂, на відміну від молодих тварин, лише частково компенсувало дію гіпокінезії. Діаметри остеонів перебільшували контрольні на 24,79% і 25,99% відповідно двом термінам дії гіпокінезії. Аналогічно змінювався і діаметр каналів остеонів. Дослідження поперечного зрізу середини діафіза показало тенденцію до збільшення площі компактної речовини і зменшення площі кістково-мозкової порожнини. Це можна розглядати як підтвердження уповільнення дозрівання пластинчатої кістки.

Після гіпокінезії у молодих і дорослих тварин спостерігали тенденцію до звуження епіфізарних хрящів, більш виразну в молодих. Дія обмеження рухливості призводить до звуження дистальних епіфізарних хрящів стегнової кістки зі зменшенням об'ємного вмісту первинної спонгіози у зоні первинного остеогенезу. Амплітуда відхилень більша у молодих тварин ІІ групи. Гіпоксичне стимулювання в значній мірі гальмує розвиток негативних наслідків обмеження рухливості. Гальмівний ефект більш виражений у молодих тварин.

Гістологічна будова середини діафізів змінюється несуттєво, а епіфізарних хрящів, навпаки, більш виразно. Це фізіологічно виправдано, бо епіфізарний хрящ -- реактивна зона. Губчаста речовина кістки реагує на зміни умов існування активніше, ніж компактна. Між тим, у молодих тварин відхилення проявлялися у розширенні зони зовнішніх генеральних пластин і остеогенного шару через 45 діб, а також у збільшенні компактної речовини і зменшення площі кістково-мозкової порожнини. Такі зміни можна розцінювати як сповільнення дозрівання пластинчастої кістки. У дорослих тварин обмеження рухливості супроводжувалося лише збільшенням розмірів каналів остеонів. Це може свідчити про вікові відмінності реакції на гіпокінезію дорослих тварин.

Гіпоксична стимуляція гальмує процеси розвитку остеопенії бездіяльності у молодих щурів. У дорослих цей ефект маскується більш стабільним балансом остеогенезу та остеодеструкції, віковим зниженням інтенсивності фізіологічної регенерації та споживання кисню, що обмежує можливості адаптивної реконструкції кісткової тканини.

ОБГОВОРЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕННЯ

Аналіз одержаних результатів досліджень дозволяє побудувати схему початкових етапів адаптивних змін КТ до умов гіпокінезії та модельованої мікрогравітації. Дефіцит навантаження позбавляє КТ фізіологічного обсягу декількох важливих чинників. До них необхідно віднести аферентну сигналізацію в ЦНС від механорецепторів м'язів та окістя, гравірецепторів КТ та пропріорецепторів. Крім того, стан гіпокінезії або мікрогравітації обмежує місцеву регуляцію кровообігу та метаболізму, яка пов'язана з п'єзоелектричними явищами, гідродинамічними ефектами, виділенням ендотеліальних вазоактивних факторів, кінінів та клітинних факторів росту.

Як показано в наших дослідженнях дефіцит навантаження підвищує концентрацію ПТГ, який безпосередньо впливає на активність остеокластів та остеобластів. Зміни, що відбуваються у КТ щурів з обмеженням рухливості або АРЗК в атмосферному повітрі можна відобразити схемою (рис.14).

 ГІПОКІНЕЗІЯ

Рис.14. Послідовність етапів та механізми розвитку остеопенії бездіяльності.