Автореферат и диссертация по медицине (14.00.02) на тему:Влияние серосодержащих газов на постнатальный онтогенез трубчатых костей

тактов. Экспериментально выявлены возможные механизмы.нарушения остеогенеза при хроническом воздействии малых доз се-" росодержааих газов.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ Результаты, полученные при изучении остеогенеза трубчатых костей у детей первого и второго периодов детства Астраханского региона в норме и при воздействии серосодержащих газообразных поллютантов раскрывают тонкие механизмы адаптации остеогенеза к региональным условиям и к хроническому воздействию данных токсикантов, а также имеют общебиологическое значение.

Полученные данные о морфогенезе трубчатых костей в норме и в условиях химического загрязнения могут служить основой для изучения патогенеза заболеваний опорно-двигательного аппарата.

Они могут быть использованы в педиатрии, ортопедии и остеоартрол:гни для выявления и профилактики возможных патологических состояний костной системы у детей.

АПРОБАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ ДИССЕРТАЦИИ Материалы исследования обсуждались на областных научно-практических конференциях сотрудников медицинского института и врачей Астраханской области (1930, 1991 гг.), всесоюзной конференции "Влияние антропогенных Факторов на морфогенез и структурные преобразования органов", проходивыей в сентябре 1991 года в г.Астрахани, научной конференции "Актуальные вопросы биомедицинской и клинической антропологии" (Красноярск, 1932), Юбилейной конференции Астраханского медицинского института, посвященной 75-летию со дня основания С1993), 2-й Всероссийской конференции "Влияние антропогенных Факторов на структурные преобразования органов,

тканей, клеток человека и животных" С18 сентября 1393, г. Саратов}, международной конференции "Структурные преобразования органов и тканей в норме к при воздействии антропогенных Факторов. Проблемы экологии в медицине.", посвященной 100-летию со дня рождения профессора Н. В. Поповой-Латгсиной (Астрахань, 1396), а также на заседаниях Астраханского отделения БрНО АГЭ и общества травматологов и ортопедов Астраханской области С1990-1997 гг.).

ПУБЛИКАЦИИ

По результатам исследований было опубликовано 11 печатных работ.

ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ

Диссертация излажена на 122 листах машинописного текста. Состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, 3 разделов собственных исследований, выводов и списка литературы. Диссертация содержит 27 таблиц и 36 рисунков. Автором проанализировано 156 отечественных и 116 зарубежных источников литературы.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Хроническое воздействие серосодержащих газов оказывает влияние на морфогенез трубчатых костей.

к

2. Динамика морфогенеза трубчатых костей человека и экспериментальных животных при воздействии серосодержащих токсикантов имеет отличия от нормы по скорости и амплитуде.

3. Особенности динамики остеогенеза при хронической интоксикации серосодержащими поллютантами обусловлены процессами на клеточном уровне.

Таблица 2.1.

СОСТАВ ПРИРОДНОГО ГАЗА АСТРАХАНСКОГО ЖСТОРСВДЕНИЯ С В Об%).

Метан 57.23 % Изо-пентан 0,92 %

Этан 2,26 % Углекислый газ 13.78 %

Пропан 0,94 % Азот 0,56 %

Изо-бутан 0,28 % Сероводород 24,03 7.

Животные содержались в стандартный условиях на стандартном рационе питания. Из 96 новорожденных крысят сформировали 8 групп С 4 опытные и 4 контрольные} по 12 животных в каждой. Каждая группа содержала по 6 особей женского и мужского пола С Токсикометрия химических веществ, загрязнящих окружающую среду (Программа ООН по окружающей среде), 1986).

Условия проведения и длительность эксперимента определялись в соответствии с требованиями, предъявляемыми к хроническим токсикологическим экспериментам (Токсикометрия химических веществ, загрязнящих окружающую среду. Программа ООН по окружающей среде, 1936).

Опытные группы подвергались воздействию смеси природного газа Астраханского газового месторождения и воздуха в камере Курллндского по стандартной методике с концентрацией природного газа в газовозлушной смеси 100±15мг/мЗ по сероводороду СИзмеров И.©., 1933).

Продолжительность эксперимента для каждой пары групп (опытной и контрольной) определялась на основании рекомендаций, изложенных в книге "Токсикометрия химический веществ, загрязняющих окружающую среду. Программа ООН по окружающей среде." С1986), и составила две, четыре, восемь и шестнадцать недель от начала затравки. Эвтаназия животных осуществлялась эфиром поэтапно С по 12 особей) по окончании эксперимента.

материалом для исследования служили плечевые, локтевые, бедренные и большеберцовые кости обеих пар конечностей, выделенные методом анатомического препарирования. Каждая выделенная кость подвергалась трехкратному измерению ее наибольшего продольного размера штангенциркулем с последущим вычислением средник величин изучаемых параметров и скорости роста.

Декальцинация костей проводилась в смеси Формалина и муравьиной кислоты (Меркулов Г.А., 1969).

От правых большеберцовых костей выделяли метафизы с сохранением эпифиза и части диафиза, изготавливали парафиновые срезы на роторном микротоме модели 820 "Histocut" (фирмы "Reichert-Jung"), и окрашивали гематоксилином, эозином по Караци и по Ван-Гизон. С использованием окуляр-микрометра М08-15М определяли линейные размеры (высоту) метафизарной пластинки в проксимальном и дистальном метафизах изучаемых костей, продольные размеры и количество хондроцитов в единице объема метафизарной пластинки (Автандшюв Г.Г., 1973,1990, Автандшюв Г. Г. и соавт., 1981).

Весь полученный материал обрабатывался методам вариационной статистики. Определялись средние арифметические значения признака,ошибка среднего арифметического, среднее ква-дратическое отклонение, параметрический критерий Стъюдента.

Настоящее исследование выполнялось с использованием следуших программных продуктов: электронной таблицы "QUATTRO PRO" (Ver.4.00), статистических пакетов

"STATGRAPHICS CVer.3.00) И "STADIA" (Ver.3.00), текстового процессора "Слово и Дело" (Ver.7.50).

Ррзулътатм игр пелпваний. Анализ антропометрических • данных детей из исследуемого района и района сравнения показал, что на протяжении всего изучаемого возрастного периода длина тела у детей из санитарно-защитной зоны имеет меньшие значения, чем у сверстников, проживающих в районе сравнения.

Возраст(годы)

рост СЗЗ " прирост СЗЗ —•— рост ЗС "1'" прирост ЗС

Рис.1. Динамика роста и абсолютных годовых приростов у мальчиков из санитарно-защитной зоны АГПЗ ссзз) и района сравнения СРС).

Максимальные различия в росте зафиксированы у мальчиков в возрасте пяти, одиннадцати и двенадцати лет. Эти различия практически нивелируются в периоды ростовых скачков на шестом и тринадцатом годах жизни за счет больших значений абсолютных годовых приростов у детей из санитарно-защитной зоны, где отмечаются резкие ростовые скачки между четвертым

и седьмым, а также на двенадцатом - тринадцатом годах жизни (рис.1).

Анализ средних значений абсолютных годовых приростов девочек показал, что максимальные величины этого параметра также наблюдаются у детей из исследуемого района на. шестом, десятом и одиннадцатом годах жизни. Однако различия скорости роста у девочек из исследуемого района и района сравнения выражены в меньшей степени, чем у мальчиков.

Сравнительный анализ динамики роста сегментов нижних конечностей у мальчиков, проживающих в зоне влияния газообразных серосодержащих поллютантов, и в районе сравнения, позволил выявить два периода соотношения этих показателей: с трех до девяти лет, когда данный параметр ниже у мальчиков из исследуемого района, и с десяти до тринадцати, когда эти различия практически исчезают.

Наибольшая скорость роста сегментов нижних конечностей у детей исследуемых возрастных периодов из района сравнения наблюдается до пяти лет, когда отмечены максимальные ее значения, и во время ростового скачка на шестом году жизни. У мальчиков из санитарно-защитной зоны изменения скорости роста дистальных сегментов нижних конечностей имеют то же направление, что и у детей из района сравнения, но при этом наблюдается большая амплитуда колебаний изучаемого параметра.

Сопоставление антропометрических параметров нижних конечностей у девочек из ИР и РС показало, что длина сегментов . нижних конечностей у детей из санитарно-защитной зоны была ниже, чем у сверстниц из района сравнения в возрастном интервале от трех до восьми лет с достоверными различиями в пять и шесть лет.

По нашим данным увеличение продольных размеров бедра и голени у девочек в изучаемых возрастных периодах наиболее

- 1-3 -

активно происходит между тремя и девятью годами.- Обращает на себя внимание факт, что максимальные значения скорости рос- -та голени у детей из района сравнения приходится на третий год жизни, тогда как у девочек из санитарно-зацитной зоны наиболее быстрый рост отмечен на шестом году жизни.

Сравнение роста и абсолютных годовых приростов сегментов верхних конечностей у мальчиков и девочек из исследуемого района и района сравнения выявило общую тенденцию динамики продольных размеров плеча и предплечья у детей обоего пола.

Средние значения длины плеча и предплечья у детей из санитарно-защитной зоны были ниже, чем у сверстников из района сравнения на протяжении всего изучаемого возрастного интервала с максимальными различиями в возрасте шести лет.

В скорости роста сегментов верхних конечностей у детей первого и второго детства зафиксировано три пика: на третьем, местом и тринадцатом годак жизни, с максимальными значениями между пятым и шестым годами у детей из исследуемого района.

Результаты анализа роста и абсолютных недельных приростов сегментов конечностей у животных двух, четырех, восьми и шестнадцати недель показали, что средние значения длин большеберцовых костей самцов из опытней имеет меньшие величины, чем у контрольных животных в возрасте двух и шестнадцати недель.

При этом скорость увеличения продольных размеров сегментов конечностей у животных, находившихся в эксперименте, во время ростового скачка превышает значения этого параметра у контрольных животных, и для большеберцовых костей составляет 77% в опытной группе и 27% - в контрольной у самцов и 43 и 11% соответственно у самок. В остальные возрастные

периоды скорость роста в опытной группе ниже, чем в контрольной.

Сравнительный анализ высоты проксимальным и дис-талъных метафизов большеберцовых костей крыс показал, что на протяжении изучаемого возрастного интервала наблюдается постепенное уменьшение высота проксимальных и дистальных мета-Физарных пластинок большеберцовых костей крыс из опытной и контрольной групп.

Уменьшение продольных размеров проксимальных метафизар-ных пластинок у интактных животных происходит плавно у самцов - на 13 - 34 и 42%, у самок - на 14 - 44 и 33% - у самок, в то время как у крыс, подвергавшихся воздействию серосодержащих газов наблюдается резкое снижение изучаемого параметра в возрасте восьми и шестнадцати недель - на 47 и 43%соответственно у самцов и 42 и 33% - у самок. Следует отметать, что в большей степени это явление выражено у восьминедельных самцов, находившихся в эксперименте.

На гистологических срезах метафизоз трубчатых костей при световой микроскопии у интактных животных всех возрастных групп метафизарная пластинка хорошо контурируется, слои ее имеют четкие границы и равномерную толщину на всем протяжении.

У экспериментальных животных толщина метафизарной пластинки непостоянна, форма ее изменчива, слои, входящие в ее состав, дифференцированы хуже, чем в идентичных участках метафизов трубчатых костей, выделенных от контрольны?; животных.

Изучение в световой микроскоп Форш метафизарной пластинки показало наличие ее изгиба в направлении диафиза у экспериментальных крыс восьми и шестнадцати недельного возраста. Между зпифизарной и Формирующейся диафизарной костью образуется конусообразное выпячивание метафизарной пластин-

т. апикальная часть которого отличается от остальных отделов большей шириной пролиферативной зоны.

Возраст (нед)

—♦—кол-ваОГ коп-еоКГ —5— высогвОГ вьлсагаКГ

Гис.С. Еысста к количество хондроцитов в единице объема проксимальных метафизарных пластинок самцов крыс из опытной со.) и контрольной (КГ) групп.

При изучении продольных размеров и количества хондроци-тов в единице объема у животных опытной и контрольной групп выявлено, что у самцов крыс из контрольной группы в исследуемом возрастном интервале на Фоне постепенного снижения количества хондроцитов в единице объема на 15, 43 и 44 % соответственно в изучаемых возрастных интервалах отмечается увеличение продольных размеров хондроцитов на 21% во время ростоеого скачка на четвертой неделе жизни с рис.2.).

У экспериментальных животных на четвертой неделе жизни

количество кондроиитов не только не уменьшается, но даже возрастает на 6%, однако при этом продольные размеры кондроиитов у самцов этого возраста из опытной группы увеличиваются лишь на 12%.

У самок крыс, не подвергавшихся воздействию серосодержащих газов, изменение высоты и плотность расположения хон-дроцитов в проксимальных метафизах большеберцовьк костей аналогичны изменениям, происходящим у интактных самцов крыс. У самок из опытной группы количество хондроцитов в единице объема на второй и четвертой неделях жизни не изменяется, а их продольные размеры возрастают в меньшей степени, чем у контрольных животных.

ВЫВОДЫ

1. Остеогенез у детей Астраханского региона в возрасте первого и второго детства характеризуется чередованием периодов быстрого роста с в 6 лет у детей обоего пола, в 10 -11 лет у девочек и в 12 - 13 лет - у мальчиков) и периодов замедления процессов остеогенеза между ними.

2. Хроническое воздействие газообразных серосодержащих поллютантов оказывает влияние на морфогенез трубчатах костей, которое проявляется уменьшением средних значений продольных размеров тела и сегментов конечностей у детей из са-нитарно-защитной зоны АГПЗ и у животных, подвергавшихся хронической затравке.

3. Максимальные различия продольных размеров тела и сегментов конечностей отмечаются в периоды, предшествующие ростовым скачкам Сна 4 - 5 годах жизни у детей обоего пола, на Э - ю годах жизни у девочек и 11 - 12 - у мальчиков) и более выражены у мальчиков и самцов животных.

4. В отличие от нормы, рост сегментов конечностей в ус-

ловиях воздействия газообразных серосодержащих . поллютантов происходит скачкообразно, то есть периоды медленного роста чередуются с резкими ростовыми скачками, превышающим по амплитуде нормальные.

5. Вследствие резких ростовых скачков в периоды интенсивного роста происходит нивелирование различий лонгитуди-нальных размеров трубчатых костей как у детей санитарно-за-щитной зоны АГПЗ и района сравнения, так и у экспериментальных и контрольных животных.

6. В условиях воздействия газообразных серосодержащих поллютантов увеличение длины трубчатых костей, в отличие от нормы, осуществляется как за счет увеличения продольных размеров хондроцитов, так и за счет увеличения их количества в метаФизарной пластинке.

ВНЕДРЕНИЕ Б ПРАКТИКУ Данные о морфогенезе трубчатых костей в норме и при воздэйстзи газообразных серосодержащих поллютактов, полученные в ходе выполнения работы, используются в учебном процессе на профильных кафедрах Астраханской государственной медицинской академии, при обследовании детей, проживающих в са-нитарнс-защитной зоне Астраханского газоперерабатывающего комплекса.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО Ж ДКСОЕРТАШИ 1. Удочкина Л. А., Плотникова А. И. Физическое развитие детей, проживающих в санитарно-защитной зоне Астраханского газоперерабатыващего комплекса // Тезисы докладов областной научно-практической конференции сотрудников медицинского института и врачей Астраханской области С Апрель 19905.- Астрахань, 1990. - С. 153-154.

2. Удочкина Jl. А. Физическое развитие детей из особо-контролируемой зоны Астраханского газоперерабатывающего комплекса // Материалы Всесоюзной конференции "Влияние антропогенных Факторов на морфогенез и структурные преобразования органов." - Астрахань, 1931. - С. 157-158.

3. Удочкина Л.А., Плотникова А. И., Джумагазиев А. А. Антропометрические показатели детей, проживающих в районах с различной степенью загрязнения воздушных бассейнов // Тезисы докладов областной научно-практической конференции сотрудников медицинского института и врачей Астраханской области (Апрель 19913. - Астрахань, 1991. - С. 56-57.

4. Удочкина JI.A. Сравнительная оценка показателей Физического развития детей, проживаших в районах Астраханской области с различными уровнями загрязнения // Тезисы докладов научной конференции "Актуальные вопросы биомедицинской и клинической антропологии." - Красноярск, 1992. - С. 43.

5. Удочкина JI.A. Влияние серосодержащих газов на развитие опорно-двигательного аппарата в постнатальном онтогенезе // Материалы научной конференции Астраханского мединститута (к 75-летию со дня основания). - Астрахань, 1993. -С. 193-197.

6. Удочкина JI.A. Влияние серосодержащих газов на развитие костной системы человека и ^лабораторных животных // Материалы 2-й Всероссийской конференции "Влияние антропогенных Факторов на структурные преобразования органов тканей, клеток человека и животных." - Саратов, 1993.- ч.1. - С. 31.

7. Удочкина JL А. Изучение влияния серосодержащих газов на показатели физического развития человека // В сб.: " Актуальные вопросы медицинской морфологии." - Из-во Удмуртского УН-та, - 1993. - ВЫПУСК N.2. - ч. III. - С. 586-591.

8. Удочкина JI.A. Физическое развитие детей в условиях

загрязнения атмосферного воздуха серосодержащими газами // В сб.: "Макро- и микроморфзлогия С теоретические и прикладные аспекты)." - Саратов, 1995. - Вып. 3. - С. 186-189.

9. Удочкина Л.А., Гончарова Л.А. Влияние серосодержащих газов на постнатапъный онтогенез трубчатым костей в эксперименте // Российские морфологические ведомости. - 1995. - N.2. - С. 82-85.

10. Удочкина Л. А., Плотникова А. 11 Особенности физического развития детей санитарно-защитной зоны Астраханского газоперерабатыващего завода // В кн.: материалы международной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения профессора н. В. Поповой-Латкиной. - Астрахань, 1996.- С. 194.

11. Удочкина Л.А., Лазько А. Е. Влияние низким концентраций серосодержащих газов на постнатальный остеогенез // В кн.: Труды Астраханской мед. академии. - Том. IV (XXVIII). -Астрахань, 1996. - С. 44- 46.