CC BY
36
УДК 616.31-018.4-074-092.9:613.65
Ю.А. Слинько, Е.Н. Рябоконь, И.И. Соколова
Харьковский национальный медицинский университет, Украина
ФИЗИЧЕСКАЯ НАГРУЗКА КАК СПОСОБ КОРРЕКЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ГИПОКИНЕЗИИ МАТЕРИ НА СОСТОЯНИЕ МЕТАБОЛИЗМА АЛЬВЕОЛЯРНОЙ КОСТИ ЕЕ ПОТОМСТВА
Аннотация
На модели гипокинезии у беременных самок крыс в гомогенатах кости их потомства установлены явления дисбаланса маркеров резорбции и репарации костной ткани альвеолярных отростков челюстей. Это подтверждено повышением уровня кислой и щелочной фосфатаз, эластазы и общей активности группы протеолитических ферментов костной ткани. Выявленные изменения в активности протеолитических ферментов также свидетельствуют о тенденции к снижению синтеза костной ткани и высоком риске развития заболеваний пародонта. Также в эксперименте доказано позитивное влияние физических нагрузок на важнейшие показатели метаболизма костной ткани альвеолярных отростков потомства гипокинетичных самок с возобновлением должных уровней синтеза и минерализации кости.
Ключевые слова: гипокинезия матери, потомство, местный гомеостаз, костная ткань, альвеолярный отросток.
Актуальность. В настоящее время доказано, что общие факторы способны не только влиять, но и нарушать метаболические процессы в тканях пародонта, усиливать патогенное влияние местных факторов, являться основой для развития необратимых дистрофически-воспалительных и деструктивных изменений в тканях пародонта [1, 2, 3].
Среди общих факторов, регулирующих метаболизм тканей ротовой полости и от которых зависит ответная реакция на патогенные воздействия, следует обратить внимание на стресс. Установлено, что под действием острого стресса происходят изменения во всех структурных компонентах пародонтального комплекса [4, 5]. Хронический стресс также может способствовать развитию и быстрому прогрессированию заболеваний паро-донта [6].
Одним из вариантов хронического стресса можно рассматривать гипокинезию - состояние ограниченной двигательной активности. Было установлено, что последствиями гипокинезии для организма человека является уменьшение резервных возможностей всех функциональных систем, снижение толерантности организма к действию раздражающих воздействий, повышение риска заболеваний, изменение ответных реакций организма на лечебное воздействие [7, 8].
Вопросы состояния зубочелюстного аппарата в условиях снижения функциональной загрузки на местном уровне и ограничения двигательной активности -на общем, начали привлекать внимание исследователей еще в 70 - 80 годах прошлого столетия. Были получены убедительные данные о негативных последствиях гипокинезии, как на ткани пародонта, так и на весь организм в целом [9, 10, 11].
Отрицательное влияние гипокинезии приобретает в последнее время особую актуальность из-за того, что состояние ограниченной двигательной активности присуще современным женщинам во время беременности. Исследователями уже установлено, что такой образ жизни будущей матери влияет на развитие плода, сочетается с увеличением частоты акушерской и перинатальной патологии, ухудшает адаптацию новорожденного к внеутробному существованию [12, 13]. Но сведений о влиянии гипокинезии матери на состояние органов и тканей полости рта, в частности пародонтального комплекса, у их потомства в доступной научной литературе не найдено.
Поэтому целью данной работы является изучение влияния дозированной физической нагрузки как сред-
ства коррекции последствий гипокинезии матерей на состояние метаболизма костной ткани альвеолярного отростка их потомства.
Материалы и методы. Дизайн исследования - эксперимент с участием 18 крыс-самок линии WAG, которым моделировали различное состояние двигательной активности в течение всего периода вынашивания (стандартный режим, состояние ограниченной двигательной активности и гипокинезия с дозированной физической нагрузкой). Полученное от экспериментальных самок потомство (88 особей) содержалось в одинаковых условиях. В возрасте 3 месяцев крысята были выведены из опыта декапитацией под тиопенталовым наркозом. Работа выполнена соответственно требованиям Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых в исследовательских и других научных целях (Страсбург, 1986).
Экспериментальных животных распределили следующим образом. К контрольной группе (группа 1) было отнесено потомство самок, находящихся во время периода вынашивания в стандартных клетках; ко 2-й группе - животные, у матерей которых моделировали состояние гипокинезии путем содержания их в клетках с уменьшенной площадью; к 3-й - потомство самок, которые содержались в условиях 2-й группы, но при этом их ежедневно для восполнения двигательной активности высаживали в «беличье колесо» на 15 минут.
Для проведения биохимических исследований использовали гомогенаты альвеолярных фрагментов челюстей потомства экспериментальных самок (75 мг / мл 0,1 М цитратного буфера, рН 6,1). Физиологическое состояние костной ткани определяли по активности фосфатаз: щелочной (ЩФ), как маркера функционирования остеобластов, и кислой (КФ), как маркера интенсификации деятельности остеокластов по скорости гидролиза р- нитрофенилфосфата соответственно при рН 10,5 и 4,8 [14]. Также в гомогенате альвеолярной кости устанавливали активность фермента эластазы, что принимает участие в гидролизе коллагена костной ткани [14] и определяли общую протеолитическую активность (оПа) группы протеолитических ферментов, принимающих участие в перевоплощении проколлагена в коллаген по гидролизу казеина при рН 7,6, используя реактив Фолина [15].
Результаты исследования обрабатывали с помощью прикладных программ Statistica 6, Biostat. Полученные данные представлены в виде средних арифметических значений (М) и стандартных отклонений (m).
Для сравнения выборок использовали критерий Стью-дента. Уровень статистической значимости считали достоверным при р < 0,05.
Результаты исследований и их обсуждение. Основываясь на результатах проведения исследования установлены существенные изменения биохимического статуса костной ткани альвеолярных отростков потомства самок крыс, находящихся в период вынашивания в условиях гипокинезии (табл.1.). Так, зафиксировано повышение, хотя и не достоверное, активности КФ (на 32% у самцов и на 36% у самок, р=0,221 и р=0,141 соответственно). Выявленный факт свидетельствует об активации процессов гидролиза минеральных компо-
нентов альвеолярной кости у их потомства. При этом активность ЩФ, отражающей уровень функциональных возможностей остеобластов, синтезирующих новую костную ткань, также возросла в среднем на 75% (р=0,001 у животных обоего пола). Последнее можно трактовать как компенсаторную реакцию на процесс активации ферментов резорбции костной ткани и наличием еще не истощенных адаптационных ресурсов организма у потомства экспериментальных крыс. С другой стороны, учитывая то, что ЩФ одновременно является маркером воспаления, повышение ее уровня отражает формирование склонности к развитию воспалительных заболеваний десен потомства гипокинетичных самок
Таблица 1.
Биохимические показатели гомогенатов альвеолярной кости потомства экспериментальных животных.
Примечание:
Группа 1 Группа 2 Группа 3
самцы (п=12) самки (п=15) самцы (п=13) самки (п=12) самцы (п=19) самки (п=13)
ЩФ, мк-кат/кг 31,44±2,17 * р=0,001 29,38±1,39 * р=0,001 55,34±2,54 * * р=0,002 51,37±2,17 * * р=0,002 33,21±2,28 ** * * р=0,602 32,27±1,90 ** * * р=0,223
КФ, мк-кат/кг 1,79±0,28 ** р=0,221 1,69±0,29 ** р=0,141 2,36±0,35 * * р=0,260 2,29±0,25 * * р=0,212 1,90±0,23 ** * * р=0,765 1,73±0,35 ** * * р=0,930
Эластаза, мк-кат/кг 4,48±0,58 ** р=0,052 4,36±0,38 ** р=0,020 5,74±0,25 * * р=0,049 5,65±0,33 * * р=0,054 4,88±0,30 ** * * р=0,506 4,76±0,29 ** * * р=0,422
ОПА, мк-кат, кг 35,11 ±2,04 ** р=0,004 34,76±2,37 ** р=0,003 54,56±1,04 * * р=0,005 53,52±1,31 * * р=0,004 42,15±2,66 ** * * р=0,069 41,48±2,71 ** * * р=0,072
- статистические различия между показателями групп 1 и 2;
* - статистические различия между показателями групп 2 и 3;
* * - статистические различия между показателями групп 1 и 3.
Также проведение экспериментального исследования по моделированию условий гипокинезии для беременных самок крыс позволило выявить существенное повышение активности протеолитических ферментов у их потомства, которое отражают такие показатели как общая протеолитическая активность и уровень эласта-зы (табл.).
Так, вследствие пребывания беременных самок в условиях ограниченной двигательной активности в альвеолярной кости их потомства зафиксировано повышение ОПА на 55% и у самцов, и у самок (р=0,004 и р=0,003 соответственно). Данный факт может свидетельствовать о торможении процесса превращения проколлагена в коллаген, т.е. отражает тенденцию к снижению синтеза органической матрицы костной ткани.
Как видно из приведенных в таблице данных, в ответ на ограничение двигательной активности самок у их потомства также повышается уровень эластазы, которая в определенной степени является маркером воспаления и деструкции, на 28% у самцов (р=0,052) и на 29% у самок (р=0,020).
Итак, пребывание беременных самок крыс в условиях гипокинезии вызывает у их потомства существенные негативные изменения показателей костного метаболизма альвеолярного отростка челюстей.
Компенсация дефицита двигательной активности матерей способствовала нормализации вышеперечисленных показателей. Так, активность фосфатаз костной ткани альвеолярных отростков животных, матери которых во время их вынашивания находились в состоянии гипокинезии, но имели ежедневные умеренные физические нагрузки (группа 3), существенно снизилась. А именно, уровень ЩФ уменьшился до 33,21±2,28 мк-кат/кг с 55,34±2,54 мк-кат/кг у самцов (р=0,002) и до 32,27±1,90 мк-кат/кг с 51,37±2,17 мк-кат/кг у самок (р=0,002). Уровень показателей КФ снизился до
1,90±0,23 мк-кат/кг с 2,36±0,35 мк-кат/кг у самцов (р=0,260) и до 1,73±0,35 мк-кат/кг с 2,29±0,25 мк-кат/кг у самок (р=0,212). Т.е. активность фосфатаз костной ткани альвеолярных отростков экспериментальных животных в группе 3 была возвращена практически до уровня контрольной группы (р>0,05 в группах животных обоего пола) (табл.).
Позитивным, также, было воздействие дозированной физической загрузки и на активность протеолитиче-ских ферментов в гомогенатах альвеолярной кости потомства экспериментальных самок. Так, уровень эластазы в сравнении с аналогичным показателем потомства гипокинетичных самок снизился на 15% у особей обоего пола (р=0,054 у самок и р=0,049 у самцов) и статистически не отличался от уровня у животных группы контроля (р>0,05) (табл.).
Благодаря улучшению двигательного режима беременных самок также восстановлена способность к синтезу костной ткани их потомства, что отображает ОПА. Данный показатель был на 23% меньше по сравнению с аналогичным показателем у животных группы 2 (р=0,004 для самок и р=0,005 для самцов) и приближался к показателю группы 1 (р=0,072 для самок и р=0,069 для самцов).
Полученные результаты у животных группы 3 свидетельствуют о позитивном влиянии дозированных физических нагрузок на важнейшие показатели метаболизма костной ткани альвеолярных отростков потомства гипокинетичных самок с возобновлением должных уровней синтеза и минерализации кости.
Выводы. Таким образом, при моделировании гипокинезии матерей наблюдаются существенные биохимические сдвиги в костной ткани альвеолярных отростков их потомства, которые заключаются в дисбалансе про/антивоспалительного потенциала в сторону повышения активности маркеров воспаления. Последнее при усло-
*
вии воздействия местных или общих негативных факторов будет способствовать в дальнейшем формированию склонности к развитию воспалительных заболеваний тканей пародонта. Выявленные изменения метаболизма костного компонента пародонтального комплекса полностью нивелируются под действием умеренной физической нагрузки.
Литература:
1. Горбачева И. А. Взаимосвязи заболеваний внутренних органов и генерализованного пародонтита // Пародонтология. - 2003. - № 1 (26). - С. 15-17.
2. Черкасова О.В. Комплексне л^вання генералюо-ваного пародонтиту у пацюнтю молодого вку з артерш-льною гiпертензieю: автореф.... дис. канд. мед. наук: 14.01.22 - Стоматолопя. - КиТв, НМУ iм. О.О. Богомоль-ця, 2013. - 20 с.
3. Борисенко А.В., Коленко Ю.Г., Линовицкая О.В. Взаимосвязь микрофлоры пародонтальных карманов с течением генерализованного пародонтита у больных язвенной болезнь желудка и 12-перстной кишки // Современная стоматология. - 2002. - № 1. - С. 39-42.
4. Kloostra P.W., Eber R.B., Inglehart M.R. A Systematic Review of Stress and Psychological Factors as Possible Risk Factors for Periodontal Disease // J. Periodontology. -2002. - Vol.6 - P.209-213. 175.
5. Reners M., Brecx M. Stress and periodontal disease // Inter. J. Dental Hygiene. - 2007. - Vol.5, №4. - P.199.
6. Perruzzo D.C., Benatti B.B., Isabela D. Chronic Stress May Modulate Periodontal Disease. A Stady in Rats // J.Periodontology. - 2008. - Vol.79, №4. - P.697-704.
7. Доклад о состоянии здоровья в Европе // Европейская серия «Здоровье для всех». - ЕРБ ВОЗ. - 2002. - №97. - 156с.
8. Алексеенко Р.В. Здоров'я людини у дзер^ су-часноТ урбаызацп // Гендер. Еколопя. Здоров'я : матер Ill мiжнар. наук.-практ.конф. (Харюв, 19-20 mi™ 2011
р.) / Пщ ред.. В.В.М'ясоедова [та к]. - Х: ХНМУ, 2011. -С. 38.
9. Логинова Н.К., Гусева И.Е. Функционально-диагностическая оценка механического фактора, как риска развития заболеваний пародонта и способы их профилактики. // Материалы XIV и XV Всероссийских научно-практических конференций и Труды X съезда Стоматологической Ассоциации России.- Москва, 2005. - С.282-285.
10. Логацкая Е.В. Исследование влияния использования жевательной резинки на кровоснабжение жевательных мышц: автореф. дисс. ... канд. мед. наук: 14.00.21 - Стоматология. - Москва, 2005. - 24 с.
11. Брагин А.В. Клинико-физиологический статус лиц с различной устойчивостью к кариесу зубов и заболеваниям пародонта (механизмы резистентности, основы системной профилактики и комплексного лечения) : автореферат дис. ... докт. мед. наук: 14.00.21 - Стоматология. - Тюмень, Тюмень. гос. мед. акад., 2008. -С. 37.
12. Чернышова О.Н., Зюбанова Л.Ф., Будянская Э.Н. Гипокинезия во время беременности и степень ее влияния на формирование механизмов иммуносупрессии // Иммунология. - 1998. - № 4. - С. 49-52
13. Кондратьева И. Особенности развития длинных трубчатых костей плодов белых крыс при воздействии вибрации, шума и гипокинезии // Симпозiум з проблем космiчноT бюмедицини: матерiали науково-практ. конф. (КиТв, 10-11 кв^ня 2002). - КиТв, НМУ. - 2002. - С.43-44.
14. Левицький А.П., Макаренко О.А., Ходаков 1.В., Зелеына Ю.В. Ферментативний метод оцЫки стану кют-ковоТ тканини // Одеський медичний журнал. - 2006. -№3. - С.17-21.
15. Левицкий А.П., Макаренко О.А., Деньга О.В. и др. Экспериментальные методы исследования стимуляторов остеогенеза: метод. рекомендации. - Киев, ГФЦ. -К., 2005. - 30 с.
Тужырым
АЛЬВЕОЛЯРЛЫ СYЙЕКТIH МЕТАБОЛИЗМ1 ЖАГДАЙЫНА АНАНЬЩ ОНЬЩ ¥РПАКТАРЫНЫН ГИПОКЕНЗИЯСЫ ЗАРДАПТАРЫН ТYЗЕТУ ЭД1С1 РЕТ1НДЕ ФИЗИКАЛЫК ЖYКТЕМЕСI Ю.А. Слинько, Е.Н. Рябоконь, И.И. Соколова Харьков улттьщ медицина университету Украина
ЖYктi егеукуйрыктар аналы^тарыньщ урпактары сYЙектер¡нщ гомогенаттарында гипокенезия моделiнде жакты ч альвеолярлык вск¡ндер¡ сYЙек т¡ндер¡н резорбциялау мен репарациялау маркерлерЫщ дисбалансы кубылыстары туракталуы. Ол кышкыл жэне с¡лте фосфатазасыныщ, сYЙек т¡ндер¡ протеолитикалык ферменттер топтарыныщ эластазасы мен жалпы белсенд¡л¡г¡ дечгейЫщ артуымен расталган. Протеолитикалык ферменттердщ белсендтИндеп аныкталган взгер¡стер сол сиякты сYЙек т¡н¡ синтезЫщ твмендеу¡не жэне пародонта ауруыныщ дамуыныщ жогары кауп¡ тенденциялары туралы ку8ленд¡ред¡. Сол сиякты экспериментте синтез жэне сYЙектерд¡ минералдаудыщ мЫдетп де^гейлерЫ жа^артумен гипокенетикалык аналыктардыщ урпактарыныщ альвеолярлы вск¡ндер¡ сYЙек т¡ндер¡ метаболизмЫщ ма^ызды кврсетк¡штер¡не физикалык жYктемелердщ очды 8сер¡ д8лелденд¡.
Heri3ri сездер: ананыщ гипокинезиясы, урпак, жерг¡л¡кт¡ гомеостаз, сYЙек т¡н¡, альвеолярлы вск¡н.
Summary
PHYSICAL ACTIVITY AS A CORRECTION METHOD OF CONSEQUENCES IN HYPOKINESIA MOTHER ON THE METABOLIC STATE OF ALVEOLAR BONE OF HER DESCENDANTS Y.A. Slinko, Y.N. Ryabokon, I.I. Sokolova Харьковский национальный медицинский университет, Украина
In the model of hypokinesia of pregnant female rats in homogenates of bone we have detected phenomenon disbalance markers of resorption and repair of bone alveolar processes of the jaws. This have been confirmed by increasing level of acid and alkaline phosphatases, elastase and common activity of proteolytical ferments groups in bone tissue. Revealed changes in the activity of proteolytic enzymes also show a tendency to decrease bone synthesis and a high risk of developing periodontal disease.
Also in the experiment have been proved positive physical-load influences on the most significant metabolism indices in the alveolar bone tissue in posterity of hypokinetical females with recommencing proper level of synthesis and mineralization of the bone.
Key words: hypokinesia of mother, descendants, local homeostasis, bone alveolar processes.
