CC BY
27ВІДНОВЛЕННЯ НАРОСТКОВОГО ХРЯЩА ДОВГИХ КІСТОК СКЕЛЕТА ПІСЛЯ СТАТИЧНИХ ФІЗИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ ТА ВПЛИВУ ЕКОЛОГІЧНИХ ЧИННИКІВ
Шепєлєв А. Є.
Сумський державний університет
Анотація. Встановлено, що після впливу інтенсивних статичних навантажень та впливу екологічних факторів в кістках скелету відбуваються компенсаторні відновні процеси, які не в повній мірі нормалізують гістоструктуру кісткової тканини. Реадаптація після помірних статичних навантажень характеризується превалюванням кістоутворюючих процесів, що свідчить про постійне збереження темпу росту кісток. Знання морфологічних критеріїв перебудови скелета дозволять тренерам і викладачам цілеспрямовано використовувати комплекс підготовчих вправ і засобів загального фізичного розвитку для досягнення високих спортивних результатів.
Ключові слова: фізичні статичні навантаження, соли важких металів, радіація, довгі кістки скелета.
Аннотация. Шепелев А.Е. Восстановление эпифизарного хряща длинных костей скелета после статических физических нагрузок и влияния экологических факторов. Установлено, что после интенсивных статических нагрузок и влияния экологических факторов в костях скелета происходят компенсаторные восстановительные процессы, однако они не в полной мере нормализуют гистоструктуру костной ткани. Реадаптация после умеренных статических нагрузок характеризуется превалированием костесозидательных процессов, это свидетельствует о постоянном сохранение темпов роста костей. Знание морфологических критериев перестройки скелета позволит тренерам и преподавателям целенаправленно использовать комплекс подготовительных упражнений и способов общего физического развития для достижения высоких спортивных результатов.
Ключевые слова: физические статические нагрузки, соли тяжелых металлов, ионизирующая радиация, длинные кости скелета. Annotation. Schepelev A. The restoration of cartilage long bones of skeleton after statistical physical load and influence factors. After intensive static loadings and effects of ecological factors in bones of a skeleton happen compensator regenerative processes. They not to the full normalize histostructures an osteal tissue. The readaptation after moderate static loadings is characterized by a prevailation bonescreate processes. It testifies about constant conservation of growth rates of bones. The knowledge of morphological tests of reorganization of a skeleton will allow trainers and teachers purposefully to use a complex of preparatory exercises. Also ways of general physical development for reaching high sports outcomes.
Key words: physical statistical loads, salts of heavy metals, ionizing radiation, long bones of skeleton.
Вступ.
Проблеми адаптації людини до зовнішнього середовища, впливу фізичних навантажень, працездатності та здоров’я мають велике теоретичне і практичне значення [10].
Погіршення екологічної ситуації внаслідок аварії на Чорнобильській атомній станції суттєво вплинуло на показники здоров’ я населення, яке мешкає на забрудненнях територіях, особливо це стосується молоді [4]. У північних регіонах Сумської області виявлено підвищення радіаційного фону на 15% - 20% та збільшення гранично допустимої концентрації у воді та ґрунті солей міді, цинку, хрому, марганцю і свинцю на 60-80% [1].
Скелет перебудовується навіть не зважаючи на те, що в оточуючому його середовищі та крові знаходяться речовини, які сприяють збереженню складу кісткової субстанції на рівні розвитку молодого організму. Беззаперечна унікальність її полягає в тому, що в нормальному стані кістка водночас змінює в собі співвідношення речовин [6].
На морфогенез кістки впливають фізичні навантаження і викликають різнобічні зміни в організмі людини і тварин. Ступінь глибини цих змін залежить від тривалості та інтенсивності навантажень [7].
Фізичні навантаження - біогенний фактор, тому ми спроможні моделювати їхню дію на скелет в експериментах на тваринах. Можна говорити про існування “біологічного каркасу” інтегральної соціальності, тому в цих рамках перенесення експериментальних даних на людину не тільки можливі, але й у більшості випадків нічим іншим не можуть бути замінені [7].
Особливості чутливості клітин і тканин до дії випромінювання та споживання солей у людини і тварин однотипні, що має істотне значення для можливостей екстраполяції результатів експериментальних досліджень [8].
В останні роки значна увага в наукових дослідженнях звертається на пошук і розробку реабі-
літаційних засобів і форм фізичного виховання, які спрямовані на профілактику існуючих патологічних синдромів та поліпшення здоров’я молоді у пострадіаційний період [2].
Вагоме значення в спортивній практиці мають питання прогнозування реадаптаційних процесів в кістковій системі після різноманітних режимів рухової активності в умовах негативних екологічних чинників. В літературі практично відсутні дані, що розкривають динаміку реадаптаційних перетворень у скелеті в період від припинення дії фізичного навантаження до віддаленіших періодів життя. Прагнучи виповнити цей проміжок в дослідах, ми вивчили особливості росту й формування довгих трубчастих кісток в період через 1, 2 і 3 тижні після виконання тваринами статичних навантажень в умовах чинників Сумщини.
Робота виконана у відповідності до плану НДР Сумського державного університету.
Мета, завдання роботи, матеріал і методи.
Мета роботи: вивчення реадаптаційних процесів великогомілкової кістки тварин після помірних та інтенсивних статичних навантажень в умовах комбінованої дії опромінення й солей важких металів.
Організація та методи дослідження. Дослідження проведені на 126 білих щурах - самцях 4-х місячного віку. Піддослідні тварини були розділені на II серії - експериментальну і контрольну. Перша серія в залежності від дії екологічного чинника розбита на три групи. Перша група експериментальних тренованих тварин (36 щурів) опромінювали на установці «Яосш» в загальній дозі 0,2 Гр протягом місяця. Одночасно щурі отримували з питною водою солі цинку (2п804х7И20)-0,5мг/л та міді (Си804х5И20) - 1мг/л, що відповідає екології Ямпільського району Сумської області. Друга група тренованих тварин (36 щурів) протягом місяця отримувала опромінення в дозі 0,2 Гр і солі марганцю (Мп804 х 5И20) - 0,1 мг/л, свинцю ( РЬ(СИ3С00)2) - 0,1 мг/л та міді (Си804 х 5 И20)-
© Шепєлєв А.Є., 2009
1мг/л.), що відповідає екології Середино - Будського району Сумської області.
Третя група тренованих тварин (36 щурів) протягом місяця отримувала опромінення в дозі 0,2Гр і солі цинку (ZnSO4 x 7H2O) - 5мг/л, хрому (K2Cr2O7) -0,1мг/л і свинцю (Pb(CH3COO)2) - 0,1мг/л, що відповідає екології Шосткинського району Сумської області.
II серія (18 щурів) - контрольна - нетреновані тварини, які отримували комбіновану дію опромінення та солей важких металів.
Усі щури експериментальної серії отримували статичні фізичні навантаження помірного та інтенсивного характеру протягом місяця.
Моделювання статичних навантажень (СН) проводили на вертикальних жердинах [9]. Тварини перебували у вертикальному положенні, виконуючи щоденно, помірні навантаження починаючи від 1 до 5 хвилин. Інтенсивні статичні навантаження становили від 5 хв. до 20 хв.
Після закінчення експерименту щурів забивали через 1, 2 та 3 тижні, виділяли великогомілкові кістки, виготовляли гістологічні препарати проксимального епіфізарного хряща та проводили його морфометрію. Програма морфометрії [3] включала наступні показники: загальна ширина хряща, ширину зон індиферентного, проліферуючого, дефінітивного хрящів та зони деструкції.
Вимірювання проводилось на світловому мікроскопі «Олімпус» за допомогою програми «Відео Тест 5.0». Статистична обробка матеріалу була проведена за допомогою програми Excel та пакету програм Statistica 6.0 (Stat Soft, США) [5].
Результати досліджень та їх обговорення
Після інтенсивних статичних навантажень та впливу факторів зовнішнього середовища відбувається порушення поздовжнього росту великогомілковій кістки за рахунок змін епіфізарного хряща, ширина якого менше за контроль через тиждень в першій групі на 6,44%, в другій - на 5,75%, в третій - на 5,02%. Через два тижні хрящ звужується відповідно групам до 5,74%, 5,70%, 5,09%. Через три тижні - до 2,48%, 3,66%,4,41%, відповідно. Границі епіфізарного хряща нерівні, місцями глибоко вдаються в балки губчастої речовини епіфізу.
Наростковий хрящ великогомілкової кістки після помірних навантажень через тиждень, два, три майже не змінюється. Він представлений згрупованими в зони хондроцитами різного ступеня диференціювання. Чітко розрізняються всі 5 зон ростової пластинки індиферентного, проліферуючого, дефінітивного хряща, зони деструкції та кальцифікації. Клітини кожної зони мають типову будову, чітко виражені фігури мітозу в зоні «монетних стовпчиків.» У великогомілковій кістці по відношенню до контрольних тварин відбувається розширення епіфізарного хряща в першій групі на 3,83%, в другій - на 4,49%, в третій на - 5,21%. Через два тижня продовжується розширення хряща відповідно групам - на 5,40%, 5,35%, 7,56%. Через три тижні - на 10,80%, 11,76%, 15,13%, відповідно.
Зона проліферації через тиждень в порівнянні з контролем звужена після інтенсивного тренування до 7,12% в першій групі, в другій - до 6,72% , в третій - до 7,87%. Через два тижня відбувається зменшення цих показників до 6,80%, 5,33%, 5,57%, відповідно. Через три тижні відповідно групам продовжується звуження - до 2,07%, 4,72%, 5,23%. Різко збільшується кількість сполучної речовини, що місцями відокремлює ходроцити в ізогенні групи, руйнуючи стовпчасту структуру зони. Кількість мітозів зменшується, збільшується вміст клітин атипової форми (полігональні та сплющені). Кількість клітин, що формує стовпчики, зменшується. Зона дефінітивного хряща представлена клітинами без фігур мітозу, багато з яких зі зруйнованою оболонкою та дистрофічними змінами в ядрі, багато з яких зі зруйнованою оболонкою та дистрофічними змінами в ядрі, багато клітин сплющеної форми, що оточені великою кількістю сполучної речовини. Ширина зони звужена через тиждень в першій групі до 8,49%, 8,93% в другій, 6,33 в третій. Через два тижня відповідно групам - до 7,29%, 8,20%, 6,00%. Через три тижня - до 2,68%, 4,36%, 3,29%, відповідно. Зона деструкції розширена через тиждень на 13,62 в першій групі, - на 13,77% в другій, в третій - на 13,27%, представлена конгломератом напівзруйнованих клітин зі значним вмістом сполучної речовини. Через два тижні продовжується розширення зони деструкції відповідно групам до 8,21%, 8,38%, 9,80%. Через три тижні до 1,72%, 4,55%, 5,06%, відповідно.
Після помірних статичних навантажень через тиждень по відношенню до контрольних тварин зона проліферації та зона дефінітивного хрящів розширені в великогомілкової кістці в першій групі на 3,84% і 0,92%, в другій - на 2,52% і 1,56%, в третій - на 3,04% і 5,49%. Через два тижні різниця складає відповідно групам 4,03% і 3,75%, 5,35% і 5,18%, 8,02% і 8,81%. Через три тижні продовжується розширення зон до 9,50% і 8,57%, 9,91% і 8,45%, 14,67% і 10,84%, відповідно.
Зона деструкції, навпаки, після помірного статичного навантаження зменшена в першій групі на 1,28%, в другій - на 1,61%, в третій - на 4,54%. Через другій тиждень відбувається зменшення цих даних на 2,50%, 2,52%. 5,59%, відповідно. Через три тижні відповідно групам - на 6,66%, 7,72%, 8,33%.
Протягом всього експерименту ширина індиферентного хряща достовірно не змінювалася, що вказує на його інертність та відсутність виражених проліфе-ративних явищ.
Висновки
Після припинення тренувань тварин інтенсивними статичними навантаженнями і впливу негативних чинників зовнішнього середовища в кістках спостерігається компенсаторні відновні процеси, які не в повній мірі нормалізують гістоструктуру кісткової тканини. Частково активується проліфератина активність епіфізарних хрящів.
Реадаптація після помірних статичних навантажень характеризується превалюванням кістоутворю-чих процесів, що свідчить про постійне збереження
темпу росту кісток, навіть після припинення дії зовнішніх чинників.
Подальші дослідження передбачається провести у напрямку вивчення інших проблем відновлення морфометричних характеристик епіфізарного хряща довгих кісток під впливом екологічних чинників на тлі помірних та інтенсивних статичних фізичних навантажень.
Література
1. Гінч О.В Доповідь про стан навколишнього природного середовища в Сумській області у 2000 році / О.В. Гінч. - Суми.: Джерело, 2001. - 178 с.
2. Завацький В.І. Соціальні та медико - біологічні особливості життєдіяльності дітей і дорослого населення, які постраждали внаслідок аварії на Чорнобильскій АЕС / В.І. Завацький, Б.П. Грейда, А.І Зимовін. - Луцьк.: Надстир’я, 1994. - 152 с.
3. Ковешников В. Г. Зональное строение эпифизарного хряща / В.Г. Ковешников / В.Г Ковешников // Антропогенетика, антропология и спорт Винница. - 1980. - Т.2. - С. 251 - 252.
4. Куц О.С. Особливості змісту фізичного виховання в умовах підвищеної радіактивності / О.С. Куц. - К.: Континет. 1994. -144 с.
5. Лапач С.М. Статистичні методи в медико - біологічних
дослідженнях із застосуванням Excel / С.М. Лапач, А.В. Чубен-ко, П.М. Бабич. - К.: Маріон, 2000. - 320 с.
6. Мачерет Е.Л., Замотян В.П., Лысенко В.П. Старение и двига-
тельные возможности / Е.Л Мачерет, В.П. Замотян, В.П, В.П Лысенко. - К.: Издательство госуниверситета, 1989. - 171 с.
7. Никитюк Б.А., Коган Б.И. Адаптация скелета спортсменов / Б.А.Никитюк, Б.И. Коган // К.: Здоровья, 1989. - 128 с.
8. Слоним А.Д. Частная экологическая физиология млекопитающих /
9. А.Д. Слоним - М. - Л.: АМН СССР, 1962.- 244 с.
10. Федонюк Я. И. Устройство для моделирования статических
нагрузок в мелких лабораторных: А. С. 1393395 СССР / Я.И. Федонюк, И.Н. Глицкий,
11. Я.Т. Велещук. - №104571/21; Заявлено 30. 08. 82; Опубл. 23. 11. 83, Бюл. №12. - 3с.
12. ЦибізГ.Г.Впливфізичнихнавантаженьнаморфофункціональний стан організму / Г.Г Цибіз. - К.: Сталь, 2002. - 338 с.
Надійшла до редакції 18.06.2009р.
shepelev @ ukr.net
