CC BY
8
STUDY OF THE MORPHOMETRIC FEATURES OF CAPILLARY NETWORK IN THE EARLY STAGES OF POROUS FIBER MATRIX IMPLANTATION
Pantus A. V., Rozhko M. M., Bagrii M. M., Kovalchuk N. E., Yarmoshuk I. R.
Abstract. Currently the interest in biopolymers in bioengineering and medicine is increasing progressively. The materials used in tissue engineering are expected to have some special features and supply engineer and microengineer constructions with characteristics that living tissues have, as follows: the ability of self-repair; the ability of changing anatomy and properties in response to environmental factors. The purpose of the study: to estimate experimentally the development patterns of the vasculature in the early stages of porous fiber matrix implantation.
The research was carried out on 20 lab animals (rabbits), which were divided into two groups. The first group: surgical intervention was performed to 10 animals, which included the creation of the pocket in the subcutaneous adipose tissue and suturing. The second group: the implantation of the biopolymer matrix into the area between the shoulder blades was performed to 10 animals.
The month after the matrix with the underlying tissues was removed. It was divided into 25 parts for histological examination. 9 segments were chosen for analysis: the one from centrally located area, four segments from precentral and four ones from peripheral zones.
The histological slides were examined lightoptically with the help of the microscope Leica DME with different magnifications. The morphometric features were analyzed using the system for taking microscopic pictures of histological samples (microscope Leica DME and digital camera Nikon P5100) and by using the program ImageTool 2.0 for Windows. The research were conducted at the Department of Pathomorphology and Legal Medicine of Ivano-Frankivsk National Medical University.
Statistical analysis was performed with the aid of PC programs Microsoft Exel and Statistica 5.5 (Multiple Regression) using the methods of variation statistic and correlation.
By using a freezing microtome the slides 30-50 nm were made, then were dehydrated in alcohols of different concentrations, soaked in methyl salicylate and fixed in polystyrene. Afterwards, the slides were examined with the microscope MPS-6.
The results display the absence of acute or chronic inflammatory infiltration as well as no transplantation rejection. The fiber matrix made by us, creates a peculiar bridge for germination and development of capillary network due to its hygroscopicity and sponginess.
Key words: biopolymer, bioimplant, vascular mesh.
Рецензент - проф. Ткаченко I. М.
Стаття надшшла 05.02.2019 року
DOI 10.29254/2077-4214-2019-1-2-149-309-312
УДК 611.12-034:591.33-092.9
Шаторна В. Ф., Кононова I.I., Каплуненко А. М.
ВПЛИВ АЦЕТАТУ СВИНЦЮ ТА НАНОСР1БЛА НА КАРД1ОГЕНЕЗ ЩУР1В ДЗ «Дншропетровська медична академт МОЗ УкраТни» (м. Днтро)
Зв'язок публшацм з плановими науково-дослщ-ними роботами. Дослщження виконано у рамках науково-дослщноТ роботи кафедри медичноТ бю-логп, фармакогнозп та боташки «Бюлопчш основи морфогенезу оргашв та тварин тд впливом нано-метал1в в експеримент1» (№ державноТ реестраци 01^004879).
Вступ. Не дивлячись на значш досягнення в д1а-гностиц1 та л1куванн1 бтьшосл захворювань серце-во-судинноТ системи, кнуе тенденц1я до Тх зростання в УкраТш як у дорослих так I у д1тей [1,2]. Результати численних дослщжень тдтверджують, що одшею з етиопатогенетичних причин серцево-судинних хвороб може бути вплив еколопчних фактор1в: викиди промислових шдприемств та автотранспорту, х1м1за-ц1я стьського господарства, та ш. [3].
Серед багатьох негативних фактор1в навколиш-нього середовища, що впливають на здоров'я насе-лення, одне за найважлив1ших м1сць посщае х1м1чне забруднення важкими металами, серед яких найпо-ширешшим е свинець. В останне стор1ччя прогресуе накопичення свинцю в фунт1, атмосферному пов1-тр1 та вод1, що може мати незворотш наслщки для людства. Рядом експериментальних роб1т сучасних
украТнських вчених, таких як Трахтенберг 1.М., Зерби но Д.Д. показано, що свинець мае високий тротзм до ендотелш судин, викликаючи в ньому структурн змши, як зумовлеш його прямим впливом безпо-середньо на внутршньокл^инш ультраструктури. Ц1 змши призводять до порушень транспортноТ, мета-болiчноТ, синтетичноТ, адгезивноТ функцш клп"ин i сприяють розвитку судинноТ патологи, яка супрово-джуеться порушеннями гемореологи i мтроцирку-ляцГТ [4,5,6]. Аналiз результатiв проведених експери-ментiв групи дослщнимв на чолi з професором Д.Д. Зербшо дозволив зробити припущення неповноцш-ного лiкування захворювань серцево-судинноТ системи без урахування впливу на оргашзм сполук свинцю. Автор наполягае, що стратепя лтування таких патологiй як васкулiти, анпопатп, iнфаркти повинна враховувати вплив сполук свинцю не як фактор ри-зику, а як важливий етюлопчний стимул розвитку серцево-судинних захворювань [7]. Тому важливим е пошук шляхiв захисту вiд негативного впливу низь-ких доз ацетату свинцю на оргашзм в цтому та кар-дiогенез зокрема.
В сучасних медичних дослщженнях та практиц1 досить широко використовуються нанопрепарати,
препарати з наночастинками срiбла широко засто-совують у xipyprii завдяки його бактерицидним та фyнгiцидним властивостям [8,9,10]. Недостатньо вивченим залишаеться питання впливу наночасток на оргашзм та на процес ембрюнального розвитку. Не визначеними на сьогодш залишаються i питання можливого антаrонiзмy чи синерпзму нанорозмГр-них металiв по вГдношенню до дм на оprанiзм ацетату свинцю.
Мета дослiдження: визначення морфогенетич-них закономipностей формування ефеклв Гзольо-ваного впливу ацетату свинцю та комбшованоТ дм ацетату свинцю з цитратом наносpiбла, на розвиток серця зародшв щурГв в експериментг
Об'ект i методи дослiдження. Експериментальн дослiдження були пpоведенi на самицях щурГв лГнГТ Wistar (розплГдник «ДалЬ>, м. КиТв). Утримання екс-периментальних тварини здшснювалося вГдповГдно до саштарно-ппешчних норм вГварГю ДЗ «ДМА МОЗ УкраТни» (температура повГтря: 22 ± 2°C, свГтлий/тем-ний цикл: 12/12 годин, Тжа та пиття ad libitum). Ус дослГди проводили у вгдповщносл до законодавства УкраТни, правил бвропейськоТ Конвенци щодо захис-ту хребетних тварин, як використовуються в експе-риментальних дослГдженнях та з шшою науковою метою.
ВсГ щури були роздГленГ на 3 групи: 1 група - тварини, яким вводили розчин ацетату свинцю у доз1 0,05 мг/кг, КтькГсть самиць - n=8; ктькГсть ембрю-нГв n= 60;
2 група - тварини, яким вводили розчин ацетату свинцю у дозГ 0,05 мг/кг та розчин цитрату срГбла отриманого за аквананотехнолопею у дозГ 2 мкг/кг; КтькГсть самиць - n=8; ктькГсть ембрГонГв n= 81;
3 група - контрольна. КтькГсть самиць - n=8; ктькГсть ембрГонГв n= 72.
Впливу зазначених чиннишв самиць щурГв шд-давали внутрГшньошлунково з 1-го по 19-й день ва-гГтностГ. Результати впливу дослщжуваних чинникГв на ембрГогенез та репродуктивну систему самиць оцшювали шсля евтаназГТ пГд наркозом тГопенталу натрГю самиць на 20 день ваптносп.
Для визначення впливу ацетату свинцю та на-носрГбла на хГд кардГогенезу, проводили вилучення серця у фГксованих нейтральним формалГном ембрГонГв щурГв. Серце дослГджували спочатку макроско-пГчно - пГд бГнокулярною лупою: проводили розрГзи горизонтальнГ та саптальш для визначення вщповщ-ностГ розвитку органа стадп розвитку ембрГона: ви-значали стан розвитку камер серця та мГжшлуночко-воТ перегородки та внутршнього рельефу шлуночкГв. Також виготовляли сершш гГстологГчнГ зрГзи для визначення змш на гГстологГчному рГвш, якГ дослГджували з використанням загальноприйнятих пстолопч-них оглядових методГв забарвлення. Забарвлення: гематоксилГн-еозином дозволило проаналГзувати гГстогенетичнГ процеси в мГокардГ та ендокардГаль-них подушках передсердно-шлуночкового каналу.
Отримаш результати обробляли методом варГа-цшноТ статистики. ОцГнку вГрогГдностГ статистичних дослГджень проводили за допомогою t-критерГю Ст'юдента.
Результати дослiдження та Тх обговорення. Як
результат токсичноТ дГТ ацетату свинцю на кардюге-нез при Гзольованому введеннГ в експериментГ вияв-
лялось зменшення середнiх показнимв маси серця ембрюшв з 35,33±1,03 мг в нормi до 32,45±1,08 мг в групi свинцевоТ штоксикацп. Кардютоксичшсть ацетату свинцю у щурiв в експериментi визначалась також у зменшенш товщини компактного мiокарду стшки шлуночку серця з 201,6±8,3 мкм до 179,1±12,3 мкм (р<0,05) та збтьшенш об'ему i зменшення товщини стшок передсердь з затримкою утворення та розвитку мiокарда передсердь. Спостеркалось ви-тончення рiзних частин мiжшлуночковоТ перегородки: апiкальна частина з 490±15,74 мкм до 432±15,89 мкм, середня частина з 447±16,67 мкм у контрол1 до 412±15,69, базальна частина - з 439±14,88 мкм до 417±13,45 мкм, що також свiдчить про кардюток-сичний ефект ацетату свинцю. Вплив ацетату свинцю також вщбивався на формоутворюючих процесах стулок швмкяцевих заслшок крупних судин в порiв-няннi до контролю, а саме ми спостеркали формування аномальних за формою стулок, що безумовно, призводило до порушення гемодинамти серця.
Введення ацетату свинцю вщбивалось на порушены базових пстогенетичних процеав серця, що розвиваеться. Порушення процесiв делямшацп та компактизацп мiокарду шлуночкiв призводило до зсувiв процесу утворення трабекулярного шару ми окарду шлуночкiв та закладки клапашв передсерд-но-шлуночкових отворiв: укорочення стулок, змша вмiсту та обсягу передсердно-шлуночкових клапанiв супроводжувалась утворенням додаткових аномальних сухожилкових струн, що прикртлювались не до краю стулки, а до ТТ' нижньоТ поверхш. Нами зустрiча-лись потовщення крайовоТ поверхнi стулки за раху-нок розростання мезенхiмних клiтин (рис. 1).
В експериментальнш групi комбiнованого впливу ацетату свинцю та цитрату срiбла визначалось ппер-трофiчне збiльшення обсягу передсердь, при цьому спостеркалось розширення аорти та легеневого стовбуру в мкцях вiдходження вказаних структур вщ серця (рис. 2). Збiльшення передсердь супрово-джувалось також гiпертрофiчним розростанням спо-лучноТ навколосерцевоТ тканини та формуванням лакун з чiтко визначеними краями (рис. 2). Так дат вщповщають результатам наукових дослiджень [6], в яких визначено, що важк метали там як ртуть, сурма i свинець е iндукторами утворення втьних радикалiв в уражених тканинах серця, а шдвищення концен-трацп цих мiкроелементiв в мiокардi призводить до збтьшення в ньому ктькосл фiброзноТ тканини.
Дослiджуючи розвиток передсердь серця ембри она щура в експериментальнш груш комбшованого впливу на пстолопчному рiвнi ми спостерiгали ло-кальне потовщення мiокардiального шару в 38,7% випадмв. Гребенястi м'язи передсердь були потов-щенi, що пщсилювало контрактильнiсть стiнок передсердь серця (рис. 3).
В серцях ембрюшв групи свинцевоТ штоксикацп ми зус^чали витончення стшки передсердь та за-тримку формування трабекул, або навпаки збтьшення ктькосл та полiморфнiсть трабекул. Особли-вiсть впливу цитрату срiбла на токсичнiсть ацетату свинцю при комбшованому введеннi пояснюеться специфiчною дiею сполук срiбла на стан судин. Вияв-лено, що хрошчний вплив срiбла або його солей ви-значаеться на товщинi судин, а саме: судини м'язово-еластичного типу у вщповщь на контакт зi срiблом
Рис. 1. Стулки передсердно-шлуночкового клапану серця ембрюна щура 20-У доби ембрюгенезу в груш свинцевоТ ¡нтоксикацм. Забарвлення: гематоксилш-еозин. Збтьшення: Ок.8 х об.10. Позначення: 1. Стулки клапашв; 2. Аномальна сухожилкова нитка, що кршиться до нижньоУ поверхш стулки;
3. Мюкард л1вого шлуночку.
потовщуються за рахунок розростання як сполучноТ тканини так I м'язовоТ. Передсердя е похщною венозного синусу, тому I в1дпов1дь з боку формоутворюю-чих процес1в передсердь схожа на в1дпов1дь з боку судин, в експеримент визначаються потовщення м1-окарда у вушках ембрюнального серця (рис. 3).
Порожнина передсердя групи комбшованого впливу була значно збтьшена, стшка сформована, але потовщена, трабекули утвореш широкими тяжами ор1ентованого м1окарда. Деяк1 трабекули мали нетипову форму та розм1ри, р1зниц1 в показниках м1ж правим I л1вим передсердям ми не спостер1гали. Дефект1в формування м1жпередсердноТ перегородки в грут комб1нованого впливу ацетату свинцю та цитрату ср1бла ми не зустрти.
Висновок. При 1зольованому введены ацетату свинцю визначаеться спектр змш кардюгенезу: змен-шення товщини компактного мюкарду ст1нки правого шлуночку серця (р<0,05); зменшення товщини компактного мюкарду л1вого шлуночку; витончення р1зних частин м1жшлуночковоТ' перегородки; формування додаткових сухожилкових струн стулок перед-сердно-шлуночкових клапаыв, зменшення товщини стшок передсердь з затримкою розвитку трабекул, що свщчить про кард1отоксичний вплив низьких доз
Рис. 2. Розрв фшсованого серця ембрюна щура експериментальноТ групи комбшованого впливу ацетат свинцю + цитрат ср1бла на 20-й доб1 ембрюгенезу. Розширенi передсердя вказано стрткою.
Рис. 3. Стшка лiвого передсердя серця ембрюна щура в rpyni
комбшованого впливу ацетату свинцю та цитрату срiбла. Забарвлення: гематоксилш-еозин. Збiльшення: Ок.8 х об.40.
ацетату свинцю при внутршньошлуночковому введены в експеримент1.
При комб1нованому введены ацетату свинцю та цитрату ср1бла спостер1гаеться зменшення кардюток-сичност1 ацетату свинцю, що дае можлив1сть розгля-дати цитрат ср1бла як бюантогошст ацетату свинцю щодо токсичного впливу на кардюгегенез у щур1в.
Перспективи подальших досл1джень. Перспек-тивним дослщженням, на нашу думку, е експери-ментальний пошук нових б1оантогон1ст1в токсичност ацетату свинцю серед ультрам1кроелемент1в та Тх на-ноформ.
Лпература
Volosovets' OP. Suchasni dosyahnennya ta problemy dytyachoyi kardiorevmatolohichnoyi sluzhby Ukrayiny. Zdorov'e rebenka. 2006;1:9-14. [in Ukrainian].
Koval' AP, Mokrik lYu, Dubovaya AV. Toksichnyye elementy u detey s vrozhdennymi porokami serdtsa i magistral'nykh sosudov. Mediko-sotsial'nyye problemy sem'i. 2012;3-4(17):95-9. [in Russian].
Natsional'na dopovid' pro stan navkolyshn'oho pryrodnoho seredovyshcha v Ukrayini u 2010 rotsi. Ministerstvo okhorony navkolyshn'oho pryrodnoho seredovyshcha Ukrayiny. 2010. 548 s. [in Ukrainian].
Hnateyko OZ, Lukyanenko NS. Ekohenetychni aspekty patolohiyi lyudyny, sprychynenoyi vplyvom shkidlyvykh faktoriv zovnishn'oho seredovyshcha. Zdorov'e rebenka. 2010;6(9):82-7. [in Ukrainian].
5. Zerbino DD, Solomenchuk TI, Pospishil' YuA. Svinets - etiologicheskiy faktor porazheniya sosudov: osnovnyye dokazatel'stva. Mistetstvo likuvannya. 2009;8(64):12-4. [in Russian].
6. Trakhtenberh IM, Chekman IS, Lynnyk VO, Kaplunenko VH, Bilets'ka EM, Shatorna VF, ta in. Vzayemodiya mikroelementiv: biolohichnyy, medychnyy i sotsial'nyy aspekty. Visn. NAN Ukrayiny. 2013;6:11-20. [in Ukrainian].
7. Zerbino DD. Koronaryty v dytyachomu vitsi: kliniko-patomorfolohichni zminy. Sertse i sudyny. 2015;4:100-3. [in Ukrainian].
8. Lakhtin VM, Afanas'yev SS, Lakhtin MV. Nanotekhnologii i perspektivy ikh ispol'zovaniya v meditsine i biotekhnologii. Vestn. RAMN. 2008;4:50-5. [in Russian].
9. Glushchenko NN, Bogoslovskaya OA, Ol'khovskaya IP. Sravnitel'naya toksichnost' soley i nanochastits metallov i osobennost' ikh biologicheskogo deystviya. Izvestiya Akademii promyshlennoy ekologii. 2006;3:46-7. [in Russian].
10. Shatorna VF, Harets' VI, Nefedova EA, Ostrovskaya SS, Kononova YY. Modyfytsyruyushchee deystvye tsytratov metallov na kardyotoksychnost' atsetata svyntsa u embryonov krys. Aktual'ni pytannya medychnoyi nauky ta praktyky. Zbirnyk naukovykh prats' Vypusk 82. Zaporizhzhya. 2015;2:377-87. [in Russian].
ВПЛИВ АЦЕТАТУ СВИНЦЮ ТА НАНОСР1БЛА НА КАРД1ОГЕНЕЗ ЩУР1В
Шаторна В. Ф., Кононова I. I., Каплуненко А. М.
Резюме. При iзольованому внутршньошлунковому введены ацетату свинцю в A03i 0,05 мг/кг ваптним самкам щурiв виявлено його кардютоксичшсть на серця eM6pioHiB. На 20-у добу пренатального розвитку в ембрюнальних серцях визначали: зменшення товщини компактного мюкарда стшки шлуночкiв, витончення вщд^в мiжшлуночковоí перегородки, утворення додаткових аномальних сухожильних струн передсердно-шлуночкових клапашв. Комбiноване введення ацетату свинцю i цитрату срiбла (в дозi 2 мкг/кг) знижуе карди отоксичнiсть ацетату свинцю i вiдновлюe товщину мюкарда серця ембрюна. Комбiноване введення цитрату срiбла попереджае негативний вплив ацетату свинцю на кардюгенез щурiв в експериментг
Ключовi слова: ацетат свинцю, цитрат срiбла, кардiогенез, мiокард, мiжшлуночкова перегородка.
ВЛИЯНИЕ АЦЕТАТА СВИНЦА И НАНОСЕРЕБРА НА КАРДИОГЕНЕЗ КРЫС
Шаторная В. Ф., Кононова И. И., Каплуненко А. Н.
Резюме. При изолированном внутрижелудочном введении ацетата свинца в дозе 0,05 мг/кг беременным самкам крыс выявлена его кардиотоксичность на сердца развивающихся эмбрионов. На 20-е сутки пренатального развития в эмбриональных сердцах определяли: уменьшение толщины компактного миокарда стенки желудочков, истончение отделов межжелудочковой перегородки, образование дополнительных аномальных сухожильных струн предсердно-желудочковых клапанов. Комбинированное введение ацетата свинца и цитрата серебра (в дозе 2 мкг/кг) снижает кардиотоксичность ацетата свинца и восстанавливает толщину миокарда сердца эмбриона. Комбинированное введение цитрата серебра предупреждает негативное влияние ацетата свинца на кардиогенез крыс в эксперименте.
Ключевые слова: ацетат свинца, цитрат серебра, кардиогенез, миокард, межжелудочковая перегородка.
INFLUENCE OF LEAD ACETATE AND NANOSELIBRA ON RAT CARDIOGENESIS
Shatorna V. F., Kononova I. I., Kaplunenko A. М.
Abstract. Pressing problem for the industrial regions of Ukraine are heavy metal pollution, with priority toxicants which is lead and its compounds. Search for new bioantogonism possible lead compounds - a task relevant (important) to modern medicine.
Objective. The aim of the study was to determine the experimental morphogenetic effects of patterns of isolated impact of lead acetate and lead acetate combined action of silver citrate to heart development of the embryos of rats.
Methods. The study conducted on embryos of white rats. In the experiment, there were 3 groups of animals: control group isolated administration of lead acetate group and the combined administration of lead acetate and silver citrate.
Results. Experimental results showed cardiotoxicity of lead acetate, which was determined to reduce the thickness of the compact myocardium wall ventricle of the heart, reducing thickness fibrillation, ventricular septal thinning. Violation of delamination processes and ventricular myocardium compaction under the influence isolated lead acetate manifest violation of the trabecular layer formation and the formation of ventricular myocardium atrioventricular valve holes: shortening valves, change the content and scope of the atrioventricular valves accompanied by the formation of additional anomalous tendon strings. The influence on the course of cardiogenesis in groups with combined effects of lead acetate and silver citrate showed recovery of myocardial thickness and ventricular fibrillation, no violations in the formation of valvular heart rat embryos, indicating a decrease in cardiac toxicity of lead acetate citrate metals during combined administration.
Conclusion. Introduction solutions silver citrate prevents the negative effect of lead acetate on the general course of processes of cardiogenesis of embryos of rats under experimental conditions and indicates their bioantagonism.
Key words: lead acetate, silver citrate, cardiogenesis, myocardium, interventricular septum.
Рецензент - проф. Блаш С. М.
Стаття надшшла 11.02.2019 року
