CC BY
40
УДК 619:617.278/.4:636.7:611.018.4
Рубленко М.В., д.вет.н., академш НААН © Семеняк С.А., астрант, ([email protected]) Бглоцермвсъкий нацюналъний аграрнийутверситет, м. Б1лаЦерква
Ульянчич Н.В., наук. сшвроб1тник ЦНТП «Рапщ» 1нститут проблем матер1алознавства т. 1.Н. Францевича, м. Кигв
ДИНАМ1КА БЮМАРКЕР1В РЕПАРАТИВНОГО ОСТЕОГЕНЕЗУ ЗА УМОВ ЗАМ1ЩЕННЯ К1СТКОВИХ ДЕФЕКТ1В
У статт1 в1дображена патогенетична ощнка репаративного остеогенезу осколкових перелом1в стегновог тетки при замщенш дефекту р1зними композитними матер1алами у собак. Встановлена динамта активност1 лужног фосфатази та И юсткового /зоферменту, тартрат-резистентног кислог фосфатази, а також вм1сту Саг Р в сироватщ кров/ на ргзних стад1ях репаративного остеогенезу. Юстковий /зофермент лужног фосфатази при застосуванш Коллапану-Л тдвищуетъея в два тки на 3-ю та 14-у добу. При застосуванш Бюмту ГТ спостер1гаетъся лише один тк активност1 КЛФ на 14-у добу, а в подалъшому гг актившетъ зменшуетъея. Натомгстъ у контролътй грут вона значно зростае на 3-ю добу з подалъшим зниженням до 60-ог, однак залишалася високою на 7-у та 14-у доби, що пов 'язано з надм1рною / неконтролъованою актившетю остеобласт1в. Тартрат-резистентна кисла фосфатаза за умов застосуванш Коллапану-Л мае два тки на 7-у та 60-у добу, а при застосуванш Бюмту ГТ - на 7 та 30, що в1дображае швидшии переб1г стадш репаративного остеогенезу. Концентрац1я Са, Р / в сироватщ кровг не маютъ /стотного значения в прогнозуванш переб1гурепаративного остеогенезу.
Ключов1 слова собака, бюмаркери, репаративний остеогенез, композити, коллапан, бюмт, макроелементи, лужна фосфатаза
УДК 619:617.278/.4:636.7:611.018.4
Рубленко М.В., д-р вет. наук, академик НААН Семеняк С.А., аспирант ([email protected]) Белоцерковский национальный аграрныйуниверситет, г. Белая Церковь. Ульянчич Н.В., науч. сотрудник ЦНТУ «Рапид» Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича, г Киев.
ДИНАМИКА БИОМАРКЕРОВ РЕПАРАТИВНОГО ОСТЕОГЕНЕЗА ПРИ ЗАМЕЩЕНИЕ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
В статье отражена патогенетическая оценка репаративного остеогенеза осколъчатых переломов бедренной кости при замещении дефекта различными композитными материалами у собак. Установленная динамика активности щелочной фосфатазы и ее костного изофермента, тартрат-резистентной кислой фосфатазы, а также содержания Са и Р в сыворотке крови на разных стадиях репаративного остеогенеза. Костный изофермент
© Рубленко М.В., Семеняк С.А., Ульянчич Н.В., 2014
287
щелочной фосфатазы при применении Коллапан-Лпоеышается в два пика на 3-е и 14-е сутки. При применении Биомина ГТ наблюдается лишь один пик активности КЛФ на 14-е сутки, а в дальнейшем ее активность уменьшается. В контрольной группе она значительно возрастает на 3-е сутки с последующим снижением до 60-х, однако оставалась высокой на 7-е и 14-е сутки, что связано с чрезмерной и неконтролируемой активностью остеобластов. Тартрат-резистентная кислая фосфатаза в условиях применения Коллапан-Л имеет два пика на 7-е и 60-е сутки, а при использовании Биомина ГТ - на 7-е и 30-е, что отражает более быстрое течение стадий репаративного остеогенеза. Концентрация Са и Р в сыворотке крови не имеют существенного значения в прогнозировании течениярепаративного остеогенеза.
Ключевые слова: собака, биомаркеры, репаративный остеогенез, композиты, КоллапАн, Биомин, макроэлементы, щелочная фосфатаза.
UDC 619:617.278/.4:636.7:611.018.4
Rublenko M., Dr. Vet. Sciences, academician of NAAS Semenyak S., a doctoral student ([email protected]) Bila Tserkva National Agrarian University, Bila Tserkva.
Ulianchych N., research assistant STSC "Rapid" Frantsevich Institute for Problems of Materials Science, Kiev.
DYNAMICS OF BIOMARKERS OF REPARATIVE OSTEOGENESIS AT REPLACEMENT OF BONE DEFECTS
The article describes an evaluation of reparative osteogenesis of comminuted fractures of the substitution femur defect by different composite materials in dogs. The dynamics of the alkaline phosphatase activity and its bone isoenzyme - tartrate-resistant acid phosphatase and the level of Ca and P in serum at different stages of reparative osteogenesis. Bone isoenzyme of alkaline phosphatase rises in two peaks on the 3rd and 14th day in case application Collapan-L. At the same time using GT Biomin observed only one peak of activity KLF - on 14 a day, and further decreases its activity. By contrast, in the control group it increased significantly on the 3rd day, followed by a decrease to the 60th, but remained high at 7th and 14th day, due to excessive and uncontrolled activity of osteoblasts. Tartrate-resistant acid phosphatase through the use Collapan-L has two peaks on the 7th and 60th day, and the application of Biomin GT - on 7th and 30th, reflecting faster progress stages of reparative osteogenesis. The concentration of Ca and P in serum are not essential in predicting the course of reparative osteogenesis.
Key words: dog, biomarkers, reparative osteogenesis, composites, Collapan, Biomin, alkaline phosphatase.
Вступ. В умовах великих мкт значно поширений травматизм у др1бних домашшх тварин. Найбшьш складними його наслщками е переломи исток, як1 можуть сягати 85% вщ загально! кшькост1 травм локомоторного апарату [1]. Найчастше спостер1гаються фрактури стегново! кютки, дещо рщше ккток
288
передпл1ччя та гомики, а частка осколчастих перелом1в серед трубчастих юсток може сягати вщ 25 до 60 % [2-3].
Таю фрактури часто супроводжуються юстковими дефектами \ мають значний вщсоток р1зномаштних ускладнень та потребують комплексного остеосинтезу з використанням ¿мплантанив. Матер1алами для юстково! пластики можуть бути р1зш речовини. Стандартом вважаеться використання аутоюстки I червоного юсткового мозку, як правило, з гребня клубово! юстки, але 1х заб1р пов'язаний з додатковою травмою, недостатшм обсягом пластичного матер1алу в карликових порщ собак та при великих юсткових дефектах. Останшм часом запропоновано низку нових матер1ал1в для 1х замщення та стимуляци репаративного остеогенезу. Однак поза увагою дослщниюв залишаються питания оцшки репаративного остеогенезу та, вщповщно, ефективност1 цих матер1ал1в за специф1чними бюмаркерами.
Нещодавно для оцшки метабол1зму юстково! тканини у собак почали використовувати ряд бюх1м1чних маркер1в: лужна фосфатаза та И юстковий ¿зофермент, остеокальцин, с-термшальний телопептид колагена I типу [4], тартрат-резистентна кисла фосфатаза [5], хоча деяю експериментальш дослщження [6] не пщтверджують 1х д1агностичну шформатившсть, що може бути пов'язано з неоднаковою чутливютю р1зних маркер1в за певних юсткових патологш та з особливостями юсткового метабол1зму.
Таю макроелементи як кальцш I фосфор вщносять до нетрадицшних маркер1в, а шформатившсть динамжи 1х ум1сту в сироватщ кров1 при загоенш перелом1в юсток мае досить дискусшний характер. Так, згщно з [7], умкт Са, Р, Ми, разом з актившстю лужно! фосфатази характеризуе актившсть юсткового метабол1зму, а штенсившсть фосфорно-кальщевого обмшу можна використовувати в якост1 тест1в для оцшки переб1гу репаративно! регенераци. Однак за шшими даними [8] р1вень кальцш-фосфорного обмшу доцщьшше визначати в юстковому регенерат!, що досить складно для практично! ветеринарно! медицини.
При вибор1 матер1ал1в для юстково! пластики основна увага надавалася керам1чним фосфатам кальцш у вигляд1 гщроксиапатиту 1 трикальцшфосфату (кергап, остим-100) [7, 9] та бюкомпозитам (коллапан, колапол) на основ1 деградуючо! матриц! (колаген) та наповнювача - керам1чш фосфати кальцш [10].
3 огляду на недостатню обгрунтовашсть I апробацш, особливо ¿з урахуванням видових особливостей репаративного остеогенезу, та дороговизну здебшьшого ¿мпортних, бюкомпозитних матер1ал1в 1х використання у в1тчизнянш ветеринарнш ортопеди досить обмежене.
Мета дослвджень - оцшка репаративного остеогенезу у собак за використання композитних матер1ал1в «Коллапан-Л» I «Бюмш ГТ» за специф1чними бюмаркерами.
Матер1али 1 методи. Дослщження виконували на собаках, яю надходили до х1рурпчно! клшжи Бщоцерювського НАУ з оскольчатими
289
д1аф1зарними переломами стегново! кктки \ дефектами кютково! тканини. Тварини були подшеш на контрольну, 1-у та 2-у дослщш групи по 7 гол1в у кожнш. Д1агноз встановлювали за сукупшстю клЫчних \ рентгенолопчних ознак.
Тваринам уЫх груп теля премедикаци, загального та мюцевого знеболювання проводили пщготовку операцшного поля та латеральний доступ до стегново! юстки з екстракортикальним остеосинтезом опорною пластиною. Пкля И накладання грав1метрично визначали об'ем дефекту та проводили його замщення в дослщних трупах композитними матер1алами. В 1-й дослщнш гранулами «Коллапан Л», (ООО «Интермедапатит», РФ), який мштить у своему склад1 гщроксиапатит, колаген та лшкомщин, дефект заповнювали на 2/3 об'ему, оскшьки гранули в подальшому набухають. У 2-й дослщнш -гранулами «Бюмшу ГТ-500» виробництва ЦНТП «Рапщ», Укра!на (гщроксиапатиту та Р-трикальцшфосфату < 50%). У контрольнш груш дефект не заповнювали. Рану ушивали пошарово. У тсляоперацшний перюд тваринам застосовували цефазолш у загальноприйнятих дозах протягом 7 дшв. Репаративний остеогенез контролювали клш1чно \ рентгенолопчно. Проби кров1 вщбирали до операцп, а також на 3, 7, 14, 30 та 60-ту добу теля остеосинтезу. У сироватщ кров1 визначали актившсть лужно! фосфатази (ЛФ) та И юсткового ¿зоферменту (КЛФ) за Вагнером В.К. з1 ствав. [11], тартрат-резистентну кислу фосфатазу (ТрКФ) - наборами ф1рми «В1тал», (Роая), вмкт кальцш (Са), фосфору (Р), магнш (Mg) - наборами «Фшс1т-Д1агностика» (Укра!на).
Результати дослщження. Лужна фосфатаза складаеться з 5 тканинноспециф1чних ¿зоферменив (печшковий, юстковий, кишковий, плацентарний { нирковий), а у собак видшяють \ 6-кортикостеро!д-шдукований, який з'являеться в сироватщ хворих на гшерадренокортицизм. Саме тому змши активное^ загально! ЛФ важко штерпретувати, на вщмшу вщ показниюв И ¿зофермешгв.
Актившсть загально! лужно! фосфатази мала под1бну динамжу в ус1х групах (рис 1).
Актившсть ЛФ починала збшьшуватись до операцп з тком на 3-ю добу, а в подальшому вщбувалось зниження !! активное^ до 60 доби. Так, до операцп актившсть шдвищувалась в 1,3 раза (р<0,05) пор1вняно з показниками клмчно здорових собак. На 3-ю добу в 1-й дослщнш груш актившсть збшьшилась в 1,5, в 2-й - 1,6, а в контрольнш в - 1,9 раза (р<0,001) пор1вняно з клЫчно здоровими тваринами. В подальшому актившсть ЛФ поступово знижувалася приблизно до р1вня клмчно здорових собак в дослщних групах починаючи з 14, а в контрольнш - з 30 доби, що евщчить про менш виражену реакцш оргашзму дослщних собак на травму.
У тварин 1-! дослщно! групи (рис. 2) вщбувалось поступове пщвищення активное^ КЛФ в сироватщ кров1 з двома шками на 3-ю та 14-у добу, що перевищувало показники клЫчно здорових собак в 1,2 (р<0,05) \ 1,1 раза,
290
вщповщно з в1рогщною р1зницею на 3-ю добу (р<0,001) м1ж дослщною \ контрольною трупами. Така динамжа свщчить про пщвищену актившсть остеобласт1в I збшьшення !х кшькост1 в перюд активного формування кютково! мозолг
30 Од/л -
« 1-а трупа — — 2-а трупа * Контроль
■ Клш1чно здоров1
ДО
операци
Здоба 7доба 14доба ЗОдоба бОдоба
Рис. 1 Актившсть лужно1 фосфатази (ЛФ) в сироватщ кров1 собак за
репаративного остеогенезу
Однак зниження И активное^ на 7-у добу до р1вня клмчно здорових собак з одночасним шком активное^ ТрКФ, свщчить про пригшчешеть функци остеобласт1в та посилення процеав резорбци ймов1рно пов'язаних з наявшетю в матер1ал1 колагену, який може зумовлювати ¿мунозалежш реакци та посилено виводитися з оргашзму.
Рис. 2 Актившсть ккткового ¡зофермеиту лужиоУ фосфатази (КЛФ) в сироватщ кров1 собак за репаративного остеогенезу
Натомють у собак 2-1 дослщно! групи спостер1галось поступове збшьшення активное^ КЛФ на 3-ю добу в 1,3 раза (р<0,05) пор1вняно з клмчно здоровими собаками з в1рогщною р1зницею м1ж дослщною та контрольною групою (р<0,001). Шк И активное^ припадав на 14 добу та перевищував
291
показники клш1чно здорових тварин в 1,5 раза (р<0,01). В подальшому спостер1галось зниження И активное^ до 60 доби. Така динамка свщчить про бшьш динам1чний та пом1рний переб1г репаративного остеогенезу. Водночас у собак контрольно! групп актившсть КЛФ максимально пщвищувалася лише на 3-ю добу, що в 2,2 раза (р<0,001) бшьше пор1вняно з клЫчно здоровими собаками. У подальшому вона поступово знижувалася, але !! актившсть залишалась досить високою на 7-у \ 14-у добу та перевищувала показники клЫчно здорових тварин в 1,7 (р<0,01) та 1,5 (р<0,05) раза. Така динамка свщчить про надм1рну та неконтрольовану актившсть остеобласпв, що проявляеться значною перюстальною реакщею.
Отже, пор1внюючи динам1ку активное^ ЛФ та !! ккткового ¿зоферменту очевидно, що актившсть загально! ЛФ не е надшним маркером для оцшки переб1гу репаративного остеогенезу, вона бшьше вщображае загальну реакцш оргашзму на травму, шж активн1сть остеобласт1в на в1дм1ну вщ !! ¿зоферменту.
Тартрат-резистентна кисла фосфатаза виробляеться остеокластами та генеруе активш киснев1 з'еднання, як1 руйнують матричш компоненти к1стково! тканини I вщображае стушнь резорбц1! к1стково! тканини. До операци та на 3-ю добу теля остеосинтезу в1дбувалося зниження активносп ТрКФ - в 1,3 - в 1-й, в 1,4 раза - в 2-й дослщнш I контрольнш груп1 (р<0,001) (рис. 3), що свщчить про пригшчешсть функцп остеокласт1в у фазу гострого запального процесу.
♦ 1-а група — 2-а група — Контроль -Кл]н1чно здоров!
До Здоба 7доба 14доба ЗОдоба бОдоба операци
Рис.3 Актившсть тартат-резистентно1 кисло'1 фосфатази (ТрКФ) в сироватщ кров1 собак за репаративного остеогенезу
На 7 добу вщм1чалося збшьшення активност1 цього ферменту в 1,5 (р<0,001) раза в 1-й дослщнш та контрольнш групах, а в 2-й дослщнш - в 1,6 раза (р<0,001) пор1вняно з 3-ю добою, що св1дчить про збшьшення активное^ остеокласт1в у зв'язку з резорбц1ею к1сткових уламк1в в зош перелому. В подальшому актившсть ТрКФ знижувалась до 14 доби в уЫх групах, при цьому в 1-й досл1дн1й така динамка спостер1галась до 30 доби, а в подальшому !! активн1сть збшьшувалася до 60 доби. В контрольнш, починаючи з 14 доби, вщбувалось п1двищення активност1 ТрКФ в 1,3 раза (р<0,01) на 30 та в 1,7 раза (р<0,001) на 60 добу пор1вняно з дооперац1йним перюдом. Натом1сть в 2-й досл1дн1й груш актившсть ТрКФ збшьшувалася в два пки на 7 та 30 добу, що в
292
1,1 та 1,2 раза (р<0,05) бшьше, шж у клЫчно здорових собак. На 60 добу спостер1гаеться пщвищення активное^ ТрКФ в 1,2 раза (р<0,001) в 1-й дослщнш груш та в 1,4 раза (р<0,001) в контрольнш груш з в1рогщною р1зницею м1ж ними (р<0,05). Натомшть в 2-й груш вщбувалося зниження цього показника до р1вня клмчно здорових собак.
Отже, процес резорбци за використання композитних матер1ал1в проходить бшьш динам1чно. В перюд 60 доби юстковий регенерат законом1рно пщдаеться ремоделюванню, яке за р1внем ТрКФ менш виражене в дослщних трупах, а зниження цього показника в 2-й груш на 60 добу свщчить про завершения процеав ремоделювання юстково! мозол1, а отже \ швидший переб1г стадш репаративного остеогенезу. Натомють значне збшьшення активносп ТрКФ в контрольнш груш на 60-у добу свщчить про резорбцш бшьш масивно! юстково! мозол1, яка утворилась в зош дефекту.
За результатами проведеного дослщження спостер1гались змши вмкту Са, Р 1 Mg на р1зних стад1ях репаративного остеогенезу, яю, як правило, були нев1рогщш.
Висновки 1. Наявшсть юсткового дефекту в зош перелому зумовлюе штенсивний переб1г запально! реакци ¿з значним збшьшенням активное^ остеобласт1в, що проявляеться надм1рною перюстальною реакщею та тривалим термшом загоення перелому. Використання композитних матер1ал1в у зош юсткового дефекту сприяе оптим1зацп репаративного остеогенезу та пом1рному переб1гу запально! реакци.
2. Найбшьш шформативними маркерами репаративного остеогенезу в собак е юстковий ¿зофермент лужно! фосфатази та тартрат-резистентна кисла фосфатаза. Актившсть останньо! за умов застосування бюкомпозиту Коллапан-Л мае два тки на 7 та 60 добу, що свщчить про резорбцш юсткових уламюв та подальше ремоделювання юстково! мозол1 на 60-у добу. В контрольнш груш тенденщя до збшьшення активное^ ТрКФ спостер1гаеться на 7-у та 30-у добу з шдвищенням на 60-у (р<0,001) , що свщчить про бшьш тривалий переб1г стадш репаративного остеогенезу. Натомшть И зниження на 60-у добу до р1вня клЫчно здорових тварин за використання Бюмшу ГТ свщчить про завершешеть процеав ремоделювання та швидший переб1г стадш репаративного остеогенезу.
3. Вмют у сироватщ кров1 кальцш, фосфору та магнш за юстково! травми у собак е досить стабшьний I коливаеться в межах ф1зюлопчних норм, що, ймов1рно, пов'язано з !х перерозподшом у зону юсткового дефекту.
Перспектива подальших дослщжень полягае у визначенш клшшо-патогенетичних критерив використання бюкомпозиив за репаративного остеогенезу в тварин р1зних вид1в.
Л1тература
1. Пустовп- Р.В. Мошторинг х1рурпчно! патологи серед др1бних домашшх тварин ДЛВМ у Кшвському райош м. Одеси за 2003-2005 роки / Р.В.
293
Пустовгг, Ю.М. Данилейко, М.В. Рубленко // Вкник Бшоцерюв. держ. аграр. ун-ту. - Бша Церква. - 2006. - Вип. 36. - С. 132-137.
2. Петренко О.Ф. Особливост1 перелом1в юсток юнщвок у домашшх тварин / О.Ф. Петренко // Ветеринарна медицина Украши. - 2002. - №5. - С. 16 - 17.
3. P.J. Haaland Appendicular fracture repair in dogs using the locking compression plate system: 47 cases / P.J. Haaland L. Sjostrom; M. Devor; A. Haug // Vet. Comp. Orthop Traumatol. - 2009. Vol. 4. - P. 309-315.
4. M. Paskalev Changes in some serum bone markers after Experimental fracture and intramedullary Osteosynthesis in dogs / M. Paskalev, s. Krastev, j. Filipov // Trakia journal of sciences. - 2005. Vol. 3. - P. 46-50.
5. C. Sousa Serum total and bone alkaline phosphatase and tartrate-resistant acid phosphatase activities for the assessment of bone fracture healing in dogs / C. Sousa , H. Abreu, C. Viegas // Arq. Bras. Med. Vet. Zootec. - 2011. Vol 63. -P.1007-1011.
6. Theyse, L. The efficacy of the bone markers osteocalcin and the carboxyterminal cross-linked telopeptide of type-I collagen in evaluating osteogenesis in a canine crural lengthening model / Theyse, L.; Mol, J.A.; Voorhout, G. et al // Vet. J. - 2005. Vol.171. - P.525-531.
7. Смурна О.В. Застосування екстракортикального остеосинтезу та гщроксилапатиту "кергап" при переломах клубово! юстки у собак: автореф. дис. на здобуттянаук. ступеня канд. вет. наук: спец. 16.00.05 „Ветеринарнах1рурпя" О.В. Смурна - Бша Церква, 2009. - 20 с.
8. Тимофеев С.В. Репаративная регенерация при переломах позвоночника у мелких домашних животных / С.В. Тимофеев, К.Л. Кирсанов, С.Ю. Концевая [та iH.] // Ветеринария. - 2006. - № 8. - С. 53-55.
9. Петренко О. Ф. Рацюнальш методи остеосинтезу та стимулящя репаративного остеогенезу у тварин: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня докт. вет. наук : спец. 16.00.05 „Ветеринарна х1рурпя" / О. Ф. Петренко - Бша Церква, 2002. - 34 с.
10. Козлов Н.А. Влияние коллапана на остеорепарацию при экстрамедуллярном остеосинтезе длинных трубчатых костей у собак: автореф. дис. на соискание уч. степени канд. вет наук: спец. 16.00.05 „ ветеринарная хирургия "/ Н.А. Козлов - Москва, 2002. - 20 с.
11. Вагнер В.К. Методы и результаты исследования изоферментов (кишечной и печеночной фракций) сывороточной щелочной фосфатазы при острых хирургических заболеваниях органов брюшной полости / В.К. Вагнер, В.М. Путилин, Г Г. Харабуга // Вопр. мед. химии. - 1981. -27, № 6. - С. 752754.
Рецензент - к.вет.н., доцент Мисак А.Р.
294
