21MEDICINE
ßHHAMIKA MOPOO^OriHHHX 3MIH CTPyKTyPHHX KOMnOHEHTIB XPtffflOBOrO nOKPHTTfl KO^IHHOrO Cyr^OBA HA y^BTPACTPyKTyPHOMy PIBHI HAnPHKIH^ nEPmOrO, APyrOrO TA TPETBOrO TH^HIB OnIOÏAHOrO Bn^HBy
BOÜ^HKO K. I., nrnbmoe C. B., KpueKO ffl. H., roneÜKO M. B.
MbeiecbKUü natyonanbuuu Meömnuü ynieepcumem iMeni ffanuna Гanицbкoгo, m$eöpa nopManbnoï anamoMiï, m. Äbßie, YKpaïna
DOI: https://doi.org/10.31435/rsglobal_sr/31012019/6334
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Received 12 November 2018 Accepted 27 January 2019 Published 31 January 2019
KEYWORDS
experimental opioid exposure, rat,
knee joint, articular cartilage.
The work presented below, aimed at studying the onset, development and manifestations of pathomorphic chondropathy in acute and subchronic experimental exposure of opioid analgesics. The objective was achieved by using microscopic visualization technique of cellular components of the articular cartilage. To obtain the microstructural materials we applied generally accepted, conventional methods.
The results of the study in the future will allow to form a pathomorphological basis, which can be used for a comparative characterization of the structural components of the articular cartilage of the knee joint in the early and late stages (acute and subchronic) of experimental opioid exposure.
Citation: Boh^hko K. I., na^bTOB £. B., Kphbko ro. —., ro^erno M. B. (2019) Dynamika Morfolohichnykh Zmin Strukturnykh Komponentiv Khriashchovoho Pokryttia Kolinnoho Suhloba na Ultrastrukturnomu Rivni Naprykintsi Pershoho, Druhoho ta Tretoho Tyzhniv Opioidnoho Vplyvu. Science Review. 1(18). doi: 10.31435/rsglobal_sr/31012019/6334
Copyright: © 2019 EonueHKO K. L, na.tTOB £. B., KpiiKuo M. fl., ro.eftKO M. B. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.
Pe3ynbTaTH crari BignoBigaroTb nnaHy HayKOBHx gocnig^eHb HbBiBcbKoro Ha^oHanbHoro MeguHHoro yHÍBepcHTeTy ÍMeHÍ flaHuna ranu^Koro i e nacraHoro HayKoBo-gocnigHoï TeMH Ka^egpu HopManbHoï aHaTOMiï «CTpyKTypHa opram3a^a, aHrioapxiTeKTOHiKH Ta amponoMeTpuHm 0C06nHB0CTÍ opraHiB y BHyTpimHbo Ta no3ayTpo6HoMy nepiogax po3BHTKy, 3a yMoB eK3o- Ta eHgonaToreHux ^aKTopiB» (HoMep gep^peecTpa^ï 0115U000041) BnpogoB^ 2015 - 2019 pp.
bctyn. AKTyanbHicTb BHBnaeMoï TeMH b noBHoMy o6'eMi BucBiraroe ^axaronuM picT CTaTHCTHHHHx gaHux ^ogo HeKomponboBaHoro B^HBaHHa HapKoTHHHux npenapaTiB ^apMa^BTHHHoro Ta cyporaTHoro внpo6ннцтвa. 3a ocTaHHi poKH gocuTb BenuKa KinbKicTb ny6niKa^M npHCBaneHa npo6neMi HeKomponboBaHoro B^HBaHHa cunbHogironux Ta ncuxoTponHux npenapaTiB [1, 2]. 3oKpeMa gocnig^eHHa crocyroTbca HacnigKiB ïx HeraTHBHoro BnnuBy b pe3ynbTaTi goBroTpuBanoro B^HBaHHa Ta gu^giaraocraKH цнx HacnigKiB b 3ane^Hocri Big noxog^eHHH npenapaTy (onioïgu MeguKaMeHTo3Horo Ta cyporaTHoro KycTapHoro noxog^eHHa) [3, 4].
He3Ba^aronu, ^o y niTepaTypi icHyroTb noBigoMneHHa npo naTOMop^onorinm 3míhh y pagi opraHiB Ta cucreM Ha Tni onioïgHoro BnnuBy [5 - 16] i goci numaeTbca He3'acoBaHHM nuTaHHa onioïgHoï aHrioxoHgpogucTpo^iï. 3oKpeMa go kíh^ He3'acoBaHHM numaeTbca nuTaHHa nnaBHocTi
наростання i глибини ангю- та хондродистрофш на рiзних термiнах експериментального ошощного впливу. Вищезазначене окреслело мету нашо! роботи, що полягала у вивченш особливостей структурно! дезоргашзацп структурних компонентiв хрящового покриття колiнного суглоба на ультраструктурному рiвнi наприкiнцi 1, 2 та 3-го тижшв експериментального ошощного впливу.
Матерiали та методи дослiдження. Матерiалом дослщження слугували статево зрш. безпородш щури-самцi в кiлькостi 32-вi тварини, масою 80 - 103 г, вшом 4,5 мiсяцiв. Тваринам проводили ш'екцп препарату налбуфiн дом'язево, щоденно 1 раз на добу в одному промiжку часу (10-11 година ранку) впродовж 21 доби. Початкова доза налбуфшу становила 8 мг/кг впродовж першого тижня, 15 мг/кг впродовж другого тижня та 20 мг/кг впродовж третього тижня. Таким чином створювали умови хронiчного ошощного впливу [17]. Тварини подiленi на 4 групи. 1-а група тварин отримувала налбуфiн протягом 7 дiб в одному пром1жку часу (10 - 11 годин ранку) з наступним забором матерiалу дослщження (кшець 1-го тижня експериментального ошощного впливу); 2-а група тварин отримувала налбуфш протягом 14 дiб в одному пром1жку часу (10 - 11 годин ранку) з наступним забором матерiалу дослщження (кiнець 2-го тижня експериментального ошощного впливу); 3-а група тварин отримувала налбуфш протягом 21 доби в одному пром1жку часу (10 - 11 годин ранку) з наступним забором матерiалу дослщження (кшець 3-го тижня експериментального ошощного впливу); 4-а контрольна, яка протягом 21 доби отримувала ш'екцп фiзiологiчного розчину дом'язево в одному промiжку часу (10-11 годин ранку). Ус тварини знаходились в умовах вiварiю i робота, що стосувалася питань утримання, догляду, маркування та ва iншi маншуляцп проводилися iз дотриманням положень «Свропейсько! конвенцп про захист хребетних тварин, яю використовуються для експериментальних та iнших наукових цшей» [Стразбург, 1985], "Загальних етичних принцишв експериментiв на тваринах", ухвалених Першим Нацюнальним конгресом з бiоетики [Ки!в, 2001]. Комiсiею з бiоетики Львiвського нацiонального медичного унiверситету iменi Данила Галицького встановлено, що проведенi науковi дослiдження вщповщають етичним вимогам згщно наказу МОЗ Укра!ни № 231 вщ 01.11.2000 року (протокол № 10 вщ 26.12.2011 року). Перед проведенням забору бiопсiйного матерiалу тварину присипляли дибутиловим ефiром. Як матерiал для ультраструктурного дослiдження використали хрящ1 дистального епiфiзу стегново! та проксимального епiфiзу великогомшково! кiсток колiнного суглоба щурiв. Ультраструктурнi препарати готували за загальноприйнятою методикою [18 - 20].
Результати дослщження. В результат ультраструктурного дослщження клпинного складу хрящового покриття колшного суглоба експериментально! групи тварин наприюнщ 7-1 доби пiд впливом ошощного анальгетика в дозi 8 мг / кг на ультраструктурному рiвнi нами було виявлено неоднорщне, iнтенсивно осмiофiльне забарвлення безклпинно! пластинки суглобового хряща. Суглобова поверхня була нерiвною, на нiй з'являлись заглиблення. В окремих дiлянках спостерiгали розволокнення та руйнування фiбрил колагенових волокон. Досить часто колагенов1 волокна розташовувались нещiльно, хаотично. Осередки розволокнення колагенового каркасу часпше локалiзувались у периферичних зонах суглобово! поверхнi. У хондроцитах поверхневоl зони вiдзначали ознаки деструкцп цитоплазми. Зокрема, реестрували розширення та фрагментащю канальцiв гладко! ендоплазматично! сггки як це видно на рис. 1.
Рис. 1. Хондроцит хряща колтного суглоба дистального кгнця стегновог юстки щура
наприктщ 7-ог доби отогдного впливу. МЫрофотограф1я. Зб. х6000. 1 -розширення канальцев гладког ендоплазматичног сгтки хондроцита поверхневог зони.
У дшянках контакту поверхнево! та перехщно! зони матрикс був просвггленим, набряклим з дшянками розшаруння, фiбрили колагенових волокон розташовувались хаотично. У окремих хондроцитах перехщно! зони виявили ознаки дегенеративних, а iнодi некротичних змiн. У ядрi збiльшувалась кiлькiсть гетерохроматину. Спостерпали розширення цистерн гладко! та гранулярно! ендоплазматично! сiтки. як це показано на рис.2.
Рис. 2. Хондроцит хряща колтного суглоба перехгдног зони щура наприктщ 7-oï доби отогдного впливу. Мтрофотограф1я. Зб. х8000.
1 - збшьшення кыькост! гетерохроматину в ядр1 хондроцита перех1дног зони; 2 - розширення
цистерн гладког ендоплазматичног стки.
У перинуклеарнш зош, а мюцями i в периферичних дшянках цитоплазми виявляли вакуоле що були заповнеш електронносвгглим вмютом як це видно на рис.3. Спостерпали руйнування рибосом гранулярно! ендоплазматично! сггки. В окремих хондроцитах перехщно! зони вщзначали виражену деструкцiю органел як це показано на рис.4, у цитоплазмi збшьшувалась кiлькiсть гранул глiкогену.
Рис. 3. Дшянка перехгдног зони хряща кол!нного суглоба щура наприктц 7-oï доби отогдного
впливу. Мтрофотограф1я. Зб. х 6000. 1 - руйнування рибосом гранулярног ендоплазматичног атки. ; 2 - вакуол1 у цитоплазмi хондроцита перех^дног зони.
Рис. 4. Хондроцит перехiднoïзони хряща кoлiннoгo суглоба щура наприктщ 7-oï доби отогдного впливу. Мiкрoфoтoграфiя. Зб. х 8000. 1 - деструкщя органел цитоплазми хондроцита перехiднoï зони; 2 - збыьшення гранул глiкoгену.
За розвитку некротичних змш хондроципв перехщно! зони вщзначали ущiльнення та pi3Ke зменшення ядра, змшу його форми, значне збшьшення кiлькостi гетерохроматину, виражену деструкщю органел. У перехiднiй та базальнш зонах збiльшyвався об'ем територiального та мiжтериторiального матриксу, його осмiофiльнiсть була неоднородною. Зyстрiчались дiлянки значного просвГтлення хрящового матриксу, що майже не мютили фiбрил колагенових волокон. У базальнш зош вiдзначали збiльшення кшькосп клiтин, у яких реестрували некротичш змiни. Частiше зyстрiчались хондроцити з рiзко просвiтленою цитоплазмою та виразною деструкщею органел.
В резyльтатi проведеного забору експериментального матерiалy наприкiнцi 14-оТ доби у шyрiв, що знаходилися тд впливом ото!дного анальгетика в дозi 15 мг/кг на ультраструктурному рiвнi нами було виявлено, виражеш дегенеративно-дистрофiчнi змiни. Вiдзначали вогнища руйнування безклгшнно! пластинки з формуванням трщин та поверхневих yзyрiв. У периферичних дшянках поверхнево! зони хряща траплялись дшянки розшарування колагенових волокон та матриксу хряща як це видно на рис.5, що супроводжувалось нагромадженням свгшо-осмюфшьно! маси, у якш вiзyалiзyються фрагменти зруйнованих фiбрил колагенових волокон. Досить часто хондроцити поверхнево! зони зазнавали деформаци. У ядрi збiльшyвалась кiлькiсть гетерохроматину. Цитоплазма була штенсивноосмюфшьна, у нш вiдзначали дестрyкцiю органел. Матрикс поверхнево! зони неоднорщний. Фiбрили колагенових волокон розмщувались хаотично, деякi з них зазнавали лiзiсy. У цитоплазмi хондроципв перехiдно! зони вiдзначали розширення комплексу Гольджi та цистерн гладко! та гранулярно! ендоплазматично! сiтки як це показано на рис.6. У наслщок руйнування рибосом спостерГгали дегранyляцiю гранулярно! ендоплазматично! сггки. Окрем1 канальцi гранулярно! ендоплазматично! сггки були рiзко розширенш, у них вiзyалiзyвались об'емнi вакуолг заповненi електронносвiтлим вмютом. У перинуклеарнш зош вiдзначали просвiтлення цитоплазми. У таких зонах органели не вГзуалГзувались.
Рис. 5. Поверхнева зона хряща кол1нного суглоба щура наприктщ 14-ог доби отогдного впливу.
МЫрофотограф1я. Зб. х 4000. 1 - руйнування та розшарування ф1брил колагенових волокон поверхневог зони.
Рис. 6. Хондроцит перех1дног зони хряща кол1нного суглоба щура наприктщ 14-ог доби отогдного впливу. МЫрофотограф1я. Зб. х 14000. 1 - розширення цистерн гладког та гранулярног ендоплазматичног атки; 2 - руйнування рибосом; 3 - просв1тлення цитоплазми у перинуклеармй зош.
Також у цитоплазмi зус^чались вакуолi як це видно на рис.7. дрiбнi та велию лiзосоми, ферменти яких е важливими чинниками, що вiдповiдають за розвиток остеоартрозу.
Рис. 7. Хондроцит перехгдног зони хряща кол1нного суглоба щура наприктщ 14-oï доби отогдного впливу. Мтрофотограф1я. Зб. х 14000.
1 - вакуол1 у цитоплазмi хондроцита перех1дног зони; 2 - зменшення ктъкост1 рибосом на мембранах гранулярног ендоплазматичног атки руйнування рибосом.
У перехщнш та базальнш зош досить часто зус^чались хондроцити, що зазнавали некротичних змш Ядро у таких хондроцитах було pi3TO зменшене в об'ем^ неправильно! форми, заповнене штенсивноосмюфшьним гетерохроматином як це показано на рис.8. У таких хондроцитах реестрували деструкщю органел. В окремих хондроцитах вiдзначали руйнування цитоплазматично! мембрани. Поруч таких хондроцит територiальний матрикс просвгглювався. фiбрили колагенових волокон розшаровувались хаотично.
Рис. 8. Хондроцит перехiдноï зони хряща колiнного суглоба щура наприктщ 14-ог доби отогдного впливу. Мiкрофотографiя. Зб. х 6000. 1 - карiопiкноз ядра хондроцита перехiдног зони.
Також вщзначали збшьшення об'ему мiжтериторiального матриксу, у якому траплялись дшянки просвгглення та руйнування фiбрил колагенових волокон.
В результат проведеного забору експериментального матерiалу наприюнщ 21-oï доби у шурiв, що знаходилися пщ впливом опiоïдного анальгетика в дозi 20 мг/кг на ультраструктурному рiвнi нами було виявлено, вираженi альтеративнi змiни в хондроцитах, а також деструкщю хрящового матриксу та колагенових волокон. У периферичних зонах хряща на поверхш безклiтинноï пластинки утворювались глибою дефекти, дно яких простягалось до перехiдноï зони. Фiбрили колагенових волокон поверхневоï зони неоднорщно набрякали, розташовувались хаотично, на багатьох дшянках руйнувались. Також вщзначали неоднорщно осмiфоiльне забарвлення хрящового матриксу поверхневоï та перехiдноï зон. У хондроцитах поверхневоï зони виявляли розвиток деструкцп, а також ознаки некротичних змш. Проте структура значно1' кшькосп хондроцитiв поверхнево1' зони була збережена. У хондроцитах перехщно1' зони вщзначали ураження гранулярно1' та гладко1' ендоплазматично1' сiтки. Зокрема спостерiгали розширення цистерн переважно гладко!' ендоплазматично!' сiтки як це видно на рис.9.
Рис. 9. Хондроцит перехгдно! зони хряща кол!нного суглоба щура наприктЦ 21-ог доби отогдного впливу. МЫрофотограф1я. Зб. х 8000.
1 - розширення цистерн гладког ендоплпзматичног сгтки; 2 - руйнування рибосом.
Також реестрували руйнування рибосом гранулярно! ендоплазматично! сггки. У цитоплазмi збшьшувалась кшькють вакуолей як це показано на рис.10. та лiзосом. У багатьох хондроцитах перехщно! та базально! зон виявили розвиток загибелi клггин як шляхом некрозу, так i апоптозу. У випадку розвитку некрозу ядро рiзко зменшувалось в об'емi як це видно на рис.11, набувало неправильно! форми, було заповнене переважно гетерохроматином. В деяких хондроцитах ядра не вiзуалiзувались у наслщок карiолiзису. Цитоплазма також зазнавала деструкци, у нiй нагромаджувались об'емнi вакуолi, включення лiпiдiв, цитоплазматичш волокна та зерна глiкогену, а також значна кшьюсть лiзосом.
Рис. 10. Хондроцит перехгдног' зони хряща кол!нного суглоба щура наприюнЦ 21 -oï доби отогдного впливу. МЫрофотограф1я. Зб. х 6000. 1 - збыьшеня вакуолей; 2 - лгзосоми.
Рис. 11. Хондроцит перехгдног' та базальног зони хряща кол!нного суглоба щура наприюнцг 21-ог доби отогдного впливу. Мтрофотограф1я. Зб. х 8000. 1 - ткнотичне ядро; 2 - деструкщя органел.
В перехщнш зош локалiзуються хондроцити, яю зазнають так звано! "темно-клiтинноi загибелГ' як це показано на рис.12. Ядро та органели цитоплазми таких хондроципв ставали iнтенсивноосмiфофiльними, набували однорщного темного вигляду. Зус^чались клiтини, яю зазнавали повно! деструкцii.
Рис. 12. Загибель хондроцита перехгдно! зони хряща кол!нного суглоба щура наприктЦ 21-ог доби отогдного впливу. Мтрофотограф1я. Зб. х 10000. 1 - темноклтинна загибель хондроцита;
Вiзуалiзуються лакуни без хондроципв, електронна щшьнють матриксу перехщно! та базально! зон неоднорщна здебшьшого ii щiльнiсть знижена. Присутнi дiлянки де вщзначали зростання об'ему мiжтериторiального матриксу, з штенсивним його просвiтленням. Досить часто трапляються дiлянки з вираженою деструкцieю фiбрил колагенових волокон. Фiбрили колагенових волокон мiсцями набували аморфного вигляду, досить часто не щентифшувались. Висновки:
1. Наприкшщ першого тижня експериментального отощного впливу нами виявлеш ознаки гiпоксичноi опiоiдноi iнтоксикацii, що проявлялися розволокненням та руйнуванням фiбрил колагенових волокон. У хондроцитах поверхнево1' зони вiдзначали ознаки деструкцн цитоплазми. Зус^чались дiлянки значного просвiтлення хрящового матриксу, що майже не мютили фiбрил колагенових волокон. Вiзуалiзувались хондроцити з рiзко просвiтленою цитоплазмою та виразною деструкщею органел.
2. Наприкшщ другого тижня експериментального отощного впливу прогресували ознаки ошощно! iнтоксикацii, що проявлялися руйнуванням безклггиннох' пластинки з формуванням трщин та поверхневих узурiв. У перехiднiй та базальнiй зош досить часто зус^чались хондроцити, що зазнавали некротичних змш
3. Наприкшщ третього тижня експериментального отощного впливу у багатьох хондроцитах перехiдноi та базальнох' зон виявили розвиток загибелi клiтин шляхом некрозу та апоптозу. В деяких хондроцитах ядра не вiзуалiзувались у наслщок карiолiзису. В перехщнш зонi локалiзуються хондроцити, яю зазнають "темно-клiтинноi загибелГ'.
Л1ТЕРАТУРА
1. Adrashkin, A. P, Salomatin, I. V, & Murashov, B. F. (2003). The role of the cardiovascular system in thanatogenesis in opiate addicts of the second stage. From research to treatment standards: Newsletter on the Russian National Congress of Cardiology. Moscow: Russian Society of Cardiology, 18.
2. Raietska, L. V. (2008). Trends in the spread of drug addiction in Ukraine. Fighting organized crime and corruption, 18, 67-76.
3. Treshchinskiy, I. S., Kharchenko, L. A., & Usenko, V. A. (1998). Some issues of drug addiction and substance abuse in Ukraine. Pharmacist, 4, 15-17.
4. Logash M., & Pokotylo P. (2013). Some aspects of the history of opiates in the context of nowadays drug addiction problems. Bulletin of Biology and Medicine, 4-1 (42), 129-131.
5. Yakimiv N.Y. (2014). Ultrastructural characteristics structures prismatic-corneal angle eyeball rats after opioid exposure. World of Medicine and Biology, 2 (44), 185-188.
6. Yakimiv NY. (2014). Ultrastructural characteristics of irido-corneal angle of eye of rats on 7th,14th, 21st and 28th days of opioid influence. Ukrainian morphological almanac, 2, 28-31.
7. Paltov Ye.V. (2004). Morphological features of the anatomy of the arterial bed of the neck and maxillofacial area of the rat are normal. Scientific herald of the SZ Gzhytsky Lviv National Academy of Veterinary Medicine, 6-1(1), 113-119.
8. Paltov Ye.V. (2004). Roengenoanatomy of the arteries of the rat head and neck. Clinical anatomy and operative surgery, 3 (2), 26-29.
9. Paltov Ye.V., Kryvko Yu.Ya., Tomashova S.A., Vil'hova I.V., & Matkivskyi R.M. (2006). The state of microstructural organization of soft tissues of periodontal disease in white rats in norm and their change at different stages of the course of experimental streptozotocin diabetes mellitus. Bulletin of the Sumy State University, 2 (86), 36-43.
10. Paltov Ye.V., & Kryvko Yu.Ya. (2006). The ultrastructural organization of soft tissues of periodontal disease in white rats is normal and the dynamics of their changes during the course of streptotsotocin-induced experimental diabetes mellitus. World of Medicine and Biology, 3, 35-44.
11. Paltov Ye.V., Chelpanova I.V., Fik V.B., Vil'hova I.V., Kyryk Kh.A., & Kryvko Yu.Ya. (2017). Pathomorphological changes in layers of retina for six weeks of opioid exposure experiment. World of Medicine and Biology, 2 (60), 146-150.
12. Paltov Ye.V., & Kryvko Yu.Ya. (2017). Pathological changes in the layers of the retina after eight weeks of opioid influence at the experiment. Bulletin of problems biology and medicine, 4-2 (140), 118-122.
13. Paltov Ye.V., Fik V.B., & Kryvko Yu.Ya. (2018). Pathomorphological changes in the retina layer at the end of the fourth week of opioid effect, Natural Science Readings abstracts booc. Sosnowiec-Bratislava, 30-32.
14. Fik V.B., Paltov E.V., Lohash M.V., & Kryvko Yu.Ya. (2017). Pecularities of morphological manifestation of the periodontal tissue in experimental animals against the ground of a short-term effect of opioid analgesic. Deutsch. Wissenscaftsch, 2, 54-58.
15. Fik V.B., Kryvko Yu.Ya., & Paltov E.V. (2018). Microstructural changes of periodontal tissue under the action of opioid analgesics in the early stages. Bukovinian Medical Herald, 22-1 (85), 141-148.
16. Fik V.B., Paltov E.V., & Kryvko Yu.Ya. (2018). Morphofunctional peculiarities of the periodontal tissue under conditions of simulated eight-week opioid effect. Deutscher Wissenschaftscherold German Science Herald, 1, 14-17. D0I:10.19221/201814.
17. Onisco, RM, Paltov, YV, Fik, VB, Fitkalo, OS. (2013). Ukraine. Patent No. 76564. Kyiv: Ukrainian Institute of Intellectual Property (Ukrpatent).
18. Glauert A.M. (1975). Fixation, Dehydration and Embedding of Biological Specimens. In: Practical methods in electron microscpi. North-Hollond: American Elsevier.
19. Stempak J.G., & Ward R.T. (1964). An improved staining method for electron microscopy. J Cell Biol, 22 (3), 697-701.
20. Reynolds E.S. (1963). The use of lead citrate at high pH as an electronopague stain in electron microscopy. J Cell Biol, 17, 208-212.
