CC BY
38
УДК 619:617-089.168-07:616.153.96:616.71-0015-089.84:591.169.2
ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ ОСТРОФАЗНЫХ БЕЛКОВ В УСЛОВИЯХ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ
Бакланова Д.А. - аспирант Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана
e-mail: [email protected]
Ключевые слова: интрамедуллярный остеосинтез, диспротеинемия, белки сыворотки крови, кролики.
Key words: internal fixation, dysproteinemia, serum protein, rabbits.
Введение. В последние десятилетия отношение к лечению переломов существенно изменилось [1]. Не смотря на высокий уровень развития медицины, используемые для остеосинтеза материалы, не всегда удовлетворяют требованиям для медицинских имплантатов, особенно когда требуется длительное присутствие в организме без активации реакции отторжения [2]. Главный недостаток металлических изделий: они подвержены коррозии, из-за которой снижается механическая прочность и организм отравляют перешедшие в раствор ионы металлов [3,4]. Применение покрытий на основе титана является перспективным направление в получении имплантатов отвечающим всем интересующим свойствам [5]. Соединения гафния обладают высокой коррозионной стойкостью, но их исследования в медицинской практике единичны [6]. Изучение реакции организма на разные искусственные материалы имеет большое значение в связи с широким применением имплантатов в травматологии и ортопедии. Иммуноглобулины и белки комплемента входят в состав иммунной системы организма, а последняя в сочетании с группой белков, известных под названием реактанты острой фазы, вовлекается в ответную воспалительную реакцию [7]. Мониторинг их уровня является признанным маркером для характеристики патологии у человека и животных [8].
Цель исследования: оценка динамики белковых фракций плазмы, как индикатора реакции организма на остеосинтез при использовании имплантатов из медицинской стали и стали с покрытием смесью нитридов титана и гафния.
Материалы и методы. Исследования были проведены на 40 кроликах обоего пола в возрасте 6-10 месяцев с массой тела 2526,5±74,4 г. Эксперименты были одобрены Локальным Этическим Комитетом при государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской
Федерации (протокол №5 от 25 июня 2013г.).
Всем животным под общим потенцированным обезболиванием проводили открытую остеоклазию большой берцовой кости в области средней и нижней трети диафиза c последующим ретроградным введением имплантата в костномозговой канал. В группе сравнения (20 животных) вводились спицы из стали 12Х18Н9Т, dx2 мм, в опытной группе (20 животных) - спицы из стали 12Х18Н9Т с биоинертным покрытием нитридами титана и гафния, dx2 мм. Для покрытия использован способ ионно-плазменного нанесения с электроннодуговым испарением (КИБ). Поскольку толщина покрытия в пределах 10-3 m^, то оно может быть отнесено к разряду нанопокрытий.
Взятие крови осуществляли венепункцией до операции, на 1-е, 5-е 10-е, 20-е, 30-е, 60-е, 180-е сутки после оперативного вмешательства. Применяли вакуумные пробирки IMPROVE с гелем-активатором свертывания крови. Разделение белков сыворотки крови проводилось методом электрофоеза на ацетатцеллюлозе, с использованием вероналового буферного раствора pH 8,6. Обработку полученных данных производили с использованием программы Image Master 1D Gel Analysis v3.0.
Статистическую обработку полученных результатов проводили с применением пакета программ «SPSS» версия 13. Для наглядности использовали построение графических диаграмм статистических величин. Вычисляли среднеарифметическое выборочное значение показателя (М), стандартную ошибку среднеарифметического значения (m) по каждой из сравниваемых величин с определением достоверности различий (p) по методу Стьюдента - Фишера.
Результаты и их обсуждение. Уровень общего белка сыворотки в ходе эксперимента в обеих группах животных не выходил за пределы видовой физиологической нормы для кроликов (54-75 г/л) (табл. 1).
Таблица 1 - Содержание общего белка (г/л).
Группа животных до операции 5 сутки 10 сутки 20 сутки 30 сутки 60 сутки 180 сутки
сравнения 63,34 ± 0,94 50,68 ± 5,03 64,51 ± 1,99 65,59 ± 2,08 63,95 ± 2,09 66,23 ± 1,88 70,29 ± 3,64
опытная 57,12 ± 0,79 56,20 ± 1,04 61,74 ± 1,30 60,21 ± 1,75 61,27 ± 1,09 58,84 ± 0,68 68,80 ± 4,13
Выявлено достоверное снижение содержания альбумина (норма для кроликов 23,65-38,35) у животных обеих групп на пятые сутки после оперативного вмешательства (группа сравнения р=0,001; опытная группа р=0,012). Более выражено оно в группе сравнения (р=0,002). К 10 суткам у животных опытной группы значения возвращались к таковым до
операции, а у животных группы сравнения это происходило лишь к 30 суткам (табл. 2).
Таблица 2 - Содержание альбумина (г/л).
Группа животных До операции 5 сутки 10 сутки 20 сутки 30 сутки 60 сутки 180 сутки
сравнения 43,02 ± 0,61 23,77 ± 1,46 36,56 ± 0,90 35,50 ± 0,79 39,26 ± 1,22 40,56 ±0,60~~~ 39,35 ± 3,12
опытная 38,87 ± 0,75~ 31,34 ± 0,88 37,79 ± 0,94 35,44 ± 2,67 39,92 ± 1,24~~ 39,27 ± 1,06~~ 41,59 ± 1,12
достоверные различия с показателями 5-х суток ~р0,05 р<: 0,01 р< 0,001
На пятые сутки после операции наблюдалось достоверное повышение содержания а - глобулинов (норма 3,44-7,08) у животных обеих групп, причем в группе сравнения (р=0,001) оно было более выражено. У животных опытной группы уровень а - глобулинов достоверно снижался к 20 суткам, а в группе сравнения - лишь к 30. В состав а - глобулиновой фракции входят такие реактанты острой фазы, как ингибиторы протеаз а1 антитрипсин, агантитрипсин, а2 макроглобулин; антиоксиданты - церулоплазмин и гаптоглобин. Каждый из них участвует в ограничении процессов вторичной альтерации на участке повреждения и повышение их уровня свидетельствует о реализации защитного ответа организма, который в наших экспериментах оказался продолжительнее в группе сравнения (табл. 3).
Таблица 3 - Содержание а глобулинов (г/л)
Группа животных до операции 5 сутки 10 сутки 20 сутки 30 сутки 60 сутки 180 сутки
контроль ная 4,42 ± 0,17 9,19 ± 1,09 6,84 ± 0,86 6,94 ± 0,47 5,51 ± 0,47~ 5,81 ± 0,56~ 4,81 ± 0,01~
опытная 3,95 ± 0,30~~~ 7,34 ± 0,28 6,49 ± Л 0,61 5,05 ± 0,18 4,93 ± 0,15 4,49 ± 0,24 5,30 ± 0,65~
достоверные различия с показателями 5-х суток ~р0,05 р<: 0,01 р< 0,001
Л Л
- достоверные различия с показателями 60-х суток р0,05
Фракция в глобулинов имеет два пика - р1; содержащий преимущественно трансферрин, и в2, в состав которого входят в липопротеиды, ]^А, 1^М, иногда и белки комплемента.
В наших экспериментах мы не наблюдали статистически значимого изменения уровня в1 глобулинов. Отмечалась лишь тенденция к повышению этой фракции на протяжении всего опыта у животных обеих групп по сравнению со значениями до операции (табл. 4).
Таблица 4 - Содержание в глобулинов (г/л)
группы животных до операции 5 сутки 10 сутки 20 сутки 30 сутки 60 сутки 180 сутки
контроль ная 5,68 ± 0,60 6,60 ± 1,04 8,50 ± 0,61 8,72 ± 1,03 7,26 ± 0,46 7,62 ± 0,84 7,46 ± 0,12
опытная 5,27 ± 0,21 6,30 ± 0,34 7,60 ± 0,61 7,44 ± 0,59 7,07 ± 0,55 6,23 ± 0,33 6,44 ± 0,67
Что касается фракции р2 глобулинов, то их уровень повышался на 5 сутки у животных обеих групп, в опытной группе рост был достоверным (р=0,044) и значения вернулись к дооперационным показателям к 60 суткам (р=0,019). В группе сравнения также была тенденция к повышению в2 фракции, но статистически не значимая.
Характерно, что мы также наблюдали вторую волну подъема уровня в2 глобулинов к 180 суткам (р=0,01) в обеих группах животных и вновь она была статистически значима в опытной группе (Табл. 5). Этот факт, на наш взгляд, следует рассматривать в связи с динамикой фракции у -глобулинов, поскольку, как указывалось, р2 глобулины содержат в своем составе IgA, IgM, а также, частично IgG.
Таблица 5 - Содержание в2 глобулинов (г/л)
группы животных до операции 5 сутки 10 сутки 20 сутки 30 сутки 60 сутки 180 сутки
контроль ная 2,48 ± 0,13 3,49 ± 0,47 3,09 ± 0,33 3,12 ± 0,23 2,49 ± 0,23 2,02 ± 0,16~ 3,10 ± 0,14
опытная 1,91 ± 0,11~ 3,64 ± 0,39 3,01 ± 0,28 2,46 ± 0,26 2,23 ± 0,24> 1,87 ± 0,25~ 3,98 ± 0,72
- достоверные различия с показателями 5-х суток р0,05 >- достоверные различия с показателями 180-х суток >р0,05
Таблица 6.- Содержание у - глобулинов (г/л).
группы животных до операции 5 сутки 10 сутки 20 сутки 30 сутки 60 сутки 180 сутки
контроль ная 7,61 ± 0,30 7,59 ± 1,46 9,52 ± 0,54 10,83 ± 0,61 8,91 ± 0,48+ 9,84 ± 0,64 15,57 ± 0,55***
опытная 6,96 ± 0,33 7,27 ± 0,26 6,85 ± 0,53 9,77 ± 1,12 7,12 ± 0,39 6,96 ± 0,68 11,49 ± 1,58*
*- достоверные различия с дооперационными значениями *p0,05 **р0,01 ***р0,001
Уровень у - глобулинов (норма для кроликов 7,31 - 13,57) достоверно повышается к 180 суткам в обеих группах (контрольная группа р=0,0001; опытная группа р=0,012) (табл. 6). Подъем был более выражен в группе сравнения, значимое различие между животными разных групп
наблюдалось на 10-е (р=0,008), 30-е (р=0,02) и 60-е сутки (р=0,015). Фракция у - глобулинов содержит преимущественно IgG и её повышение отражает мобилизацию специфических иммунных защитных механизмов.
Заключение. Таким образом, на фоне неизменного уровня общего белка, после перенесенной травмы и развития процесса регенерации, мы наблюдали характерную для ответа острой фазы диспротеинемию -изменение соотношения белковых фракций крови. Выявлено две «волны» реакции. Первая развивалась к 5-м суткам и характеризовалась снижением уровня альбуминов и повышением а- и р2-глобулинов, эта реакция затухала в опытной группе раньше, чем в группе сравнения; вторая -достигала максимума к 180-м суткам и характеризовалась повышением р2-и у- глобулинов. Наблюдаемые сдвиги соответствуют фазам раннего неспецифического ответа, включающего повышенный синтез положительных и пониженный синтез отрицательных РОФ печенью под влиянием цитокинов, и более позднему специфическому адаптивному иммунному ответу. В целом, интенсивность реакций в опытной группе была меньше, чем в группе сравнения, что свидетельствует о менее выраженном повреждающем стимуле при использовании имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния.
ЛИТЕРАТУРА: 1. Сахно Н.В., Тимофеев С.В., Черванев В.А. и др. Лечение переломов трубчатых костей у животных: Учебное пособие/Под ред. Н.В. Сахно. - СПб.: Издательство «Лань», 2007. - 192 с. 2. Sovak G., Weiss A., Gotman I. Osseointegration of Ti6Al4V alloy implants coated with titanium nitride by a new method//British editional society of bone and joint surgery, 2000,№2,Р.290-296. 3. Шевцов В.И. и др. Возрастные изменения массы мышечной, соединительной и жировой тканей у здоровых людей//Гений ортопедии, 2005, № 1, с. 58-66. 4. Немченко Н.С., Ерюхин И.А., Шанин В.Ю. Постагрессионный обмен веществ при тяжелой механической травме//Вестник хирургии, 1991, №4, с. 53-57. 5. Plecko M., Sievert C., Andermatt D. et al. Osseointegration and biocompatibility of different metal implants - a comparative experimental investigation in sheep// BMC Musculoskeletal Disorders 2012, The electronic version of this article is the complete one and can be found online at: http://www.biomedcentral.com/1471-2474/13/32. 6. Ефремов А.П., Мартынов П.Н. Интерьерные различия крольчат разного возраста//Биологические науки. Фундаментальные исследования, 2012, №5, с. 138-142. 7. Зилва Дж.Ф., Пэннелл П.Р., Березов Т.Т. Клиническая химия в диагностике и лечении// М.: Медицина. - 1988. - 528 с.
ОСОБЕННОСТИ ДИНАМИКИ ОСТРОФАЗНЫХ БЕЛКОВ В УСЛОВИЯХ РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ
Бакланова Д.А Резюме
Динамика изменений содержания белковых фракций была изучена при экспериментальном интрамедуллярном остеосинтезе фиксаторами покрытыми нитридами титана и гафния у кроликов. Белковые фракции сыворотки крови определялись до оперативного вмешательства и после на сроках от 5 до 180 суток. При неизменном уровне общего белка, после перенесенной травмы и развитии процесса остеорегенерации, наблюдалось характерная для ответной воспалительной реакции изменение белкового спектра крови. Выявленные изменения характеризовались двумя «волнами» реакции организма. Первая развивалась к 5-м суткам и характеризовалась снижением уровня альбуминов и повышением а - и в2 -глобулинов, затухание этой реакции в опытной группе происходило в более ранние сроки, чем в группе сравнения; вторая - достигала максимума к 180-м суткам и включала повышение в2 - и у - глобулинов. Данные изменения соответствуют фазам раннего неспецифического ответа, включающего повышенный синтез положительных и пониженный отрицательных РОФ печенью под влиянием цитокинов, и более позднему специфическому адаптивному иммунному ответу. Меньшая выраженность интенсивность реакций в опытной группе в отличие от группы сравнения свидетельствует о менее выраженном повреждающем воздействии имплантатов с покрытием нитридами титана и гафния.
EVALUATION OF ACUTE-PHASE PROTEINS IN THE CONDITIONS OF REPARATIVE REGENERATION
Baklanova D.A.
Summary
Dynamics of changes in the content of serum protein fractions was studied in experimental intramedullary osteosynthesis by using fixators, coated with titanium and hafnium nitrides in rabbits. Serum protein fractions were determined before surgery and after surgery at a period of 5 to 180 days. At a constant level of total protein after induced bone trauma and during the osteoregeneration process, a change in the serum protein spectrum, characteristic of the inflammatory reaction was observed. Revealed changes were characterized by a two "waves" response of the organism. The First wave was developed by the 5th day and was characterized by a decrease in the level of albumin and an increase in а - and 02 - globulins level. The attenuation of this reaction in the experimental group occurred at an earlier date than in the
comparison group. The second wave reached its maximum by the 180th days and was characterized by an increase in 02 - and у - globulins level. These changes correspond to the early phases of the non-specific response which includes a higher synthesis of positive and a lower synthesis of negative acute-phase proteins by the liver under the influence of cytokines, and to a later specific adaptive immune response. The less expressed intensity of the reactive changes in rabbits of the experimental group, as opposed to the comparison group, indicates that implants coated with titanium and hafnium nitrides don't provoke pronounced damaging effects.
УДК 619:617-089.168-07:611.42:616.71-0015-089.84:599.325,1
МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ РЕГИОНАРНЫХ ЛИМФАТИЧЕСКИХ УЗЛОВ КРОЛИКОВ В УСЛОВИЯХ ИНТРАМЕДУЛЛЯРНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА
Бакланова Д.А. - аспирант; Шакирова Ф.В. - д.в.н., доцент, зав. кафедрой;
*Ахтямов И.Ф. - д.м.н., профессор, зав. кафедрой; *Гатина Э.Б. - к.м.н., соискатель;
* Алиев Э.И - соискатель; Файзуллина Н.З. - к.б.н., доцент Казанская государственная академия ветеринарной медицины имени Н.Э. Баумана *Казанский государственный медицинский университет e-mail: [email protected]
Ключевые слова: кролик, имплантат, нитрид титана и гафния, лимфатические узлы
Key words: rabbit, implants, nitride of titan and hafnium, lymph gland
Частота переломов костей скелета составляет 8-15% среди хирургической патологии животных. Из них на долю костей конечностей приходится 65-70% [1]. Металлические импланты широко используются для стабилизации сегментов кости. Главные требования, предъявляемые к этим материалам - это высокая коррозийная стойкость, биологическая инертность и прочность [2]. Одним из направлений в профилактике развития осложнений, связанных с индивидуальной непереносимостью, в т.ч. «металлоза» является нанесение покрытий из биоинертных материалов. В этом плане интерес представляют металлокерамика, состоящая из нитридов титана и гафния [3]. Потенциально перспективными представляются также покрытия, содержащие нитрид гафния, который характеризуется химической инертностью, хорошим сопротивлением к окислению в экстремальных условиях, а также бактерицидностью [4]. Однако исследования этого вида покрытий единичны. Состояние лимфатических узлов отражает одновременно деятельность и состояние всего организма, в частности его иммунной
