CC BY
55
№ 6 - 2011 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки
УДК 572.781.2(571.14)
ПРОЦЕССЫ АДАПТАЦИИ В ОРГАНАХ СКЕЛЕТА ДРЕВНИХ ПОПУЛЯЦИЙ НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ (ПО МАТЕРИАЛАМ МОГИЛЬНИКА
СОПКА—2)
Е.С. Аристова, П.А. Елясин, А.Н. Машак
ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России (г. Новосибирск)
Проводилось комплексное исследование скелетных серий из разновременного могильника Сопка-2, расположенного на территории Новосибирской области. Использовалась программа палеопатологических исследований, регистрировались патологические изменения и маркёры физиологического стресса, а также применялись гистологические и рентгенологические методы исследования. Были выявлены особенности строения посткраниального скелета у жителей разных исторических периодов. Анализ полученных данных позволяет предположить последовательное формирование особого морфотипа древних популяций, адаптированного к проживанию в условиях резкоконтинентального климата.
Ключевые слова: антропология, посткраниальный скелет.
Аристова Елена Серафимовна - кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии человека ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, контактный телефон: 8 (383) 225-15-24
Елясин Павел Александрович - кандидат медицинских наук, старший преподаватель кафедры анатомии человека ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, е-шаП: elyasin@ngs.ru
Машак Александр Николаевич - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии человека ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России, контактный телефон: 8 (383) 225-15-24
Введение. Изучение скелетных серий из захоронений прошлых эпох позволяет правильнее оценить и понять общебиологические закономерности развития современного человека. Анатомические особенности посткраниального скелета содержат важную информацию о жизнедеятельности и условиях жизни организма человека. Процессы взаимодействия человека со средой, которые происходили на протяжении тысячелетий,
формируют механизмы адаптации, которые обеспечивают прогрессивное развитие популяций. Недостаточность механизмов адаптации снижает степень надёжности, устойчивости биосистемы на популяционном уровне. Это способствует развитию новых форм жизнедеятельности, которые могут рассматриваться как патология или болезнь.
Материал и методы. Были исследованы посткраниальные отделы 11-ти скелетов индивидов, относящихся к эпохе неолита (6-7 тысячелетие до н. э.), 69 посткраниальных отделов скелета из эпохи энеолита (конец 3 и начало 2 тысячелетия до н. э.) и 112 скелетов индивидов, относящихся к эпохе ранней бронзы и принадлежащие носителям кротовской культуры (начало и середина 2 тысячелетия до н. э.) [7]. При осмотре регистрировались прижизненные и посмертные повреждения (рубленые и скальпированные дефекты). Идентификация изменений со стороны суставных поверхностей проводилась по 6-балльной системе. Степень развития апофизов костей определяли по 3-балльной системе [5, 6]. Использовалась программа палеопатологических исследований [2], регистрировались патологические изменения и маркёры физиологического стресса. Для более детального исследования структуры костной ткани использовались гистологические и рентгенологические методы исследования. Для приготовления гистологических препаратов кусочки кости фиксировали в 12 % формалине, декальцинировали в соляной кислоте, обезвоживали, заливали гранулированным парафином с воском. Срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Используя методы гистоморфометрии костной ткани [8, 10], подсчитывалось число остеонов, их толщина и плотность расположения. Измерялись диаметры каналов остеонов.
Результаты исследования и их обсуждение. Многие длинные кости (бедренная, большеберцовая, плечевая) лишены эпифизов, отчётливо видны следы рубленых и скальпированных дефектов, часть из которых нанесена сверху вниз. Похожий характер всех указанных повреждений даёт основание предполагать об их посмертном происхождении. Чаще всего рубленые и скальпированные повреждения выявляются на бедренных и большеберцовых костях. Не исключено, что данная локализация повреждений связана с ритуалом отсроченных или вторичных захоронений. С помощью метода визуальной (остеоскопической) диагностики костных останков были выявлены экзостозы в метаэпифизарных зонах длинных костей верхней и нижней конечностей. Известно, что экзостозы возникают в период активного роста костей в длину, в том случае, если скелет испытывает повышенные механические нагрузки, и возникают в результате сильной мышечной тяги в области подвижной точки прикрепления [8]. Частота встречаемости подобных изменений позволяет предположить, что дети и подростки были вовлечены в тяжёлую повседневную работу наряду со взрослым населением.
Также выявлено значительное увеличение толщины компактного слоя, сужение костномозгового канала и наличие в канале (на уровне середины диафиза) губчатой костной ткани.
Увеличение толщины компактного слоя бедренной и большеберцовой костей можно трактовать как гиперостоз от перенапряжения, т. е. результат повышенной механической нагрузки на нижнюю конечность. Многие клиницисты полагают, что превышение суммарных показателей компактного вещества над шириной костномозгового канала уже говорит о рабочей гипертрофии — одной из наиболее частых форм интенсификации костеобразовательного процесса. В литературе встречается также термин — «компактизация» — физиологическое уплотнение костной ткани [8, 10].
В результате повышения нагрузки (но не превышения её) изменяется форма, ширина и длина костей, увеличивается толщина компактного слоя, огрубевают, становятся более массивными губчатые структуры. В этих случаях имеет место активизация остеобластического процесса, в который включаются все клеточные элементы, способные продуцировать костный коллаген. В нашем случае индекс компактизации для диафиза бедренной кости у энеолитического населения составил в среднем 72,2, у кротовского — 64,5. Подобный характер строения длинных костей выявлен у населения синхронных популяций, таких как афанасьевцы Г орного Алтая.
Однако, увеличение толщины компактного слоя ещё не обозначает увеличение механической прочности. Как правило, в дальнейшем происходит срыв компенсаторноприспособительных возможностей костного органа с исходом в микропереломы («ползучие переломы») [4, 8].
В трубчатых костях исследуемой серии, почти в 100 % случаях в диафизах была обнаружена трабекулярная костная ткань. Не исключено, что это также связано с процессами адаптации костной ткани к повышению механической нагрузки. В этом случае красный костный мозг, расположенный в ячейках спонгиозы, способствует более равномерному распределению механических осевых нагрузок во всех направлениях (гидродинамический эффект) с их последующим затуханием [9].
Маркёры холодового стресса — увеличение числа питательных отверстий в области эпифизов трубчатых костей характерны в большей степени для энеолитического населения, у представителей кротовского населения встречаются довольно редко. К маркёрам холодового стресса у жителей кротовского периода можно отнести хронический оссифицирующий периостит, который выявляется почти у 50 % взрослого населения.
Дегенеративно-дистрофические поражения позвоночника встречаются очень часто (см. табл.). В целом, более 42 % взрослого (но не старого) населения эпохи ранней и развитой бронзы (кротовская культура) было подвержено тем или иным заболеваниям позвоночного столба. Причём, у женщин эти патологии встречаются чаще (79 %), чем у мужчин (24 %). Однако, степень выраженности, глубина патологического процесса у мужчин значительно выше.
Таблица
Частота встречаемости патологических изменений посткраниального скелета кротовского населения из могильника Сопка-2
Нозологическая форма Осшая выоорка у ужчптл Ж^НШННЪ!
N X % к X % N X “i
Грыа;а Шмор.тя 56 3 5,3 :б 1 3.S 30 2 6.6
Деформации тел по звон кое 56 6 10.7 26 1 30 5 16.6
Остеохондроз 56 22 39.2 26 S ЗМ 30 14 4бгб
СпондИЛОйртроэ 56 4 7,1 26 0 0 30 4 13.3
Спондилез 56 4 7.1 26 1 3.S 30 3 10.0
Сросшиеся дуги позвонков 56 6 10.7 26 1 3.S 30 5 16.6
Травма 56 2 3,} 26 1 3.S 30 1 згз
Примечание: N — количество обследованных индивидуумов, X — число
индивидуумов с выраженным признаком
Известно, что межпозвонковый остеохондроз поражает наиболее трудоспособную часть населения. Основная причина — нарушение структуры студенистого ядра [4, 8, 10]. Выраженный остеохондроз характеризуется полным «изнашиванием» диска. Замыкательные пластинки тел позвонков имеют огромные клювовидные разрастания.
Деформирующий спондилёз — изменение структуры фиброзного кольца межпозвонкового диска. При этом постоянная травматизация передней продольной связки приводит к разрастанию замыкающих пластинок тел позвонков и обызвествлению продольной связки.
Сросшиеся дуги трех и более позвонков (по типу конкресценции) выявляются преимущественно у женского населения. Сросшиеся дуги возникают в результате обызвествления жёлтой связки, которая стягивает дуги и поддерживает тело в вертикальном положении. Частота встречаемости данного признака у кротовского населения не исключает врождённый характер патологии.
Используя программу балловой оценки «функциональных комплексов» элементов рельефа костей верхней конечности у носителей кротовской культуры, определяли возможную степень развития скелетной мускулатуры. «Функциональный комплекс» — совокупность анатомических образования на костях, к которым прикрепляются мышцы, обеспечивающие определённые двигательные акты (метание копья, стрельба из лука и т. д.).
Было выявлено сильное развитие апофизов костей верхней конечности у жителей кротовского периода. Причём оказалось, что максимальная степень развития апофизов (3 балла) на плечевой кости и костях предплечья выявляется у мужчин и у женщин практически в равной степени. Сильное развитие апофизов (2 балла) встречается у женщин даже чаще, чем у мужчин. Возможно, это связано с тем, что женщины, наряду с мужским населением, были включены в процесс хозяйственно-трудовой деятельности, в основе которой, видимо, была охота с использованием копья, лука и т. д. В результате чего наибольшего развития достигали следующие группы мышц: мышцы плечевого пояса, разгибатели и сгибатели предплечья и кисти, пронаторы предплечья.
Выводы. В результате исследования были выявлены признаки адаптации костной ткани посткраниального скелета у населения энеолитического и кротовского периодов разновременного могильника Сопка-2. Наличие экзостозов, гиперостоз диафизов длинных костей нижних конечностей, губчатые структуры в костномозговом канале свидетельствуют о повышенных механических нагрузках. Большое число травм, тяжёлые поражения костей осевого скелета и костей конечностей свидетельствует о том, что суммарное влияние на организм неблагоприятных факторов окружающей среды имело в этот исторический период критические значения. Однако, большая часть автохтонной популяции благодаря процессам социальной адаптации, изменению пищевой стратегии смогла сохранить свой генофонд, дать потомство, которое проживало на данной территории на протяжении тысячелетий. Таким образом, мы имеем возможность наблюдать последовательное формирование специализированного морфотипа палеопопуляций, адаптированного к проживанию в особой экологической нише, которой является лесостепная полоса юга Западной Сибири с её резко континентальным климатом.
Список литературы
1. Алексеев В. П. Остеометрия. Методика антропологических исследований / В. П. Алексеев. — М. : «Наука», 1966. — 251с.
2. Бужилова А. П. Палеопатология в биоархеологических реконструкциях / А. П. Бужилова // Историческая экология человека. Вып. 1. — М. : Изд-во Института археологии РАН, 1998. — С. 87-146.
3. Волков М. В. Костная патология детского возраста /М. В. Волков. — М. : Медицина, 1968.
4. Лавренцова Г. И. Морфологические и клинические аспекты репаративной
регенерации опорных органов и тканей / Г. И. Лавренцова, Г. А. Оноприенко. — М. :
Медицина, 1996.
5. Медникова М. Б. Описательная программа балловой оценки степени развития рельефа длинных костей / М. Б. Медникова // Историческая экология человека. Вып. 1. — М. : Изд-во Института археологии РАН, 1998. — С. 161-165.
6. Медникова М. Б. Остеометрическая методика в биоархеологических
реконструкциях / М. Б. Медникова // Историческая экология человека. Вып. 1. — М. : Изд-во Института археологии РАН, 1998. — С. 38-86.
7. Молодин В. И. Памятник Сопка-2 на реке Оми / В. И. Молодин. —
Новосибирск : Изд-во Института Археологии и этнографии СО РАН, 2001. — Т. 1. —
8. Некачалов В. В. Патология костей и суставов / В. В. Некачалов. — СПб. : Sotis, 2000. — 285 с.
9. Никитюк Б. А. Адаптация скелета спортсменов / Б. А. Никитюк, Б. И. Коган. — Киев : «Здоровье», 1989. — 267 с.
10. Ревелл П. А. Патология кости : пер. с англ. / П. А. Ревелл. — М. : Медицина,
ADAPTATION PROCESSES IN SKELETON ORGANS OF ANCIENT POPULATIONS OF THE NOVOSIBIRSK REGION (ACCORDING TO MATERIALS OF BURIAL GROUND
SEIHPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment» (c.Novosibirsk)
Complex research of time diversified skeleton series from burial ground of the «Sopka-2» located in territory of the Novosibirsk region was conducted. The program of paleopathological researches was used, pathological changes and physiological stress markers were registered, and also the histological and radiological methods of research were applied. The features of postcranial skeleton structure at inhabitants of different historical periods have been educed. The analysis of the received data allows assuming the successive formation of special morphotype of the ancient populations adapted for residing in acutely continental climate.
128 с.
1992.
E.S. Aristova, P.A. Elyasin, A.N. Mashak
Keywords: anthropology, postcranial skeleton.
About authors:
Aristova Elena Serafimovna — candidate of medical sciences, assistant professor of human anatomy chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», contact phone: 8(383) 225-15-24
Elyasin Pavel Aleksandrovich — candidate of medical sciences, senior teacher of human anatomy chair at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», e-mail: elyasin@ngs.ru
Mashak Alexander Nikolaevich — doctor of medical sciences, professor, human anatomy chair head at SEI HPE «Novosibirsk State Medical University Minhealthsocdevelopment», contact phone: 8(383) 225-15-24
List of the Literature:
1. Alexeev V. P. Osteometry. A technique of anthropological researches / V. P. Alekseev. — M: «Science», 1966. — 251P.
2. Buzhilova A. P. Paleopathology in bioarchaeological reconstruction / A. P. Buzhilova // The Historical bionomics of the person. Issue. 1. — M: Publishing house of Institute of archeology of the Russian Academy of Sciences, 1998. — P. 87-146.
3. Volkov M. V. Osteal pathology of children’s age / M. V. Volkov. — M: Medicine, 1968.
4. Lavrentsova G. I. Morphological and clinical aspects of repair neogeneses of basic organs and tissues / G. I. Lavrentsova, G. A. Onoprienko. — M: Medicine, 1996.
5. Descriptive program of point estimations of development degree of long bones relief / M. B. Mednikova // Historical bionomics of the person. Issue. 1. — M: Publishing house of Institute of archeology of the Russian Academy of Sciences, 1998. — P. 161-165
6. Mednikova M. B. Osteometric technique in bioarchaeological reconstruction / M. B. Mednikova // Historical bionomics of the person. Issue. 1. — M: Publishing house of Institute of archeology of the Russian Academy of Sciences, 1998. — P. 38-86.
7. Molodin V. I. A monument of Sopka-2 on the Om River / V. I. Molodin. — Novosibirsk: Publishing house of Institute of Archeology and ethnography of the Siberian Branch of the Russian Academy of Science, 2001. — V. 1. — 128 P.
8. Nekachalov V. V. Pathology of bones and joints / V. V. Nekachalov. — SPb.: Sotis, 2000. — 285 P.
9. Nikityuk B. A. Adaptation of skeleton of sportsmen / B. A. Nikityuk, B. I. Kogan. — Kiev: «Health», 1989. — 267 P.
10. Revell P. A. Bone pathology: trans. from English / P.A.Revell. — M: Medicine, 1992.
