Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 9
1.1. Некоторые особенности регенерации костной ткани 9
1.1.1. Строение костной ткани 9
1.1.2. Регенерация костной ткани 12
1.2. Гормональная регуляция процессов роста, развития и регенерации костной ткани 16
1.3. Современные представления о взаимосвязи остеогенеза и реактивности организма 30
2 Материалы и методы исследования 35
2.1. Материалы, экспериментальные модели и условия экспериментов 35
2.2. Методы исследования 41
3 Результаты собственных исследований 48
3.1. Клинико-рентгенологическая характеристика дистракционно-компрессионного остесинтеза 48
3.2. Роль кроветворной системы в механизме костеобразования.. при удлинении кости в ходе дистракционного-компрес-сионного остеосинтеза 60
3.3. Некоторые аспекты гормональной регуляции дистракционно-компрессионного остеосинтеза 66
3.4. Роль циклических нуклеотидов в ходе дистракционнокомпрессионного остеосинтезе 77
3.5. Реакция иммунной системы на экспериментальную травму и удлинение кости 83
Выводы 98
- Гормональная регуляция процессов роста, развития и регенерации костной ткани
- Современные представления о взаимосвязи остеогенеза и реактивности организма
- Роль кроветворной системы в механизме костеобразования.. при удлинении кости в ходе дистракционного-компрес-сионного остеосинтеза
- Роль циклических нуклеотидов в ходе дистракционнокомпрессионного остеосинтезе
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЙ Животные являются неотъемлемой частью жизни многих людей, их здоровье прямым образом отражается на здоровье и эмоциональном состоянии владельцев. В последние' годы, в ветеринарии, Для лечения заболеваний и травм скелета у мелких домашних животных, стал широко применяться метод чрескостного компрессионно-дистракционного , остеосинтеза (ЧКДО) (Аболина А.Е. с соавт., 1993; Десятниченко К.С. с соавт., 1995; Илизаров Г.А., 1971; 1984; Концевая СЮ. с соавт., 1999; СтецулаВ.И., 1965; Тимофеев СВ. с соавт., 2001; Шевцов В.И, с соавт., 1996; Шрейнер А.А/с соавт., 1998).
С его внедрением в ветеринарную практику появились принципиально новые возможности фиксации костных отломков и замещения обширных костных дефектов аппаратом Г.А. Илизарова и использование открытого им.в 1963 г. феномена удлинения костной ткани методом дозированного растяжения. Метод широко известен , в травматологии и ортопедии. Однако, наряду с этим,/при. использовании известных способов остеосинтеза, разработанных в медицине,, отмечается значительный процент неудовлетворительных результатов, так как' прямое перенесение этих методик в ветеринарную хирургию трудоемко в связи с различием анатомического строения скелета у человека й животных.
В последние годы определены основные принципы применения этого метода в
экспериментальной и клинической ветеринарной практике-(Дерхо М.А,с соавт.,
2004; Штин В.П., 1974). Однако дальнейшее решение этой проблемы напрямую
связано с проблемой регуляции репаративного остеогенеза, которая включает
несколько тесно взаимосвязанных между собой аспектов, обычно действующих в
комплексе. К ним относят гормональные, нервные, функционально-адаптивные,
иммунологические и другие регуляторные механизмы восстановления (Бабаева
А.Г., 1979; Дерхо М.А. с соавт., 2004; Десятниченко К.С, 1994; 1998; Панков Е.Я. с
соавт., 1992; Русаков А.В., 1971; Соловьев,.Г.С., 1983; Студитский А.Н., 1994). В
системной регуляции дистракционного остеогенеза главная роль отводится
нейрогормональному пути, осуществляющемуся с помощью остеотропных-
гормонов. Были получены данные об участии в регуляции костеобразования и
поддержании «скелетного» гомеостаза гормона роста (ГР), тиреоидного
гормона (ТТГ), кортикостероидов (КС), андрогенов, эстрогенов,
простгландинов, циклических нуклеотидов (Дерхо М.А. с соавт., 1999;
Лукьяновский В.А. с соавт., 1984; Матвеенко В.Н. с соавт., 1977; Шевцов В.И. с
соавт., 1995; Perris A.D. et. al., 1976). , /
Поэтому необходимы дальнейшие исследования, направленные на изучение возможностей выполнения различных вариантов и темпов дистракции при замещении костных дефектов; особенностей их нейрогуморальной регуляции.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ. Цель данной работы - дать экспе-
риментальное обоснование выполнения ЧКДО с темпом дистракции 1 и 2 мм в сутки и одномоментной компрессией новообразованного регенерата у собак и
:. изучить особенности гуморальной регуляции дистракционного остеогенеза.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
. 1 .Дать экспериментальное обоснование выполнения ЧКДО на трубчатых костях собак с темпом дистракции 1 и 2 мм в сутки на основе клинико-регатенологических методов исследования.
2.Изучить -' роль кроветворной ' системы в механизме костеобразования
дистракционного регенерата ; .
З.Определить реакцию иммунной системы организма собак на экспериментальную
травму и дистракцию трубчатой кости. - ;
4,Выявить особенности нейрогормональной регуляции дистракционного остеогенеза.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Получены новые клинико-рентгенологические данные характеризующие: процесс формирования дистракционного регенерата с темпом удлинения 1 и 2 мм в сутки с последующей одномоментной компрессией; функциональное состояние эндокринной и иммунной систем собак на важнейших этапах дистракционно-компрессионного остеогенеза. Впервые определены параметры содержания в плазме крови собак остеотропных гормонов, циклических нуклеотидов, установлена их динамика в ходе регенерации. Установлена связь между уровнем остеотропных гормонов, циклических нуклеотидов, показателей клеточного, гуморального иммунитета и стадией дистракционно-компрессионного остеогенеза,- которая может быть использована для более объективной оценки функционального 'состояния гуморальной регуляции, а также при разработке методов фармостимуляции и коррекции остеогенеза. Полученный
'экспериментальный материал ' дополняет имеющиеся в литературе, данные о механизме гуморальной регуляции формирования костной ткани собак в условиях репаративнои регенерации.
ИССЛЕДОВАНИЙ. Материалы исследований позволили расширить и углубить
знания о механизме восстановительного процесса в костной ткани собак в условиях
дистракционного остеогенеза, а также о механизме гормональной регуляции
процесса регенерации, изменении иммунного статуса организма собак под
действием экспериментальной травмы. -
- ' На основании проведенных исследований получены нормативные данные
содержания в крови собак остеотропных гормонов и циклических нуклеотидов,
показателей клеточного и гуморального иммунитета. '
Гормональная регуляция процессов роста, развития и регенерации костной ткани
Проблема регуляции восстановительных процессов в целостном организме включает несколько тесно взаимосвязанных аспектов, каждый из которых представляет уже достаточно самостоятельный раздел учения о регенерации. В этом отношении специальному рассмотрению подлежат, обычно действующие в комплексе, гуморальные, нервные, функционально-адаптивные, иммунологические и другие регуляторные механизмы восстановления (2; 6; 9; 19; 26; 33). С учетом направления настоящей работы свой обзор литературы мы посвятили лишь гуморальным аспектам регуляции восстановления. Основные положения о гуморальной регуляции сложились к началу 80-х годов (81). К этому времени был накоплен значительный массив знаний о химической структуре, механизме физиологического действия, условиях биосинтеза и секреции остеотропных гормонов. Были получены данные об участии в регуляции костеобразования и поддержании скелетного гомеостаза других биорегуляторов ( гормона роста (ГР), тиреоидного гормона (ТТГ), кортикостероидов (КС), андрогенов, эстрогенов, про-стгландинов, циклических нуклеотидов (75; 114; 180; 238), а также большое количество местных рострегулирующих факторов (180; 203; 208; 229; 232). В настоящее время установлено, что химический состав и функции костной ткани регулируются двумя путями: дистантно и локально. Уровень секреции регуляторов зависит от концентрации ионов Са + и РО4 " во внеклеточной жидкости и надкостнице (90; 175; 259). Однако и по сей день, оценки регуляторных влияний гормонов и ФР на костную ткань противоречивы (14; 15; 32; 84). Дистантная (гормональная) регуляция функций костной ткани. Из многочисленных гормональных веществ, регулирующих процессы роста, развития, минерализации костной ткани, остановимся лишь на тех, " которые филогенетически наиболее тесно связаны со становлением и функцией скелета - гормонами гипофиза, щитовидной и паращитовидной желёз (97; 114; 126; 127; 221; 241). Гормоны гипофиза. Известно, что гипофункция или удаление гипофиза приводят к за медлению роста и развития костной и хрящевой ткани (26; 76; 82; 114). Компенсирующей терапией гипофизэктомированных животных показано, что из всех гормонов гипофиза только два имеют отношение к костной ткани- соматотропный и тиреотропный гормоны (150). 1.Гормон роста, соматотропный гормон (ГР). В отношении ГР установлено, что он способствует положительному балансу кальция, магния и фосфата и вызывает задержку ионов натрия, калия и хлорид анионов (153). Первый эффект соматотропного гормона связан с его действием на кости.
В них он стимулирует рост длинных костей в области эпифизарных пластинок, хрящевых зон у молодых жи- вотных и акральный рост у половозрелых особей (84; 190; 203). Ростовой гормон стимулирует консолидацию перелома, активизируя эндоостальную и периостальную реакцию, повышая пролиферацию клеточных элементов надкостницы, эндооста и гаверсовых каналов. Активизация хондробластов ф приводит к раннему формированию костной мозоли (152; 186; 189; 203; 228;). Однако в последнее десятилетие опытами in vitro установлено, что гормон роста не оказывает непосредственного влияния на скелет млекопи- тающих. В настоящее время доказано, что соматотропный гормон в организме млекопитающих проявляет свое действие на скелет только через промежуточный фактор - соматомедины. Соматомедины или инсулиноподобные факторы роста (ИФР) являются полипептидами, синтез которых зависит от гормона роста, регулируют рост и метаболизм костной, хрящевой и других тканей организма (82; 89; 114; 127;). Описан ряд ИФР, но к настоящему времени только два их них подробно охарактеризованы. Это ИФР-1, идентичный соматомедину, и ИФР- 2 , который относится к множественным стимуляторам. Эти две формы имеют молекулярную массу 7,7 и 7,5 кД соответственно и схожие химические и биологические свойства (114). ИФР синтезируется многими тканями, включая хрящ и кость (115). ИФР-1 играет более значительную роль в регуляции метаболизма костной ткани и хряща. Причём он действует скорее как локальный фактор, нежели циркуляторный или системный гормон. Ростовые эффекты гормона роста опосредуются главным образом через ИФР-1 (ИЗ). Животные с дефицитом ИФР-1, вырабатывающие ИФР-2 в достаточном количестве, лишены способности к нормальному росту (126; 127). ИФР-2 стимулирует пролиферацию и дифференцировку клеток большинства тканей организма, в том числе и остеоцитов, хондроцитов (77; 126; 148). Модуляторами биологического действия ИФР являются ИФР-связывающие белки, обнаруженные в сыворотке крови и во внескелетных тканях (89). Имеются сведения, что связывающие белки обладают собственной биологической активностью, стимулируя пролиферацию клеток (114). Таким образом, ростостимулирующее действие гормона роста опосредуется в первую очередь ИФР-1, который регулирует секрецию соматотропного гормона, подавляя высвобождение соматолиберина из клеток гипоталамусом и стимулируя высвобождение соматостатина (114; 126; 127; 144). 2.Тиреотропный гормон. В отношении второго гормона гипофиза, связанного с функцией скелета - тиреотропного (тиреотропин, ТТГ) установлено, что он оказывает влияние на дифференцировку хрящевых и костных клеток через образование и действие тиреоидных гормонов щитовидной железы (33; 14). Гормоны щитовидной железы. 1/Гиреоидные гормоны: 3,5,3 -трийодтиронин (Т 3) и 3,5,3 ,5 -тетрай-одтиронин (Т4, тироксин) (77; 97). Тиреоидэктомия, как и дефицит гормонов щитовидной железы, неизменно сказывается на росте и развитии скелета. Тиреоидные гормоны регулируют рост и дифференцировку клеток костной ткани, синтеза межклеточного вещества (33; 35; 72; 80; 81; 82; 230). Синтез и секреция гормонов щитовидной железы регулируется по типу обратной связи (33; 82; 149; 151). Существует интересное взаимодействие петель отрицательной обратной связи для щитовидной железы и гормона роста. Тз и Т4 усиливают высвобождение соматостатина из гипоталамуса, а этот пептид ингибирует секрецию тиреотропина гипофизом. Со-матостатин участвует и в другом механизме. Его уровень возрастает в ответ на повышение содержания в плазме ИФР-1, которое в свою очередь стимулируется гормоном роста (14; 35; 80; 97). Главная метаболическая функция йодсодержащих гормонов щитовидной железы состоит в повышении поглощения кислорода. Эффект наблюдается во всех органах, в том числе и в костях .
Согласно гипотезе Эдельмана, большая часть энергии, утилизируемой клеткой, используется для работы Na+ / К+ -АТФазного насоса (77). Гормоны щитовидной железы повышают эффективность этого насоса. Все клетки организма млекопитающих обладают таким насосом. Поэтому повышенная утилизация АТФ и связанное с нею увеличение потребления кислорода в процессе окисли- тельного фосфорилирования представляют собой основной механизм действия этих гормонов (153; 161). Тиреоидные гормоны индуцируют синтез белков путём активации механизма генной транскрипции. Это усиливает общий синтез белка и обеспечивает положительный азотный баланс. Здесь проявляется любопытная связь между двумя группами гормонов, оказывающих влияние на рост и развитие скелета: тиреоидными гормонами и гормоном роста. Тироксин повышает уровень транскрипции гена гормона роста, увеличивая тем самым образование последнего. Это объясняет классическое наблюдение, согласно которому в гипофизе животных с дефицитом йодсодержащих гормонов отсутствует гормон роста (9; 23; 32; 35; 69; 90; 97; 111; 224). Активность тироксина зависит от содержания в крови кальция, избыток которого тормозит эффект тиреоидного гормона. Показано, что в культуре ткани тироксин обеспечивает перераспределение 45 Са и 85 Sr из лабильной фракции кости в стабильную, ускоряет процесс созревания клеток без изменения их количества (15; 26; 33; 62; 114; 249). 1. Кальцитонин (КТ). Пристальное внимание привлёк к себе другой гормон щитовидной железы - кальцитонин (КТ), в связи с его выраженным специфическим действием на репарацию костной ткани (14; 24; 30; 32; 62; 89; 126; 145; 214; 215; 246). Уровень секреции кальцитонина регулируется концентрацией ионизированного кальция (и вероятно, магния) во внеклеточных жидкостях. Секреция кальцитонина возрастает пропорционально концентрации Са2+ при изменении последней в пределах от 9,5 до 15 мг%.
Современные представления о взаимосвязи остеогенеза и реактивности организма
По современным представлениям иммунитет - это совокупность процессов и механизмов, направленных на сохранение постоянства внутренней среды организма от патогенного начала и других чужеродных для него агентов с использованием как специфических, так и неспецифических факторов защиты. Иммунный ответ на введенный антиген характеризуется морфологическими, биохимическими и физиологическими сдвигами в иммунокомпетен-тных тканях, органах и системах. Специфические защитные механизмы мо-гут быть разделены на клеточные и гуморальные. Клеточные иммунные реакции осуществляет система Т-лимфоцитов, включающая 5 субпопуляций: Т-супрессоры, Т-помощники, Т-эффекторы, Т-киллеры и Т-клетки памяти. Гуморальный иммунный ответ основан на дифференцировке и трансформации В-лимфоцитов в плазматические клетки, которые синтезируют антитела (91; 92; 94; 154; 242). Так как специфические антитела появляются в организме лишь через некоторое время после контакта с генетически чужеродным белком, первичная защита организма в латентный период осуществляется факторами неспецифической (естественной) резистентности, получившими свое название в связи с тем, что они не направлены против какого-то одного или нескольких агентов, несущего признаки антигена. К неспецифическим факторам защиты относят естественные барьеры кожи и слизистых оболочек; явление фагоцитоза и воспаления; бактерицидные субстанции сыворотки крови: лизоцим, интерферон, комплемент, (3-лизин, пропердин. Фагоциты, наряду с гуморальными субстанциями интерфероном, лизоцимом, Р-лизином, комплексом «комплемент+пропердин», классами иммуноглобулинов, занимают центральное положение в системе естественной неспецифической резистентности. Фагоциты обеспечивают основную часть барьер-фиксирующей активности лимфатических узлов и селезенки, выполняют роль в межклеточных кооперативных взаимосвязях. Они являются главными продуцентами фракций комплемента, которые обеспечивают биосинтез пропердина, интерферона и лизоцима. Клеточная система, включающая функционально активные макрофаги, состоит из промоноцитов и собственно макрофагов. Фагоциты, включенные в эту систему, берут начало от костномозговых предшественников и транспортируются в переферическую кровь как моноциты. Через стенки капилляров они выходят в ткани, где становятся тканевыми макрофагами лимфоузлов, костного мозга, серозных полостей и остеокластами. Микрофаги обычно представлены гранулоцитами - зрелыми нейтро-филами и реже эозинофилами (133).
Процесс фагоцитоза происходит стадийно: хемотаксис (направленное перемещение клеток к обьекту фагоцитоза); захватывание и переваривание обьекта фагоцитоза. Хемотаксис осуществляется под действием пептидов фильтрата бактерий, комплемента и иммуноглобулинов. Кроме участия в хемотаксисе комплемент и иммуноглобулины стимулируют фагоцитоз путем опсонизации микробов. Под действием опсонических факторов изменяется поверхность микробных клеток и усиливается прикрепление их к внешней мембране фагоцитов. Для распознования и захватывания чужеродного материала на поверхностной мембране фагоцитов имеются рецепторы для иммуноглобулинов и комплемента. Опсонины, связываясь с поверхностью чужеродных частиц, прикрепляют их к поверхности фагоцита. Это взаимодействие генерирует сигнал для изменения поверхности мембраны фагоцита и образованию псевдоподий. Затем образовавшаяся фагоцитарная вакуоль сливается с лизоцимами, формируя фа-госомы. Переваривание частиц происходит под действием гидролитических ферментов (39). Утилизируя антиген, фагоциты не только освобождают организм от чужеродного материала, но и переводят его в формы, необходимые для индукции специфического иммунного ответа, то есть для выработки антител. Особый интересе представляет бактерицидное вещество лизоцим в связи с его способностью растворять (лизировать) некоторые виды бактерий, преимущественно из группы кокков. По своей природе лизоцим является ферментом с мурамидазной активностью. Он является фактором конституционального иммунитета, обнаруживается в различных тканях организма, особенно в тканях, вовлеченных в воспалительных процесс. Максимальное количество его в лейкоцитах, затем в слезах, минимальное - в сыворотке крови. Доминирующим участком депонирования и разрушения плазменного лизоцима являются почки. В плазму крови лизоцим поступает при распаде лейкоцитов и тканей, а также и из неповрежденных макрофагов и лейкоцитов. Главными продуцентами лизоцима сыворотки крови являются нейтрофилы и моноциты. При их исчезновении, но наличии большого количества лимфоцитов отмечаются низкие значения его активности. В свою очередь лизоцим стимулирует фагоцитирующую способность нейтрофилов. Концентрация лизоцима в плазме зависит от соотношения между основными продуцентами - нейтрофи-лами и моноцитами и функцией почек, как органов, ответственных за его элиминацию. Противомикробное действие лизоцима обьясняется нарушением мукополи-сахаридной структуры бактериальной стенки, вследствие чего цитоплазматиче-ская мембрана остается незащищенной, нарушается осматическое равновесие и клетка лизируется( 16; 59; 137). Бактерицидная активность, наряду с остальными факторами, может служить критерием общей резистентности организма и состояния его адаптивной системы. Бактерицидная активность сыворотки крови является интегрированным выражением противомикробных свойств гуморальных факторов естественной резистентности: иммуноглобулинов, лизоцима и р-лизина (против грамположи-тельных микроорганизмов), комплемента (против грамотрицательных). Отмечена положительная корреляционная зависимость между величиной бактери- цидной активности сыворотки крови и содержанием в ней иммуноглобулинов классов G и М (38). В последние годы накапливается все больше сведений о ключевой роли иммунной системы в развитии многих патологических процессов.
Известно, что взаимосвязь иммунологических и востановительных процессов является эволюционно обусловленной. Она развивалась от нерасчлененных защитных реакций к высокоспециализированным механизмам регенерации фагоцитоза (88). Участие иммунокомпетентных клеток в морфогенезе впервые было показано Burwel в 1963 году, и с тех пор убедительно доказана их важная роль в восстановительных процессах печени (13; 252), легких(123; 173), костном мозге (48), эпителии желудочно-кишечного тракта, в коже, почках, миокаорде(3; 139). В общем виде, под функцией иммунокомпетентных клеток понимается их способность вызывать в органах и тканях процессы гипертрофии, пролиферации, типичной дифференцировки клеток, увеличение массы органа за счет тканево-специфических элементов (3). Механизмы влияния иммунологических процессов на остеогенез нельзя считать полностью расшифрованными. А.В.Осипенко (88) и другие указывают, что они могут быть связаны как с участием лимфоидных клеток в метаболизме костной ткани, так и с воздействием на остеогенные предшественники, осуществляемым через межклеточную кооперацию и путем выделения клеточных медиаторов. Регенерация кости в процессе остеосинтеза сопровождается выраженными фазовыми изменениями клеточного состава крови, затрагивающими главным образом моноциты и лимфоциты. Их колебания зависят как от клинико-морфологических периодов восстановления кости, так и от особенностей течения репаративного процесса. Существует взаимосвязь между содержанием моноцитов-макрофагов костного мозга, крови и их функциональной активностью с одной стороны, и остеопластической резорбцией новообразованной костной ткани с другой стороны. Основным периодам остеогенеза соответствует определенная динамика содержания лимфоцитов. Популяции рецепторного аппарата лимфоидных клеток в зависимости от выраженности восстановительной реакции кожи (88) убедительно экспериментально подтверждают предположение о том, что взаимосвязь между иммунологическими процессами и остеогенезом осуществляется как посредством межклеточных реакций, так и через гуморальные продукты распада макрофагов, активизирующие моноцитопоэз и остеоге-нез.
Роль кроветворной системы в механизме костеобразования.. при удлинении кости в ходе дистракционного-компрес-сионного остеосинтеза
Рост, жизнедеятельность и восстановление кости при повреждении зависят от функционального состояния нервной, эндокринной, кроветворной и других систем организма. Важнейшим среди них является гемопоэз. Система крови участвует в неспецифических и специфических адаптивных реакциях, определяющих реактивность организма, сущность которой состоит в сохранении клеточного гомеостаза (19; 26; 115). Эти реакции мобилизуют клеточные резервы и, следовательно, сопровождаются выработкой новых клеток, необходимых для компенсации трат организма. В настоящее время недостаточно изучена роль гемопоэза в регенерации кости. Известно, что костная и кроветворная ткани находятся в тесных регуля-торно-физиологических отношениях, свидетельством чему является костномозговое кроветворение и многичисленные данные о функциональном влиянии этих тканей друг на друга (35). Наличие тесных взаимоотношений кроветворной и костной тканей с единой сосудистой сетью в системе гемопоэзиндуци-рующего микроокружения позволяет предположить существование физиологической связи между гемопоэзом и остеогенезем при регенерации кости. В данном разделе работы мы изучали наличие связи между миелограммой костного мозга и уровнем лейкоцитов в крови в ходе дистракционного остеоге-неза, в условиях фиксации аппаратом внешней фиксации. В качестве экспериментальной модели была выбрана модель первой серии опыта, в которой период дистракции составил 30 дней. После её завершения, в день окончания удлинения, проводили одномоментную компрессию дистракционного регенерата на высоту прослойки. В ходе остеогенеза исследовали лейкоцитарную картину крови и миело-грамму костного мозга проксимальной части дистракционного регенерата. Результаты исследований представлены в таблицах 3.2.1, 3.2.2. В качестве контроля использованы результаты определения количества лейкоцитов у этих же животных до проведения эксперимента и миелограмма костного мозга эпиме-тафиза большеберцовой кости. Как видно из данных табл.3.2.1, послеоперационный период сопровождается увеличением общего количества лейкоцитов, в лейкограмме которых резко возрастает уровень гранулоцитов за счёт нейтрофилов и уменьшается аграну-лоцитов в результате резкого падения содержания лимфоцитов. К концу периода дистракции сохраняется значительный подъём моноцитов. Количество нейтрофилов остаётся на достоверно высоком уровне и происходит увеличение содержания эозинофилов.
Период фиксации (60-е сутки) характеризуется достоверно высоким содержание моноцитов, в то время как другие клетки крови уже достоверно не отличаются от контрольных показателей. Таким образом, при регенерации костной ткани в процессе дистракцион-ного остеогенеза наблюдаются фазовые количественные изменения содержания лейкоцитов: моноцитов, нейтрофилов, эозинофилов и лимфоцитов. При анализе миелограмм костного мозга собак из дистракционного регенерата (табл.3.2.2.), мы установили, что в период дистракции увеличивается общее количество лимфоидных клеток. Вероятно, за счёт их усиленного синтеза в периферической крови восстанавливается уровень лимфоцитов. Намечается тенденция к уменьшению общего числа эритроидных клеток костного мозга регенерата в основном за счёт базофильных и полихроматофильных нормоци-тов. Все это ведет к достоверному возрастанию значения ЛЭС. Также достоверно возрастает общее количество клеток гранулоцитарного ряда, за счёт которого в периферическое крови поддерживается высокое значение в лейко-грамме нейтрофилов. Появляется тенденция к увеличению числа моноцитов-макрофагов. В период фиксации (45-е сутки) в костном мозге наблюдается достоверно высокое значение КГР, которому в периферической крови соответствует высокое содержание нейтрофилов и эозинофилов. Резко увеличивается ОЛК, но ему в лейкограмме отвечает физиологическое значение лимфоцитов. Данные клетки крови обеспечивают высокий уровень КБР, при этом наблюдается снижение клеток эоитроидного ряда и высокое значение ЛЭС. Следует отметить, что значительно увеличивается содержание моноцитов-макрофагов. Таким образом, костномозговое кроветворение существенно изменяет свою активность, повышая выработку миелоидных и уменьшая продукцию эритроидных клеток последовательно в периоды регенерации кости при удли- нении, тем самым, обеспечивая, повышенную потребность организма в лейкоцитах. Аббревиатуры: КБР - общее количество клеток белого ряда; ОЭК - общее количество клеток красного ряда; ЛЭС - лейкоцитарно-эритробластическое соотношение; КГР - общее количество клеток гранулоци-тарного ряда; ОЛК - общее количество лимфоидных клеток.
При этом максимум увеличения количества моноцитов-макрофагов в костном мозге соответствует их наиболее высокому содержанию в перифериче- ской крови, т.е. увеличение число моноцитов в крови при регенерации кости имеет истинный характер. Аналогичная картина наблюдается и со стороны нейтрофилов, лимфоци-тофв и эозинофилов. Значит, в процессе регенерации кости при дистракционном остеосинтезе происходят фазовые количественные изменения содержания моноцитов, нейтрофилов, эозинофилов и лимфоцитов крови, сопровождающиеся активацией моноцито и нейтрофилопоэза. Выраженность количественных изменений чётко зависит от стадии периода регенерации. Истинный характер изменений моноцитов в периферической крови и костном мозге позволяет считать их специфическими для гемопоэза и присущими регенерации костной ткани в процессе дистракционного остеогенеза. Принято считать, что моноциты-макрофаги костномозгового происхождения могут являться предшественниками остеокластов и сами способны в них трансформироваться, поскольку являются представителями единой системы мононуклеар-ных фагоцитов. С этой целью в мазках костного мозга дистракционного регенерата нами было определено количество остеобластов и остеокластов. Данные представлены в табл. 3.2.3. Результаты сопоставления динамики лейкоцитарной реакции крови с уровнем соответствующих клеток, синтезируемых костным мозгом регенерат, показывают, что периодам дистракции и фиксации регенерации кости соответствуют определенные изменения моноцитарной реакции. Эти данные не только указывают на существование физиологической связи между гемопоэзом и ре-паративным остеогенезом, но и позволяют выявить один из механизмов такой связи. Он касается участия моноцитов крови в обеспечении остеокластической резорбции новообразованной кости. Так, нами установлено, что на 30-е сутки дистракции наблюдается значительное увеличение числа моноцитов. В это время на концах отломков затухает эндоостальная и периостальная реакция, продолжается рост костных отделов регенерата, сохраняется зона роста в виде тонкой прослойки волокнистой ткани с фибробластическими клетками и коллагеновыми волокнами, что обеспечивается функциональной активностью остеобластов, уровень которых резко возрастает в костном мозге (табл. 3.2.3.)-
Роль циклических нуклеотидов в ходе дистракционнокомпрессионного остеосинтезе
При этом содержание сАМР увеличивается в интервале от 2,6 в начале до 3,9 раз на 30-е сутки дистракции, a cGMP только в 1,4 и 2,82 раза соответственно. Более высокая концентрация циклической AMP связана не только с раздражением адренергическим рецепторов, хотя период дистракции в результате дозированного растяжения костных отломков сопровождался усилением напряженности адренергических структур вегетативной нервной системы, а в основном, по-видимому, с резким возрастанием в крови остеотропных гормонов, реализация биологического действия которых и осуществляется посредством данного циклического нуклеотида. Период фиксации начинался с прекращения механического раздражения тканей голени в виде их дозированного растяжения. Но 7-е сутки фиксации все ещё характеризовались очень высоким значением сАМР, что видимо связано с возрастанием функциональной активности щитовидной железы и достаточно резким увеличением в плазме крови кальцитонина за счет смены регулирующего влияния на остеогенез остеотропных гормонов. Уровень cGMP, наоборот, в период фиксации постепенно возрастал и достигал максимального значения на 30-е сутки фиксации. Следовательно, в данную фазу регенерации более сильно раздражаются холинэргические структуры вегетативной нервной системы. С учетом изложенного выше материала нам было интересно получить представление об клеточной пролиферации по отношению циклического адено-зинмонофосфата к циклическому гуанозинмонофосфату (рис. 3.4.1.). В послеоперационный период установлено нами (рис. 3.4.1.) повышение концентрации сАМР, что отражает напряжение адренергетических механизмов. Это одна из первых ответных реакций организма на травму. При этом ингиби-руется деление клеток, замедляется прохождение их через фазу митоза (Фёдоров Н.А., 1979), что связано с возрастанием концентрации паратирина. При цвеличении сАМР в фазу фиксации, в регенераторный процесс подключаются холинэргические механизмы, повышающие устойчивость организма к травме. Он инициировал пролиферацию, а также цепь реакций, ведущих к митозу, на фоне регулирующего влияния кальцитонина. Поэтому уменьшение отношения cAMP/cGMP характеризует активность репаративного процесса. В наших наблюдениях активная регенерация по величине этого отношения начиналась с 7-х суток дистракции при значениях меньше 16 и больше 8, была однонаправленной, интенсивно протекала в конце периода дистракции по 21-е сутки фиксации. Таким образом, мы установили последовательное изменение активности нейро-эндокринной системы и её зависимость от стадий регенераторного процесса.
Пониманию сущности этого явления помогает представление о фазности изменения соотношения активностей адренергических и холинергических механизмов в ответной реакции клетки и организма в целом. Резкое увеличение соотношения cAMP/cGMP на 7-е сутки после операции указывает на первоначальное развитие адренергической фазы регуляции в ответ на экстремальной воздействие в виде травмы большеберцовых костей. Роль её заключается в мобилизации всех обменных и энергетических ресурсов организма для поддержания гомеостаза и обеспечения регенераторного процесса на фоне регулирующего влияния паратирина. Начало периода дистракции также характеризуется высоким значением отношения циклических нуклеотидов. Следовательно, дозированной растяжение костных фрагментов в начальной фазе вызывает и поддерживает напряженность адренергических структур вегетативной нервной системы. Период фиксации характеризуется холинэргической фазой адаптивной реакции организма на дозированное удлинение кости. Активация холинэр-гических структур нервной системы завершала необходимую метаболическую перестройку дистракционного регенерата с перераспределением пластических и энергетических материалов для восстановления целостности кости на фоне регулирующего влияния на состояние «скелетного гомеостаза» кальцитонина. Иммунитет - одна из форм защиты организма от веществ или других организмов, обладающих генетической чужеродностью. Генетическая чужерод-ность, или антигенность, в конечном итоге обусловлена биохимическими особенностями воздействующего фактора (антигена) и всегда вызывает образование в организме особых белков (антител), связывающих и нейтрализующих действие антигена. Антигенными свойствами обладают вирусы, бактерии, многие простейшие и т.д., вырабатывающие в процессе своей жизнедеятельности вещества, вредные для организма, в который они попадают. Иммунитет обеспечивается комплексом клеточных и гуморальных, специфических и неспецифических защитных реакций, благодаря которым поддерживается постоянство внутренней среды организма. Организм отвечает иммунными реакциями и на собственные клетки, изменившиеся в антигеном отношении под действием различных агентов (в роли которого может выступать и экспериментальная травма) и ставшие в результате этого чужеродными. Иммунная система состоит из лимфоцитов и молекул иммуноглобулинов, которые идентифицируют антигены, т.е. молекулы и клетки которые не принадлежат организму или образовывались из собственных молекул и клеток в результате физиологического или патологического изменения (2; 5; 17; 18; 59; 72; 74; 83; 86; 88; 94; 123; 129). После идентификации антигена иммунная система должна нейтрализовать его и удалить. Это происходит двумя путями: с помощью специальных клеток (так называемых Т-клеток), обладающих цитотоксическим действием, и их продуктов (лимфокининов) или с помощью антител, которые производятся В-клетками.
Для обоих способов характерна специфичность в отношении структуры, чуждой для тела. Поэтому нами изучен характер изменений показателей клеточного и гуморального иммунитета собак под действием внешнего раздражителя - экспе- риментального перелома, ведущего к появлению молекул и клеток в крови, обладающих антигенной чужеродностыо для собственного организма опытных животных. Результаты исследований представлены в табл. 1 Как видно из данных представленных в табл. 1 экспериментальная травма сопровождается изменением количества Т- и В-лимфоцитов. Известно, что организм млекопитающих реагирует на поступление чужеродных антигенов синтезом белков-антител, обладающих специфическим сродством к антигену, вызывающему этот синтез. Для синтеза иммуноглобулинов необходима согласованная активность клеток трёх типов - Т-лимфоцитов, В-лимфоцитов и макрофагов. Все они имеют ряд рецепторов на плазматической мембране. Клетки Т- и В-лимфоцитов содержат рецепторы иммуноглобулинов, и их специфичность различна. Иммуноглобулины IgM и IgG с разными вариабельными участками VH и VL связываются В-клетками. Каждая клетка образует лишь один строго определенный тип молекул иммуноглобулина. Роль макрофагов состоит в превращении антигена в иммуноген, т.е. вещество, способное индуцировать образование антител. После получения иммуногенного стимула от макрофага, В-клетки начинают размножаться и дифференцироваться. Затем и через стадию лимфобластов превращаются в плазматические клетки, которые и служат источником иммуноглобулинов (7; 8; 20; 59; 73; 78; 83; 134; 136). Следовательно, увеличение Т-лимфоцитов уже на третьи сутки после экспериментального перелома, а В-лимфоцитов только на 7-е свидетельствует о том, что стимуляция синтеза иммуноглобулинов в ходе остеогенеза происходит в строго хронологическом порядке, который определяется классом иммуноглобулинов. Роль фактора, стимулирующего синтез специфических белков, выполняют продукты деградации органического остова костной ткани и образующиеся при этом токсические вещества, которые высвобождаются из места травмы и поступают в кровь. К 3-м суткам регенерации сначала резко активируется синтез иммуноглобулинов IgM, а уже к 7-м - иммуноглобулинов IgG и IgA. Резистентность организма обеспечивается и неспецифическими системами защиты, главными из которых являются лизоцимная, бактерицидная активность сыворотки крови. Лизоцим - это белок, который относится к гуморальным показателям неспецифической защиты.
