Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа
В експерименті на щурах самцях трьох вікових груп була досліджена будова та фазовий склад кісткового мінералу в умовах щоденної дії гравітаційних перевантажень (9g, 10 хвилин, 60 днів). Встановлено, що у двох- та шестимісячних щурів гіпергравітація не впливає на ступінь симетрії елементарних комірок...
Saved in:
| Published in: | Таврический медико-биологический вестник |
|---|---|
| Date: | 2010 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Кримський науковий центр НАН України і МОН України
2010
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25598 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа / С.А. Кутя // Таврический медико-биологический вестник. — 2010. — Т. 13, № 4 (52). — С. 102-105. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859945645566066688 |
|---|---|
| author | Кутя, С.А. |
| author_facet | Кутя, С.А. |
| citation_txt | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа / С.А. Кутя // Таврический медико-биологический вестник. — 2010. — Т. 13, № 4 (52). — С. 102-105. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Таврический медико-биологический вестник |
| description | В експерименті на щурах самцях трьох вікових груп була досліджена будова та фазовий склад кісткового мінералу в умовах щоденної дії гравітаційних перевантажень (9g, 10 хвилин, 60 днів). Встановлено, що у двох- та шестимісячних щурів гіпергравітація не впливає на ступінь симетрії елементарних комірок, але приводить до збільшення розмірів кристалітів. У дванадцятимісячних щурів виявлені зміни протилежного напрямку. Під дією гравітаційних перевантажень у двохмісячних тварин відзначено збільшення вмісту кристалічної фази, у шестимісячних – аморфної, у дванадцятимісячних – зменшення частки кальциту.
Structure phase content of bone mineral of male rats exposed to hypergravity (daily, 9g, 10 min, 60 days) was investigated experimentally. Hypergravity did not affect symmetry of unit cells of hydroxyapatite, increased crystal size of bone mineral in two- and six-month-old rats. Contrary alterations found in twelve - month-old rats. Gravitational overloads increased content of crystalline phase in two-month-old rats, amorphous phase in six-month-old rats and decreased portion of calcite.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:14:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
102
ТАВРИЧЕСКИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК2010, том 13, № 4 (52)
УДК 611.71/.72: 549.02: 539.26
© С.А. Кутя, 2010.
ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ МИНЕРАЛЬНОГО
КОМПОНЕНТА КОСТЕЙ КРЫС, ПОДВЕРГАВШИХСЯ
СИСТЕМАТИЧЕСКОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ ГРАВИТАЦИОННЫХ
ПЕРЕГРУЗОК, ПО ДАННЫМ РЕНТГЕНСТРУКТУРНОГО
АНАЛИЗА
С.А. Кутя
Кафедра нормальной анатомии (зав. кафедрой – проф. В.С. Пикалюк),
Государственное учреждение «Крымский государственный медицинский университет
им. С.И. Георгиевского», г. Симферополь
AGE-RELATED FEATURES OF BONE MINERAL OF RATS EXPOSED REGULARLY TO HYPERGRAVITY
ACCORDING TO DATA OF X-RAY DIFFRACTION ANALYSIS
S. A. Kutya
SUMMARY
Structure phase content of bone mineral of male rats exposed to hypergravity (daily, 9g, 10 min, 60
days) was investigated experimentally. Hypergravity did not affect symmetry of unit cells of hydroxyapatite,
increased crystal size of bone mineral in two- and six-month-old rats. Contrary alterations found in twelve -
month-old rats. Gravitational overloads increased content of crystalline phase in two-month-old rats, amorphous
phase in six-month-old rats and decreased portion of calcite.
ВІКОВІ ОСОБЛИВОСТІ МІНЕРАЛЬНОГО КОМПОНЕНТА КІСТОК ЩУРІВ, ЩО ПІДДАВАЛИСЯ
СИСТЕМАТИЧНОМУ ВПЛИВУ ГРАВІТАЦІЙНИХ ПЕРЕВАНТАЖЕНЬ ЗА ДАНИМИ РЕНТГЕНСТРУКТУРНОГО
АНАЛІЗУ
С. А. Кутя
РЕЗЮМЕ
В експерименті на щурах самцях трьох вікових груп була досліджена будова та фазовий склад
кісткового мінералу в умовах щоденної дії гравітаційних перевантажень (9g, 10 хвилин, 60 днів).
Встановлено, що у двох- та шестимісячних щурів гіпергравітація не впливає на ступінь симетрії
елементарних комірок, але приводить до збільшення розмірів кристалітів. У дванадцятимісячних щурів
виявлені зміни протилежного напрямку. Під дією гравітаційних перевантажень у двохмісячних тварин
відзначено збільшення вмісту кристалічної фази, у шестимісячних – аморфної, у дванадцятимісячних
– зменшення частки кальциту.
Ключевые слова: костный минерал, гипергравитация, рентгенструктурный анализ.
Нашими предыдущими исследованиями были
установлены особенности ультраструктуры и фазо-
вого состава минерального компонента костей, зако-
номерности изменения процессов минерализации их
органического матрикса под влиянием десяти- и трид-
цатикратных гравитационных перегрузок на орга-
низм крыс разного возраста [1, 2].
Целью настоящего исследования явилось изуче-
ние ультраструктуры костного минерала и фазовых
компонентов минерального матрикса костей с уве-
личением количества сеансов гипегравитации до
шестидесяти. Работа выполнена в рамках научно-ис-
следовательской темы кафедры нормальной анато-
мии Крымского государственного медицинского
университета «Возрастные морфофункциональные
особенности отдельных органов и систем организма
под влиянием гравитационных перегрузок и различ-
ных методах их коррекции» (государственный регис-
трационный номер 0104U002080).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Эксперимент был проведен на 36 белых крысах
линии Вистар в возрасте 2, 6 и 12 месяцев с исходной
массой 120-130 г, 200-230 г и 260-280 г соответствен-
но, которые были разделены на две серии – конт-
рольную и экспериментальную. Гравитационные
перегрузки моделировали путем вращения живот-
ных на центрифуге Ц-2/500 (рабочий диапазон от 1
до 50 g, радиус плеча 50 см, градиент нарастания - 1,6
g/с, градиент спада - 0,6-0,8 g/с). Животных подверга-
ли гипергравитационному воздействию величиной
103
О Р И Г И Н А Л Ь Н Ы Е С Т А Т Ь И
9g каждый день в виде следующих друг за другом
трех “площадок” продолжительностью по 3 минуты
с тридцатисекундными перерывами. Контрольные
крысы находились во время сеанса гипергравитации
на верхней платформе центрифуги.
Эксперимент на животных выполняли в соответ-
ствии с правилами Европейской конвенции защиты
позвоночных животных, использующихся в экспери-
ментальных и других научных целях. По окончании
сроков эксперимента (через 60 дней) животных дека-
питировали под эфирным наркозом.
Рентгеноструктурное исследование костной
золы, полученной из проксимального эпифиза пле-
чевой кости, проводили на аппарате ДРОН-2,0 с го-
ниометрической приставкой ГУР-5, использовали Кб
излучение меди с длиной волны 0,1542 нМ; напряже-
ние и сила анодного тока составляли соответственно
30 кВ и 20 А. Дифрагированные рентгеновские лучи
регистрировали в угловом диапазоне от 2є до 37є со
скоростью записи 1є в минуту.
На полученных дифрактограммах исследовали
наиболее выраженные дифракционные пики, по уг-
ловому положению которых рассчитывали межплос-
костные расстояния и параметры элементарной ячей-
ки костного гидроксиапатита [3, 4]. Кроме этого оп-
ределяли размеры блоков когерентного рассеивания
по уравнению Селякова-Шерера и рассчитывали ко-
эффициент микротекстурирования по методу соот-
ношения рефлексов [5, 6].
Для определения кристаллической фазы в мине-
ральном компоненте кости использовали метод внут-
реннего стандарта. В качестве внутреннего стандар-
та избран рутил. Аналитическими рефлексами по-
служили слившиеся в единый дифракционный
максимум рефлексы 211, 112, 300, 202 гидроксиапа-
тита кости. Интенсивность фона измеряли у основа-
ния рефлексов в пределах 0,5° - 1° [7].
Данные, полученные в результате исследования,
обрабатывались с использованием методов вариа-
ционной статистики. Достоверной считали вероят-
ность ошибки менее 5% (р<0,05).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
При исследовании фазового состава костного
минерала двухмесячных крыс нами было обнаруже-
но возрастание в сравнении с контрольными резуль-
татами доли гидроксиапатита на 4,50% (p<0,05), со-
четавшееся с уменьшением содержания аморфного
фосфата кальция на 11,53% (p<0,05) (рис. 1).
Рис. 1. Фазовые компоненты костного минерала проксимального эпифиза плечевой кости у крыс
разного возраста (%)
6 4 ,7 6 7 ,6 6 9 ,3 6 6 ,2 7 1 ,2 7 2
2 0 ,7 1 8 ,3 1 7 ,3 2 0 ,6
1 8 ,5 1 8 ,6
1 4 ,6 1 4 ,1 1 3 ,4 1 3 ,2 1 0 ,3 9 ,4
0 %
2 0 %
4 0 %
6 0 %
8 0 %
1 0 0 %
к о н т р о л ь п е р е г р у з к а к о н т р о л ь п е р е г р у з к а к о н т р о л ь п е р е г р у з к а
2 м е ся ц а 6 м е с я ц е в 1 2 м е с я ц е в
г и д р о к с и а п а т и т в и т л о к и т к а л ь ц и т
При изучении кристаллографических парамет-
ров выявили, что гравитационные перегрузки при-
вели к увеличению размеров элементарных ячеек
вдоль оси с на 0,19% (p<0,05) в сравнении с конт-
рольными животными. Это не сопровождалось дос-
товерным изменением коэффициента с/а, что сви-
детельствует о неизменности степени их симметрии.
Размеры блоков когерентного рассеивания (то есть,
конгломератов элементарных ячеек или кристалли-
тов) превышали контрольные значения на 10,93%
(p<0,05) (табл. 1), что говорит об уменьшении общей
обменной поверхности костного минерала.
При оценке фазовых компонентов минерально-
го матрикса плечевых костей шестимесячных живот-
ных установлено, что изменения носят обратный, в
сравнении с данными предыдущей возрастной груп-
пы, характер. А именно, часть гидроксиапатита была
сниженной относительно контроля на 4,47% (p<0,05),
а аморфного фосфата кальция – увеличенной на
19,15% (p<0,05) (рис. 1). При изучении параметров
104
ТАВРИЧЕСКИЙ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК2010, том 13, № 4 (52)
элементарных ячеек костного минерала под влияни-
ем гравитационных перегрузок выявленные измене-
ния сходны с такими же показателями у двухмесяч-
ных животных. Так, размеры элементарных ячеек
вдоль оси с превышали контрольные значения на
0,15% (p<0,05), а размеры элементарных ячеек вдоль
оси а и их соотношение находились в пределах конт-
рольных значений. Размеры кристаллитов у живот-
ных, подвергавшихся систематическому воздействию
гипергравитации, были меньше, чем аналогичные
показатели в контрольной серии на 15,25% (p<0,05).
Это свидетельствует об интенсивных процессах рос-
та кристаллов и о большой обменной поверхности
костного минерала. Коэффициент микротекстуриро-
вания минерального компонента достоверно (p<0,05)
превышал данные контроля на 34,38% (табл. 1), что
говорит об увеличении однородности ориентации
кристаллов.
Табл.1.
Некоторые показатели ультраструктуры гидроксиапатита плечевых костей крыс разного возраста,
подвергавшихся действию гравитационных перегрузок
Возраст
2 месяца 6 месяцев 12 месяцевПоказатель
Контроль Перегрузка Контроль Перегрузка Контроль Перегрузка
Размер элементарной
ячейки
вдоль оси а, 10-10 м
9,416+0,003 9,554+0,142 9,350+0,003 9,352+0,002 9,368+0,001 9,407+0,002*
Размер элементарной
ячейки
вдоль оси с, 10-10 м
6,871+0,003 6,884+0,003* 6,835+0,003 6,845+0,002* 6,865+0,002 6,869+0,002
Коэффициент с/а, 102
72,963+0,027 72,106+1,080 73,094+0,044 73,191+0,013 73,279+0,014 73,023+0,010*
Размер блоков
когерентного
рассеивания, нМ
25,981+0,293 28,822+0,336* 25,659+0,478 21,747+0,516* 27,549+0,314 24,284+0,244*
Коэффициент
микротекстурирования
, у.е.
0,617+0,005 0,640+0,019 0,462+0,023 0,621+0,027* 0,522+0,003 0,619+0,025*
Фазовый состав костного минерала двенадцати-
месячных животных соответствовал данным контро-
ля, за исключением доли кальцита, которая была сни-
женной на 9,40% (p<0,05) (рис. 1).
Наиболее значимо в условиях гипергравитации
кристаллографические характеристики костного гид-
роксиапатита изменялись у крыс этой возрастной
группы. Отмечали увеличение размеров элементар-
ных ячеек вдоль оси а на 0,41% (p<0,05) в сравнении
с контрольными результатами и снижение коэффи-
циента с/а на 0,35% (p<0,05) (табл. 1). Изменение па-
раметров элементарных ячеек следует рассматривать
как нарушение симметрии кристаллической решет-
ки костного минерала, и, как следствие – дестабили-
зацию и склонность к разрушению.
Изменения размеров блоков когерентного рас-
сеивания и коэффициента микротекстурирования
имели ту же направленность, что и у шестимесяч-
ных животных, однако, были менее выраженными.
Так, первый показатель не достигал контрольных зна-
чений на 11,85% (p<0,05), а второй был больше их на
18,65% (p<0,05) (табл. 1).
ВЫВОДЫ
Полученные результаты позволяют утверждать,
что повторные шестидесятикратные гравитационные
гравитационные перегрузки вызывают изменения
фазового состава и ультраструктуры минерального
компонента проксимального эпифиза плечевой кос-
ти крыс двух-, шести- и двенадцатимесячного возра-
ста.
Выявленные изменения выражаются у двухме-
сячных животных в повышении степени кристаллич-
ности костного минерала, неизменности симметрии
элементарных ячеек и увеличении размеров крис-
таллитов, что свидетельствует о наличии изменений
в третьей фазе минерализации органического мат-
рикса – фазе роста кристаллов.
Аналогичные особенности процесса минерали-
зации характерны и для шестимесячных животных.
Нарушения в фазе роста кристаллов наблюдались на
фоне уменьшения доли гидроксиапатита и возраста-
ния содержания в костном минерале аморфного
фосфата кальция.
У двенадцатимесячных животных процессы ми-
нерализации органического матрикса изменяются и
во второй фазе – фазе образования ядер кристалли-
зации, о чем говорит нарушение симметрии крис-
таллической решетки. Также изменялся и фазовый
состав костного минерала, в котором было снижен-
ным содержание карбоната кальция.
105
О Р И Г И Н А Л Ь Н Ы Е С Т А Т Ь И
Таким образом, систематическое гипегравитаци-
онное воздействие приводит к нарушениям процес-
сов минерализации органического матрикса кости у
крыс всех исследовавшихся возрастных групп.
В перспективе планируется проведение рентген-
структурного анализа костного минерала костей
крыс, подвергавшихся действию гравитационных
перегрузок с использованием разных способов по-
вышения устойчивости к ним.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кутя С.А. Влияние гравитационных перегру-
зок на ультраструктуру минерального компонента
костей в эксперименте / С.А. Кутя // Клін. анат. та
опер. хір. – 2009. – Т.8, №2. – С. 25 – 28.
2. Кутя С.А. Возрастные особенности фазового
состава костного минерала крыс при воздействии
гравитационных перегрузок / С.А. Кутя // Укр. морф.
альм. - 2009. – Т.7, №2. – С. 71 – 72.
3. Ультраструктурное исследование биорезорб-
ции керамического гидроксилапатита при заполне-
нии костных дефектов / В.И. Лузин, В.В. Головченко,
К.П. Гарбуз [и др.] // Морфология. – 2002. – Т. 121, №
2-3. – С. 94 – 95.
4. Luzin V.I. Combined use of hydroxyapatite
ceramics and demineralized bone matrix for substitution
of bone defects (an experimental study) / V.I. Luzin, V.V.
Golovchenko, E.P. Berezhnoy // Calcified Tissue
International. – 2002. – Vol. 70, №. – P. 3.
5. Пономарев В.В. Рентгенструктурные методы
исследования в инженерной геологии. - М.: Недра, -
1981. – 194 с.
6. Азаров Л.В. Метод порошка в рентгенографии
/ Л.В. Азаров, М.Й. Бургер – М.: Изд-во иностр. ли-
тер., 1961. – 363 с.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-25598 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2070-8092 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:14:02Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Кримський науковий центр НАН України і МОН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кутя, С.А. 2011-08-17T06:50:14Z 2011-08-17T06:50:14Z 2010 Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа / С.А. Кутя // Таврический медико-биологический вестник. — 2010. — Т. 13, № 4 (52). — С. 102-105. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2070-8092 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25598 611.71/.72: 549.02: 539.26 В експерименті на щурах самцях трьох вікових груп була досліджена будова та фазовий склад кісткового мінералу в умовах щоденної дії гравітаційних перевантажень (9g, 10 хвилин, 60 днів). Встановлено, що у двох- та шестимісячних щурів гіпергравітація не впливає на ступінь симетрії елементарних комірок, але приводить до збільшення розмірів кристалітів. У дванадцятимісячних щурів виявлені зміни протилежного напрямку. Під дією гравітаційних перевантажень у двохмісячних тварин відзначено збільшення вмісту кристалічної фази, у шестимісячних – аморфної, у дванадцятимісячних – зменшення частки кальциту. Structure phase content of bone mineral of male rats exposed to hypergravity (daily, 9g, 10 min, 60 days) was investigated experimentally. Hypergravity did not affect symmetry of unit cells of hydroxyapatite, increased crystal size of bone mineral in two- and six-month-old rats. Contrary alterations found in twelve - month-old rats. Gravitational overloads increased content of crystalline phase in two-month-old rats, amorphous phase in six-month-old rats and decreased portion of calcite. ru Кримський науковий центр НАН України і МОН України Таврический медико-биологический вестник Оригинальные статьи Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа Вікові особливості мінерального компонента кісток щурів, що піддавалися систематичному впливу гравітаційних перевантажень за даними рентгенструктурного аналізу Age-related features of bone mineral of rats exposed regularly to hypergravity according to data of X-ray diffraction analysis Article published earlier |
| spellingShingle | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа Кутя, С.А. Оригинальные статьи |
| title | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа |
| title_alt | Вікові особливості мінерального компонента кісток щурів, що піддавалися систематичному впливу гравітаційних перевантажень за даними рентгенструктурного аналізу Age-related features of bone mineral of rats exposed regularly to hypergravity according to data of X-ray diffraction analysis |
| title_full | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа |
| title_fullStr | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа |
| title_full_unstemmed | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа |
| title_short | Возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа |
| title_sort | возрастные особенности минерального компонента костей крыс, подвергавшихся систематическому воздействию гравитационных перегрузок, по данным рентгенструктурного анализа |
| topic | Оригинальные статьи |
| topic_facet | Оригинальные статьи |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/25598 |
| work_keys_str_mv | AT kutâsa vozrastnyeosobennostimineralʹnogokomponentakosteikryspodvergavšihsâsistematičeskomuvozdeistviûgravitacionnyhperegruzokpodannymrentgenstrukturnogoanaliza AT kutâsa víkovíosoblivostímíneralʹnogokomponentakístokŝurívŝopíddavalisâsistematičnomuvplivugravítacíinihperevantaženʹzadanimirentgenstrukturnogoanalízu AT kutâsa agerelatedfeaturesofbonemineralofratsexposedregularlytohypergravityaccordingtodataofxraydiffractionanalysis |