14.03.03 - Патологическая физиология
14.01.15 - Травматология и ортопедия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук
АНТИОКСИДАНТНАЯ КОРРЕКЦИЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА ПРИ РЕЗЕКЦИОННЫХ ДЕФЕКТАХ КОСТЕЙ И ЕЕ РОЛЬ В РЕПАРАТИВНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-КЛИНИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)
Джафаров Алтай Ахверди Оглы
Москва 2013
SUMMARY
ANTI-OXIDANT CORRECTION OF OXIDATIVE STRESS UNDER RESECTION DEFECTS OF BONES AND ITS ROLE IN REPARATIVE REGENERATION
Djafarov Altay Akhverdi Oglu
Peculiarities of changes in lipoperoxidation (LPO) intensity and its regulator systems have been studied in various tissues under bone defects. It is show than the experimentally modeled defects in animals and the defects observed in patients after operative removal of bening tumors as well as bone dysplasia cause an expressed acceleration of LPO intensity and suppression of the lipids' anti-oxidative activity. Replacement of the bone defects increases oxidative stress intensity.
As a result, the accumulation of LPO products is accompanying with suppression of antioxidant ferments' activity and decrease of the content of endogenous tocopherols and lipids' anti-radical activity, and also reduction of the bone's mineral density in the defect zone. It was established that the correction of oxidative stress in the studied tissues is possible through introduction of different antioxidants. Potassium fenozan, б-tocopherol and a complex of anti-oxidants were highly effective in LPO regulation among the tested antioxidants.
It is concluded that suppression of LPO intensity after bone's defect by antioxidants leads to the increase of regenerate area, its density and mineral content. This fact demonstrated acceleration of osteogenesis by antioxidants in the defect zone.
Работа выполнена в отделении костной патологии Азербайджанского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии.
Научный руководитель
Доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки Вердиев Вагиф Гамбай оглы
Официальные оппоненты
Морозов Сергей Георгиевич, ФГБУ «НИИ общей патологии и патофизиологии» РАМН доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАМН заведующий лабораторией нейроиммунохимии
Ярыгин Николай Владимирович, ГБОУ ВПО «Московский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. Евдокимова» Минздрава РФ доктор медицинских наук,профессор, заведующий кафедрой медицины катастроф
Ведущая организация ФГБОУ ВПО «Российский университет Дружбы Народов».
Защита диссертации состоится на заседании Диссертационного совета Д001.003.01 при ФГБУ «НИИ общей патологии и патофизиологии» РАМН
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института
Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат медицинских наук Скуратовская Лариса Николаевна
Актуальность темы. Изучению диагностики и лечения доброкачественных опухолей и дисплазии костей посвящено немало отечественных и зарубежных работ (Волков, 1985; Вердиев, 1990, 1993; Нестеров, 1996; Бурдыгин и др., 1998; Бережный и др., 1999; Ковалев и др., 1999; Грунтовский, Колесниченко, 2000; Lichtenstein 1977). Но, несмотря на достигнутые успехи в этой области следует признать, что пока распознавание костных опухолей на ранних стадиях заболевания представляется довольно трудоемким и сложным процессом, что приводит к высоким диагностическим ошибкам.
При лечении больных с опухолевыми и предопухолевыми заболеваниями костей, удаление опухолевых очагов в пределах здоровой ткани часто приводит к возникновению обширных костных дефектов, нередко требующих замещения (Петров, 1992; Тенилин и др., 1998).
У всех способов замещения дефекта, возникающего после удаления доброкачественных опухолей (ДО) и дисплазий костей (ДПК), имеется ряд серьезных недостатков: они весьма травматичны, дают высокий процент гнойных осложнений и отторжений трасплантата, а также характеризуются длительностью общего срока лечения (Каплунов А.Г., Каплунов О.А., 1997 Windhager et al., 1998).
Известно, что при переломах, травмах, удалении доброкачественных опухолей и опухолеподобных образований костей, а также после замещения дефектов в тканях создается гипоксия, нередко ишемия, в результате которых накапливается биогенные амины, недоокисленные метаболиты - пируваты, лактаты и масляная кислота. Данные промежуточные продукты метаболизма способствуют развитию местного ацидоза с накоплением ионов водорода, фосфата и аденозина, активации ксантин-ксантиноксидазной реакции и генерации лейкоцитами свободных радикалов кислорода (Корж, 1979; Биленко, 1989; Словентатор и др., 1996; Бритвин и др., 1998; De Cavanah et al., 2002).
Вышеперечисленные условия создают предпосылки к интенсификации перекисного окисления липидов (ПОЛ) и накоплению его продуктов в поврежденных тканях (Jones et al., 2003).
Все сказанное дает серьезное основание предполагать, что накопление продуктов ПОЛ при дефектах, образующихся после удаления ДО и ДПК, может быть существенным звеном в механизме повреждения тканей, развития постоперационных осложнений и отторжения трансплантатов.
Анализ имеющихся в литературе данных показывает, что систематические исследования по изучению особенностей развития ПОЛ в тканях при дефекте костей, возникающем после удаления ДО и ДПК еще не проводились.
Поэтому для получения более полной информации о механизме повреждения разных тканей при дефекте костей создалась необходимость в проведении исследований и в эксперименте. Во время экспериментов у животных с моделированным дефектом возможно было изучить изменение структурной динамики интенсивности ПОЛ, АОА в разных тканях, испытание действия природных и синтетических антиоксидантов, влияние их на остеогенез. Результаты этих исследований помогут разработать меры, улучшающие восстановительные процессы при дефекте костей, ускоряющие сращивание трансплантатов и предотвращающие послеоперационные осложнения.
Цель и задачи исследования: Целью являлось изучение изменений интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и его регуляторных систем при дефекте костей у подопытных животных и у больных, а также определить значение коррекции ПОЛ антиоксидантами в репаративной регенерации костей.
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:
1. Изучить кинетику изменения интенсивности ПОЛ в тканях у подопытных животных с моделированным дефектом костей без замещения и с замещением аутотрансплантатом.
2. Исследовать особенности изменения интенсивности ПОЛ в крови у больных после резекции ДО и дисплазий костей без замещения и с замещением аутотрансплантатом.
3. Изучить нарушение эндогенного аутоокислительного статуса при дефекте костей без замещения и с замещением аутотрансплантатом.
4. Исследовать действие различных антиоксидантов на нарушение интенсивности ПОЛ у экспериментальных животных при моделированном дефекте и у больных при резекционном дефекте костей.
5. Изучить влияние антиоксидантов на репаративную регенерацию у подопытных животных при моделированном дефекте костей.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Моделирование дефекта бедренной кости без замещения и с замещением трансплантатом у экспериментальных животных вызывает усиление интенсивности ПОЛ в тканях на месте дефекта, а также в крови и печени. Более резкое усиление интенсивности ПОЛ и ускорение накопления его продуктов установлено в крови у больных с дефектом костей, образовавшимся после резекции доброкачественных опухолей и дисплазий костей. При дефекте костей с замещенным трансплантатом накопление продуктов ПОЛ происходит значительно интенсивнее, чем без замещения.
2. При моделированном дефекте у экспериментальных животных и резекционном дефекте костей у больных после удаления ДО и ДПК происходит уменьшение антиокислительной активности липидов тканей.
3. В процессе замещения моделированного дефекта трансплантатом интенсификация ПОЛ у экспериментальных животных приводит к ослаблению формирования регенерационной мозоли, что замедляет консолидацию концов ложа и трансплантата.
4. Антиоксидантная коррекция интенсивности ПОЛ при дефекте костей у экспериментальных животных и у больных обусловливает усиление остеогенеза и ускорение репаративной регенерации в стыке трансплантата с материнской костью.
Научная новизна. У экспериментальных животных впервые изучены особенности изменений интенсивности ПОЛ и активности антиокислительной защитной системы в тканях надкостницы, костного мозга, печени и крови при моделированном дефекте без замещения и с замещением аутопластикой. Полученные данные показывают резкое усиление ПОЛ в исследуемых тканях, особенно при замещении дефекта аутотрансплантатом.
Впервые показано, что у экспериментальных животных дефекты костей приводят к уменьшению величин активности СОД и ГПО, антирадикальной активности и содержания эндогенных токоферолов.
Впервые изучено состояние ПОЛ в крови у больных после резекции доброкачественных опухолей и дисплазий костей без замещения и с замещением образовавшегося дефекта трансплантатом. Полученные данные свидетельствуют о резком усилении ПОЛ и накоплении его продуктов, ослаблении антиокислительной активности липидов в крови у больных при дефектах костей, что более резко выражено при замещении дефекта аутопластикой.
Изучены закономерности изменений состояния эндогенной антиокислительной защитной системы при дефектах костей у больных и у экспериментальных животных.
Установлена возможность коррекции ПОЛ и антиокислительной активности (АОА) в тканях и организме различными антиоксидантами при дефектах костей. Впервые исследовано действие таких антиоксидантов, как оксипиридин (ОП6), селенцистеин и фенозан калия на регуляцию ПОЛ при дефекте костей у животных.
На основе полученных результатов разработан новый комплекс антиоксидантов, эффективно регулирующий уровни ПОЛ и АОА в организме и тканях при дефекте костей без и с замещением трансплантатом.
Впервые изучено влияние комплекса антиоксидантов на репаративную регенерацию и на остеогенез при моделированном дефекте.
Практическая значимость. Результаты проведенных исследований дают возможность выяснить механизм повреждения тканей при дефекте костей с последующим замещением трансплантатом.
Определение содержания продуктов ПОЛ и компонентов антиокислительной защитной системы в крови у больных после удаления ДО и ДПК имеет прогностическое значение о ходе репаративных процессов и поможет своевременному предотвращению ожидаемых постоперационных осложнений.
Разработанный в работе комплекс антиоксидантов эффективно корректирующих ПОЛ и антиокислительную активность (АОА) могут успешно применяться в клинике для ускорения сращивания трансплантатов.
Полученные результаты позволяют рекомендовать включение антиоксидантов в схему медикаментозного лечения больных после удаления ДО и ДПК.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывали на: Республиканской научной конференции, Баку, 1996; Всероссийской научно-практической конференции, Москва, 1998; Республиканской научной конференции, Баку, 1998; Международной научно-практической конференции, посвященной 60-летнему юбилею научно-исследовательского института травматологии и ортопедии, Баку, 2007; Научно-практической конференции, посвященной 85-летнему юбилею общенационального лидера Гейдара Алиева, Баку, 2008.
Структура диссертации. Диссертация изложена на 256 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, собственных результатов, обсуждения, выводов и приложения. Список литературы включает в себя 369 источников, из которых 279 опубликованы в зарубежных изданиях.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
перекисный окисление кость дефект
Общий план исследования. Работа носит экспериментально-клинический характер. Экспериментальная часть работы выполнена на 238 кроликах-самцах весом 3,0-3,5 кг, породы серая шиншилла. В эксперименте у подопытных животных с моделированным дефектом бедренной кости без замещения и с замещением аутотрансплантатом в крови, печени, надкостнице и костномозговой ткани исследована динамика интенсивности ПОЛ и величины АОА а также коррекция их изменений антиоксидантами и ее роль в репаративной регенерации костей.
Подопытным животным на 7, 14, 27, 28, 30, 42, 49, 60 дни опыта вначале провели остеоденситометрию, а затем забивали, после чего брали образцы тканей на исследование изменений интенсивности ПОЛ, величины антиокислительной активности. В исследуемых образцах об интенсивности ПОЛ судили по изменению содержания диеновых коньюгатов, гидроперекисей и малонового диальдегида.
Величина АОА оценивалась по изменению активности антиоксидантных ферментов - глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы, антирадикальной активности и содержанию эндогенных токоферолов.
В качестве антиоксидантов в эксперименте использовались -токоферол, фенозан калия, оксипиридин-6, селенцистеин, СОД.
Клинический материал базируется на 156 больных с доброкачественными опухолями и дисплазиями костей, проходивших обследование в отделении костной патологии Азербайджанского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии. Для диагностики ДО и ДПК у больных были использованы клинические, рентгенологические и морфологические методы. У больных проведено исследование по изучению динамики ПОЛ и антиокислительной активности крови, по такой же схеме как в эксперименте на животных. У больных с дефектом костей для коррекции ПОЛ использовались -токоферол и аскорбиновая кислота.
Больные были распределены по частоте ДО и ДПК различных локализаций, а также по частоте ДО и ДПК различных нозологических форм в зависимости от пола и возраста. Лечение больных ДО и ДПК проводилось оперативным вмешательством. При лечении образовавшиеся дефекты костей устранялись замещением ауто-аллотрансплантатами (деминерализованным костным матриксом) и методом чрекостного компрессионно-дистракционного остеосинтеза.