книги / Наноструктурированная керамика на основе диоксида титана для ортопедического этапа лечения пациентов с переломами и приобретенными дефектами челюстных костей

После оценки показателей первичной реактивности у 9 конвенциональных крыс по аналогии с их фенотипом дополнительно отобраны еще 46 самцов, которые в зависимости от технологической обработки диоксида титана были распределены на пять экспериментальных групп. В первую – контрольную – вошли 9 грызунов с углубленным анализом показателей их жизнедеятельности в исходном фоне. Ранжирование Rats outbreds albus со 2-й по 6-ю группы проводилось с учетом имплантируемого керамического материала (табл. 4.5).

Таблица 4 . 5

Распределение крыс-самцов по группам и характеристика контрольного и экспериментальных образцов, используемых в лабораторных исследованиях

Распределив животных на группы, одновременно произвели оперативное вмешательство по вживлению в мышечный слой задней поверхности бедра самцов образцов из медицинского стекла и диоксида титана с различными вариантами его обработки (см. табл. 4.5). Для уменьшения физических страданий крыс операцию выполняли опыт-

121

ные специалисты с использованием ингаляционного наркоза, дополнительной анестезии, анальгезии, высококачественных хирургических материалов. В последующем крысы содержались в стандартных усло- вияхэкспериментально-биологическойклиники– вивария.

В соответствии с установленными правилами послеоперационного периода животные были обеспечены надлежащим уходом, включая обработку зоны имплантированного образца. Понятная причинно-следственная связь обусловила заживление раны первичным натяжением, что позволило произвести снятие швов у всех грызунов на 4–6-е сутки.

Анализ показателей массы конвенциональных крыс-самцов при имплантации им медицинского стекла и образцов диоксида титана с различными подходами к поверхностной обработке

Определив порядок исследований для оценки структурнофункциональных сдвигов в организме крыс после внутримышечного введения им инородного материала, а также с целью снижения болевой нагрузки и уменьшения вреда, нанесенного животным

входе инвазивного вмешательства, предпочтение было отдано простым чувствительным физиологичным тестам, имеющим важное биологическое и информационное значение. Именно контроль массы тела половозрелых самцов, начиная с исходного фона, с последующей динамикой ее прироста к завершающему сроку экспериментального наблюдения (28 суток), мы рассматривали в качестве одного из интегральных показателей общего состояния Rats outbreds albus.

Изменение веса напрямую отражает характер метаболических процессов – соотношение ассимиляции и диссимиляции веществ, а также может косвенно свидетельствовать об уровне повреждения

вслучае нарушения индивидуального гомеостаза. При этом неважно, какие сдвиги могут возникнуть: функциональные, структурные или биохимические. В любом случае будут включаться защитные механизмы для обеспечения адаптации организма к новым условиям существования.

122

Следуя ранее выбранному методу сравнения показателей видовой реактивности беспородных особей, мы сопоставили массу половозрелых самцов 1-й группы на 28-й день опыта с нормативными данными этого признака, установленными на территории России

(табл. 4.6).

Таблица 4 . 6

Нормативные показатели массы тела половозрелых крыс-самцов в сопоставлении с индивидуальными значениями массы крыс 1-й группы на 28-й день эксперимента

Примечание: * – сравнение с нормативными показателями по дан-

ным[47].

Полученные результаты антропометрии у животных перед выведением их из экспериментального исследования свидетельствовали о полном соответствии частных замеров веса Rats outbreds albus нормам, принятым в РФ. Известно, что у молодых нелинейных крыс репродуктивного периода в возрасте 2–5 мес. ежедневный прирост массы тела колеблется в пределах 0,15–1,5 % [44]. При оценкеаналогичнойвозрастнойдинамикисмоментаимплантирования медицинского стекла половозрелым самцам было выявлено, что диапазон ежесуточной прибавки веса к 28-м суткам составил 0,7–1,4 %. При расчете данного биометрического показателя учитывался резуль-

123

тат разницымежду массамиконвенциональных грызуновнавыходеиз опыта с этими же значениями в исходном фоне, разделенными на количестводнейэкспериментальногонаблюдения(табл. 4.1, 4.6).

Следовательно, проведенное оперативное вмешательство не вызвало серьезных изменений в жизнедеятельности животных 1-й группы, а значит в обмене веществ у них доминировал биологически целесообразный баланс анаболических и катаболических эффектов. Несложные математические расчеты, в подтверждение сказанному, наглядно демонстрируют, что показатель массы Rats outbreds albus (317,33 ± 3,11 г) до введения их в физическое моделирование и добавленный к нему прирост за месяц (80,89 ± 5,63) обеспечили достижение среднегруппового результата веса у контрольных грызунов к завершающему сроку наблюдений – 398,22 ± 3,01 г (табл. 4.7).

Таблица 4 . 7

Масса тела половозрелых крыс-самцов в исходном фоне с динамикой ее прироста к 28-м суткам экспериментального наблюдения (M ± m)

Примечание: * – статистически значимые различия с показателями крыс-самцов 1-й (контрольной) группы, р < 0,05.

При сопоставлении изучаемого параметра у экспериментальных самцов в возрасте 3,0–3,5 мес. с референс-значениями у крыс

124

в12–13 (391 ± 5 г) и 14–15 недель (417 ± 4 г; см. табл. 4.6) статистиче-

ски значимых различий выявлено не было (p = 0,040912 при t = 1,24). Анализ данных антропометрии Rats outbreds albus 1-й группы, по нашему мнению, обоснованно легитимизировал полученные результаты и позволил использовать их в качестве неких «эталонов» при сравнении с подобными показателями изучаемого признака

вдругих группах нелинейных животных.

Комплексная оценка массы половозрелых самцов с вариантными образцами диоксида титана и сравнение ее с установленным «эталоном», выявила две тенденции: одно- и разновекторную направленность изменений. В первом случае разница ежедневной прибавки веса была минимальной и не превысила 0,2 г у грызунов 2-й, 3-йи6-йгруппотносительно2,89 ± 0,20 – вконтроле(см. табл. 4.7). Это обусловило одновекторную динамику прироста за 28 суток, а также итоговый результат относительно массы экспериментальных животных. На выходе из опыта среднегрупповые ее результаты отличались не более чем на 6,5 г (398,22 ± 3,01 – в 1-й группе крыс против 391,78 ± 1,56 – во 2-й; 393,11 ± 3,06 – в 3-й и 402,00 ± 2,84 –

в 6-й группах соответственно).

Однако мониторирование исследуемого биометрического параметра у Rats outbreds albus с имплантированными керамическими образцами, обработанными TiO2 нано/варнерином 120 (4-я группа) и TiO2 нано/варнерином 60 (5-я группа), выявило разновекторную направленность динамики веса этих животных (см. табл. 4.7), показатели которого в 4-й группе были достоверно ниже, а в 5-й оказались значимо выше «эталонных». Другими словами, введенный внутримышечно инородный материал с разными концентрациями низкомолекулярного пептида изменял жизнедеятельность и адаптационные возможности лабораторных самцов. Очевидно, что использование цельнокерамических образцов с максимальной концентрацией пептида варнерина 120 мг/мл нарушило клеточно-моле- кулярную однотипность в структурном гомеостазе крыс 4-й группы, смещая их ответные компенсаторные механизмы в сторону патогенеза. Все это обоснованно повлияло на временные замеры антропо-

125

метрии и определило статистически значимо самый низкий результат массы тела у этих самцов, равный 365,09 ± 5,86 г (см. табл. 4.7).

Противоположная тенденция была установлена при использовании образцов из TiO2 нано с концентрацией варнерина 60 мг/мл. Несмотря на инвазивное вмешательство по введению чужеродного материала, животные 5-й группы не только справились с ятрогенным повреждением, но и сформировали эффективную стратегию защиты, которая определила направленность их компенсаторных механизмов в сторону саногенеза. По совокупности перечисленного, на наш взгляд, именно эти Rats outbreds albus имели самый высокий адаптивный, протективный потенциал, поэтому среднегрупповое значение веса – 415,20 ± 2,11 г – превысило все ранее представленные данные оцениваемого признака (см. табл. 4.7).

Таким образом, анализ массы тела, связанной с другими интегральными показателями общего состояния организма, раскрыл двойственную природу реагирования нелинейных самцов на инородный материал. Опираясь на законы функционирования живой системы, известные как законы силы, конкуренции и суммации раздражителей, установили, что количественные, качественные свойства внутримышечно введенных «маркеров чужеродности» не только влияли на весовые показатели крыс, но и определяли характер индивидуального ответа конвенциональных грызунов на локальный раздражитель. Диалектика таких взаимодействий во многом детерминировала устойчивость крыс к повреждению и влияла на исход симбиотических отношений «реактивность особи – имплантированный образец».

Оценка показателей общей и локальной температуры конвенциональных крыс-самцов при имплантации им медицинского стекла и вариантных образцов диоксида титана

Несмотря на соблюдение всех правил асептики/антисептики при хирургических манипуляциях с животными, мы понимали, что инвазивные вмешательства в структурный гомеостаз организма могут быть сопряжены с развитием асептического повреждения тканеспецифичных структур и разрушением межклеточных взаимодействий. В любом случае стереотипно протекающие эквиваленты

126

воспаления воспринимались нами как временная, пространственная мозаика взаимозависимых его компонентов, включающая альтерацию, экссудацию, пролиферацию лабильных клеток и заместительную соединительнотканную регенерацию поврежденных статических морфологических структур.

Как известно, лабораторные теплокровные особи способны сохранять относительное постоянство температуры своей внутренней среды. Вместе с тем нарушение механизмов теплорегуляции с изменением баланса в процессах теплопродукции и теплоотдачи является лишь частью общего ответа организма на развивающееся воспаление.

Учитывая сказанное, а также то, что термометрия относится к простым, весьма чувствительным тестам, мониторинг базальной (ректальная) и локальной (зона послеоперационного шва) температуры тела мы расценивали как комплексный показатель теплового состояния организма животных в острейший и острый периоды асептического повреждения мышечной ткани в зоне имплантированного образца.

При сравнении биометрических замеров температуры тела контрольных крыс в 1-й день после оперативного вмешательства с нормами в Российской Федерации выявленная разница в показателях термометрии была вполне ожидаема (табл. 4.8).

Таблица 4 . 8

Биометрические замеры температуры у беспородных крыс-самцов контрольной группы в 1–3-й дни после внутримышечного введения медицинского стекла в сопоставлении с нормами

в Российской Федерации (М ± m)

Примечание: * – достоверные различия относительно биологических норм, установленных в Российской Федерации.

127

Реакция самцов оказалась однотипной. Индивидуальные значения температуры, независимо от мест определения, превысили нормативные и обусловили достоверное повышение среднегруппового результата. Данный факт, безусловно, подтверждал возникновение неспецифической гипертермической реакции Rats outbreds albus на зональную альтерацию тканей, а также косвенно свидетельствовал о вовлечении в формирующийся воспалительный процесс клеток с фагоцитарной активностью.

Нестимулированные микро- и макрофаги в преформированном виде не содержат пирогенов, однако после воздействия раздражителя, с переходом в активное состояние, превращаются в продуценты лейкоцитарных пирогенов. «Возбужденные» гранулоциты в обычных ситуациях способны экзоцитировать смесь цитокинов с пирогенными свойствами в течение 16–19 ч, мононуклеары – до полутора суток. Очевидно поэтому в последующие временные замеры, начиная с 3-го дня, произошло перемещение установочной точки температуры тела центра терморегуляции в «зону» физиологической его работы, что обеспечивало возврат базальной (37,32 ± 0,02) и локальной (37,06 ± 0,04) температуры грызунов первой группы к нормальным величинам: 37,3 ± 0,1 и 36,9 ± 0,1 соответственно

(см. табл. 4.8).

Кратковременность нарушений баланса теплопродукции и теплоотдачи с повышением температуры тела контрольных особей, а также тенденция нарастающего ежедневного прироста их массы свидетельствовали о защитно-приспособительном характере гипертермической реакции – лихорадке.

Основываясь на понимании патогенеза изменений терморегуляции у животных 1-й группы, проанализировали аналогичные показатели температуры у крыс с экспериментальными образцами. Результаты термометрии в группах с вариантным диоксидом титана – 3-й (TiO2 нано), 5-й (TiO2 нано/варнерин 60), 6-й (TiO2 нано/варнерин 30) в разные временные срезы оказались тождественны контрольным замерам. Достоверных различий в температуре тела выявлено не было. При этом ответная температурная реакция крыс

128

с имплантированным TiO2 (2-я группа) и особенно с TiO2 нано/варнерином 120 мг/мл (4-я группа) не только в количественном выражении, но и по продолжительности принципиально отличалась от представленных выше вариантов реагирования. Базальная (общая) температура самцов 2-й группы держалась до 5-го дня. Достоверное увеличение температуры в зоне послеоперационного шва регистрировали до конца 1-й недели (табл. 4.9).

Таблица 4 . 9

Сопоставление биометрических показателей базальной и локальной температуры у контрольных особей и крыс-самцов из 2-й и 4-й групп в динамике экспериментального наблюдения (М ± m)

Примечание: * – достоверные различия с показателями крыс 1-й (контрольной) группы; ** – достоверные различия с показателями самцов

2-й группы, р < 0,05.

Наиболее выраженные сдвиги в терморегуляции обнаружены у Rats outbreds albus 4-й группы. Общая температура тела удерживалась у них до 10-го дня. В зоне введенного образца – до конца 2-й недели. Во все указанные сроки достоверные различия в термометрии были выявлены в отношении не только контрольных крыс, но и самцов второй группы (табл. 4.9).

Биологическую роль лихорадки трудно переоценить. Нормергический характер этого типового процесса обеспечивает температурный оптимум для обменных и восстановительных реакций, уси-

129

ливает антитоксическую функцию клеток, активирует специфические и неспецифические протективные механизмы организма и, как результат, ускоряет заживление дефектов в тканях.

Исходя из сказанного, стабильная прибавка массы тела и динамическая перестройка системы терморегуляции у животных 1-й, 3-й, 5-й и 6-й групп, очевидно, являлись закономерным причинноследственным звеном функциональной адаптации организма при нарушении структурного гомеостаза конвенциональных грызунов. Во всяком случае, на данном этапе экспериментальных исследований изученные параметры жизнедеятельности особей с имплантированными образцами из стекла, TiO2 нано, TiO2 нано/варнерин 60, 30 мг/мл косвенно свидетельствовали о доминировании пластических процессов, а именно – о нормергическом характере локального воспаления и эффективном приспособлении этих крыс к меняющимся условиям существования в послеоперационном периоде. Что касается самцов 2-й группы с введенным им TiO2, то на неделю растянутая у них гипертермическая реакция (см. табл. 4.9) при стабильном ежедневном приросте в весе (2,70 ± 0,13; см. табл. 4.7) в указанный срок однозначной, даже предположительной, трактовки не имела. Безусловно, требовалось дальнейшее изучение механизмов, обеспечивающих структурно-функциональное приспособление Rats outbreds albus 2-й группы к имплантированным им образцам из диоксида титана.

Объективные критерии измененной жизнедеятельности при стандартных условиях содержания животных 4-й группы свидетельствовали о чрезмерной мобилизации адаптогенных механизмов при выраженных сдвигах в индивидуальном гомеостазе. Длительно сохраняющееся значительное превышение диапазона колебаний температуры тела у крыс с введенным TiO2 нано/варнерином 120 мг/мл (см. табл. 4.9) и достоверно низкие показатели динамики прироста их массы (см. табл. 4.7) относительно результатов особей других групп нашли свое выражение в обратно пропорциональной зависимости двух признаков: температуры и массы тела. В первые

130