94759 (Вікові особливості будови легень під впливом гравітаційних перевантажень та при застосуванні різних засобів їх корекції)

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я УКРАЇНИ

КРИМСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ім. С.І. ГЕОРГІЄВСЬКОГО

Шимкус Тетяна Сергіївна

УДК 611.24:531.5:616-08:615:615.83:5989:616-074/078

Вікові особливості будови легень під впливом

Гравітаційних перевантажень та при застосуванні

Різних засобів їх корекції

(анатомо-експериментальне дослідження)

14.03.01 – нормальна анатомія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата медичних наук

Сімферополь – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Кримському державному медичному університеті ім. С.І. Георгієвського МОЗ України.

Офіційні опоненти: заслужений діяч науки и техніки України,

доктор медичних наук, професор

Козлов Володимир Олексійович,

Дніпропетровська державна медична академія МОЗ України, завідувач кафедри анатомії людини;

доктор медичних наук, професор

Лазарев Костянтин Леонідович,

Кримський державний медичний університет

ім. С.І. Георгієвського МОЗ України, завідувач

кафедри медичної біології, паразитології та генетики

Захист відбудеться “12” червня 2008 р. о 14.⁰⁰ годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 52.600.02 при Кримському

державному медичному університеті ім. С.І. Георгієвського

(95006, м. Сімферополь, б. Леніна, 5/7).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського

(95006, м. Сімферополь, б. Леніна, 5/7).

Автореферат розісланий “08” травня 2008 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради

к. мед. н., доцент. Г.О. Мороз

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Легені, крім функції газообміну, виконують ряд різноманітних нереспіраторних функцій – метаболічну, секреторну, терморегуляторну, бар'єрну, екскреторну, та ін., і тим самим беруть участь в підтримці гомеостазу організму. У свою чергу, легені підпадають під вплив різних чинників навколишнього середовища.

Авіація в XXI столітті набуває нову якість — надманевреність, яка пов'язана з дією динамічних перевантажень, що повторюються, з високим градієнтом наростання і спаду (В.А. Пономаренко, 2001). Переносимість перевантажень значною мірою пов'язана зі станом органів дихання. Це пов'язано з тим, що з одного боку, дихальна система забезпечує покриття різко зростаючих енерговитрат і кисневого запиту організму, що виникають внаслідок тканинної і циркуляторної гіпоксії за рахунок підвищення тонусу скелетної мускулатури, направлених на підтримку пози тіла в умовах збільшення його маси. З іншого боку, органи дихання піддаються впливу перевантаження і пов'язаних з ним граничних за інтенсивністю статичних м'язових навантажень, що виявляється вираженими змінами не тільки біомеханіки дихання, але і вентиляційно-перфузійних відносин у легенях (И.В. Бухтияров, О.Л. Головкина, М.Н. Хоменко, 2004). Однак методи захисту від перевантажувальних прискорень, що використовуються у сучасній авіації, не надають достатнього протекторного ефекту свідченням чого є негативні показники професійного здоров'я льотного складу (Р.А. Вартбаронов, М.Н. Хоменко, Р.А. Бондаренко 1996; М.В. Дворников, М.Н. Хоменко, В.С. Воеводин, 2000).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана відповідно до тематичного плану наукових досліджень Кримського державного медичного університету ім. С.І. Геогієвського у рамках науково-дослідної теми кафедри нормальної анатомії №0104U002080 «Вікові морфофункціональні особливості окремих органів і систем організму під впливом різних гравітаційних перевантажень та при різних методах їх корекції» та у рамках медико-біологічної програми в області космічних досліджень АН України.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є комплексна оцінка структурної організації легенів щурів різних вікових періодів під впливом гравітаційних перевантажень та на тлі їх корекції запропонованими методами.

Для досягнення поставленої мети були визначені наступні завдання:

1. Виявити морфологічні особливості легенів статевонезріліх щурів під впливом гравітаційних перевантажень.

2. Вивчити структурні особливості легенів статевозріліх щурів під впливом гравітаційних перевантажень.

3. Описати макро-мікроскопічні особливості легенів щурів старечого віку під впливом гравітаційних перевантажень.

4. Визначити характер структурних змін у легенях щурів різного віку при дії гіпергравітації на тлі запропонованих засобів фізичного захисту і фармакологічної корекції.

Об'єкт дослідження: морфо-функціональні особливості органів дихальної системи під впливом гравітаційних перевантажень.

Предмет дослідження: морфологічні зміни в легенях щурів різних вікових груп під впливом гравітаційних перевантажень та на тлі їх корекції запропонованими методами.

Методи дослідження: органометричний і гістоморфометричний – для кількісної оцінки структурних змін в легенях щурів; гістологічний і ультрамікроскопічний – для вивчення морфологічних критеріїв пошкодження і компенсаторно-пристосовних реакцій легенів на різних рівнях структурної організації; метод варіаційної статистики – для визначення достовірності одержаних результатів, а також однофакторний дисперсійній аналіз для визначення їх взаємозв'язку.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше в експерименті дано комплексну оцінку морфометричних змін в легенях щурів різних вікових груп після дії на організм тварин гравітаційних перевантажень та при застосуванні різних методів їх корекції. За допомогою комплексу класичних методів дослідження (макро- і гістоморфометричного, електронно-мікроскопічного, математичного) одержані пріорітетні дані, що свідчать про структурні зміни легенів після дії гіпергравітації. Доведена ефективність засобу фізичного захисту та фармакологічної корекції прі впливі гравітаційних перевантажень.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати розширють уявлення про морфогенез легенів у різні вікові періоди під впливом гравітаційних перевантажень, а також можуть бути використані у функціональній морфології дихальної системи, пульмонології, авіаційній і космічній медицині для прогнозування несприятливих змін у легенях. Пропонуються методи, за допомогою яких ступінь змін, що виникають в легенях при дії на організм гіпергравітації, може бути значно знижена.

Основні положення і висновки дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес і науково-дослідну роботу кафедри анатомії людини Української державної стоматологічної академії, кафедри анатомії людини Дніпропетровської державної медичної академії, кафедри анатомії людини Вінницького національного медичного університету, кафедри анатомії людини Луганського державного медичного університету.

Особистий внесок дисертанта. Автором самостійно проведені патентно-інформаційний пошук, аналіз наукової літератури з даної проблеми, забір експериментального матеріалу для світлової та електронної мікроскопії, аналіз гістологічних препаратів і електроннограм, органометрія і гістоморфометрія з подальшою їх статистичною обробкою та узагальненням одержаних результатів. Всі розділи дисертації написані дисертантом самостійно. Здобувач провела аналіз результатів дослідження, сформулювала положення і висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися та обговорювалися на: 77-й науково-практичній конференції (Сімферополь, 2005); 78-й міжвузівській науково-практичній конференції студентів і молодих учених «Теоретические и практические аспекты современной медицины» (Сімферополь, 2006); 79-й науково-практичній конференції студентів і молодих вчених «Теоретические и практические аспекты современной медицины» (Сімферополь, 2007); IV міжнародному конгресі з інтеграційної антропології (Вінниця, 2007), 80-й міжнародної науково-практичній конференції студентів і молодих вчених «Теоретические и практические аспекты современной медицины» (Сімферополь, 2008)

Публікації. Основні результати дисертації відображені в 11 наукових працях, з них: 5 статей – в спеціалізованих журналах ліцензованих ВАК України, 6 тез. Самостійно опубліковано 5 наукових робіт.

Структура і об'єм дисертації. Дисертація викладена на 171 сторінках друкованого тексту і складається зі вступу, огляду літератури, матеріалу і методів дослідження, результатів власних досліджень, однофакторного дисперсійного аналізу одержаних результатів, обговорення результатів дослідження, висновків, практичних рекомендацій переліку використаних джерел (253 найменування, у тому числі 143 зарубіжних) та додатків (6 таблиць, що займають 12 сторінок). Дисертація ілюстрована 27 діаграмами, 36 мікрофотографіями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження: експеримент був проведений на 180 білих щурах лінії Вістар, розподілених на 3 вікові групи: Згідно схеми експерименту, усі тварини розподілені на 3 вікові групи: I група - статевонезрілі тварини із початковою масою 110-120 г; II - група статевозрілі тварини із початковою масою 220-240 г; III - група тварини періоду старечих змін із початковою масою 300 –330 г.

Всі вікові групи складалися з 5 серій, по 12 тварин в кожній. Першу серію (контрольну) склали тварини, які не піддавалися протягом всього експериментального періоду гравітаційним перевантаженням. У зв'язку з тим, що умови експерименту передбачали наявність таких побічних чинників як шум, вібрація і відсутність освітлення всередині центрифуги, для забезпечення дослідження безпосереднього впливу саме гіпергравітації, тварини контрольних серій у момент експерименту знаходилися в однотипних, світлонепроникних, пластикових контейнерах на верхній площині центрифуги. У 2 серію ми включили тварин, які піддавалися дії гравітаційних перевантажень. Перевантаження створювалися за допомогою експериментальної центрифуги ЦЕ-2/500 з радіусом 0,5 м і робочим діапазоном від 1 до 50 g. Величина перевантаження складала 9 g, градієнт наростання складав 1,4-1,6 од/с., спаду – 0,6-0,8 од/с. Експеримент проводився щодня, в один і той же час, протягом 10 хвилин. Для забезпечення стандартних умов, тварини 2 серії поміщалися в спеціальні пластикові контейнери, що давало можливість фіксувати всіх щурів в однаковій позиції. У 3 серію увійшли тварини, які піддавалися дії ідентичних перевантажень, але знаходилися в умовах запропонованого нами фізичного захисту. Щурів поміщали в герметичний пластиковий контейнер, забезпечений системою вентиляції, який у свою чергу поміщався в металевий циліндр, заповнений водою. Прототипом методу фізичного захисту був взятий імерсійний спосіб фізичного захисту біологічних об'єктів при дії гравітаційних перевантажень, який полягає в зануренні тварини в рідке середовище (В.В. Лысенко, А.И. Бекетов, 2002; В.С. Пикалюк, С.О. Мостовой, 2006). Четверту серію склали тварини, які піддавалися дії гравітаційних перевантажень при застосуванні фармакологічної корекції. Фармакологічною корекцією було внутрішньоочеревинне введення глутаргіну (фармацевтична компанія “Здоров'я”, м. Харків), в дозуванні 100 міліграм/кг маси тварини безпосередньо перед дією гіпергравітації. Тварини 5 серії знаходилися під впливом гравітаційних перевантажень в умовах фізичного захисту і фармакологічної корекції одночасно. Залежно від терміну експерименту тварини кожної серії були розподілені на 2 підгрупи. У підгрупу А увійшли щури, які піддавалися дії гравітаційних перевантажень протягом 10 днів, а підгрупу Б склали тварини, що знаходилися в експерименті 30 днів.

Утримання і годування тварин здійснювалося відповідно до науково-практичних рекомендацій за утриманням лабораторних тварин (В.И. Западнюк, И.П. Западнюк, Е.А. Захария, 1985).

Експеримент на тваринах виконували відповідно до правил Європейської конвенції захисту хребетних тварин, що використовуються в експериментальних і інших наукових цілях (протокол №6 від 23 жовтня 2007р. засідання Комітету з біоетики Кримського державного медичного університету ім. С.І. Георгієвського).

При завершенні термінів експерименту тварин забивали під ефірним наркозом і проводили забір матеріалу.

Після виділення легені зважували на електронних вагах з точністю до 1 міліграма. Відносну масу легенів розраховували за формулою:

Відн. маса легенів = абс. маса легенів (г)/ маса щура (г) х 100

Для гістологічного дослідження шматочки тканини розміром 1х1х1 см фіксували у 5% розчині нейтрального формаліну. Після фіксації матеріал промивали, зневоднювали у батареї спиртів висхідної концентрації, проводили через хлороформ і заливали в парафін. На санному мікротомі готували зрізи товщиною 7-8 мкм, які потім забарвлювали гематоксиліном і еозином і за Ван-Гізоном. Гістоморфометричне дослідження проводили за допомогою цитоморфологічного комплексу ”Olympus” – Сx 31 і цифрової відеокамери ”Olympus” - C 5050 ZOOM з об'єктивами мікроскопа Plan 4 х 0,10, 10 x /0,25 і Plan 40 x /0,65. За допомогою комп’ютерної програми Image-Pro Plus Version 4.5 для гістологічного дослідження визначали питомий об'єм легеневої тканини з незміненою архітектонікою, емфізематозно змінених ділянок, ателектазу, дистелектазу і крововиливів. Так само проводили визначення діаметру прекапілярних артеріол, гемокапілярів і посткапілярних венул.

Матеріал для трансмісійної електронної мікроскопії забирали з ділянок легенів вільних від крупних судин і бронхів. Заливку в смоли проводили за стандартною методикою. Напівтонкі зрізи (1 мкм) виготовляли на ультратомі УМПТ-7, забарвлювали метиленовою синню і переглядали в світловому мікроскопі для орієнтовного визначення характеру матеріалу. Після цього виготовляли ультратонкі зрізи (30 – 60 нм), які після забарвлення за Рейнольдсом переглядали і фотографували на електронному мікроскопі ПЕМ-100.