You are using an outdated browser. For a faster, safer browsing experience, upgrade for free today.

Оценка структурно-функционального состояния костной ткани крыс под влиянием обшей вибрации

Оценка структурно-функционального состояния костной ткани крыс под влиянием обшей вибрации

https://doi.org/10.33573/ujoh2017.02.037

Костышин Н. М., Гжегоцкий М. Р., Серветник М. И.

Оценка структурно-функционального состояния костной ткани крыс под влиянием обшей вибрации

Львовский национальный медицинский университет имени Данила Галицкого

Полная статья (PDF), UKR

Введение. Длительное воздействие общей вибрации способно отрицательно влиять на костную ткань и организм в целом, потенциируя развитие патологических процессов, вызванных негативными воздействиями внешней среды. 
Этот экстремальный фактор может привести к неблагоприятным последствиям для организма, таких как повреждение позвоночника, нарушения работы органов брюшной полости, неврологических и сердечно¬сосудистых заболеваний. Экспериментальные исследования, проведенные на животных, сообщают об изменениях ремоделирования костной ткани в ответ на низькочастотную общую вибрацию, однако недостаточно данных о влиянии вибрации средней и высокой частоты.
Цель исследования — изучить влияние вибрационных колебаний различной частоты на структурно-функциональное состояние и механизмы ремоделирования костной ткани.
Материалы и методы исследования. Экспериментальное исследование проводили на зрелых крысах-самцах. Для гистологического исследования были взяты фрагменты бедренной кости подопытных животных.
Результаты. Во всех экспериментальных группах наблюдали связь между силой вибрационных колебаний и скоростью метаболических процессов в костной ткани. При гистологическом исследовании препаратов бедренной кости на 28 день эксперимента прослеживали признаки острого повреждения костной ткани и начальные проявления ее ремоделирования. Процессы ремоделирования кости у животных и первоначальные проявления остеогенеза достигают максимальных значений после остановки вибрационных воздействий. На 56 день процессы ремоделирования достигают максимальной степени выраженности и проявляются усиленной регенерацией в зоне хрящевой пластинки, повышенной пролиферативной активностью и гиперплазией хондроцитов, гипертрофией соответствующих зон хрящевой ткани, зонами формирования незрелой костной ткани с формированием одиночных гаверсовых каналов в участках предыдущих повреждений, очаговым заместительным фиброзом и ангиоматозом.
Выводы. Полученные результаты дают возможность считать, что с увеличением частоты вибрации (с 15 до 75 Гц) увеличивается скорость метаболизма костной ткани, ускоряются процессы активации остеобластов, усиливается повреждение коллагена и потеря кальция, ведущих к возникновению остеопороза.

Ключевые слова: общая вибрация, костная ткань, ремоделирование кости

Литература

  1. Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації: ДСН 3.3.6.038-99 / укл.: О. О. Мень­шов В. І. Чернюк, В. І. Назаренко [та ін.]. - Київ, 2000. - 46 с.
  2. Костишин Н. М. Оцінка мінеральної щільності та метаболізму кісткової тканини щурів під впливом різних параметрів вібрації / Н. М. Костишин, М. Р. Гже- гоцький // Експериментальна та клінічна фізіологія і біохімія. - № 2 (74). - С. 5-14.
  3. Щуцька Г. В. Особливості ремоделювання кісткової тканини в умовах гіпокінетичного остеопо­розу та політравми в експерименті / Г. В. Щуцька, А. Гудима, Р. М. Борис // Актуальные проблемы транспортной медицины. - 2013. - № 1. - С. 112-117.
  4. Bovenzi M. An update review of epidemiologic studies on the relationship between exposure to whole-body vibration and low back pain / M. Bovenzi, C. Hulshof // Interational Arch. Occupational Entvironmental Health. - 1999. - № 72. - P 351-365.
  5. Effect of Low-Magnitude Whole-Body Vibration Combined with Alendronate in Ovariectomized Rats: A Random Controlled Osteoporosis Prevention Study / Chen Guo-Xian, Zheng Shuai, Qin Shuai [et al.] // PLoS ONE. - 2014. - V. 9, № 5. - Р. 1-8.
  6. Christiansen B. A. Constrained tibial vibration does not produce an anabolic bone response in adult mice / A. Christiansen, A. A. Kotiya, M. J. Silva // Bone. - - V. 45. - P. 750-759.
  7. Effect of whole-body vibration on bone properties in aging mice / K. H. Wenger, J. D. Freeman, S. Fulzele [et al.] // Bone. - 2010. - V. 47, № 4. - P. 746-755.
  8. Effects of whole body vibration on bone mineral density and falls: results of the randomized controlled ELVIS study with postmenopausal women / S. Von Stengel, W. Kemmler, K. Engelke, W. Kalender // Osteoporosis Int. - 2011. - V. 22, № 1. - P. 317-325.
  9. Frequency-dependent effects of vibration on physiological systems: experimental with animals and other human surrogates / K. Krainak, D. Riley, J. Wu [et al.] // Industrial health. - 2012. - V. 50. - P. 343-353.
  10. Judex S. Is bone formation induced by high- frequency mechanical signals modulated by muscle activity? / S. Judex, C. Rubin, S. Judex // J. Musculoskelet Neuronal. Interact. - 2010. - V. 10, № 1. - P. 3-11.
  11. Lynch M. A. Skeletal effects ofwhole-body vibration in adult and aged mice / M. A. Lynch, M. D. Brodt, M. J. Silva // J. Orthop Res. - 2010. - V. 28. - P. 241-247.
  12. Mechanical Vibration - Measurement and evaluation of human exposure to hand transmitted vibration, Part 1: General Requirements Medicine. Mechanical Vibration and Shock / International Organization for Standardization (ISO) 5349-1. - London (British standart), 2001. - P. 24.
  13. Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration—Part1: General Requirements / International Organization for Standardization (ISO) 2631-1: 1985 (E). - Geneva, Swit­zerland, 1997. - P. 28.
  14. Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole-Body Vibration - Part2: Conti­nuous and shock induced vibration in buildings (1 to 80 Hz) / International Organization for Standardization (ISO) 2631-2: 1985 (E). - Geneva, Switzerland, 1997. - P. 10.
  15. Ozcivici E. Mechanical signals as anabolic agents in bone / E. Ozcivici, Y. Luu, B. Adler // Nat Rev Rheumatology. - 2010. - V. 6, № 1. - P. 50-59.
  16. Paschold H. W. Whole-body vibration: Building Awareness in SH&E / H. W. Paschold, A. G. Mayton // American Society of Safety Engineers. Occupation Hazards. - 2011. - V. 54, № 4. - P. 30-35.
  17. Rubin C. Promotion of bony ingrowth by frequency- specific, low-amplitude mechanical strain / C. Rubin, K. McLeod // Clinical Orthopedy. - 1994. - V. 298. - P. 165-174.
  18. Low mechanical signals strengthen long bones / C. Rubin, S. Turner, S. Bain [et al.] // Nature. - 2001. - № 412. - P 603-604.
  19. Seibel M. P. Dynamics of bone and cartilage metabolism 2nd Edition / M. P. Seibel, S. P. Robins, J. P Belezikian. - New York : Elsevier, 2006. - P 919.
  20. Effects of low-magnitude, high-frequency mechanical stimulation in the rat osteopenia model / S. Sehmisch, R. Galal, L. Kolio, [et al.] // Osteoporos Int. - 2009. - V. 20. - P. 1999-2008.
  21. The predominant role of collagen in the nucleation, growth, structure and orientation of bone apatite / Y. Wang, T Azais, M. Robin [et al.] // Nature Materials. - 2012. - V. 11. - P. 724-733.
  22. Vibration exposure and biodynamic responses during whole-body vibration training / A. F. Abercromby, W. E. Amonette, C. S. Layne [et al.] // Med. Sci. Sports Exercises. - 2007. - V. 39. - P 1794-1800.