Белковый состав сыворотки крови экспериментальных животных в условиях имплантации кальцийфосфатных биокомпозитов

Автор: Талашова И.А.

Журнал: Гений ортопедии @geniy-ortopedii

Рубрика: Оригинальные статьи

Статья в выпуске: 2, 2007 года.

Бесплатный доступ

Изучен белковый состав сыворотки крови экспериментальных животных при имплантации биокомпозиционных кальцийфосфатных материалов различного состава. Установлено, что при использовании имплантационного материала, в состав которого входит органический костный матрикс, повышается содержание белков острой фазы, однако через 6 недель эксперимента все показатели белкового состава крови во всех группах эксперимента возвращались к нормальным значениям.

Имплантация, кальцийфосфатные материалы, биокомпозиты, белки сыворотки крови

Короткий адрес: https://sciup.org/142120995

IDR: 142120995

Текст научной статьи Белковый состав сыворотки крови экспериментальных животных в условиях имплантации кальцийфосфатных биокомпозитов

В новом тысячелетии увеличение продолжительности жизни человека должно стать характерной чертой современного общества. В связи с этим возникает необходимость в решении ряда медико-материаловедческих проблем, в частности, создания материалов для искусственных органов и тканей. Усилия ученых направлены на решение актуального вопроса - выбора такого пластического материала, который бы по прочностным характеристикам и своему составу максимально приближался к костной ткани, которая является, по сути, композиционным материалом на основе ультрадисперсного карбонатсодержащего гидроксиапатита (ГА) и белка коллагена с многоуровневой структурной организацией компонентов [1, 12, 15, 16, 17, 18].

Такими свойствами обладают материалы на основе кальцийфосфатных соединений, которые, в свою очередь, являются основным компонентом неорганического костного матрикса и относятся к группе естественных метаболитов костной ткани [2, 11]. В современной медицине применяются различные кальцийфосфатные материалы, однако остаются неразрешенными вопросы, касающиеся оптимального состава и свойств имплантационных материалов.

В лаборатории биохимии ФГУН «РНЦ «ВТО» им. акад. Г.А. Илизарова» разработаны кальцийфосфатные биокомпозиты [13, 14], в состав которых входят остеоиндуцирующие составляющие: органический матрикс (ОМ) костной ткани крупного рогатого скота (КРС), около 90 % которого составляет коллаген [12], а также полипептидные факторы роста, выделенные из сыворотки крови животных, находящихся на этапе дистракции по методу Г. А. Илизарова, – сывороточные белки (СБ) [5, 6, 7, 10].

Известно, что в случае имплантации материалов, имеющих в своем составе чужеродные вещества белковой природы, велика вероятность отторжения имплантируемых материалов и возникновения аллергических реакций [1, 3, 12]. Поэтому нам представилось актуальным исследование влияния имплантации разработанных материалов на организм экспериментальных животных.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В основу работы положен анализ результатов исследований, полученных в ходе имплантации опытным животным материалов на основе кальцийфосфатных соединений, выделенных из костной ткани КРС. Объектами исследования являлись 35 беспородных собак в возрасте от одного года до трех лет с массой тела 9,9±1,0 кг. Уход и содержание животных осуществлялись в соответствии с требованиями инструкции №12/313 Министерства здравоохранения РФ «Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментальных биологических клиник» от 06. 01.73 г. и на основании приказа МЗ СССР № 755 «О мерах по дальнейшему совершенствованию организованных форм работы с использованием экспериментальных животных» от 12.08.77 г.

В ходе исследования у экспериментальных животных в стерильных условиях под внутривенным барбитуровым наркозом создавали дырчатые дефекты в виде усеченных конусов диаметром 5 мм и высотой 7 мм в проксимальном метафизе большеберцовой кости и плеча и заполняли их разработанными композиционными материалами или место созданного дефекта ушивалось без его заполнения (оперативные вмешательства и послеоперационное ведение животных выполнены д.м.н. С. А. Ерофеевым и к. в. н. Н. А. Кононович).

Материалом биохимических исследований являлась кровь экспериментальных животных, взятая венепункцией. Забор крови осуществляли до операции и каждую неделю после операции в течение шести недель.

Экспериментальный материал был распределен следующим образом:

  • 1)    в первой группе у опытных животных костные дефекты заполняли биокомпозитом, включающим кальцийфосфатное соединение и сывороточные белки – (КФС+СБ);

  • 2)    во второй группе биокомпозитом, в состав которого входили кальцийфосфатное соединение, сывороточные белки и органический матрикс – (КФС+СБ +ОМ);

  • 3)    в третьей группе в костные дефекты имплантационные материалы не вносили – группа без имплантации;

Нормальными величинами служили результаты дооперационных исследований экспериментальных животных.

Содержание общего белка в сыворотке крови определяли микробиуретовым методом [8]. Определение белковых фракций осуществляли наборами реагентов “Beckman-Coulter” (США) согласно инструкциям, приложенным к данным наборам.

Полученные результаты исследований были обработаны с помощью методов непараметрической статистики с использованием U-критерия Манна-Уитни для независимых выборок, поскольку наблюдаемые признаки не подчинялись нормальному распределению [4, 9], и представлены в виде медиан значений показателей и интерквартильных размахов. Различия считали значимыми при рU <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что белки играют решающую роль в клеточной архитектуре, в катализе, в регуляции метаболизма, в сократительных процессах и в реакциях, обеспечивающих высшим организмам защиту от болезнетворных агентов. Белки имеют непосредственное отношение к подавляющему большинству событий на физиологическом уровне [3].

В связи с этим в ходе эксперимента изучался белковый состав сыворотки крови экспериментальных животных как один из показателей течения адаптационных процессов при имплантации различных материалов.

По результатам эксперимента установлено, что у животных первой группы (КФС+СБ) содержание в сыворотке крови общего белка, альбуминов, глобулинов и значение альбу-мин/глобулинового соотношения (А/Г) статистически значимо не отличались от нормальных значений (табл. 1).

Во второй группе (КФС+СБ+ОМ) содержание общего белка в ходе всего эксперимента статистически значимо не отличалось от нормальных значений, но в первые три недели опыта было отмечено значимое снижение содержания альбуминов и повышение содержания α 2 – глобулинов, за счет чего было снижено и аль-бумин/глобулиновое соотношение (табл. 1).

В третьей группе, где созданные костные дефекты не заполнялись имплантационными материалами, через одну неделю после операции наблюдали статистически значимое повышение содержания α2–глобулинов и, соответственно – значимое снижение альбуминглобулинового соотношения. На шестой неделе опыта было отмечено значимое повышение содержания в сыворотке α1–глобулинов, но в данном случае это не привело к статистически значимому снижению А/Г (табл. 1) .

Таблица 1

Белковый состав сыворотки крови экспериментальных животных (медианы значений показателей и интерквартильные размахи)

Срок после операции, недель

Число наблюдений, n

Общий белок, г/л

Альбумины, г/л

Глобулины, г/л

А/Г

Фракции глобулинов, г/л

a t

а 2

в

Y

Норма

35

69,20 (64,80-75,50)

38,45 (35,26-41,77)

30,97 (27,34-35,16)

1,28 (0,89-1,43)

3,04 (2,32-5,80)

8,45 (7,34-9,49)

12,26 (10,82-14,51)

6,44 (4,86-8,37)

Группа КФС + СБ

1

4

63,15 (61,60-64,70)

33,13 (32,97-33,30)

30,04 (28,34-31,74)

1,11 (1,04-1,18)

2,48 (2,31-2,66)

10,87 (10,41-11,32)

10,32 (8,26-12,39)

6,37 (5,37-7,36)

2

4

69,40 (68,80-70,00)

37,20 (36,74-37,66)

32,23 (32,12-32,34)

1,16 (1,15-1,16)

3,23 (3,15-3,30)

11,10 (10,99-11,21)

10,96 (10,01-11,90)

6,95 (5,71-8,19)

3

4

64,95 (62,40-67,50)

34,54 (31,79-37,29)

30,46 (25,06-35,86)

1,19 (0,89-1,49)

3,03 (2,69-3,38)

10,66 (7,96-13,37)

10,83 (8,02-13,64)

5,93 (5,47-6,40)

4

4

62,75 (57,85-67,66)

35,88 (35,65-36,11)

33,85 (30,23-37,47)

1,07 (0,95-1,19)

3,04 (2,80-3,27)

12,53 (10,15-14,90)

11,55 (9,03-14,06)

6,74 (5,24-8,24)

5

4

63,19 (61,53-64,85)

35,85 (33,47-38,24)

30,09 (26,25-33,93)

1,22 (0,99-1,46)

2,87 (2,38-3,35)

10,61 (9,06-12,16)

10,21 (7,48-12,93)

6,41 (5,49-7,33)

6

4

62,39 (61,48-63,30)

36,47 (34,93-38,01)

31,80 (28,57-35,02)

1,15 (1,09-1,22)

2,65 (2,44-2,86)

11,05 (8,64-13,45)

11,53 (9,59-13,46)

6,57 (5,66-7,49)

Группа КФС + СБ + ОМ

1

4

69,95 (69,70-70,00)

30,24** (26,63-30,38)

40,99** (39,76-43,15)

0,76** (0,62-0,77)

6,92 (2,81-7,14)

15,34*** (14,77-16,94)

12,64 (11,83-13,88)

6,02 (6,02-6,19)

2

4

74,80 (72,40-75,50)

29,51* (26,11-35,83)

42,86** (40,52-42,94)

0,69** (0,60-0,89)

6,22 (2,52-7,97)

14,31** (12,42-14,48)

14,37 (14,04-14,46)

8,18 (8,13-9,23)

3

4

75,00 (70,00-77,20)

35,65 (32,06-36,05)

38,01* (35,11-41,14)

0,85* (0,79-0,88)

3,10 (2,57-3,92)

11,93** (11,69-13,66)

13,36 (13,30-13,43)

7,58 (7,57-9,03)

4

4

72,00 (61,20-76,40)

30,48*

(29,13-34,63)

37,29 (32,07-45,84)

0,91 (0,66-0,93)

3,51 (2,75-4,32)

9,49 (7,92-10,7)

14,20 (9,07-19,02)

12,61 (5,63-15,98)

5

4

72,00 (62,40-72,00)

30,10 (27,58-41,69)

34,82 (30,38-41,87)

0,79 (0,72-1,38)

3,46 (3,02-3,78)

11,79 (8,93-15,12)

14,08 (11,66-14,47)

6,77 (5,16-8,82)

6

4

74,70 (74,50-80,00)

35,73 (34,64-42,21)

38,77 (32,50-45,36)

0,92 (0,76-1,30)

3,36 (3,28-3,59)

14,53 (8,07-16,48)

14,42 (13,89-15,92)

6,95 (6,56-9,60)

Группа без имплантации

1

8

72,50 (71,30-75,00)

34,64 (31,95-35,59)

39,90*

(37,39-41,46)

0,86* (0,78-0,95)

4,19 (2,73-5,66)

12,13*

(10,07-13,33)

15,51 (14,25-16,11)

8,17 (5,80-10,91)

2

8

78,00 (64,90-86,20)

36,89 (29,90-42,02)

39,18 (34,89-44,33)

0,86 (0,83-1,00)

4,64 (3,73-5,69)

11,49 (8,92-12,58)

16,02 (14,49-16,64)

7,87 (5,77-11,43)

3

8

72,70 (69,45-75,45)

37,78 (34,26-38,70)

36,73 (33,12-38,80)

1,06 (0,89-1,17)

3,55 (2,61-5,58)

8,67 (7,70-10,76)

14,11 (13,43-16,39)

7,51 (5,25-10,22)

4

8

68,20 (64,40-72,00)

38,00 (37,48-38,52)

30,16 (26,92-33,40)

1,27 (1,15-1,39)

2,67 (2,30-3,03)

8,61 (7,79-9,43)

13,70 (11,91-15,48)

5,19 (4,19-6,19)

5

8

63,50 (56,00-71,00)

35,10 (31,36-38,84)

28,32 (24,53-32,10)

1,24 (1,21-1,27)

2,07 (1,23-2,91)

7,60 (5,54-9,66)

12,77 (10,98-14,56)

5,88 (4,97-6,78)

6

8

71,50 (65,00-78,00)

39,70 (36,27-43,13)

31,78 (28,68-34,87)

1,25 (1,24-1,26)

1,58* (1,37-1,79)

6,84 (6,57-7,10)

14,86 (13,65-16,07)

8,50 (7,09-9,91)

Примечание. Различия статистически значимы по сравнению с нормальными величинами: * - ри < 0,05; ** - ри < 0,01; *** - ри < 0,001.

На рисунке 1 представлена динамика альбумин-глобулинового соотношения сыворотки крови экспериментальных животных в ходе всего эксперимента. Очевидно, что наиболее близкими к нормальным значениям являются показатели белкового спектра сыворотки крови экспериментальных животных, которым имплантировали биокомпозиционный материал, имеющий в своем составе минеральную составляющую - КФС, и сывороточные белки, выделенные из плазмы крови животных с активным остеогенезом.

Рис. 1. Альбумин-глобулиновое соотношение сыворотки крови экспериментальных животных

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты проведенного исследования позволяют утверждать, что введение в состав разработанных композиционных имплантационных материалов органического матрикса, выделен- ного из костной ткани КРС, повышает системную воспалительную реакцию, что отражается в повышенном содержании в сыворотке крови белков острой фазы. Однако во всех опытных

группах содержание и соотношение белковых фракций в сыворотке крови животных к концу

эксперимента возвращались к нормальным значениям.

Статья научная