Биомеханические свойства большеберцовой кости при формировании регенерата в ней после шестидесятисуточного воздействия тартразина
Журнал: Волгоградский научно-медицинский журнал @bulletin-volgmed
Статья в выпуске: 3 т.23, 2026 года.
Бесплатный доступ
Исследование направлено на изучение не установленных ранее особенностей морфогенеза большеберцовой кости при формировании регенерата в ней после длительного воздействия тартразина. Цель. Оценка изменений биомеханических параметров большеберцовой кости в разные сроки образования регенерата в ней после воздействия тартразина и коррекции селенитом натрия. Материалы и методы. Эксперимент проведен на 90 белых половозрелых крысах-самцах, которым 60 суток зондом вводили физиологический раствор или аналогичный объем тартразина в дозе 750 мг/кг изолированно или в сочетании с внутримышечным введением натрия селенита. На 61-е сутки моделировали перелом большеберцовой кости путем нанесения сквозного дефекта. При обращении с животными и выполнении процедур руководствовались положениями Директивы 2010/63/EU Европейского парламента и Совета. Прочность кости определяли на изгибающей деформации. Полученные данные подвергали обработке в лицензионной компьютерной программе JASP. Вычисляли среднее значение каждого параметра, стандартную ошибку средней, оценивали нормальность распределения данных при помощи критерия Шапиро – Уилка и определяли статистическую значимость различий между контрольной и экспериментальной группами с использованием U-критерия Манна – Уитни. Различия между параметрами считались достоверными при p ≤ 0,05. Результаты и обсуждение. Шестидесятисуточное воздействие тартразина в дозе 750 мг/кг сопровождалось нарушением прочности большеберцовой кости во все сроки репаративного остеогенеза с наибольшей выраженностью на 15-е и 24-е сутки. Предел прочности снижался относительно контроля на 3,96 % (р = 0,097) и 7,44 % (р = 0,004), модуль упругости – на 6,99 % (р = 0,007) и 5,07 % (р = 0,040), минимальная работа разрушения – на 5,44 % (р = 0,038) и 6,93 % (р = 0,011). В группе с введением натрия селенита на 63-и, 70-е и 84-е сутки установлено увеличение минимальной работы разрушения относительно группы с изолированным введением тартразина на 6,62 % (р = 0,007), 6,00 % (р = 0,017) и 6,62 % (р = 0,017), предела прочности – на 75-е и 84-е сутки на 7,45 % (р = 0,007) и 6,18 % (р = 0,007), модуля упругости – на 5,56 % (р = 0,038) и 7,75 % (р = 0,004). Заключение. Шестидесятисуточное воздействие тартразина в дозе 750 мг/кг сопровождается нарушением прочности большеберцовой кости при течении в ней разных фаз репаративного остеогенеза. В этих условиях использование селенита натрия уменьшает выраженность изменений прочности органа.
Короткий адрес: https://sciup.org/142248772
IDS: 142248772 | УДК: 664:616.718.5-036.864 | DOI: 10.19163/2658-4514-2026-23-3-22-27
Biomechanical properties of the tibia during the formation of regenerate in it after a sixty-day exposure to tartrazine
The research is aimed at studying previously unknown features of the morphogenesis of the tibia during the formation of regenerate in it after prolonged exposure to tartrazine. Purpose: Assessment of changes in the biomechanical parameters of the tibia at different times of regenerate formation in it after exposure to tartrazine and correction with sodium selenite. Materials and methods: The research was carried out on 90 white male mature rats, which were injected with saline solution or a similar volume of tartrazine at a dose of 750 mg/kg in isolation or in combination with intramuscular administration of sodium selenite for 60 days with a gastric gavage. On day 61, a tibial fracture was simulated by applying a through defect. When handling animals and performing procedures, the provisions of Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council were followed. Bone strength was determined by bending deformation. The obtained data was processed in the licensed computer program JASP. The average value of each parameter and the standard error of the average were calculated. The normality of the data distribution was evaluated using the Shapiro-Wilk criterion. The statistical significance of the differences between the control and experimental groups was determined using the Mann-Whitney test. The differences between the parameters were considered significant at p < 0,05. Results and discussion: Sixty-day exposure to tartrazine at a dose of 750 mg/kg causes the violation of tibial bone strength during all periods of reparative osteogenesis, with the greatest severity on days 15 and 24. The tensile strength decreased relative to the control by 3,96 % (p = 0,097) and 7,44 % (p = 0,004), the modulus of elasticity – by 6,99 % (p = 0,007) and 5,07 % (p = 0,040), the minimum fracture work – by 5,44 % (p = 0,038) and 6,93 % (p = 0,011). On days 63, 70 and 84 group with administration of sodium selenite showed an increase in the minimum fracture work compared to the group with isolated administration of tartrazine by 6,62 % (p = 0,007), 6,00 % (p = 0,017) and 6,62 % (p = 0,017), the tensile strength was increased on days 75 and 84 by 7,45 (p = 0,007) and 6,18 % (p = 0,007), modulus of elasticity – by 5,56 % (p = 0,038) and 7,75 % (p = 0,004). Conclusion: Sixty-day exposure to tartrazine at a dose of 750 mg/kg causes the violation of the strength of the tibia during the course of various phases of reparative osteogenesis in it. Under these conditions, the use of sodium selenite reduce the severity of changes in organ strength.
Текст научной статьи Биомеханические свойства большеберцовой кости при формировании регенерата в ней после шестидесятисуточного воздействия тартразина
doi:
Азокрасители, такие как тартразин, бриллиантовый синий, кармуазин, широко используются в качестве пищевых красителей из-за их доступности и стабильности.
Токсикологическую опасность представляют метаболиты азокрасителей, образующиеся при их расщеплении в кишечнике, что вызывает нарушение его микробиома и сопут-ствующиеся заболевания [1].
В связи с этим в последние годы интерес к изучению влияния азокрасителей на организм не ослабевает, а только усиливается и постоянно появляются новые данные о его неблагоприятных эффектах.
Одним из перспективных направлений является продолжение изучения влияния азокрасителей на костную систему и процессы заживления перелома, что связано с сохраняющейся высокой частотой производственного и дорожного травматизма в рамках государства [2].
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
В эксперименте оценить изменения биомеханических параметров большеберцовой кости в разные сроки образования регенерата в ней после воздействия тартразина и коррекции селенитом натрия.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
На рисунке ниже представлена схема, демонстрирующая разделение лабораторных крыс на группы, виды экспериментальных воздействий и сроки наблюдения.
Обращение с животными и связанные с ним процедуры полностью соответствовали Директиве 2010/63/EU Европейского парламента и Совета [3]. Извлекали левую большеберцовую кость и очищали от мягких тканей. Зоной биомеханических испытаний большеберцовой кости выбрана дистальная метадиафизарная зона, прочностные характеристики которой определяли при изгибающей деформации. Кость помещалась на два опорных клина с расстоянием 10 мм между ними и фиксировалась. Дистальная метадиафизарная зона подвергалась постепенному нагружающему воздействию клина, связанного с индикатором, который регистрирует его микроперемещения вплоть до полного разрушения органа. Вычисление минимальной работы разрушения, предела прочности и модуля упругости осуществлялось согласно рекомендациям по испытаниям костей на изгибающей деформации [4].
Обработка полученных данных проводилась в лицензионном программном обеспечении JASP (The JASP Team, Amsterdam).
Белая беспородная крыса-самец (200-210 г.) (л - 90)
Физиологический раствор.
Тартразин 750 мг/кг, зонд+селеназа мкг/кг, вУм, 60 суток
Группа ТСД (л-30)
большеберцовой кости, 61 сутки
--► 3 сутки - фаза воспаления
---W сутки - фаза дифференцировки клеток и формирования тканеспецифических структур
Примечание
Тартразин (производитель RohaDyechem Pvt Ltd, India). Селеназа (международное непатентованное название - натрия селенит пектагидрат, Биосин Арцнаймипель ГмбГ, Германия)
Группа КД (п = 30)
Группа ТД
(л-30)
есекие сквозного дефекта в
---> 15 сутки - фаза реорганизации тканевых структур и минерализации
---» 24 сутки - фаза ремоделирования
---> 45 сутки - фаза исхода
Рис. Схема исследования
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Получение описательных статистик (среднее и стандартная ошибка), оценка нормальности распределения данных (критерий Шапиро -Уилка) и выявление статистически значимых различий между контрольной и экспериментальной группами по исследуемым параметрам ( U -критерий Манна - Уитни). Различия считались достоверными при p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В группе ТД на 63-и и 70-е сутки с начала эксперимента предел прочности большеберцовой кости уменьшался по отношению к группе КД с (157,87 ± 2,21) до (148,67 ± 1,83) Гпа [5,82 %, р = 0,011] и с (152,72 ± 2,11) до (146,27 ± 2,10) Гпа [4,23 %, р = 0,073], модуль упругости - (с 5,76 ± 0,09) до (5,40 ± 0,08) Гпа [6,21 %, р = 0,017] и с (5,72 ± 0,09) до (5,44 ± 0,09) Гпа [4,87 %, р = 0,097], минимальная работа разрушения -(с 99,57 ± 1,50) до (91,35 ± 1,27) мДж [8,61 %, р = 0,002] и с (96,45 ± 1,35) до (92,40 ± 1,36) мДж [4,20 %, р = 0,053].
На 75-е и 84-е сутки тенденция нарушения прочности большеберцовой кости сохраняется. В группе ТД предел прочности снижался относительно контроля с (148,46 ± 2,10) до (142,58 ± 2,15) Гпа (3,96 %, р = 0,097) и с (160,15 ± 2,17)
до (148,24 ± 1,73) Гпа [7,44 %, р = 0,004], модуль упругости - с (5,62 ± 0,08) до (5,22 ± 0,08) Гпа [6,99 %, р = 0,007] и с (5,55 ± 0,08) до (5,27 ± 0,08) Гпа [5,07 %, р = 0,040], минимальная работа разрушения - с (94,08 ± 1,38) до (88,96 ± 1,29) мДж [5,44 %, р = 0,038] и с (97,02 ± 1,41) до (90,30 ± 1,28) мДж [6,93 %, р = 0,011].
На 105-е сутки, несмотря на наступление фазы исхода, еще регистрируются нарушения прочности кости в группе ТД. Предел прочности уменьшался с (174,26 ± 2,38) до (166,98 ± 2,48) Гпа [4,18 %, р = 0,097], модуль упругости - (с 5,96 ± 0,09) до (5,65 ± 0,08) Гпа [5,15 %, р = 0,026], минимальная работа разрушения - с (112,63 ± 1,62) до (106,96 ± 1,53) мДж [5,04 %, р = 0,026].
Таким образом, 60-суточное воздействие тартразина в дозе 750 мг/кг является фактором химического происхождения, вызывающим нарушения прочности большеберцовой кости как конструкции, так и материала на 3-и, 10, 15, 24, 45-е сутки репаративного остеогенеза. О первом свидетельствует снижение минимальной работы разрушения, о втором - снижение предела прочности и модуля упругости.
Уменьшение выраженности изменений прочности большеберцовой кости в различные сроки заживления перелома может быть достигнуто путем введения селенита натрия на фоне химического воздействия тартразина. В группе
ТСД на 63-и, 70-е и 84-е сутки установлено статистически значимое увеличение минимальной работы разрушения относительно группы ТД с (91,35 ± 1,27) до (97,55 ± 1,38) мДж [6,62 %, р = 0,007], с (92,40 ± 1,36) до (97,82 ± 1,35) мДж [6,00 %, р = 0,017] и с (90,30 ± 1,28) до (96,20 ± 1,44) мДж [6,62 %, р = 0,017], предела прочности – на 75-е и 84-е сутки с (142,58 ± 2,15) до (153,29 ± 2,02) Гпа [7,45 %, р = 0,007] и с (148,24 ± 1,73) до (157,23 ± 1,98) Гпа [6,18 %, р = 0,007]; модуля упругости – в эти сроки с (5,22 ± 0,08) до (5,52 ± 0,08) Гпа [5,56 %, р = 0,038] и с (5,27 ± 0,08) до (5,69 ± 0,08) Гпа [7,75 %, р = 0,004].
В ранние сроки после травматического повреждения кости развиваются местные и системные проявления так называемого «синдрома», характеризующиеся мобилизацией макро-и микроэлементов из интактных участков поврежденной кости и других отделов скелета [5], изменением функционального состояния хондрогенных и остеогенных клеток [6]. Предел прочности и минимальная работа разрушения, как показатели прочности кости, зависят от насыщенности минерала кости макро- и микроэлементами, а модуль упругости определяется качественным состоянием органического матрикса, источником синтеза которого являются остеобласты [4]. Воздействие тартразина в течение 60 суток усугубляет вызванные фактором физической травмы события [7, 8], что может быть обусловлено его прямым влиянием на генетический материал клеток [9], инициацию им
