Для Дальневосточного региона низкая температура окружающей среды – обыденное явление, с которым население сталкивается практически большую часть года, поэтому изучение механизмов адаптации организма и способов ее позитивной коррекции к данным условиям представляет собой важную и детерминированную задачу.
Охлаждающее воздействие среды приводит к нарушениям теплового равновесия и, как следствие, дисбалансу температурного гомеостаза, который в свою очередь обуславливает специфические и неспецифические расстройства в различных висцеральных системах [2, 4].
Холодовому воздействию, на наш взгляд, наиболее подвержены т.н. открытые участки тела, которые в наименьшей степени защищены от низкотемпературного удара вследствие небольшой толщины термоизолирующих защитных покровов (шкуры у животных) или их полного отсутствия (одежды у человека). К таким участкам необходимо относить дистальные отделы конечностей, что эволюционно обусловлено, так как значительный защитный покров снижал бы их подвижность, и лицевую (висцеральную) часть черепа, в особенности у человека, закрытие которой привело бы к снижению или полному блокированию эффективной работы сенсорных систем.
На сегодняшний день имеется много информации, свидетельствующей, что при действии на организм самых различных стрессов, в том числе низкотемпературного, происходит активация свободнорадикального окисления липидов [6, 7]. Продукты перекисного окисления, появляющиеся в избытке при холодовом стрессе, приводят к нарушениям гормональной регуляции, увеличивают жесткость мембран клеток, уменьшают их подвижность [3], усиливают лабилизацию лизосомальных мембран, что ведет к усугублению стрессорного повреждения, влияют на перестройку костной ткани с изменением ее микроэлементного состава [5], развивают гиперплазию эндоста и костного мозга [1, 4] и т.д.
В литературе описано большое количество способов нейтрализации негативного влияния холода. Однако на современном уровне наиболее перспективным видится применение для этого специфических фармакологических средств, и в первую очередь препаратов, снижающих избыточное ПОЛ –
антиоксидантов. Например, введение лабораторным мышам антиоксиданта токоферола на протяжении 10 дней до ходового воздействия повышало их выживаемость [1]. Это конкретный пример того, как антиокислительные средства повышают протективные возможности организма к низким температурам. Однако, несмотря на очевидность, среди литературных источников мы не встретили подробного исследования адаптационных механизмов в костях лицевой части черепа в низкотемпературных условиях, а также возможностей фармакологической активации защитных систем данных структур.
В качестве объекта изучения мы выбрали лабораторных крыс-самцов, т.к. они являются общепринятой экспериментальной моделью. Кроме того, короткошерстная шкура спланхнокраниума с известной степенью допустимости может быть отождествлена с незащищенными кожными покровами лица человека.
Исходя из вышеизложенного, целью нашей работы стало исследование минерального состава костной ткани висцерального черепа у крыс при длительном общем охлаждении (30 суток) на фоне введения антиоксиданта мексидола.
Материалы и методы исследования
Для изучения изменений количественных показателей содержания микроэлементов (железо, магний, кальций) в костной ткани черепа у крыс, а также возможности позитивного влияния на обмен микроэлементов с помощью антиоксидантного препарата мексидола проведено исследование 180 животных (крыс-самцов массой 200–220 г.): контрольная группа – 90 особей и подопытная группа, получавшая внутрибрюшинно мексидол в дозе 70 мг/кг – 90 особей. Также имелась группа интактных животных (90 крыс), не подвергавшихся холодовому воздействию. Все животные содержались в стандартных условиях вивария.
Животные подопытной группы в течение 30 суток подвергались холодовому воздействию: крысы ежедневно на 3 часа помещались в климатокамеру, создающую постоянный режим охлаждения -15 °С в условиях относительной влажности окружающего воздуха от 70 до 80 %. Работа климатокамеры обеспечивала подачу воздуха, перманентный световой режим, нахождение животных в свободном состоянии.
Концентрацию микроэлементов определяли на 3, 14 и 30 сутки эксперимента. Для этого каждая группа была разделена на 3 равные подгруппы. По истечении нужного срока одна из подгрупп забивалась с целью определения изучаемых показателей, а другие продолжали участвовать в эксперименте. Исследуемые параметры у контрольной группы сравнивались с аналогичными параметрами интактной, подопытная группа сравнивалась с контрольной.
Результаты исследования и их обсуждение
При определении уровня концентрации железа в костной ткани контрольных животных, подвергшихся длительному воздействию низких температур, на 3 сутки исследования отмечалось его значительное увеличение на 95,04 ± 3,21 % от исходного (P < 0,01). На 14 сутки уровень концентрации железа был выше исходного на 164,47 ± 0,77 % (P < 0,01). На 30 сутки уровень концентрации железа в костной ткани контрольных животных несколько снижался и составлял 72,81 ± 0,32 % от исходного у интактной группы (Р < 0,01).
Таким образом, уровень концентрации железа в костной ткани висцерального черепа у крыс контрольной группы, испытывавших на себе воздействие низких температур, оставался выше исходного на 14–87 % в течение начального периода охлаждения (с 3 по 14 сутки) с последующим снижением.
На 3 сутки эксперимента уровень концентрации магния в костной ткани крыс, подвергшихся воздействию низких температур, увеличился на 20,55 ± 1,89 % по сравнению с исходным уровнем (P < 0,05). На 14 сутки концентрация магния продолжала увеличиваться и была на 34,54 ± 2,48 % выше исходного (P < 0,01). Однако на 30 сутки наблюдалось снижение концентрации магния на 10,28 ± 1,02 % ниже исходного (P < 0,05).
При определении концентрации кальция в костной ткани контрольных животных, подвергшихся воздействию низких температур, заметно, что их охлаждение в течение трех суток приводит к его снижению на 11,43 ± 0,76 % (P < 0,05). В дальнейшем, на 14 сутки наблюдения отмечалось некоторое повышение концентрации кальция на 12,45 ± 1,66 % от исходного (P < 0,05). На 30 сутки исследования вновь зарегистрировано достоверное снижение концентрации кальция в костной ткани на 13,02 ± 0,28 % ниже исходного (P < 0,01).
При анализе концентрации железа в костной ткани подопытных крыс, подвергаемых общему охлаждению при одновременном введении фармакологического препарата мексидола, выявлено, что его содержание на 3 сутки эксперимента достоверно увеличивается на 44,21 ± 3,58 % по сравнению с контрольной группой (Р < 0,01). Однако на 14 сутки происходило некоторое снижение концентрации микроэлемента, и она только на 15,23 ± 2,2 % превышала аналогичный показатель у контрольных особей (Р < 0,05). На 30 сутки достоверного различия с аналогичным показателем у контрольной группы не было.
При оценке динамики изменения концентрации магния в костной ткани крыс в условиях общего охлаждения при коррекции мексидолом выявлено, что на 3 сутки эксперимента отмечено снижение величины исследуемого показателя на 27,55 ± 1,21 % по сравнению с контролем (Р < 0,05). На 14 сутки наблюдалось увеличение концентрации магния на 16,34 ± 1,51 % по сравнению с контрольной группой (Р<0,05). На 30 сутки статистически значимого различия данных показателей у контрольной и подопытной групп не отмечено.
Концентрация кальция в костной ткани подопытных крыс в условиях холодового воздействия и приема мексидола на 3 сутки эксперимента увеличивалась на 17,48 ± 2,23 % по сравнению с контролем (Р < 0,05), на 14 и 30 сутки оставалась практически на прежнем уровне, недостоверно превышая контрольные показатели лишь на 3,57 ± 0,44 %.
Таким образом, подводя итоги наблюдения, можно отметить, что под влиянием низких температур изменяется динамика количественных показателей железа, магния и кальция в костной ткани висцерального черепа у крыс. Эти изменения продолжаются в течение всего периода наблюдения и свидетельствуют о резких колебаниях минерального обмена организма, возникающих при воздействии холода. Нужно отметить, что, как показал наш эксперимент, введение мексидола позитивно влияет на минеральный обмен в условиях холодового стресса.
В частности, амплитуда колебаний концентрации железа в костной ткани крыс под воздействием мексидола менее выражена, чем у животных, не получавших препарат.
Динамика изменений концентрации магния в условиях холодового воздействия при одновременном приеме мексидола также свидетельсвует о корректирующем эффекте препарата. По сравнению с контрольной группой животных, не принимавших мексидол, на 3 сутки эксперимента в костной ткани отмечается снижение концентрации данного микроэлемента, с последующим возрастанием к 14 суткам.
Под влиянием мексидола, в сравнении с аналогичными показателями у контроля, происходят не столь значительные колебания концентрации кальция в костной ткани крыс.
В целом можно заключить, что прием мексидола в условиях экспериментального холодового стресса нейтрализует нарушения обмена микроэлементов, возникающие в период общего охлаждения.
Заключение
Воздействие холода (-15 °С) значительно увеличивает концентрацию микроэлементов (железо, кальций, магний) в костной ткани висцерального черепа у контрольных животных по сравнению с интактной группой. Введение фармакологического препарата мексидола оказывает позитивное воздействие на минеральный обмен в костях висцерального черепа у подопытных животных и препятствуют резким колебаниям количественных показателей содержания микроэлементов (железо, кальций, магний) по сравнению с аналогичными параметрами у контрольной группы.