Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

THE EFFECT OF AMINO ACID MIXTURE ON THE MORPHOMETRIC PARAMETERS OF VASCULAR COMPONENTS IN CBA MICE LIVER AFTER AN EXPERIMENTAL LEG BONE FRACTURE

Ocheretina R.I. 1 Stogov M.V. 1 Mkrtchan O.Z. 2 Vysokogorskii V.E. 3
1 Russian Ilizarov Scientific Center «Restorative Traumatology and Orthopaedics» of the RF Ministry of Health
2 The Omsk State Pedagogical University of the RF Ministry of Education and Science
3 Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin
The work deals with studying the effect of the mixture of amino acids (L-arginine, L-methionine, L-leucine, L-isoleucine in equal weight ratios) as dietary supplements in experimental groups of mice after leg bone fractures at the different stages of restorative period. The morphometric parameters of vascular components (central veins, interlobular arteries and veins, sinusoidal capillaries, biliary ducts) studied in the mice of different experimental groups: 1 – control, 2 – after fracture of the leg, 3 – after fracture of the leg through protein-impoverished food, 4 – after fracture of the leg through protein-impoverished food when the amino acid mixture used. The use of the amino acid mixture as a supplement led to the less decrease in the diameter of central veins and sinusoidal capillaries of the liver lobule, and the diameter of interlobular arteries was less narrowed than in the other experimental groups. Thus, the use of the amino acid mixture as a food supplement in the posttraumatic period was of positive importance.
leg bone fracture
liver vessels
morphometry
amino acid mixture
1. Evropejskaja konvencija po zashhite pozvonochnyh zhivotnyh, ispol’zuemyh dlja jeksperimental’nyh i drugih nauchnyh celej, Voprosy rekonstruktivnoj i plasticheskoj hirurgii, 2003, no. 4, pp. 34–36.
2. Marahovskij Ju.H., Jeksperimental’naja i klinicheskaja farmakologija: materialy 3-j mezhdunar. nauchnoj konf, Minsk, 2009, pp. 6–9.
3. Mahova A.N. Mahov A.K., Aktual’nye problemy morfologii: sb. nauch. tr. – Krasnojarsk: KrasGMA, 2004, p. 176.
4. Shejbak V.M., Bjull. jeksperim. biologii i mediciny, 2007, № 2, pp. 231–235.
5. Ocheretina R.Ju, Mkrtchan O.Z., Stogov M.V., Morfologija, 2012, vol.141, no. 2, pp. 32–34.
6. Patent 2454227 Rossijskaja Federacija. Kompozicija dlja vosstanovlenija skeletnyh myshc i kosti pri skeletnoj travme/ M.V. Stogov, A.N. Nakoskin, S.N. Luneva/ zajavl. 05.04.2011; opubl. 27.06.2012, Bjul. no. 18.
7. Patent 2456927 Rossijskaja Federacija. Sposob biologicheskoj ocenki osteoinducirujushhego jeffekta belkov plazmy krovi / M.A. Kovin’ka, M.V. Stogov, R.Ju. Ocheretina, O.L. Grebneva; zajavl. 13.10.2010; opubl. 27.07.2012, Bjul. no. 28.
8. Yoshizawa F. Regulation of protein synthesis by branched-chain amino acids in vivo // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004. Vol. 313. 2. рр. 417–422.;
9. Kdolsky R.K., Mohr W., Savidis-Dacho H., Beer R., Puig S., Reihsner R., Tangi S., Donath K. The influence of oral L-arginine on fracture healing: an animal study // Wien Klin. Wochenschr. 2005. Vol. 117. 19–20. рр.693-701
10. Kadowaki M. Amino acids as regulators of proteolysis / M. Kadowaki, T. Kanazawa // J. Nutr. 2003. Vol. 133, № 6. зз. 2052–2056.

Травматические повреждения опорно-двигательного аппарата сопровождаются изменениями системы кровообращения [3], наблюдаются расстройства микроциркуляции в печени, что проявляется существенными изменениями морфометрических показателей сосудов печеночного ацинуса до 28 суток наблюдений [5]. Длительный срок нарушений микроциркуляции в печени вызывает необходимость поиска средств, стимулирующих восстановление структуры и функции печени после перелома костей.

На основании данных о биологической, анаболической активности отдельных аминокислот [2, 4, 8, 9, 10] предложена композиция из четырёх аминокислот для лечения переломов костей в посттравматическом периода [6].

Цель исследования – охарактеризовать морфометрические параметры сосудов печеночного ацинуса в посттравматический период при использовании в качестве пищевой добавки композиции четырёх аминокислот (L-аргинин, L-метионин, L-лейцин, L-изолейцин)

Материалы и методы исследования

В эксперименте использованы 66 самцов мышей линии CBA 2 месяцев постнатального развития. Животные были разделены на 4 группы: контрольная (интактные мыши 2 и 3 месяцев, n = 12) и 1, 2 и 3 экспериментальные (n = 18).

Содержание животных, оперативные вмешательства и эвтаназию осуществляли в соответствии с требованиями «Европейской Конвенции о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» [1]. Проведение исследований разрешено этическим комитетом учреждения.

У животных экспериментальных групп моделировали перелом костей голени (ПГ) путем механического воздействия под диэтиловым наркозом (патент РФ № 2456927) [7]. Мыши интактные и 1-й группы в восстановительном периоде после перелома костей голени находились на стандартном рационе питания, сбалансированном по белку (3,3 г/сутки перевариваемого протеина) и углеводам. Мыши 2-й группы в восстановительном периоде после перелома костей голени находились на изокалорийном, обедненном белком рационе (ИКОБР). Мыши 3-й группы в восстановительном периоде после перелома костей голени находились на ИКОБР, но при этом недостаток белка восполняли смесью аминокислот [6].

Животных выводили из эксперимента на 3, 7 и 28-е сутки после травмы по 6 животных в каждой группе. Для гистологического исследования брали образцы левой боковой доли печени. Кусочки фиксировали в 10 % нейтральном формалине, обезвоживали в растворах этанола возрастающей концентрации и заливали в парафин. Изготавливали срезы толщиной 3–5 мкм, которые окрашивали гематоксилином – эозином и по Ван-Гизон. Используя объект-микрометр ОМ-ДТ7.216.009ПС и окулярную измерительную линейку, при объективе 40 измеряли диаметр центральных вен, междольковых вен, междольковых артерий, синусоидных капилляров, междольковых желчных протоков.

Для определения значимости различий использовали непараметрический критерий Вилкоксона для независимых выборок. Критический уровень значимости различий результатов (Р) принимали равным 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Диаметр центральных вен у животных 1-й экспериментальной группы (ПГ) был выше данных группы интактных животных на всех этапах исследования (табл. 1). Во 2-й экспериментальной группе (ПГ + ИКОБР) этот показатель был повышен на 7 и 28 сутки после перелома. В 3-й группе (ПГ + ИКОБР + АС) этот показатель не отличался от данных группы интактных животных.

Таблица 1

Диаметр центральных вен у мышей в посттравматическом периоде (Eqn5.wmf, мкм)

Группа

3-и сутки эксперимента

7-е сутки эксперимента

28-е сутки эксперимента

Интактные животные

33,2 ± 2,4

33,2 ± 2,4

38,6 ± 1,9#

1-я (ПГ)

47,4 ± 2,0 * (2, 3)

40,8 ± 1,4 * (3)

48,7 ± 1,9 * (3)

2-я (ПГ + ИКОБР)

36,6 ± 2,2 (1)

40,4 ± 2,2 * (3)

48,0 ± 3,0 * (3)

3-я (ПГ + ИКОБР + АС)

33,3 ± 2,1 (1)

32,2 ± 2,2 (1, 2)

36,0 ± 2,7 (1, 2)

Примечания: * – значимые различия при сравнении с интактными животными при Р < 0,05;(1,2,3) – значимые различия при сравнении с указанной группой животных; # – значимые различия 3-месячных интактных животных с 2-месячными.

Таким образом, диаметр центральных вен печеночной дольки у мышей 1-й и 2-й групп оставался повышенным длительное время посттравматического периода. Применение аминокислотной смеси предотвращало увеличение диаметра центральных вен печеночной дольки.

Диаметр междольковых вен у животных 2 и 3-й групп на исследуемых этапах восстановительного периода был в пределах значений интактных животных, только в 1-й экспериментальной группе этот показатель был выше нормы через 3-е суток после травмы (табл. 2).

Таблица 2

Диаметр междольковых вен у мышей в посттравматическом периоде (Eqn5.wmf, мкм)

Группа

3-и сутки эксперимента

7-е сутки эксперимента

28-е сутки эксперимента

Интактные животные

39,6 ± 3,13

39,6 ± 3,13

44,7 ± 1,98#

1-я (ПГ)

46,2 ± 1,77 * (2, 3)

41,7 ± 2,02

49,1 ± 2,25

2-я (ПГ + ИКОБР)

40,9 ± 2,29 (1)

38,7 ± 1,95

43,9 ± 2,29

3-я (ПГ + ИКОБР + АС)

41,3 ± 2,44 (1)

43,0 ± 2,46

43,0 ± 2,46

Примечание. Обозначения как в табл. 1.

Диаметр междольковых артерий печени у животных 1-й группы на 3-и и 7-е сутки, а у 2-й и 3-й групп на всех сроках наблюдения оставался ниже по сравнению с показателями интактных животных (табл. 3). Однако применение аминокислотной смеси способствовало повышению диаметра междольковых артерий печени через 28 суток, но даже в этот срок их диаметр не соответствовал диаметру интактных животных.

Таблица 3

Диаметр междольковых артерий у мышей в посттравматическом периоде (Eqn5.wmf, мкм)

Группа

3-и сутки эксперимента

7-е сутки эксперимента

28-е сутки эксперимента

Интактные животные

14,6 ± 0,95

14,6 ± 0,95

14,7 ± 1,33

1-я (ПГ)

13,4 ± 0,56 *

13,7 ± 0,72 * (2)

14,7 ± 0,66 (2, 3)

2-я (ПГ + ИКОБР)

13,2 ± 0,47 *

12,0 ± 0,40 * (1)

10,4 ± 0,40 * (1, 3)

3-я (ПГ + ИКОБР + АС)

13,5 ± 1,00 *

11,9 ± 0,48 *

11,4 ± 0,41* (1, 2)

Примечание. Обозначения как в табл. 1.

Как показано в табл. 4 диаметр синусоидных капилляров печеночной дольки в 1-й экспериментальной группе животных оставался выше нормы на всех сроках наблюдений. Во 2-й группе (ПГ + ИОКБР) выявлены фазовые изменения этого показателя: он выше на 3-и и 28-е сутки, но ниже на 7-е сутки после травмы при сравнении с мышами интактной группы. В 3-й группе животных, получавших с пищей аминокислотную смесь на фоне ИКОБР, диаметр синусоидных капилляров печеночной дольки снижен на 3-и и 7-е сутки эксперимента, а на 28 сутки не отличался от данных группы интактных животных.

Таблица 4

Диаметр синусоидных капилляров печеночной дольки мышей в посттравматическом периоде (Eqn5.wmf, мкм)

Группа

3-и сутки эксперимента

7-е сутки эксперимента

28-е сутки эксперимента

Интактные животные

5,9 ± 0,13

5,9 ± 0,13

5,0 ± 0,13#

1-я (ПГ)

6,9 ± 0,20 * (2, 3)

6,5 ± 0,16 * (2, 3)

5,4 ± 0,16 * (3)

2-я (ПГ + ИКОБР)

6,1 ± 0,16 * (1)

5,6 ± 0,14 * (1)

6,0 ± 0,13 * (3)

3-я (ПГ + ИКОБР + АС)

5,5 ± 0,16 * (1)

5,6 ± 0,18 * (1)

4,9 ± 0,14 (1, 2)

Примечание. Обозначения как в табл. 1.

Наиболее значительные изменения диаметра междольковых желчных протоков наблюдались у мышей 2-й группы, получавших изокалорийный углеводный, обедненный белком рацион при переломе костей голени (ПГ + ИКОБР) (табл. 5). Добавление в пищу аминокислотной смеси способствовало нормализации этого показателя на 3-и и 28-е сутки посттравматического периода.

Таблица 5

Диаметр междольковых желчных протоков у мышей в посттравматическом периоде (Eqn5.wmf, мкм)

Группа

3-и сутки эксперимента

7-е сутки эксперимента

28-е сутки эксперимента

Интактные животные

14,0 ± 0,46

14,0 ± 0,46

13,8 ± 0,61

1-я (ПГ)

12,5 ± 0,40 * (3)

14,1 ± 0,47 (2, 3)

13,7 ± 0,71 (2)

2-я (ПГ + ИКОБР)

11,6 ± 0,90 * (3)

12,3 ± 0,35 * (1)

10,8 ± 0,59 (1)

3-я (ПГ + ИКОБР + АС)

13,7 ± 0,48 (1, 2)

12,0 ± 0,49 * (1)

12,7 ± 0,58

Примечание. Обозначения как в табл. 1.

Заключение

Анализ результатов морфометрического исследования позволил выявить особенности реакции сосудов печени на добавку в пищу смеси четырёх аминокислот в посттравматический период после перелома костей голени. Обнаруженные увеличения диаметра центральных, междольковых вени и синусоидных капилляров были менее выраженными у мышей, получавших с пищей аминокислотную смесь на фоне изокалорийного, обедненного белком рациона (3-я группа) при сравнении с мышами, содержавшимися на стандартном (1-я группа) и изокалорийном, обедненном белком рационе без добавления аминокислот (2-я группа). Если при переломе костей голени наблюдалось уменьшение диаметра междольковых артерий через 3-е и 7 суток, то при изокалорийном, обедненном белком рационе эти изменения более выражены и длительны (до 28 суток), а применение в этих условиях смеси аминокислот способствовало менее выраженному уменьшению диаметра междольковых артерий.

Таким образом, результаты исследования позволяют заключить, что применение аминокислотной смеси (лейцин, изолейцин, аргинин, метионин в равном весовом соотношении) оказывает протекторное действие на сосуды печени.

Рецензенты:

Лютикова Т.М., д.б.н., профессор кафедры биологии, ГБОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия» Минздрава РФ, г. Омск;

Семченко В.В., д.м.н., профессор кафедры анатомии, гистологии, физиологии и патологической анатомии, ФГБОУ ВПО ОмГАУ им. Столыпина, г. Омск.

Работа поступила в редакцию 16.12.2013.