Статистичний аналіз результатів проводили з використанням пакета програмного забезпечення “Statistica” 6.0 і Microsoft Exel 2000. Вірогідність різниці середніх величин визначали за t - критерієм Стьюдента і U - критеріємМанна - Уітні. Значення р<0,05 вважали вірогідними.
РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ та ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Потенціал навантаження стегнової кістки щурів при різних ступенях механічних впливів. При дії на стегнову кістку стандартного навантаження (Н), яке становило 50% від маси тіла щура, реєструвалися характерні двофазні коливання електричного потенціалу, амплітуда (А) яких сягала 1200 мкВ, а тривалість - 0,5 с.
Перша фаза ПН мала позитивне початкове відхилення й виникала у відповідь на додаток механічного навантаження. Друга фаза виникала при усуненні навантаження. Її початкове відхилення мало зворотну спрямованість, а амплітуда дорівнювала або була близька до амплітуди першої фази. Значення електричного потенціалу (мкВ), що доводиться на одиницю навантаження (г) – (А/Н), перебувала в діапазоні від 1 до 3 мкВ/г. При східчастому збільшенні навантаження від 30 до 100% маси тіла щура амплітуда ПН зростала в експонентній залежності.
У щурів, що перебували в умовах 28-добової жорсткої гіпокінезії, амплітуда ПН стегнової кістки при навантаженнях I, II і III ступеня була на 37, 35 і 23% відповідно менше, ніж у тварин контрольної групи.
Середня амплітуда ПН у контрольних щурів становила 720,0±89,5, 1102,6±10,8 і 1537,6±189,6 мкВ, а у дослідних - 456,8±54,5, 812,8±83,6 і 1287,7± 173,1 мкВ відповідно при навантаженнях I, II і III ступеня. При навантаженнях I і II ступеня розходження в амплітуді ПН між тваринами контрольної та дослідної груп були статистично вірогідними (p<0,05).
Загальна закономірність збільшення амплітуди ПН при збільшенні ступеня навантаження на стегнову кістку була характерна як для контрольних, так і для дослідних щурів. Однак у тварин, які перебували в умовах гіпокінезії, значення приросту амплітуди ПН були завжди менше, ніж у контрольних. Як у контрольних, так і у дослідних щурів значення електричного потенціалу, що доводиться на одиницю навантаження, при впливах I і II ступеня збільшувалися, а III ступеня - зменшувалися. Однак середні значення А/Н у дослідних тварин при навантаженнях I і II ступеня були на 36% менше, ніж у контрольних. При навантаженнях III ступеня вірогідних розходжень в амплітуді ПН і значенні А/Н між контрольними та дослідними тваринами невстановлено.
Дослідження впливу вікових змін кісткової тканини на ПН стегнових кісток проводили на щурах віком 2 , 6 і 24 міс. Загальна тенденція до збільшення амплітуди ПН зі збільшенням навантаження на кістку була властива для тварин усіх вікових груп.
Зростаючи в експонентній залежності, ПН сягав максимальних значень при навантаженнях III ступеня. При всіх ступенях навантаження максимальні амплітуди ПН були зареєстровані у стегнових кістках 6-місячних щурів. У 2-місячних щурів ПН не перевищував 9,1-10,3-11,6% амплітуди ПН 6-місячних тварин при відповідних ступенях навантаження. У 24-місячних тварин ПН був лише 54,5-78,7-81,4% такого показника 6-місячних щурів при відповідних ступенях навантаження. Слід зазначити, що найбільші розходження амплітуди ПН у 2, 6 і 24-місячних щурів були зафіксовані при навантаженнях I та II ступеня.
Незалежно від віку щурів, при збільшенні навантажень від 30 до 50% від маси тіла значення електричного потенціалу, що доводиться на одиницю навантаження, збільшувалися, а при навантаженнях, які сягали 100% від маси тіла - знижувалися.
Максимальне значення цього показника було зареєстровано в 6-місячних щурів і сягало 6,3-7,8 мкВ/г. У 2-місячних щурів він не перевищував 0,8-0,9 мкВ/г, а у щурів 24-місячного віку він зменшувався до 2,8-4,2 мкВ/г.
Пасивні електричні властивості компактної кістки білих щурів при стереотипному функціональному навантаженні. При мультичастотному імпедансометричному тестуванні електрична ємність препаратів стегнової кістки контрольних щурів змінювалася згідно з експонентною залежністю, досягаючи мінімуму на частоті 1 МГц.
Максимальне значення реактивного опору реєстрували на частоті 10 кГц. Воно суттєво зменшувалося як на більш високих, так і на більш низьких частотах. Оскільки реактивний опір відображає стан поляризаційних процесів у біологічних тканинах, можна говорити про те, що на частоті 104 Гц вони сягали максимального ступеня виразності. Властивості частотної динаміки імпедансу й активного опору були дуже близькі. На частотах 104,105 Гц їх значення суттєво не змінювалися, на частотах 102,103Гц вони зростали, а на частоті 106 Гц – зменшувалися.
Для встановлення зв'язку вікових змін структури та складу кістки з її ПЕВ були проведені дослідження на 49 щурах-самцях віком від 1 до 24 міс. Для стегнової кістки одномісячних щурів були характерні низькі значення імпедансу, активного та реактивного опору і високі показники ємності.
Із віком тварини імпеданс, активний і реактивний опір збільшувалися, а ємність зменшувалася. Найбільш значні зміни ПЕВ відзначалися протягом перших 3-4-х місяців життя. У дорослих щурів показники ПЕВ залишалися відносно сталими, а після 18 міс значення імпедансу, активного й реактивного опору починали поступово зменшуватися, а ємності - збільшуватися.
Маса стегнових кісток збільшувалася втричі протягом перших 3-х місяців життя, від 6 до 12 міс - сягала пікових значень, а після 18 міс починала зменшуватися, що свідчило про початок вікової інволюції кісткової тканини. Остеометричні дослідження показали, що діаметр кістковомозкового каналу в період активного росту щурів (1-6 міс) збільшувався істотніше. У тварин віком від 6 до 14 міс його показники залишалися відносно стабільними, а після 14 міс він знову починав збільшуватися. Товщина стінки діафіза в перші 3-4 міс життя щурів також зростала більше ніж удвічі. Потім темпи його приросту істотно сповільнювалися та зберігалися такими до 12-місячного віку. У щурів після 18 міс життя товщина стінки діафіза починала поступово зменшуватись. Аналіз закономірностей вікової динаміки остеометричних показників стегнових кісток щурів дозволив виділити найбільш характерні періоди їх змін. Вони відповідали віку 1-3, 6-14, 18-24 міс і практично повністю збігалися з описаними вище періодами вікових змін ПЕВ кістки. Дослідження вікової динаміки основних складових кісткового матриксу показало, що вміст мінеральних речовин істотно збільшувався у перші 3-4 міс життя щура (з 45,5±1,1 до 56,6±1,6%). Із віком мінералізація кістки продовжувала збільшуватися, але значно меншими темпами. У щурів віком від 12 до 18 міс масова частка мінеральних речовин залишалася стабільно високою (60,4±0,2%), а після 18 міс почала відзначатися чітко виражена тенденція до її зниження. У 24-місячних тварин масова частка мінеральних речовин у складі кісткового матриксу не перевищувала 53,7±1,3%. Вікова динаміка вмісту органічних речовин наближалася до динаміки вмісту мінеральних речовин. У одномісячних щурів масова частка води у кістковій тканині сягала 35,0±1,4%, у щурів 6-місячного віку вона зменшувалася до 17,0±0,3%. У тварин, вік яких перевищував 18 міс, вміст води в кістковій тканині починав поступово збільшуватися й до 24-місячного віку сягав 26,39±1,35%. Щільність кістки також найбільше зростала в перші 3 міс життя щурів. До 18 міс вона залишалася стабільною, а потім починала поступово зменшуватися.
Кореляційний аналіз показав, що між віковими змінами показників гідратації та мінералізації компактної кістки щурів існувала значна зворотна залежність (r=-0,894; р<0,01). Показники вмісту органічних і мінеральних речовин також були пов'язані зворотною кореляційною залежністю, однак ступінь її виразності був значно меншим (r=-0,406; p<0,05). Аналіз кореляційних зв'язків показників ПЕВ і складу кістки показав наявність вірогідного прямого зв'язку між ємністю, вмістом води й органічних речовин (r=+0,858; r=+0,485) та імпедансом, активним і реактивним опором і вмістом мінеральних речовин (r=+0,766; r=+0,765; r=+0,893). Вірогідний зворотний кореляційний зв'язок був виявлений між ємністю і вмістом мінеральних речовин (r=-0,877), а також між імпедансом, активним, реактивним опором і вмістом води (r=-0,594; r=-0,592; r=-0,901) та органічних речовин (r= -0,491; r=-0,392; r=-0,304). Отримані результати свідчать про те, що вікові розходження пасивних електричних властивостей стегнової кістки щурів визначаються особливостями її складу та структури в різні періоди життєвого циклу.
Пасивні електричні властивості кістки при дозованій гіпокінезії. Після 28-добової жорсткої гіпокінезії у 67% дослідних тварин спостерігалися характерні ознаки остеопенії – низька маса й щільність кістки в порівнянні з тваринами контрольної групи. В 33% щурів ці показники не відрізнялися від контролю. Отримані результати свідчили про наявність міжіндивідуальної варіабельності та відносної "інертності" реакції компактної кістки щурів на зменшення функціонального навантаження, що узгоджується з даними інших дослідників. У кістках тварин, що мали ознаки остеопенії, відзначалося вірогідне зменшення об'ємної маси мінеральних речовин (на 15,6%) та збільшення вмісту води (на 10,6%). Порівняльний аналіз показав, що у контрольних тварин щільність сухої кістки сягала 1,95±0,09 мг/мм3, а у тварин, що мали ознаки остеопенії - не перевищувала 1,65±0,13 мг/мм3 (р<0,05). Зменшення функціонального навантаження на кінцівки в умовах жорсткого 28-добового обмеження рухливості істотно не впливало на ріст стегнової кістки в довжину, але помітно знижувало темпи її аппозиційного росту, що призводило до зменшення маси стегнової кістки, середнього діаметра діафіза та просвіту кістковомозкового каналу на 16,6, 19,0 і 20,4% відповідно (p<0,05).
Для ПЕВ препаратів стегнових кісток, що мали ознаки остеопенії, на всьому діапазоні частот були властиві низькі величини електричного імпедансу, активного й реактивного опору і високі показники електричної ємності. Так, на частоті 104 Гц зменшення середньої величини електричного імпедансу сягало 50,1%, реактивного й активного опорів - 80,4 і 50,2% відповідно при збільшенні електричної ємності на 396,0%.