РОЗДІЛ 2.
МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ.
2.1. Обґрунтування методики проведення експериментів з моделюванням гіпокінезії.
Освоєння людиною космічного простору почалося з того, що в комос посилали тварин. Це були тварини різних класів: комахи та миші, (1960), собаки (зокрема, Бєлка та Стрєлка, 1960) та нелюдиноподібні мавпи. Вагомим внеском були експерименти на тваринах у місії серії "БІОН" 1-11. Але при проведенні досліджень на тваринах в умовах космічного польоту виникають певні складнощі. По-перше, це, звісно, висока вартість подібних експериментів. По-друге, це той факт, що тварини в космосі, зокрема, щури, є фактором потенційної небезпеки для космонавтів через те, що вони можуть вибратися з кліток і пошкодити дроти, отже, можуть вивести з ладу систему життєзабезпечення космічного корабля чи станції. Нарешті, забезпечення нормальної життедіяльності піддослідних тварин у космосі потребує дотримання екіпажем певних, досить складних вимог. Враховуючи вищевказане, для вивчення впливу факторів космічного польоту на живі організми актуальним є застосування наземних модельних експериментів, у тому числі з метою зняття опорного навантаження на кістковий скелет: антиортостатичної гіпокінезії, розвантаження задніх кінцівок - метод "вивішування", метода "сухої" імерсії тощо.
Модель розвантаження задніх кінцівок щурів використовувалася для вивчення змін, що відбуваються в організмі тварини протягом експерименту. Задні кінцівки піднімаються з метою зняття опорного навантаження, тоді як передні кінцівки залишаються навантаженими [166].
Вперше моделювання мікрогравітації шляхом "вивішування" щурів за хвіст був запропонований Saiki H. зі співавторами [154]. Однак його модель не давала змоги шурам вільно пересуватися та провокувала стресову відповідь тварин. У 1979 р. Morey вперше запропонувала методику вивішування щурів "за хвіст" (задні кінцівки тварин в цьому випадку трохи піднімаються) [119]. В 1980 р. Ільїн Е. та Новиков В. модифікували систему "вивішування" щурів, запропонувавши конструктивне рішення - стенд, завдяки якому зводились до мінімуму небажані побічні ефекти при обмежуванні рухливості щурів та розвантаженні їх задніх кінцівок [118]. В 1980 р. Musacchia X. зі співавторами. [121] запропонував методику зниження куту підвішування для мінімізації стресової реакції тварин (35?).
В експериментах за допомогою порівняльного аналізу результатів обстеження експериментальних щурів протягом однакового часу перебування в умовах невагомості на біосупутниках "Космос- 1667" і за умов "вивішування" на стенді, виявлені подібні тенденції в змінах маси тіла тварин, а також у процесах, що відбуваються в кістковій тканині [7].
В моделі розвантаження задні кінцівки піднімаються з метою функціонального розвантаження, тоді як передні кінцівки залишаються навантаженими. Така позиція тварин викликає переміщення цефалічної рідини та м'язово-скелетне розвантаження, подібне до того, яке виникає в коcмічному польоті [166, 169].
Доцільність використання саме цього методу підтверджується також іншими дослідженнями. Так, Wronski Т та ін. [202] порівнювали дві моделі симуляції невагомості: підвішування щурів за хвіст та підвішування за задню частину тіла. Встановлено, що, по-перше, щури, підвішені за задню частину тіла не досягали нормальної ваги на відміну від щурів, підвішених за хвіст. Досягнення щурами, підвішеними за хвіст, нормальної ваги свідчить про менший травматизм та меншу ступінь стресу цього метода підвішування та його більшу придатність для оцінки впливу симульованої невагомості на гомеостаз скелету.
Стать тварин також має значення для експериментального дослідження. В експериментах Hefferan T. зі співавторами [76] на 6-місячних щурах лінії Fisher 344 з використанням моделі "вивішування" протягом 2-х тижнів було показано, що, хоча у самиць і самців відрізнялися деякі показникі кісткової маси, гістоструктури та метаболізму, механізми відповіді організму на функціональне розвантаження були однаковими. Не було виявлено достовірної різниці між самцями і самицями у ступені втрати кісткової маси внасліок модельованої гіпокінезії.
Застосування методу "вивішування" та його модифікації для оптимізації досліджень є необхідним для створення досконалої наземної експериментальної системи, яка здатна відтворювати найголовніші аспекти впливу стато-динамічного розвантаження на організм ссавців для більш досконалого пізнання дії космічного польоту або тривалого постільного режиму на організм людини з метою вивчення патологічних змін в організмі в наземних контрольованих умовах [3, 166].
2.2. Експерименти з гіпокінезії та мікрогравітації, об'єкти
та матеріал дослідження.
2.2.1 Модельована гіпокінезія.
В нашому дослідженні для вивчення впливу опорного розвантаження на кісткові структури і процеси остеокластичної резорбції використана методика "вивішування" за хвіст, розроблена Morey-Holton Е. та Wronski в 1981р. та модифікована А. Я. Капланським та Г. І. Дурновою (ГНЦ Інститут медико-біологічних проблем, РАН, Москва, Росія).
Об'єктом дослідження слугували білі щури лінії Wistar, що утримуються у віварії відділу цитології та гістогенеза Інституту зоології НАН України (база "Феофанія").
Нами був опрацьований оптимальний режим із "вивішування" білих щурів у спеціально облаштованих клітках віварію відділу. В якості стенду для "вивішування" використовуються клітки для кролів, в яких сітчасті стінки замінені на пластик. В верхній частині клітки на горизонтальному металевому стрижні встановлений рухливий карабін з підвіскою, яка з іншого боку закріплювалась на корені хвоста тварини на обгортці з гігроскопічного лейкопластира. При цьому щури вільно пересувалися на передніх кінцівках до води й кормів. Кут, під яким "вивішувалася" тварина, складав 35°. При такому куті голова і передні кінцівки щурів знаходилися в одній площині, а задні кінцівки не торкалися підлоги і не чіплялися за будь-які виступи всередині клітки.
Було по