ABSTRACT
The aim: The aim of our study was to determine effect of whole body vibration on the bone tissue remodeling, determine the correlation between bone mineral density, markers of bone metabolism and level of vibration stimulus.
Materials and methods: Four experimental groups Wistar rats were exposed to vertical whole body vibration during 28 days. Blood intake and QCT-scanning of the lumbar spine was performed on the 28th and 56th day of study.
Results: The largest loss of trabecular bone was observed in experimental groups III (0.51g) and IV (1.15g), which was decreasing to 12% (p<0.05) and 14% (p<0.05), respectively, in comparison with the control group. After 56th day of the experiment, bone loss dynamics was the following: in the 1st
group ≤ 10% (p <0.05), in the 2nd ≤ 12% (p <0.05), in the 3rd ≤ 17 % (p <0.05), and 4th ≤ 22% (p <0.05) compared with the control group. Changes in the level of hydroxyproline in the first experimental group were not statistically significant (p>0.05), in the second group – increased by 19.3% compared with the control rates, in the third – by 65.3%, and in the fourth – the level doubled (p<0.05). Increase of free hydroxyproline indicates violations in the balance between destruction and compensatory acceleration of collagen biosynthesis, which gradually decreases up to the 56th day. It has been determined that with the increase in vibration frequency, elevation of osteocalcin level in rats’ blood is observed.
Conclusions: Acceleration 0.51g increases the rate of bone metabolism, causes collagen metabolism disorders, loss of bone mineral mass, which further leads to osteoporosis.
KEY WORDS: bone, whole body vibration, mineral density, bone remodelling
УДК 597.551.2-131:577.3+621.384
Фотобіомодуляційна терапія широко застосовується з метою лікування різних патологічних станів. Дана терапія базується на використанні монохроматичного світлового випромінювання Світло видимого спектру індукує різноманітні – як терапевтичні, так і токсичні – біологічні ефекти на молекулярному та клітинному рівнях. Отриманий ефект залежить від довжини хвилі випромінювання, експозиції та ін. Один із можливих механізмів цього впливу – регуляція прооксидантно- антиоксидантного гомеостазу. Для з’ясування механізму дії електромагнітного випромінювання (ЕМВ) різного спектрального складу досліджено каталазну (КАТ) активність у зародкових клітинах в’юна Misgurnus fossilis L. упродовж ембріогенезу, оскільки зародки в’юна є адекватною системою, яка відображає фізіологічний стан клітини як у нормальних умовах, так і у результаті впливу різноманітних фармакологічних, фізичних та хімічних агентів. Отримані зиготи опромінювали (10 хв) синім і червоним світлодіодами (λ = 460 та 660 нм відповідно). Активність КАТ визначали за здатністю гідроген пероксиду утворювати зі солями молібдену стійкий забарвлений комплекс. Встановлено, що ЕМВ червоного спектру має найбільш виражені біологічні ефекти та викликає достовірні зміни каталазної активності упродовж ембріогенезу щодо контролю та синього світла. Максимум зростання показника припадає на стадію 16 бластомерів, а на стадії 8 і 10 поділів спостерігається поступове зменшення ензиматичної активності. Світло синього спектру тривалістю 10 хв не викликало достовірних змін каталазної активності щодо контролю на ранніх етапах ембріогенезу в’юна. Отримані результати дають змогу припустити, що КАТ, один із ключових ферментів системи антиоксидантного захисту (АОЗ), піддається фотоактивацiї пiд впливом червоного світла.
УДК 577
Нафтохінони відіграють важливу роль серед природних речовин і їхніх синтетичних похідних, оскільки вони мають широкий спектр біологічної активності. Амінокислотні похідні 1,4-нафтохінону мають перспективи практичного використання в медицині та фармакології. Для з’ясування можливого механізму дії амінокислотних похідних 1,4-нафтохінону досліджено вміст ТБК-позитивних продуктів у зародкових клітинах в’юна Misgurnus fossilis L. упродовж ембріогенезу. Зародки прісноводної риби в’юна Misgurnus fossilis L. є зручною й адекватною системою для з’ясування механізмів дії фізичних і хімічних факторів.
Встановлено, що глутамінове похідне 1,4-нафтохінону має найкраще виражені біологічні ефекти та викликало достовірне зростання ТБК-позитивних продуктів упродовж ембріогенезу щодо контролю на стадії 2 та 256 бластомерів (60-та і 270- та хв розвитку зародків) на 47 % і 43 %, відповідно (р≥0,99). На стадіях 16 і 64 бластомери спостерігається тенденція до підвищення вмісту МДА за дії глутамінового похідного 1,4-нафтохінону в концентрації 10-5М, порівняно з контролем. Також на стадії 10-го поділу за впливу глутамінового похідного 1,4-нафтохінону вміст МДА щодо контрольного зразка знижується на 2 %, ймовірно, за рахунок активації ферментативних систем антиоксидантного захисту. Підвищення інтенсивності процесів ліпопероксидації стимулює активацію ферментів антиоксидантної системи. Тому для аналізу прооксидантно-антиоксидантного стану зародків в’юна необхідно дослідити активність ферментів, які забезпечують антиоксидантний захист.
Отримані результати дають змогу припустити, що за дії похідного 1,4-нафтохінону відбувається активація процесів перекисного окиснення ліпідів у зародкових клітинах в’юна Misgurnus fossilis L. упродовж ембріогенезу.
Introduction and aim. Earlier, by applying the water-immersion and restraint stress (WIRS) model, we reproduced primary attributes of stress and found that the severity of the damage to the gastric mucosa correlates with changes in ECG parameters, which indicate myocardial dystrophy. Further, it was found that such a connection is caused by the damaging effect on both targets of increasing the level of parathyroid hormone, as well as the production of aldosterone and catecholamines by enlarged adrenal glands. In addition, an increase in the level of corticosterone and sympathetic tone with a simultaneous decrease in vagal tone as well as serum calcitonin and testosterone cause damage to the gastric mucosa, but not to the myocardium. Such a constellation of neuro-endocrine reactions to stressors determines the severity of damage to the gastric mucosa and myocardium by 73%. The purpose of this study is to find out metabolic and immune accompaniments of electrocardiogram and gastric mucosa parameters in naїve and stressed rats. Material and methods. The experiment is at 18 male and 20 female Wistar rats. Over the 10 days, one animal remained intact and 3 other rats were exposed to WIRS. The next day after stressing, immune and metabolic parameters as well as ECG and gastric mucosa injuries was recorded. Results. Serum levels of Phosphates, Сatalase and α-LP Cholesterol as well as erythrocyte level of Potassium and Na,K-ATPase activity of the erythrocyte are positively correlated with ECG markers of myocardial damage, and negatively correlated with visual markers of damage to the gastric mucosa. Erythrocyte level of Sodium and serum levels of Potassium and Alkaline Phosphatase reflect the intactness of the gastric mucosa only. While serum level of Calcium reflects damage to the gastric mucosa. Taken together, the listed metabolic factors determine the morpho-functional state of the gastric mucosa and myocardium by 72% (R=0.851). Damage to the gastric mucosa and myocardium is more severe, the lower the bactericidal activity of blood neutrophils, and the greater the mass of the thymus. The spleen mass and the content of fibroblasts in the thymus are negatively correlated only with the severity of damage to the gastric mucosa, while the percentages of reticulocytes and lymphoblasts in the spleen are positively correlated with it. Finally, the higher the percentage of macrophages in the thymus, the deeper the damage to the myocardium. The canonical correlation between the listed immune parameters and markers of the two targets of stressors is very strong (R=0.809). Conclusion. Water-immersion and restraint stress causes changes in the neuro-endocrine-immune complex, which lead to changes in the metabolome and damage to the gastric mucosa and myocardium.
Introduction and aim. Earlier our group showed that the Ukrainian phytocomposition “Balm Truskavets’” (UPhCBT) exerts classical adaptogenic effects on parameters of neuro-endocrine-immune complex as well as biophotonics and acupuncture in humans with maladaptation. The list of important properties of adaptogens includes their stress-limiting effect, which is usually tested in an experiment. Therefore, the purpose of this study was to identify modulating effects of UPhCBT on post-stress changes in neuro-endocrine-immune complex, metabolome, electrocardiogram (ECG), and gastric mucosa at rats. Material and methods. The experiment is at 18 male and 20 female Wistar rats. 10 animals remained intact with free access to tap daily water. Rats of the control group for 7 days loaded through a tube with same tap daily water (2 mL once), while the animals of main groups received according to a similar scheme 0,1 mL of PhCBT dissolved in 2 mL of daily water or bottled table water “Truskavetska”™. Over the next 10 days, one animal remained intact and 3 other rats were exposed to acute (4 hours) water-immersion and restraint stress. The next day after stressing, EEG, endocrine, immune and metabolic parameters as well as gastric mucosa injuries was recorded. Results. Acute stress causes in control animals an increase in sympathetic tone, serum levels of catecholamines and corticosterone, combined with a decrease in vagal tone and serum testosterone levels. Such a neuro-endocrine reaction is accompanied by damage to the myocardium and gastric mucosa, an increase in the percentage of macrophages and fibroblasts in the thymus, entropy in the spleen, natural killer cells in the blood. Instead, the mass of the spleen and the percentage of lymphoblasts in it, theophylline-sensitive T-lymphocytes in the blood, the content of α-LP cholesterol in the serum, as well as the catalase and Na,K-ATPase activity of erythrocytes, decrease. Preventive use of phytocomposition, first of all, minimizes or even completely prevents damage to the myocardium and adverse post-stress deviations from the norm of listed parameters. Secondly, it initiates an increase in the level of PTH and the activity of serum acid phosphatase, the percentage of reticulocytes in the spleen and the intensity of phagocytosis of blood neutrophils, but at the same time a decrease in their bactericidal activity, as well as the percentage of monocytes and B-lymphocytes in the blood. Thirdly, it potentiates the post-stress increase in sympathetic tone and damage to the gastric mucosa, as well as natural killers, on the one hand, and the decrease in vagal tone, the level of testosterone in the serum, as well as the mass of the spleen - on the other hand. Fourthly, it reverses the activity of catalase of erythrocytes and the entropy of the splenocytogram. Conclusion. Ukrainian phytocomposition “Balm Truskavets” has a generally favorable adaptogenic effect on the post-stress state of the neuro-endocrine-immune complex and metabolome. However, there are certain adverse effects as the so-called adaptation fee.