CC BY
4УДК 615.9:591.47:591.8
Р.Р. Якупов, С.И. Рахматуллин, Ф.А. Каюмов, Р.Б. Ибатуллина1
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ СТЕРОИДНОМ ОСТЕОПОРОЗЕ У КРЫС
ГОУ ВПО Башкирский государственный медицинский университет Росздрава, Уфа;
1ФГУН НИИ медицины труда и экологии человека Роспотребнадзора, Уфа
Показано, что в условиях эксперимента введение преднизолона у крыс приводит к остео-порозу. Однократное введение эмбриональной ткани в костно-мозговой канал бедренной кости экспериментального животного 0,5 мл гомогената ткани 10-дневного эмбриона способствует развитию восстановительных процессов в костной ткани, ускоряет ее ремоделирование, способствует уменьшению деструктивных процессов костной ткани при остеопорозе.
Ключевые слова: крысы, стероидный остеопороз, восстановление структуры кости.
R.R. Yakupov, S.I. Rakhmatullin, F.A. Kayumov, R.B. Ibatullina. Experimental steroid osteoporosis in rats and the way to restore the bone tissue structure. Experimental prednisolone administration has been shown to cause osteoporosis in animals. A single administration of fetal tissue — 10-day fetal homogeneous tissue at a dose of 0,5 mg into the experimental animal femur improves the bone tissue structure, hastens its remodeling, contributes to elimination of the bone tissue pathologic process in osteoporosis.
Key words: rats, steroids, osteoporosis, bone structure restoration.
Остеопороз является актуальной проблемой современной медицины как патология, имеющая большую распространенность, ведущая к снижению трудоспособности и качества жизни. Остеопороз занимает третье место по частоте встречаемости после сердечно-сосудистых заболеваний, а как причина инвалидности больных и их смертности, в основном, от осложнений при переломах проксимального отдела бедренной кости, занимает четвертое место среди неинфекционных заболеваний [1, 4]. Одним из этиологических факторов остеопороза является применение глюкокортикостероидов при лечении бронхиальной астмы, ревматоидного артрита и других патологий. Изменения костной ткани и маркеров костного метаболизма при стероидном остеопорозе изучены недостаточно, что определяет актуальность исследования.
Целью работы было изучение изменений костной ткани и метаболизма кальция лабораторных животных при экспериментальном стероидном остеопорозе и эффективности применения эмбриональных стволовых клеток для лечения остеопороза.
М а т е р и а л и м е т о д и к и. Эксперименты были проведены на 50 крысах-самцах линии Вистар, массой 200—250 г, которые были разделены на две группы. Животным первой группы (40 крыс) вводили внутрижелудочно преднизолон
в дозе 50 мг/кг в течение 14 дней по описанной модели [4]. Вторая группа служила контролем — интактные крысы (10 животных), которые получали эквивалентный объем дистиллированной воды. После окончания эксперимента на 14-й день в крови и моче животных определяли содержание кальция, неорганического фосфата [3].
Для исследования брали фрагменты диафиза верхней и нижней трети бедра, грудопояснич-ного отдела позвоночника. После необходимой фиксации в 10% формалине взятый материал был обызвествлен в 7% азотной кислоте. Часть срезов была изготовлена в криостате при температуре -20 °С, другую часть уплотнили с помощью парафина. Все срезы толщиной 10 мкм окрашивались гематоксилин-эозином.
Для получения материала для трансплантации у беременных крыс под эфирным наркозом выделяли эмбрионы на 10-й день. Забор гомогената проводили путем набора всей массы эмбриона в шприц.
Под эфирным наркозом у опытной группы со стероидным остеопорозом шилом проходили под надколенником в костно-мозговой канал правого бедра. Далее шприцем вводили 0,5 мл гомогената из клеток эмбриона в костномозговой канал. В контрольной группе животных в костно-мозговой канал правого бедра введено 0,5 мл 0,9 % раствора №С1. Гистологическое
исследование проводилось методами световой микроскопии и морфометрии.
Для статистической обработки материала эксперимента использовали видеокомплекс «Диа-Морф» (Москва) с программным продуктом «Microsoft Excel». Статическую обработку полученных данных проводили на основе расчета средних арифметических и их ошибок. Различия показателей, по сравнению с контролем и между группами, определялись методом вариационной статистики с использованием критерия Стью-дента. Различия значений считали достоверными при р<0,05.
Содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии с требованиями «Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу МЗ СССР от 12.08.1977 г. № 755).
Р е з у л ь т а т ы и с с л е д о в а н и я. Как известно, в сыворотке крови кальций находится в 3 фракциях: от общего количества кальция 50% — ионизированный, 40% — связанный с белками и 10% — связанный с цитратными и фосфатными ионами [4]. В наших исследованиях в уровне содержания ионизированного и общего кальция, неорганического фосфата в сыворотке крови не выявлено различий у животных опытной группы по сравнению с контролем (таблица). Но вместе с тем, в моче опытной группы крыс обнаружено значительное увеличение концентрации кальция по сравнению со здоровыми крысами.
У крыс опытной группы после введения пред-низолона в течение 14 дней определяется выраженное изменение гистоструктуры трубчатой кости. Костные перекладины, образованные тонковолокнистой костью, имеют неровные контуры, многие из них разветвлены и сильно истончены. Остеоциты, расположенные в костных полостях, имеют различную форму, многие из них удлиненной, овальной или угловатой формы. Ядра остеоцитов базофильны, хроматин плотный
и на этом фоне ядрышки не определяются. Цитоплазма клеток также характеризуется базофиль-ным оттенком. В то же время довольно часто встречаются остеоциты на стадии разрушения, когда клетки слабо воспринимают красители, ядра таких клеток подвергаются кариопикнозу, кариолизису или кариорексису.
Выявлено, что достаточно большие участки костных перекладин лишены остеоцитов и встречаются участки костной ткани с базофильно выраженным оссеомукоидом, базофилия межклеточного вещества распределяется неравномерно по ходу костных пластинок, да и костные клетки распределяются хаотично в костных полостях. В расширенных межбалочных пространствах определяются фибробластические клетки.
Часть остеоцитов располагается очень поверхностно в костных перекладинах. Однако среди обызвествленного межклеточного вещества встречаются небольшие участки костной ткани, подвергающиеся деструктивным процессам, при этом в центральной части таких участков межклеточное вещество слабо воспринимает красители, поэтому такие участки выглядят в виде светлых островков. Клеточные элементы, расположенные в таких зонах, округлой или овальной формы, они достигают довольно крупных размеров. Ядро таких клеток уплотнено, хроматин плотный, цитоплазма слабо воспринимает красители, однако цитоплазма клеток выявляется четко. Вокруг деструктивно измененных остеоцитов выстраиваются остеоциты с базофильной цитоплазмой. Ядра таких клеток также базофильны. Вполне вероятно, что в очаге деструкции происходят два противоположных процесса, в ответ на разрушение костной ткани одновременно идет процесс регенерации. В расширенных межбалочных пространствах начинают появляться фибробластические клетки.
Трансплантация эмбриональных клеток в костно-мозговой канал взрослых животных на фоне экспериментального стероидного остео-пороза привела к частичному регрессу остео-
Содержание ионизированного и общего кальция, фосфата в биосредах крыс после многократного введения преднизолона, ммоль/л
Группа животных Показатели
Кальций ионизированный Неорганический фосфат Кальций общий
Кровь Кровь Моча
Опыт, n=21 1,2 ± 0,32 1,94±0,06 2,07±0,05 4,8±0,51*
Контроль, n=10 1,2 ± 0,01 1,9±0,2 2,17±0,08 0,97±0,42
Примечание: * р<0,05 в сравнении с группой контроля (интактные крысы).
поротических изменений в кости с 12-го дня наблюдения. На 25-й день наблюдения обеспечивалось восстановление костного дифферона: стволовых, полустволовых клеток, остеобластов и остеоцитов.
Одновременно эти клетки вырабатывали межклеточное вещество. Все это способствовало устранению патологического процесса костной ткани при остеопорозе, ее ремоделированию и снижению интенсивности развития основного патологического процесса: уменьшение диаметра костно-мозгового канала, увеличение толщины корковой пластинки, повышение объемной плотности костной ткани.
В ы в о д ы. 1. У крыс в условиях экспериментального стероидного остеопороза нарушается ремоделирование костной ткани с преобладанием резорбтивных процессов: увеличение диаметра костно-мозгового канала, уменьшение толщины кортикальной пластинки и снижение новообразованной костной ткани, объемной плотности губчатой кости. В губчатой и трубчатой костной ткани отмечаются выраженные деструктивные процессы, сопровождающиеся уменьшением количества остеоцитов, расширением межбалочных пространств, которые заполняются волокнистой соединительной тканью. В результате таких преобразований снижается прочность костной ткани и создаются условия для деформации и перелома кости. 2. Трансплантация эм-
бриональных клеток в костно-мозговой канал взрослых животных на фоне экспериментального стероидного остеопороза обеспечивает восстановление костного дифферона: стволовых, полустволовых клеток, остеобластов и остеоцитов, что способствует устранению патологического процесса костной ткани. 3. Возможность применения полученных результатов в клинике требует дальнейших исследований (нами получено положительное решение о выдаче патента на изобретение от 17.06.2009 г. на способ лечения остеопороза, путем введения гомогената эмбриональных клеток в костно-мозговой канал в эксперименте, заявка на изобретение зарегистрирована
14.07.2008 г. № 2008128905).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дедух Н.В., Маколинец В.И., Малышкина С.В. // Проблемы остеологии. Киев: Т.4. № 1,2. 2001. С.57—58.
2. Зиганшина Л.Е., Бурнашова З.А., Валеева И.Х. и др. // Экспериментальная и клиническая фармакология.
2000. №6. С.39—42.
3. Проблема нормы в токсикологии (современные представления и методические подходы, основные параметры и константы) / И.М. Трахтенберг, Р.Е. Сова, В.О. Шефтель и др. М.: Медицина, 1991. 208 с.
4. Руководство по остеопорозу // Под ред. Л.И. Беневоленской. М.: БИНОМ. 2003. 524с.
Поступила 21.09.09
ПЕРЕЧЕНЬ ПУБЛИКАЦИЙ В ЖУРНАЛЕ «МЕДИЦИНА ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННАЯ ЭКОЛОГИЯ» В 2009 ГОДУ
Агзамова Г.С., Алиева А.М. Клинические особенности течения токсических гепатитов и их лечение (обзор литературы), № 12 (44)
Антошина Л.И., Павловская Н.А. Биохимические маркеры воздействия вибрации на организм работающих и их критериальная оценка, № 12 (22) Антошина Л.И., Сааркоппель Л.М., Павловская Н.А. Действие вибрации на биохимические показатели, характеризующие окислительный метаболизм, иммунитет, обмен мышечной и соединительной тканей (обзор литературы), № 2 (32)
Артамонова В.Г., Басова О.Н., Лашина Е.Л. Эффективность реабилитации больных с профессиональной патологией органов дыхания в промышленности нерудных строительных материалов, № 6 (18) Аскарова З.Ф., Аскаров Р.А. Показатели заболеваемости работников горнодобывающих предприятий Южного Урала, № 10 (22)
Афанасьева Р.Ф., Прокопенко Л.В. Биологический возраст как критерий оценки условий труда (на примере производства титановых сплавов), № 2 (1) Афанасьева Р.Ф., Прокопенко Л.В., Киладзе Н.А., Константинов Е.И. Сравнительная оценка теплового состояния работающих в нагревающем микроклимате в теплый и холодный периоды года,
№ 12 (38)
Ахметов И.И. Использование ДНК—технологий для определения предрасположенности к оптимальной двигательной деятельности, № 6 (28)
Бабаков В.Н., Гончаров Н.В., Радилов А.С., Глашкина, Подольская Е.П., Ермолаева Е.Е., Шилов В.В., Прокофьева Д.С., Войтенко Н.Г., Егоров Н.А. Новые подходы к раннему выявлению хронической интоксикации фосфорорганическими веществами у работников объектов уничтожения химического оружия, № 4 (23)
