CC BY
158
УДК 615.9:591.47:591.8
P.P. якупов, С.И. Рахматуллин, Р.Б. ибатуллина1, Ф.А. Каюмов
экспериментальным остЕопороз у крыс
ГОУ ВПО Башкирский государственный медицинский университет Росздрава (Уфа) ФГУН Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека Роспотребнадзора (Уфа)
Показано, что в условиях эксперимента введение преднизолона у животных приводит к остеопорозу, что подтверждается, повышенным, содержанием, кальция в моче, кроме того, выявлены, выраженные изменения гистоструктуры, трубчатой кости.
Ключевые слова: крысы, стероиды, остеопороз, гистологическая структура кости
OSTEOPOROSiS iN EXPERiMENTAL RATS
R.R. Yakupov, S.I. Rakhmatullin, R.B. Ibatullina1, F.A. Kayumov
Bashkirian State Medical University, Ufa 1Ufa Institute of Occupational Health and Human Ecology, Ufa
It has been shown that experimental administration of prednisolone to the animals causes osteoporosis, calcium, withdrawal from the bones. This is confirmed, by its increasing content in urine. In addition, marked, histrostructural changes in the tube bone have been detected.
Key words: rats, steroids, osteoporosis, bone histologic structure
Остеопороз — самое частое метаболическое заболевание скелета, которое характеризуется дисбалансом процессов костного ремоделирования и прогрессирующим снижением костной массы в единице объема кости по отношению к нормальному показателю, нарушением микроархитектоники костной ткани, приводящим к повышенной хрупкости костей [1, 3]. Диагностика остеопороза в клинической практике, как правило, основана на лучевых методах исследования. При этом изменения костной ткани и маркеров костного метаболизма изучены недостаточно, что определяет актуальность исследования.
Целью работы было изучение гомеостаза кальция, оценка состояния костной системы лабораторных животных при экспериментальном стероидном остепорозе.
методика
Эксперименты были проведены на 50 крысах-самцах линии Вистар, массой 200 — 250 г, полученных в Башкирском государственном медицинском университете, которые были разделены на две группы. Животным первой группы (40 крыс) под эфирным наркозом 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 день в крови и моче животных определяли содержание кальция [2]. Для оценки состояния костной системы проводились гистологические исследования. Для этого, после декапитации, брали фрагменты диафиза верхней и нижней трети бедра, грудопоясничного отдела позвоночника. После фиксации
в 10%-ном формалине взятый материал был обызвествлен в 7%-ной 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.
Содержание, питание, уход за животными и выведение их из эксперимента осуществляли в соответствии с требованиями «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу МЗ СССР от 12.08.1977 г. № 755).
Статистическую 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 Стьюдента. Различия значений считали достоверными при р < 0,05.
результаты
Как известно, в сыворотке крови кальций находится в трех фракциях: ионизированный (50 % от общего количества кальция), 40 % кальция связано с белками и 10 % кальция связано с цитратными и фосфатными ионами [3]. Оценка содержания ионизированного кальция и общего кальция (Са+ + иониз., общ.), неорганического фосфата в сыворотке крови не выявила различий в уровне его у животных опытной группы по сравнению с контролем (табл. 1). Но вместе с тем, в опытной группе крыс в моче обнаружено значительное увеличение концентрации общего кальция по сравнению со здоровыми крысами.
У крыс опытной группы, после многократного введения преднизолона определяется выраженное изменение гистоструктуры трубчатой кости
Таблица 1
Содержание ионизированного и общего кальция, фосфата в биосредах крыс после многократного введения
преднизолона, ммоль/л
Группа животных Показатели
л ++ Са ионизированным Неорганический фосфат Са ++общий
кровь кровь моча
Опыт (п = 21) 1,2 ± 0,32 1,94 ± 0,06 2,07 ± 0,05 4,8 ± 0,51*
Контроль (п = 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).
(рис. 1). 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 остеоци-тов базофильны, хроматин плотный и на этом фоне ядрышки не определяются. Цитоплазма клеток также характеризуется базофильным 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 остеомукоидом (рис. 2), базофилия межклеточного вещества распределяется неравномерно по ходу костных пластинок, также костные клетки распределяются хаотично в костных полостях.
Часть остеоцитов располагается 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, достигают довольно крупных размеров. Ядро 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, в очаге деструкции происходят два противоположных процесса, в ответ на разрушение костной ткани одновременно идет процесс регенерации. В расширенных межбалочных пространствах определяются фибробластические клетки.
У контрольной группы животных трубчатая кость в области диафиза состоит из наружных и внутренних общих пластинок и остеона между ними. На рисунке 3 определяется наружная генеральная пластинка, состоящая из костных пластинок, и между ними остеоциты, расположенные в костных полостях. К костной пластинке прилегает надкостница, где выделяют внутренний и наружный слои. Во внутреннем слое располагаются малодифференцированные клетки, в том числе остеобласты. К наружному волокнистому слою прикрепляется поперечнополосатая мышечная ткань. Костные пластинки вокруг кровеносных сосудов образуют остеонную систему, состоящую из клеток и межклеточного вещества. Внутренняя общая пластинка с внутренней стороны, со стороны костномозговой полости, покрыта эностом.
Рис. 1. Неровные контуры костных перекладин при остеопо-розе трубчатой кости. Окраска гематоксилин-эозин. Микрофото, ок. 10, об. 20.
Рис. 2. Деформация костных перекладин трубчатой кости на фоне стероидного остеопороза. Окраска гематоксилин-эозин. Микрофото, ок. 10, об. 40.
Рис. 3. Пластинчатая кость и надкостница контрольной группы животных. Окраска гематоксилин-эозин. Микрофото, ок. 10, об. 40.
Кровеносные сосуды костной ткани умеренного кровенаполнения (рис. 3).
Оценка маркеров костного метаболизма у крыс в условиях экспериментального стероидного остео-пороза выявила следующие особенности: у крыс основной группы по сравнению со здоровыми крысами в моче выявлено значительное увеличение концентрации кальция. Но вместе с тем, уровень кальция в крови как ионизированного, так и общего, не отличался у экспериментальных животных по сравнению с группой контроля.
Гистологические исследования показали, что в губчатой и трубчатой костной ткани отмечаются
выраженные деструктивные процессы, сопровождающиеся уменьшением количества остеоцитов, расширением межбалочных пространств, которые заполнены волокнистой соединительной тканью. В результате таких преобразований снижается прочность костной ткани, и создаются условия для деформации и перелома кости.
Нами разработан способ изменения структуры костной ткани при экспериментальном остеопо-розе (заявка на изобретение зарегистрирована в Федеральном Институте промышленной собственности 14.07.2008 г. № 2008128905 и находится на рассмотрении).
литература
1. Дедух Н.В. Экспериментально-клинические аспекты применения миакальцика в ортопедии и травматологии / Н.В. Дедух, В.И. Маколинец, С.В. Малышкина // Проблемы остеологии, Киев.
- Т. 4. - № 1, 2. - 2001. - С. 57-58.
2. Проблема нормы в токсикологии (современные представления и методические подходы, основные параметры и константы) / И.М. Трахтенберг [и др.] / Под ред. И.М. Трахтенберга. - М.: Медицина, 1991. - 208 с.
3. Рожинская Л.Я. Системный остеопороз: Справочник / Л.Я. Рожинская. - М.: КРОН-ПРЕСС. - 1996. - 194 с.
4. Сравнительное изучение эффективности димефосфона и ксидифона при стероидном остео-порозе у крыс / Л.Е. Зиганшина [и др.] // Экспериментальная и клиническая фармакология. - 2000.
- № 6. - С. 39-42.
Сведения об авторах:
ГОУ ВПО Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, ул. Ленина, 3
Якупов Расуль Радикович, доцент кафедры травматологии и ортопедии, кандидат медицинских наук, тел./факс: (347) 256-14-19, e-mail: rasulr@mail.ru.
Рахматуллин Салават Ибрагимович, проректор по административно-хозяйственной и социальной работе, кандидат медицинских наук, (347) 272-89-76, 272-89-76, e-mail: rsalavat@mail.ru.
Каюмов Фарит Амирьянович, профессор кафедры гистологии, доктор медицинских наук, профессор(347) 272-86-73. ФГУН Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека Роспотребнадзора, г. Уфа 450106, ул. Кувыкина, 94 (347) 25545-66, 255-56-84
Ибатуллина Рифа Бареевна, старший научный сотрудник отдела промышленной токсикологии, доктор медицинских наук, старший научный сотрудник
