CC BY
105
экс
КОРРЕКЦИЯ ОСТЕОПОРОЗА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Пузиков А. М.
Osteoporosis correction in experiment
A.M. Puzikov
Резюме
Остеопороз моделировали на крысах путем хронического введения омепразола или серотонина в течение 6 месяцев; исследовали состояние костной ткани при моделировании фиброза печени и введении серотонина на фоне фиброза печени. Исследовали содержание Са, Р, щелочной фосфатазы, альбуминов, креатинина в сыворотке крови и содержания Са, Р, Mg и Fe в костной ткани. Обнаружено, что введение мезенхимальных стромальных клеток уменьшает выраженность остеопороза. Исследовали влияния альфакальцидола на течение экспериментального остеопороза на следующих экспериментальных группах крыс: с двусторонней овариэкто-мией, с двусторонней овариэктомией и введением омепразола, с введением серотонина, с введением серотонина и двусторонней овариэктомией, с моделью фиброза печени, с моделью фиброза печени и введением серотонина. Введение альфакальцидола во всех экспериментальных группах усиливало остеогенез.
Ключевые слова: остеопороз; фиброз печени; мезенхимальные стромальные клетки; серотонин; альфакальцидол Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология 2014;102 (2):25-31
Summary
Osteoporosis is simulated in rats by chronic administration of omeprazole or serotonin for 6 months; investigated bone status in the model of liver fibrosis and the administration of serotonin against liver fibrosis. The following experimental groups of rats: with bilateral ovariectomy, with bilateral ovariectomy and administration of omeprazole, with the introduction of serotonin, with serotonin administration and bilateral ovariectomy, with model of liver fibrosis, with liver fibrosis model and administration of serotonin were used. The content of Ca, P, alkaline phosphatase, albumin, serum creatinine, and the content of Ca, P, Mg and Fe in the bone was determined. It was found that the administration of mesenchymal stromal cells reduces the severity of osteoporosis. The effects of alfacalcidol on experimental osteoporosis was investigated. ntroduction of alfacalcidol in all experimental groups increased the bone formation.
Корреспондент: А. М. Пузиков — сотрудник лаборатории клинической физиологии МКНЦ ДЗМ Московский клинический научно-практический центр ДЗ г. Москвы
Moscow Clinical Science and Practical Center, Moscow HD E-mail: lychkova@mail.ru
Keywords: osteoporosis; liver fibrosis; mesenchymal stromal cells; serotonin; alfacalcidol Eksperimental'naya i Klinicheskaya Gastroenterologiya 2014;102 (2):25-31
Остеопороз — самое частое метаболическое заболевание костной системы, характеризующееся уменьшением массы костной ткани в единице ее объема, приводящее к хрупкости и переломам костей [1]. Костная ткань представляет собой органический матрикс, импрегнированный аморфным Са3 (Р04) 2 и кристаллами гидросиапатита кальция, синтезируемого в клетках остеобластов костной ткани. В структуре гидроксиапатита кальция костной ткани содержатся помимо Са2+,
РО43следующие катионы и анионы: Ыа+, К+, Мд2+, Бе2+, С1- [2], что представляется интересным для изучения при экспериментальном остеопорозе. Биохимические маркеры костного метаболизма исследуют для оценки скорости протекания процессов костного ремоделирования и диагностики остеопороза с высоким или низким темпом костного обмена, разобщенности или дисбаланса его составляющих: костной резорбции и косте-образования.
В костной ткани присутствуют серотонин и его рецепторы, а также серотониновый транспортер и ферменты синтеза (триптофангидроксилаза) и окисления индоламина (МАО-А). Остеобласты и остеоциты могут синтезировать и захватывать серотонин, экспрессируют серотониновый транспортер (5-НТТ) и функциональные рецепторы се-ротонина [3].
Остеодистрофия при фиброзе печени развивается прежде всего как результат мальабсорб-ции витамина Э и Са [4], нарушения метаболизма эстрогенов и тестостерона, нарушения белкового и углеводного обмена, а также обмена меди, необходимой в качестве кофактора для второго этапа синтеза коллагена [5].
Поддерживать прочность костей помогают сбалансированный рацион, богатый кальцием. Риск
Материал и методы исследования
Эксперименты с введением серотонина и мезенхи-мальных стромальных клеток выполнены на 35 белых крысах-самках линии Вистар весом 220-250 г, содержащихся на стандартном рационе питания и свободном доступе к пище и воде в условиях вивария. Остеопороз моделировали введением оме-празола в дозе 0,3-0,4 мг/кг перорально в течение 6 месяцев (1-я группа); остеопороз моделировали введением серотонина в дозе 50 мкг/кг в течение
6 месяцев (2-я группа); остеопороз моделировали при фиброзе печени 4-6-кратным введением СС14 в течение 3 месяцев (3-я группа), 4-й группе крыс с фиброзом печени дополнительно вводили серотонин в дозе 50 мкг/кг в течение 6 месяцев; 5-й группе крыс с фиброзом печени дополнительно вводили МСК в дозе 0,5 млн.
Эксперименты с введением альфакальцидола выполнены на белых крысах-самках линии Вистар весом 210-230 г, которые содержались на стандартном рационе питания. Животные составили
7 экспериментальных групп: шестой группе животных проводили двустороннюю овариэктомию с последующим пероральным приемом альфакальцидола в дозе 0,0025-0,003 мкг/кг еженедельно в течение 6 месяцев, седьмой группе животных вводили перорально омепразол в дозе 0,3-0,4 мг/кг и перорально альфакальцидола в дозе 0,0025-0,003 мкг/кг еженедельно в течение 6 месяцев, восьмой группе животных проводили двустороннюю овариэктомию, вводили омепразол в дозе 0,3-0,4 мг/кг и перорально альфакальцидол в дозе 0,0025-0,003 мкг/кг еженедельно в течение 6 месяцев; девятой группе животных вводили серотонин в дозе 50-100 мкг/кг еженедельно в течение 6 месяцев внутримышечно и перорально альфакальцидол в дозе 0,0025-0,003 мкг/кг еженедельно в течении 6 месяцев; десятой группе животных проводили
остеопороза возрастает при курении и применении некоторых фармакологических препаратов, например ингибиторов протонного насоса [6]. Одним из препаратов коррекции остеопороза является альфакальцидол — регулятор обмена кальция и фосфора, предшественник активного метаболита витамина Э3 [7]. Другим возможным средством коррекции фосфорно-кальциевого обмена могут являться мезенхимальные стромальные клетки. Однако способы моделирования системного остео-пороза и оценки его тяжести разработаны недостаточно, что сдерживает апробацию и внедрение новых лечебных технологий и препаратов в клинике.
Цель — выявить влияние серотонина, омепра-зола, фиброза печени, альфакальцидола и мезен-химальных стромальных клеток (МСК) на течение остеопороза.
двустороннюю овариэктомию, вводили серотонин в дозе 50-100 мкг/кг еженедельно в течение 6 месяцев внутримышечно и перорально альфакальцидол в дозе 0,0025-0,003 мкг/кг еженедельно в течение 6 месяцев; одиннадцатой группе животных моделировали фиброз печени 6-кратным введением CCl4 в течение 3 месяцев с последующим 6-месячным пероральным введением альфакальцидола в дозе 0,0025-0,003 мкг/кг еженедельно; двенадцатой группе животных моделировали фиброз печени 6-кратным введением CCl4 в течение 3 месяцев с последующим 6-месячным пероральным введением альфакальцидола в дозе 0,0025-0,003 мкг/ кг еженедельно и серотонина в дозе 50-100 мкг/кг еженедельно в течение 6 месяцев внутримышечно. Контролем служили 5 крыс-самок того же возраста, находившихся на стандартном рационе питания в течение полугода.
В сыворотке крови определяли фосфор, кальций, альбумины, АЛТ, АСТ, щелочную фосфатазу; в костной ткани определяли фосфор, кальций, магний и железо на анализаторе Olimpus с помощью стандартных наборов.
Биоптаты костной ткани фиксировали в 9 %-ном нейтральном формалине, обезвоживали в серии спиртов возрастающей концентрации, заключали в парафин. Гистологические срезы окрашивали гематоксилином и эозином.
Статистическую обработку полученных данных проводили с применением пакета программ Statistica-6. Все количественные данные, подчиняющиеся нормальному распределению, представлены в виде M ± m. Для обработки полученных данных применялся критерий Стъюдента (t) с последующим определением уровня достоверности различий (p) и критерия х2. Различия между средними значениями считались достоверными при р < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты исследования фосфорно-кальциевого обмена, белоксинтезирующей функции печени и функционального состояния почек животных 1-й группы с изолированным введением омепразола приведены в табл. 1.
Как следует из табл. 1, у крыс, получавших оме-празол в течение 6 месяцев, отмечалось повышение в сыворотке крови уровня фосфора на 46,9 %, кальция — на 9,0 %, щелочной фосфатазы — на 41,9 %, что свидетельствует о прогрессирующем развитии
Альбумин, г/л Фосфор, Ммоль/л Креатинин, Ммоль/л Кальций, Ммоль/л Щелочная фосфатаза, Е/л
Омепразол 34,1 ± 2,2 2,38 ± 0,2 41,7 ± 1,9 2,38 ± 0,07 64,6 ± 8,3
Норма 35,0 ± 3,2 1,6 ± 0,3 72,4 ± 2,0 2,16 ± 0,08 45,5 ± 5,3
Р > 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05
Таблица 1
Биохимические показатели крови у крыс с хроническим введением омепразола
Кальций Фосфор Магний
Омепразол 0,5 ± 0,02 7,93 ± 0,04 3,06 ± 0,02
Норма 3,8 ± 0,3 1,5 ± 0,2 2,7 ± 0,4
Р < 0,05 < 0,05 < 0,05
Исследуемая группа Альбумин, г/л Фосфор, ммоль/л Креатинин, ммоль/л Кальций, ммоль/л Щелочная фосфатаза, Е/л
Введение серотонина 35,0 ± 3,8 3,5 ± 0,4 56,9 ± 5 2,9 ± 0,21 61,3 ± 7,2
Фиброз печени 35,2 ± 1,2 2,22 ± 0,41 45,4 ± 4,6 2,4 ± 0,1 58,7 ± 6,3
Фиброз печени и серотонин 37,9 ± 3,8 2,45 ± 0,35 55,1 ± 5,1 2,68 ± 0,17 97,2 ± 10,2
Норма 35,0 ± 3,2 1,6 ± 0,3 72,4 ± 2,0 2,16 ± 0,08 45,5 ± 5,3
Р > 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05 < 0,05
Таблица 2
Динамика биохимических показателей в костной ткани у крыс с остеопорозом, вызванным хроническим введением омепразола, мг/г
Таблица 3
Динамика биохимических показателей крови у крыс при различных условиях
остеопороза. Белоксинтезирующая функция печени и экскреторная функция почек сохранены.
Результаты исследования содержания кальция, фосфора и магния в костной ткани животных исследуемой группы приведены в табл. 2.
У животных, получавших омепразол в течение 6 месяцев, в костной ткани наблюдалось снижение уровня кальция на 86,9 % и повышение уровня магния на 13,3 % и уровня фосфора — на 428,7 %. Полученные данные свидетельствуют о том, что у крыс с хроническим введением омепразола развивается остеопороз, что подтверждают данные морфологического исследования.
В костной ткани животных с хроническим введением омепразола остеоциты встречаются редко, остеобласты в состоянии дистрофии, количество коллагеновых структур снижено (рис. 1). Таким образом, длительное применение омепразола способствует развитию остеопороза, тяжесть которого соответствовала выраженности биохимических изменений фосфорно-кальциевого обмена в сыворотке крови и костной ткани и подтверждено морфологическими исследованиями.
Результаты исследования фосфорно-кальцие-вого обмена у животных с хроническим введением серотонина, с фиброзом печени и введением серотонина на фоне фиброза печени приведены в табл. 3.
Как следует из табл. 3, хроническое введение серотонина увеличивает уровень сывороточного фосфора на 118,7 %, кальция — на 34,2 %. Уровень щелочной фосфатазы увеличивается на 30,4 % по
сравнению с нормой при стабильной функции почек и белоксинтезирующей функции печени.
Проводили морфологическое исследование бедренной кости у крыс с остеопорозом, вызванным введением серотонина (рис. 2). Отмечается выраженная дистрофия остеобластов. Таким образом, насыщение организма серотонином приводит к развитию остеопороза средней степени выраженности.
Остеопороз при фиброзе печени у крыс (табл. 3) характеризуется увеличением содержания фосфора в сыворотке крови по сравнению с нормой на 38,8 % (р < 0,05) при увеличении содержания кальция на 11,1 % (р < 0,05) и увеличении уровня щелочной фосфатазы на 29 % (р < 0,05). Белоксинтезирующая функция печени незначительно уменьшается, а выделительная функция почек остается нормальной. Таким образом, остеопороз, развивающийся при фиброзе печени, характеризуется умеренно выраженной гиперфосфатемией и гиперкальциемией.
Исследование фосфорно-кальциевого обмена у животных с фиброзом печени на фоне хронического введения серотонина (табл. 3) показало, что происходит увеличение содержания фосфора в сыворотке крови по сравнению с нормой на 53,1 % (р < 0,05), увеличение содержания кальция на 24,1 % (р < 0,05) и значительное увеличение уровня щелочной фосфатазы — на 113,6 % (р < 0,05). Белоксинтезирующая функция печени снижена на 8,3 %, выделительная функция почек остается в пределах нормы. Таким образом, введение серотонина при фиброзе печени способствует дальнейшей
Рис. 1.
Структура костной ткани крысы в условиях хронического (6 месяцев) введения омепразола. Дистрофия остеобластов. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х 250
Рис. 2.
Бедренная кость крысы. Гаверсов канал в условиях хронического введения серотонина. Дистрофия остеобластов. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х 250
Таблица4
Показатели минерального обмена костной ткани у крыс с фиброзом печени в различных условиях
Са P Mg Fe
Фиброз печени 4,54 ± 1,25 3,52 ± 0,75 0,09 ± 0,03 1,04 ± 0,63
Фиброз печени и МСК 4,86 ± 1,41 2,18 ± 0,25 1,25 ± 0,06 0,96 ± 0,18
норма 2,22 ± 0,4 4,5 ±0,6 2,4 ± 0,1 58,7 ± 6,3
< 0,05
< 0,05
< 0,05
< 0,05
Р
Таблица 5
Показатели минерального обмена костной ткани крыс при хроническом введении а-кальцидола в различных условиях
Са
Mg
Fe
Овариэктомия и альфакальцидол 6,41 ± 0,81 5,7 ± 0,8 0,84 ± 0,1 1,2 ± 0,3
Омепразол и альфа-кальцидол 2,9 ± 0,25 2,15 ± 0,21 0,4 ± 0,01 2,02 ± 0,5
Овариэктомия, оме-празол и альфакаль- 5,37 ± 0,7 4,54 ± 0,5 0,22 ± 0,04 0,88 ± 0,03
цидол
Серотонин и альфа-кальцидол 3,68 ± 0,6 3,29 ± 0,51 0,07 ± 0,02 1,2 ± 0,23
Серотонин, овариэк-томия и альфакаль- 4,47 ± 0,84 3,8 ± 0,5 0,16 ± 0,03 0,9 ± 0,02
цидол
Фиброз и альфа-кальцидол 4,05 ± 0,42 3,13 ± 0,42 0,08 ± 0,03 1,1 ± 0,02
Фиброз, серотонин и альфакальцидол 3,58 ± 0,45 2,66 ± 0,35 1,1 ± 0,09 0,06 ± 0,01
Норма 2,22 ± 0,4 45,4 ± 4,6 2,4 ± 0,1 58,7 ± 6,3
h — р > 0,05.
P
Рис. 3.
Бедренная кость крысы при фиброзе печени в условиях применения МСК. Окраска гематоксилином и эозином. Ув. х 120.
резорбции костной ткани, о чем можно судить не только по увеличению уровня сывороточного фосфора и кальция, но и щелочной фосфатазы. Макроскопически печень не изменена, селезенка несколько увеличена, отмечается гематурия. Таким образом, серотонинемия способствует развитию остеопороза у интактных животных и усиливает остеопороз при фиброзе печени.
Исследование возможных механизмов коррекции состояния костной ткани при остеопорозе проводили с использованием мезенхимальных стромальных клеток (МСК), которые вводили на фоне развившегося остеопороза при фиброзе печени. Воздействие МСК в течение полугода у крыс с фиброзом печени приводит к нормализации уровня альбумина, кальция и фосфора и снижает уровень АЛТ и АСТ в сыворотке крови, т.е. восстанавливает функцию печени.
В табл. 4 приведены показатели минерального обмена костной ткани у крыс с фиброзом печени и с фиброзом печени в условиях введения МСК.
Из табл. 4 следует, что введение МСК повышает содержание Са в костной ткани на 7 %, снижает уровень фосфора на 38 %; способствует восстановлению соотношения кальция и фосфора в костной ткани Са/Р до 2,23:1,0 (норма 2,5:1).
Содержание железа в костной ткани крыс с фиброзом печени и последующим воздействием МСК снижается, что может способствовать восстановлению усвоения регенерирующей костной тканью таких микроэлементов, как магний. Остеогенез становится более совершенным, о чем свидетельствует восстановление соотношения Mg/Fe с 1:9 до 1,3:1 (табл. 4).
Проводили морфологическое исследование бедренной кости у крыс с остеопорозом при фиброзе печени с последующим введением МСК (рис. 3). Остепороз подвергается обратному развитию: наблюдаются многочисленные остеобласты, формируются остеоны, восстанавливаются коллаге-новые волокна регенерирующей костной ткани и улучшается кровоснабжение кости. Таким образом, введение МСК способствует восстановлению остеогенеза, что подтверждено биохимическим и морфологическим исследованием.
В работе представлены различные модели остеопороза: обусловленные действием таких фармакологических препаратов, как ингибиторы протонного насоса, применяемые для лечения кислотозависимых заболеваний; обусловленные гиперсеротонинемией, характерной для карци-ноидного синдрома; остеопороза при фиброзе печени.
Развивающийся при фиброзе печени остеопороз обусловлен не только нарушением обмена витамина D, Са и меди, но и возможным изменением углеводного обмена и аминокислотного состава крови, необходимых для синтеза коллагена костной ткани
Остеобласты и остеоциты могут синтезировать и захватывать серотонин, экспрессируют функциональные 5-HT1A-, 5-HT2A- и 5-НТ 2В-рецеп-торы [3]. Блокатор обратного захвата серотонина флуоксетин способствует росту костной массы в норме и при воспалении, хотя и не предупреждает потерю массы кости, вызванную эстрогенной недостаточностью [8].
Введение МСК восстанавливает оссификацию костной ткани, возможно, за счет улучшения трофики ткани. Восстанавливая уровень железа в костной ткани, МСК способствует накоплению железа в зонах энхондрального и периостального костеобразования, способствуя процессу стабилизации гидроксиапатита в остеоидной субстанции. Кроме того, накопление железа в развивающихся костных структурах влияет на отложение осте-отропных макроэлементов в остеоидной субстанции [9].
Результаты проведенных экспериментов с применением альфакальцидола на последующих группах животных представлены в табл. 5.
Как следует из табл. 5, воздействие альфакаль-цидолом в течение 6 месяцев у 6-й группы крыс с двусторонней овариэктомией приводит не только к восстановлению содержания кальция и фосфора в костной ткани, но и к многократному повышению содержания этих макроэлементов: кальция — в 1,69 раза, фосфора — в 3,8 раза; однако содержание магния в костной ткани данной группы животных снижено, что свидетельствует о неполной минерализации костной ткани. Содержание железа в группе крыс с овариэктомией и последующим воздействием а-кальцидола было резко повышено, что может приводить к нарушению усвоения регенерирующей костной тканью таких микроэлементов, как магний. То есть в шестой группе животных наблюдается восстановление содержания кальция и фосфора в костной ткани, однако остеогенез несовершенен ввиду нарушения соотношения Са/Р, равное у данной группы животных 1,12:1,0 (норма 2,5:1), и избытка содержания железа в костной ткани.
Воздействие альфакальцидолом в течение 6 месяцев у 7-й группы крыс с остеопорозом, вызванным введением омепразола (табл. 5), приводит к увеличению содержания кальция в костной ткани с 0,5 ± 0,02 до 2,9 ± 0,25 мг/г (повышение в 5,8 раза, р < 0,001), которое, однако, не достигает уровня нормы. Соотношение Са/Р в регенерирующей костной ткани возрастает с 0,07:1,0 до 1,35:1. Уровень магния уменьшается с 3,06 ± 0,02 до 0,4 ± 0,01 мг/г (снижение в 7,65 раза, р < 0,001) за счет резкого увеличения уровня железа. То есть альфакальцидол в этой группе животных способствует минерализации костной ткани, однако в течение полугода полного восстановления фосфорно-кальциевого обмена не происходит.
Воздействие альфакальцидолом в течение 6 месяцев у 8-й группы крыс с остеопорозом, вызванным
двусторонней овариэктомией с последующим введением омепразола (табл. 5), приводит к увеличению содержания кальция в костной ткани с 0,95 ± 0,04 до 5,37 ± 0,7 мг/г (повышение в 5,65 раза, р < 0,001), которое превышает уровень нормы. Содержания фосфора в костной ткани повышается с 0,89 ± 0,18 до 4,54 ± 0,5 мг/г (повышение в 5,1 раза, р < 0,001), которое также превышает уровень нормы. При этом соотношение Са/Р в регенерирующей костной ткани увеличивается от 1,07:1 до 1,18:1,0, что свидетельствует об улучшении структуры минерального состава костной ткани. У данной группы животных так же, как и в предыдущих группах, отмечается повышение уровня железа, выраженное, однако, в меньшей степени, что способствует дальнейшему нарушению усвоения магния костной тканью: уровень магния продолжает снижаться с 0,64 ± 0,03 до 0,22 ± 0,04 мг/г ткани (снижение в 2,9 раза, р < 0,001). То есть альфакальцидол в этой группе животных способствует минерализации костной ткани, однако в течение полугода восстановления соотношения основных компонентов костной ткани не наблюдается.
Воздействие альфакальцидолом в течение 6 месяцев у 9-й группы крыс с остеопорозом, вызванным полугодовым введением серотонина (табл. 5), приводит к нормализации содержания кальция и фосфора; их соотношение составило 1,12:1. уровень магния в костной ткани данной группы животных резко снижен за счет избыточного содержания железа, что свидетельствует о неполной минерализации костной ткани.
Воздействие альфакальцидолом в течение 6 месяцев у 10-й группы крыс с двусторонней овариэктомией и введением серотонина в течение полугода приводит к несколько избыточному содержания кальция и фосфора в костной ткани при их соотношении 1,17:1. У данной группы животных отмечается повышение уровня железа, что ведет за собой снижение содержания магния. Полученные результаты свидетельствуют о восстановлении содержания кальция и фосфора в костной ткани, однако остеогенез несовершенен ввиду нарушения соотношения Mg/Fe.
Воздействие альфакальцидолом в течение полугода у 11-й группы крыс с фиброзом печени приводит к нормализации уровня кальция и фосфора в костной ткани при их соотношении 1,29:1. У данной группы животных также отмечается повышенный уровень железа, сопровождающийся снижением поглощения магния регенерирующей костной тканью. Полученные результаты свидетельствуют о восстановлении содержания кальция и фосфора в костной ткани, однако нарушение соотношения Mg/Fe свидетельствует о несовершенстве остеогенеза.
Воздействие альфакальцидолом в течение полугода у 12-й группы крыс с фиброзом печени и действием серотонина в течение полугода приводит к нормализации уровня кальция и фосфора в костной ткани (их соотношение составило 1,29:1). У данной группы животных также отмечается повышенный уровень железа, сопровождающийся снижением поглощения магния регенерирующей костной тканью. Полученные результаты
свидетельствуют о восстановлении содержания кальция и фосфора в костной ткани, однако отмечается нарушение соотношения Mg/Fe.
Широко известно общебиологическое значение железа. Железо относится к эссенциальным элементам костной ткани и играет заметную роль в процессах остеогенеза, в частности способно накапливаться в зонах энхондрального и перио-стального костеобразования, способствуя процессу стабилизации гидроксиапатита в остеоидной субстанции. Железо также служит косвенным тестом для оценки степени гемоснабжения костной ткани и регенерата, показателем компенсаторно-адаптационных потенций организма. Содержание железо в большеберцовой кости собак изменяется с возрастом от 0,22 ± 0,03 мг% в двухмесячном возрасте до 0,15 ± 0,02 мг% у взрослого животного. Судя по соотношению железа к калию (соотношение Fe/K менялось от 0,091 до 0,197), железо накапливается на развивающихся костных структурах, влияя на отложение остеотропных макроэлементов в остеоидной субстанции [9].
Избыток ряда микроэлементов и их сочетаний угнетает метаболизм, усвояемость питательных веществ, в том числе и минеральных, в желудочно-кишечном тракте (стронций, бериллий, магний, медь, алюминий). Действуя по принципу обратной связи, микроэлементы, гормоны, ферменты, витамины, медиаторы и другие биологически активные вещества как при физиологическом остеогенезе, так и при регенерации обеспечивают анаболическую направленность костного метаболизма. Так, продукция анаболических гормонов происходит при мобилизации меди, кобальта, марганца и др. Активизация ферментов и энзи-матических систем также происходит с участием микроэлементов [10, 11].
Подтверждением результатов биохимического исследования остеопороза явились данные морфологического исследования бедренной кости крыс с моделью остеопороза.
Проводили морфологическое исследование бедренной кости у крыс с остеопорозом, вызванным введением серотонина; остеопорозом, вызванным введением серотонина, с последующим введением альфакальцидола; остеопороза, вызванного совместным введением серотонина и омепразола с последующим введением альфакальцидола; остеопороза, вызванного двусторонней овариэктомией и введением омепразола; остеопороза, вызванного двусторонней овариэктомией, введением омепра-зола с последующим введением альфакальцидола.
При остеопорозе, вызванном введением серотонина, отмечается дистрофия остеобластов, уменьшение их количества в поле зрения. Костная ткань при остеопорозе, вызванном введением серотонина, с последующим введением альфакальцидола, характеризуется увеличением количества остеобластов, новообразованием костной ткани. Остеопороз, вызванный совместным введением серотонина и омепразола с последующим введением альфакальцидола, подвергается обратному развитию: наблюдаются многочисленные остеобласты, формируются остеоны, восстанавливаются коллагеновые волокна регенерирующей костной
ткани. Остеопороз, вызванный двусторонней овариэктомией и введением омепразола характеризуется истончением костных балок и дистрофией остеобластов, обширными полями волокнистой соединительной ткани среди костной. Последняя окрашивалась очень неравномерно. Особенно четко это было заметно на срезах, окрашенных по методу Ван-Гизона. Увеличенные, набухшие, частью вакуолизированные остеоциты, дистро-фичные остеобласты. В широких межбалочных пространствах костный мозг большей частью склерозирован, реже отмечается жировая трансформация. Костные балочки истончены, другие, наоборот, утолщены, местами переходят в компактный слой, который на большем протяжении заметно истончен.
Костная ткань при остеопорозе, вызванном двусторонней овариэктомией, введением омепразола с последующим введением альфакальцидола, характеризуется формированием коллагеновых волокон, активным остеогенезом многочисленных остеобластов. Таким образом, было показано, что развитие остеопороза наблюдается при изолированной двусторонней овариэктомии при длительном, в течение полугода, применении омепразола и при сочетании этих патогенных факторов, которые взаимно усиливают развитие дистрофических изменений в костной ткани. Хроническое введение серотонина также приводит к развитию остеопо-роза, который подвергается обратному развитию длительным применением альфакальцидола. Альфакальцидол в значительной степени восстанавливает костную ткань даже при применении двух патогенных факторов развития остеопороза — се-ротонина и омепразола.
Одним из основных показателей метаболизма коллагена является содержание оксипролина. Оксипролин (производное пролина) — одна из основных аминокислот коллагена, что позволяет считать его маркером, отражающим катаболизм этого белка. При нарушениях синтеза коллагена уменьшаются поперечные связи в фибриллах коллагена, что приводит к возрастанию содержания легкорастворимого коллагена. Поэтому при нарушении метаболизма соединительной ткани увеличивается содержание его свободной фракции и уменьшается содержание связанной фракции. При этом выраженность биохимических изменений коррелирует с тяжестью патологического процесса [12].
Исчезновение остеоцитов, обеспечивающих обменные процессы в костной ткани с сохранением прочности межклеточного веществ, приводит к возрастанию хрупкости костных балок и появлению трещин внутри них. Если трещина доходит до края костной балки или наступает полный ее перелом с разрушением клеточных элементов (остеоцитов, остеобластов, клеток костного мозга, сосудов), то появляются биологически активные вещества с ядерным содержимым (ядерные фракции ДНК, РНК и др.), а также разнообразные по своей природе химические соединения (гистамин, серотонин, гистидин, декарбоксилаза, ацетилхолин).
В живом организме костная ткань постоянно перестраивается, что обеспечивает ей прочность.
Однако при патологических состояниях рассасывание преобладает, а новообразование костной ткани ослабевает. Уменьшается количество и толщина костных балок, а также количество клеточных элементов, а вместе с этим пропорционально уменьшается интенсивность процессов остеогенеза.
Получены различные модели остеопороза соответствующие динамике развития остеопороза у пожилых людей, вызванного менопаузой и действием таких фармакологических препаратов как ингибиторы протонного насоса, применяемые для лечения кислотозависимых заболеваний (язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, гастроэзофагеальной рефлюксной болезни).
В костной ткани, как отмечено выше, представлены основные элементы серотонинергической
системы: серотонин, серотонинорецепторы, фермент синтеза индоламина триптофангидрокси-лаза; фермент, разрушающий серотонин (МАО). Возможные механизмы действия серотонина как патогенного фактора развития остеопороза: нарушение абсорбции и баланса кальция, фосфора, магния и железа, увеличение секреции парат-гормона, угнетающего остеогенез. Серотонин и паратгормон являются функциональными си-нергистами в отношении кальциевого обмена, усиливая резорбцию костной ткани. Паратгормон стимулирует синтез серотонина тучными клетками и наряду с соматостатином и гастрином усиливает антигениндуцированное высвобождение серотонина тучными клетками.
Выводы
Хроническое применение омепразола способствует
развитию остеопороза. Развитие фиброза печени
сопровождается гиперфосфатемией и гиперкаль-
циемией. Серотонинемия способствует развитию
Литература
1. Марова Е. И. Остеопороз: клиника, диагностика, лечение // РМЖ.— 2001.— Т. 9, № . 9.— С. 374-376.
2. Королева Л. Ф. Дозированные фосфаты кальция — перспективный биоматериал // Перспект. матер.— 2007.— № 4.— С. 29-36.
3. Bliziotes M., Eshleman A., Burt-Pichat B. et al. Serotonin transporter and receptor expression in osteocytic MLO-Y4 cells // Bone.— 2006.— Vol. 39, № 6.— P. 13131321.
4. Guanabens N., Parés A. Osteoporosis in liver cirrhosis // Gastroenterol Hepatol.— 2012.— Vol. 35, № 6.— P. 411-420.
5. Крыжановский Я. О., Морозова О. Г. и др. Остеохондроз под маской других заболеваний // Здоровье Украины.— 2008.— № 5.— С. 53-54.
6. Uetake T., Enomoto N. O steoporosis in elderly patients // Nihon Rinsho.— 2007.— Vol. 65, № 5.— P. 933-938.
7. Телюшенко М. В., Попов А. А. Оценка риска падения женщин с постменопаузальным остеопорозом,
остеопороза у интактных животных и усиливает проявления остеопороза при фиброзе печени. МСК и альфакальцидол стимулируют остеогенез при экспериментальном остеопорозе.
получающих альфакальцидол // Остеопороз и остеопатии.— 2010.— № 3.
8. Battaglino R., Vokes M., Schulze-Spate U. et al. Fluoxetine treatment increases trabecular bone formation in mice // J. Cell Biochem.— 2007.— Vol. 100, № 6.— P. 1387-1394.
9. Новиков М. И., Накоскин Н. А. Динамика накопления микроэлементов в большеберцовых костях собак // Изв. Челяб. науч. центра УрО РАН.— 2006.— Т. 3, № 33.
10. Сундукова Н. В., Подковкин В. Г. Влияние повышенной температуры воздуха и инъекций гидроксиа-патита на показатели минерального обмена костной ткани // Вестн. СамГУ (Естеств. серия).— 2007.— Т. 8, № 58.— С. 7-14.
11. Мари Р. Биохимия человека: В 2 т. Т. 1 / Р. Мари, Д. Греннер, П. Мейес и др.; пер. с англ.: — М.: Мир, 1993.— 384 с.
12. Кадурина Т. И. Наследственные коллагенопатии. Клиника, диагностика, лечение, диспансеризация / Т. И. Кадурина.— СПб.: Невский диалект, 2000.— 270 с.
