CC BY
30
О НЕКОТОРЫХ ИЗМЕНЕНИЯХ В СТРУКТУРЕ ВНУТРИКОСТНОЙ СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ДЛИННЫХ КОСТЕЙ ПРИ ПЕРЕГРУЗКЕ И СНЯТИИ ОПОРНОЙ НАГРУЗКИ
© Бабак С.В.*
Институт зоологии им. И.И. Шмальгаузена НАН Украины, Украина, г. Киев
Проведены некоторые гистологические и морфометрические исследования состояния внутрикостной сосудистой системы диафизов длинных костей крыс, находившихся в экспериментальных условиях нагрузок (перегрузки и снятия опорной нагрузки), отличающихся от сложившегося стереотипа функциональных нагрузок на скелет организма. Обнаружен ряд изменений в структуре кровеносного русла, свидетельствующих о высокой чувствительности внутрикостного гемициркулятор-ного русла и нарушениях внутриорганного кровообращения.
В процессе эволюции опорно-двигательная система, как одна из сложнейших биологических систем, достигла оптимальной структурной организации, позволяющей в физиологических условиях длительно и надёжно функционировать. Одним из важнейших факторов, влияющим на функционирование костей, являются нагрузки на скелет. Наиболее подвержены постоянно меняющимся статическим и динамическим нагрузкам кости конечностей организма. В таких условиях необходимо обеспечение динамического равновесия процессов остеогенеза и остеорезобции. Это равновесие регулируется внутрикостной гемоциркуляцией. В то же время состояние внутрикостной сосудистой системы зависит от ряда факторов: гравитационного воздействия, механических нагрузок, возраста, способов локомоции и др. [2, 4, 8, 9, 13, 14].
Наличие красного костного мозга вносит специфику в структуру и функционирование кровеносного русла костей. Как известно, часть кровеносных сосудов локализируется в сети гаверсовых и фолькмановых каналов кости. Архитектоника каналов кости и сосудистой сети коррелируют между собой [6, 10]. Обнаружены функциональные связи между остео-генезом и ангиогенезом, а также изучается роль васкуляризации костей в процессах её ремоделирования [3, 4, 7].
В современных условиях, люди, как впрочем, и многие позвоночные животные, зависящие от деятельности человека, длительное время находятся в условиях нагрузок, отличающихся от сложившегося стереотипа функциональных нагрузок на скелет организма. При этом, как показали многочисленные исследования учёных, происходят патологические перестройки в костной системе, лежащие в основе ряда заболеваний [2, 13, 14].
* Старший научный сотрудник отдела Цитологии и гистогенеза, кандидат биологических наук, доцент.
Несмотря, на большое количество работ по данной проблеме, она остается актуальной в силу того, что на сегодня она не решена. Более того, заболеваемость опорно-двигательного аппарата с каждым годом возрастает, охватывает все возрастные группы населения, а также имеет выраженный социальный аспект. Учитывая, что именно внутрикостная сосудистая система первой реагирует на меняющиеся факторы среды, изучение её состояния в условиях нагрузок, отличающихся от сложившегося стереотипа функциональных нагрузок на скелет организма, поможет найти ответы на многие вопросы указанной проблемы.
Цель исследования - изучить структуру внутрикостной сосудистой системы диафизов длинных костей крыс в условиях нагрузок (перегрузки и снятия опорной нагрузки), отличающихся от сложившегося стереотипа функциональных нагрузок на скелет организма.
Материал и методы. Исследования проводились на двух группах белых крыс линии Вистар (самцы, масса 200-250 г) - контрольной и опытной. Животные опытной группы находились 28 суток в условиях моделированной разгрузки задних конечностей путём «вывешивания» за хвост под градусом 35° (метод Morey-Holton, 1998) [12]. В таком положении тела задние конечности лишаются опорной нагрузки, а передние - находятся в условиях функциональной перегрузки. Такая экспериментальная модель даёт возможность изучить состояние внутрикостного кровеносного русла длинных костей одного организма при перераспределении опорной нагрузки.
С биообразцов диафизов бедренных и плечевых костей крыс были изготовлены гистопрепараты, которые окрашивали гематоксилин-эозином и по методу Маллори.
Методом световой микроскопии изучали морфологические особенности костных каналов и кровеносных сосудов, локализирующихся в этих каналах в длинных костях. Измеряли диаметр и удельную площадь просветов этих структур (метод Автандилова, 1990) [1].
Статистический материал обрабатывали с использованием коэффициента Стьюдента (р < 0,05) (программа Microsoft Excel).
Результаты исследования и их обсуждение. При гистологическом исследовании диафиза бедренных костей крыс, которые находились в условиях экспериментального снятия нагрузки с задних конечностей, обнаружили изменения в структуре кровеносного русла по сравнению с контролем. В частности, отмечены случаи деформации стенок сосудов. В сосудах обнаружены места скопления форменных элементов крови, а также случаи выхода клеток со слабо выраженной дифференциацией за пределы кровеносных сосудов в просветы сосудистых каналов. Отмечены случаи некрозов содержимого сосудистых каналов.
Как известно, в условиях нормальной функциональной нагрузки для внутрикостной сосудистой системы выход содержимого сосудов, в том числе и форменных элементов, за пределы сосудов не характерен. Даже во
время деления клеток эндотелия сосудов не нарушается целостность сосудистой стенки, потому что до завершения процесса цитокинеза формируются соединительные комплексы между дочерними клетками по площади контактов спайности [11]. В костной ткани имеют место трансцеллюлярные миграции клеток, однако это касается синусоидов стромы костного мозга, где в местах отсутствия базальной мембраны и расположения функционально активных, богатых органеллами эндотелиоцитов с признаками пино-и экзоцитоза мигрируют стволовые гемопоэтические клетки [5].
Исследования показали, что клетки, выявленные за пределами кровеносных сосудов в костных сосудистых каналах диафизов бедренных костей крыс, не обнаруживают сходства с периваскулярными клетками, которые в норме сопровождают стенки сосудов. Таким образом, можно предположить, что снятие опорной нагрузки с длинных костей влияет на плотность контактов клеток стенки сосудов или же, возможно, происходит нарушение контактов при делении этих клеток, что может быть причиной выхода на внешнюю поверхность сосудов форменных элементов крови, а также изменений в структуре эндотелиоцитов или периваскулярных клеток.
Исследования, проведенные нами, обнаружили также структурные изменения внутрикостной сосудистой системы в диафизах плечевых костей экспериментальных крыс (плечевые кости находились в условиях постоянных перегрузок). Кровеносные сосуды этих костей имели признаки полнокровия, в результате которого стенки сосудов имели расширения. В капиллярах также были отмечены случаи образования тромбов и некрозов, а также разрывов и кровоизлияний в полость сосудистых каналов.
Анализ морфометрических данных показал, что соотношение диаметров кровеносных сосудов в каналах диафизов бедренных костей опытных крыс и контрольных составляет 0,76, а их удельных площадей - 0,71, что свидетельствует о снижение кровоснабжения костей при разгрузке конечности. Следует отметить, что эти изменения происходят на фоне расширения костных стенок сосудистых каналов: соотношение диаметров каналов составляет 1,20, а их удельных площадей - 1,22 соответственно. На гистологических срезах были обнаружены не только метрические изменения в сосудистых каналах, но и ряд деформаций: спонтанные расширения, неровные поверхности стенок каналов, мелкие растрескивания костной ткани в области сети каналов.
При перегрузке плечевых костей стенки костных сосудистых каналов также обнаружили тенденцию к расширению (соотношение диаметров каналов - 1,14 и их удельных площадей - 1,12 в опытной группе к контрольной соответственно). Однако, при этом, в результате перераспределения крови в скелете и увеличения кровенаполнения внутрикостной сосудистой системы, диаметр и удельные площади кровеносных сосудов диафизов плечевых костей увеличиваются (1,11 и 1,10 соответственно).
Полученные данные свидетельствуют о фактах нарушения в структуре внутрикостной сосудистой системы, а соответственно и кровоснабжения
костной ткани при длительных и постоянных отклонениях в стереотипных функциональных нагрузках (как при снятии нагрузки, так и при перегрузке конечностей).
Выводы. В условиях длительных и постоянных нагрузок, отличающихся от сложившегося стереотипа функциональных нагрузок на конечности организма, возникают структурные изменения во внутрикостной сосудистой системе. Одновременная перегрузка и разгрузка разных конечностей одного организма вызывает перераспределение крови в сторону перегруженной конечности. При этом появляется ряд структурных изменений в кровеносном русле, что изменяет нормальную гемоциркуляцию и может стать причиной нарушения физиологических процессов остеогенеза и остеорезорбции (причём, как в перегруженной, так и разгруженной конечностях). На снятие и на увеличение нагрузки костная ткань реагирует в какой-то мере одинаково - деформациями стенок сосудов и костных сосудистых каналов, расширением костных каналов, частичным некрозом внутрисосудистых клеточных элементов и т.д. Но, в первом случае, скорее всего это связано с уменьшением кровотока в сосудах, и, соответственно, с уменьшением трофической, метаболической функции крови. Во втором случае, расширение сосудистых каналов может быть адаптивной реакцией костной ткани на увеличение и уплотнение кровяного потока.
Изменения в структуре внутрикостной сосудистой системы при отклонениях в функциональных нагрузках (как в сторону перегрузок, так и снятия опорной нагрузки) свидетельствуют о высокой чувствительности внутрикостного гемициркуляторного русла и нарушениях внутриорганного кровообращения.
Список литературы:
1. Автандилов Г.Г. Медицинская морфометрия [Текст] / Г.Г. Автанди-лов. - М.: Медицина, 1990. - 384 с.
2. Бруско А.Т. Функциональная перестройка костей и её клиническое значение: Монография [Текст] / А.Т. Бруско, Г.В. Гайко. - Луганск, Луганский государственный медицинский университет, 2005. - 212 с.
3. Змши в структурi кашлярного русла при втрап шстково! маси за умов гшоюнезй [Текст] / Н.В. Родюнова, С.В. Бабак, М.А. 1сламова та ш. // Таврический медико-биологический вестник. - 2008. - Т.11, №4. - С. 164-167.
4. Родионова Н.В. Функциональная морфология клеток в остеогенезе [Текст] / Н.В. Родионова. - К.: Наук, думка, 1989. - 186 с
5. Синусоиды стромы костного мозга подвздовшной кости человека [Текст] / В.И. Ругаль, Т.С. Блинова, В.М. Пономаренко и др. // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. - 1987. - № 10. - С. 72-79.
6. A model of the intracortical vascular system of long bones and of its organization: an experimental study in rabbit femur and tibia [Text] / UE. Paz-zaglia, G. Bonaspetti, F. Ranchetti et al. // J Anat. - 2008. - 213 (2) - P. 183-93.
7. A perivascular origin for mesenchymal stem cells in multiple human organs / M. Crisan, S. Yap, L. Casteilla et al. // Cell Stem Cell. - 2008. - 3 (3). - P. 301-13.
8. Bone marrow MR imaging findings in disuse osteoporosis / MR. de Abreu, M. Wesselly, CB. Chung et al. // Skeletal Radiol. - 2011. - 40 (5). - Р. 57-65.
9. Contact Information Microvascular adaptation to growth in rat humeral head [Text] / S. Morini, L. Pannarale, D. Conti et al. // Anatomy and Embryology. - 2006. - 211(5). - Р. 403-411.
10. Fine structure of cartilage canal and vascular buds in the rabbit vertebral endplate. Laboratory investigation [Text] / S. Kobayashi, H. Baba, K. Take-no et al. // J Neurosurg Spine. - 2008. - 9 (1). - P. 96-103.
11. Hunter W.L. Endothelial cell division in metaphyseal capillaries during endochondral bone formation in rats [Text] / W.L. Hunter, A.L. Arsenault // Anat Rec. 1990. - 227(3). - Р. 351-358.
12. Morey-Holton ER. Hindlimb unloading of growing rats: a model for predicting skeletal changes during space flight [Text] / ER. Morey-Holton, RK. Globus // Bone. 1998. - 22. - P. 83-88.
13. Rodionova NV. Changes of cell-vascular complex in zones of adaptive remodeling of the bone tissue under microgravity conditions [Text] / NV Rodionova, VS. Oganov // Adv Space Res. - 2003. - 32(8). - P. 1477-81.
14. Takeuchi S. Morphological transformation of limb bones with growth [Text] / S. Takeuchi // Kaibogaku Zasshi. - 2000. - 75(2) - P. 207-14.
ИЗУЧЕНИЕ ИММУНОЛОГИЧЕСКОГО СТАТУСА У ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ (МЫШИ) РАЗНЫХ ГЕНОТИПОВ
© Гильдиева М.С.*, Шахмуров Г.А.Ф
Республиканский онкологический научный центр МЗ РУз, Республика Узбекистан, г. Ташкент Национальный университет Узбекистана, Республика Узбекистан, г. Ташкент
В данной работе был, изучен количественный состав и активность иммунокомпетентных клеток интактных мышей разных линий и с имплантированными опухолями.
Согласно гипотезе иммунологического надзора, иммунная система в процессе эволюции возникла для распознавания и элиминации клонов неопластических клеток, которые возникают либо спонтанно, либо под влиянием внешних онкогенных факторов.
В соответствии с современными представлениями, анализ особенностей иммунологической реактивности при опухолевом росте предполагает разбор
* Заведующий лабораторией Биологии опухолей Республиканского онкологического научного центра МЗ РУз, доктор биологических наук, старший научный сотрудник.
* Студент Национального университета Узбекистана.
