CC BY
32Ученые записки Таврического национального университета им. В. И, Вернадского Серия «Биология» Том (55) №2 (2003) 84-87,
УДК 576.31:591.84
ВЛИЯНИЕ МОДЕЛИРОВАННОЙ ГИПОКИНЕЗИИ НА СОСТОЯНИЕ ОСТЕОЦИТОВ КОСТНОЙ ТКАНИ У БЕЛЫХ КРЫС
Золотое и - Гайдамаки Н. В.
Известно, что условия гипокинезии приводят к изменениям в костной ткани: уменьшению костной массы, деминерализации костного матрикса, снижению механической прочности костей скелета. Длительное воздействие этого фактора может привести к развитию остеопении и даже остеопорозу [ I ], [2 j. [3]. [4], В основе явлений, которые возникают в результате действия гипокинезии лежат структурно-метаболические изменения в клетках костной ткани, в частности в ос геоцитах, которые ещё остаются малоизученными.
Цель нашего исследования - изучить состояние и структуру остеоцитов костной ткани в зонах проксимальных эпифизов бедренных костей у белых крыс в условиях действия моделированной гипокинезии
Исследования проводили в отделе цитологии и гистогенеза Института зоологии НАНУ в рамках международного (украинско-российского) научного сотрудничества. Эксперименты поставлены в Институте медико-биологических проблем (Москва), под руководством д.б.н. A.C. Капланского и д. б. н. B.C. Оганова.
Материал и методы
Для эксперимента были отобраны самцы белых крыс линии Вистар (возраст 2,5 мес.. массой 250*20 г.). Гипокинезию создавали по методу "вывешивания" с разгрузкой задних конечностей, продолжительностью 28 суток [5]. Эксперимент включал две группы: контрольную и опытную, каждая из которых состояла из 6 животных.
Биообразцы (кусочки бедренных костей) фиксировали в 2%-ном растворе гл юта paj i ьде \ и да на фосфатном буфере (рН-7.4). Декальцинацию образцов и их заливку в парафин проводили по общепринятым гистологическим методикам. Гистосрезы толщиной 5-6 мкм окрашивали гематоксилином Майера-эозином. Проводили морфометрический и сравнительный анал из остеоцитов и костных трабекул между контрольными и опытными группами, при этом подсчитывали количество остеоцитарных лакун и остеоцитов, форму клеток и ядра, расположение их в костной ткани. Оценку статистической значимости различий между данными контроля и эксперимента проводили по t - критерию Стьюдента [6].
Влияние моделированной гипокинезии на состояние остеоцитов костной ткани... #5
Результаты
Проведенный нами гистологический анализ гистопрепаратов показал некоторые изменения в структуре остеоцитов костной ткани у крыс опытной группы по сравнению с контрольной, которые проявлялись в следующем: значительная часть остеоцитов разрушалась, цитоплазма их подвергалась деструкции, также в костной ткани встречались единичные пустые остеоцитарпыс лакуны. Заметных различий между опытными и контрольными биообразцами по степени окраски костной ткани и остеоцитов гематоксилин - эозином не обнаружено. Ядра окрашиваются гематоксилином в с ине-фиолетовый цвет, а цитоплазма приобретает розовую окраску.
Остеоциты опытной группы имеют преимущественно округлую форму, чем отличаются от остеоцитов контрольной группы, у которой клетки овальные (рис. 1. 2). Ядра остеоцитов овальной или округлой формы как в кости опытной, так и контрольной групп. Однако, в клетках опытной группы часть ядер подвергается пикнозу. Остеоциты располагаются в костных (остеоцитарных) лакунах рядом с кровеносными сосудами и могут непосредственно прилегать как к краям своих костных лакун, гак и располагаться в них на некотором расстоянии от костной поверхности (рис. 1, 2).
Кроме того, для опытной группы животных характерным изменением является наличие в трабекулах эпифизов расширенных остеоцитарных лакун (рис.1).
Рис. 1, Рис, 2. Рис. 3
Рис. /. Продольный срез проксимального эпифиза бедра кости крысы (опыт). В костной ткани (КТ) видны остеоциты (Оц) в расширенных лакунах и сосудистые кана т (СК). Полости (И) в кости значительно увеличены. Окраска: гематоксилин - эозин, ув 320* Рис.2. Продольный срез проксимального эпифиза бедренной кости крысы (контроль). В костной ткани (КТ) вионы многочисленные типичные остеоциты (Оц) и сосудистые каналы (СК). Окраска: гематоксилин - эозин. ув. 320*. Рис.3. Продольный срез проксимального эпифиш бедренной кости крысы (опыт). Видны костные трабекулы (Т)г внутри которых выявляются полости (II). Костномозговые полости (КмП) расширены. Окраска: гематоксилин - эозин, ув. 160*.
86
Болотова - Гицдимака И. В.
Морфометричекий анализ показал достоверное уменьшение количества остеоцитов в костной ткани у части крыс, которые подвергались воздействию гипокинезии (опыт - 7,9± 0,51; контроль - 12,6 ± 1,22; при Р.Ю,01).
Гистологические исследования показали также наличие истонченных костных трабекул в губчатом веществе епифизов бедренных костей опытной группы по сравнению с контрольной. Часть костных трабекул рассасывается полностью, что приводит к расширению межтрабекулярных пространств (рис.3). Для опытной группы характерным является появление внутри костных трабекул полостей и расслоений различной конфигурации и объема (рис. 1, 3).
Обсуждение
Изменения в структуре остеоцитов костной ткани у крыс, подвергшихся воздействию гипокинезии, как показали наши морфоме трические и гистологические данные, возникают, по-видимому, за счет усиленного остеоцитарного остеолизиса. В результате чего часть клеток разрушается и появляются единичные пустые остеоцитарные лакуны. Способность остеоцитов участвовать в резорбтивных процессах, как в норме, так и в условиях сниженной опорной нагрузки, показана в исследованиях [7],
По данным Хэма [8], как известно, остеоциты контактируют между собой отростками, располагающиеся в костных канальцах рядом с сосудами, благодаря которым клетки питаются и освобождаются от конечных проду ктов обмена с помощью канальцевого механизма. Следовательно, можно предположить, что выявленные изменения в остеоцитах костной ткани опытной группы, проявляющимися в разрушении клеток и в деструкции их цитоплазмы, приводят к нарушению этого канальцевого механизма. И. по-видимому, остеоциты не могут контактировать друг с другом, часть из них разрушаегся, нарушается питание кости, и, возможно, это приводит к нарушению целостности самой костной структуры, которая проявляется в появлении в них расслоений и полостей различной конфигурации (рис. 3). Все это ведет к истончению костных трабекул, что увеличиваем риск травмы кости. И, по-видимому, нарушения происходят также в минеральном и органическом матриксе кости. Однако для того чтобы сделать более достоверные выводы, необходимы еще дополнительные исследования.
Кроме того, наши данные световой микроскопии подтверждают такие ранее полученные нами результаты про изменения, происходящие в костной ткани у крыс, которые подвергались влиянию моделированной гипокинезии. Полученные данные согласуются с результатами [3], [9], [ 10], что в кости при моделировании гипокинезии происходят морфофункциональные изменения, к которым авторы относят: разрежение губчатой ткани, уменьшение количества костных трабекул, расширение костномозговых пространств, появление очагов рассасывания костной ткани.
Таким образом, проведенные нами исследования показали, что в условиях
Влияние моделированной гипокинезии на состояние остеоцитов костной ткани... ¡$7
моделирования гипокинезии остеоциты подвергаются морфофункциональным изменениям. Эти явления рассматриваются как начальные этапы адаптивного разрушения костной ткани трабекул и свидетельствуют об усилении резорбтивных процессов кости.
Список литературы
1. ДурноваГ.Н.,СахароваЗ.Ф.,Капланский А,С, Иванов В.М., Хаидаков М.С. Количественное исследование остеобластов и остеокластов в костях крыс при моделировании невесомости7 / Космич, биология.- 1986.- Т. 20. --№6.-С. 37-40.
2. Григорьев А И . Волажин А.И.Г Ступаков Г. П. Минеральный обмен у человека в условиях измененной гравитации. - М., Наука, 1994. - 216 с.
3. Оганов B.C., Викулин А. В., Мураш ко Л. М. и др. Возможные механизмы специфической динамики восстановления костной массы после космических полётов и гипокинезии // Космич. биология и авиакосмич. медицина. В2-хт. - М.: Фирма "Слово". 1998.--П 2-С. 100 -102.
4. Капланский А.С., Илкина-Какуева Е Й,, Дурнова Г.Н. и др. Влияние опорных нагрузок и ретаболила на развитие ахрофических процессов в мышцах и костях крыс при вывешивании/ /Космич. Биология и авиакосмич. медицина. В 2-х т. М.: Фирма "Слово", 1998.-TJ.-C.296.
5. Morey E.R. Spaceflight and bone turnover; Correlation with a new rat model of weightlessness/ /Bioscience. -1979 -29 - P. 168- 172
6. Лакин Г.Ф. Биометрия: Учеб. пособие для биол. спец. вузов-4- е изд., перабот. и доп. - М.: Высш. шк.. 1990. 352 с.
7. Родионова Н.В.. Оганов B.C.. Бакунина А.В. Клеточные механизмы резорбции костного матрикса в условиях измененной гравитационной нагрузки/V Цитология. - 1991. - 33, №5. —0.331.
8. X).м А., Кормак Д. Гистология. - М.: VIир. 1983. '[. 3. - 150 с.
9. Зерат 3., Холи К., А ядре К. и др. Влияние U-суточнотт» космического полета{Бион -11) на костную ткань обезьян /7 Космич. биология и авиакосмич. медицина. - 1998. - Г. 2.-С. 4Т8 -420.
10. Велегцук А. Т. Морфогенез адаптацжно - реадаптащйних змж к ¡сток скелету при дп ппокжезн та фшчннх навантажень{анатомо-експернм. досл!д): Автореф. дис. к.б.н.: 14.03.02/ М - во охорони здоровья УкраУни. Харк. держ. мед. ун - т.- X.. 1997. - 24 с.
Поступила в редакцик>7.03.2003 г
