Медицина/ 8. Морфологія

Докторант Кутя С.А.

ДУ «Кримський державний медичний університет ім. С.І.Георгієвського»

Гістоморфометрична оцінка впливу гравітаційних перевантажень на перебудову кісткової тканини щурів

Кісткова тканина є однією із високолабільних тканин організму, яка знаходиться у стані постійної нестійкої рівноваги. Одночасно в ній відбуваються процеси аппозиції та резорбції кісткової речовини. Зважаючи не той факт, що кісткова система сформувалася в процесі еволюції під дією гравітаційних сил, можна припустити, що будь-які зміни цього чинника повинні відобразитися на процесах перебудови кісткової тканини.

Наприклад, K.R. Gordon et al. [1] спостерігали стимулюючий ефект гіпергравітації на ріст губчастої речовини стегнової кістки мишей, що зазнавали впливу 10-хвилинних гравітаційних перевантажень рівня 4g 6 разів на добу протягом 30 днів. В той же час, J.J.W.A. Van Loon [2] наводить дані про зменшення кількості губчастої речовини в тазових та плечових кістках, а також збільшення ступеня анізотропії трабекул голівки стегнової кістки щурів дев’ятимісячного віку, які були зачаті, народжені та зростали в умовах підвищеної гравітації (2,5g). Активацію остеокластичної резорбції in vitro виявили у своєму дослідженні A. Nemoto, T. Uemura [3], котрі довели, що гіпергравітація не впливає на кількість остеокластів з резорбційною активністю, але збільшує резорбційну активність активованих остеокластів.

Наші попередні дослідження виявили зміни біофізичних властивостей, мікротвердості та фазового складу мінерального компонента кісток щурів, що зазнавали дії гравітаційних перевантажень (ГП), які повторюються. Всі ці показники дозволяють опосередковано робити висновки про процеси перебудови в кістках. Єдиним же методом безпосереднього та точного аналізу її механізмів в теперішній час є гістоморфометрія. У зв’язку із цим метою цього дослідження було встановлення за допомогою згаданого метода особливостей процесів кісткоутворення та остеорезорбції під впливом ГП в залежності від кратності їх дії.

Дослідження було проведене на 36 двомісячних щурах лінії Вістар. ГП (величина – 9g, напрям – поперечний, тривалість – тричі по 3 хв. з двома 30-ти секундними перервами) моделювали щоденно 10, 30 та 60 разів. Виконували гістоморфометрію недекальцинованих зрізів вторинної спонгіози великогомілкових кісток, виготовлених та забарвлених за оригінальною методикою. Визначали наступні показники: параметри кісткоутворення – O.Th (товщина остеоїду), OV/BV (об’єм остеоїду), OS/BS (поверхня остеоїду), Ob.S/BS (поверхня остеобластів); параметри остеорезорбції – ES/BS (ерозована поверхня), N.Oc (кількість остеобластів на мм² зрізу кістки).

Морфометричний аналіз недекальцинованих зрізів показав, що десятиразовий вплив ГП привів до достовірного збільшення, у порівнянні з результатами в контрольній серії, показників O.Th (на 58,3%), OV/BV (на 18,2%), OS/BS (на 13,2%) та ES/BS (на 6,4%).

У групі тварин, що зазнавали впливу ГП тридцять разів, практично всі параметри відповідали даним контрольної серії, за виключенням показника O.Th, який так само, як і у тварин попередньої групи, перевищував дані контролю, але менш значуще – на 10,1% (p<0,05).

Зі збільшенням кратності дії ГП до шести десяти у тварин експериментальної серії виявили достовірне зменшення практично всіх показників, що досліджувалися, відносно контролю, а саме: O.Th на 10,4%, OV/BV на 6,9%, OS/BS на 4,8% (p>0,05), Ob.S/BS на 8,1%, ES/BS на 4,2%, N.Oc на 8,7%.

Результати проведеного дослідження дозволяють стверджувати, що найбільш ранньою реакцією з боку кісткової тканини двомісячних тварин на гіпергравітацію є активація як кісткоутворення, так і резорбції з превалюванням першого процесу. Це припущення базується на тому, що після десяти сеансів моделювання ГП у вторинній спонгіозі великогомілкових кісток спостерігали збільшення поверхні губчастої речовини вкритої резорбційними лакунами, а також значним потовщенням шарів остеоїду, збільшенням його об’єму та поверхні, що відображають процес кісткоутворення.

Збільшення кратності впливу ГП до тридцяти не викликає зміни інтенсивності процесів перебудови кісткової тканини, тому що показники, що досліджувалися, відповідали даним контролю. Цей факт свідчить про швидку адаптацію губчастої речовини кісток до гіпергравітації.

У щурів, що зазнавали дії ГП 60 разів, виявлено уповільнення, як процесів формування кісткової тканини, так і її резорбції. На це вказує зменшення величин всіх показників, що досліджувалися. Виявлені зміни дозволяють припустити початок формування негативного кісткового балансу з подальшим розвитком остеопоротичних змін в губчастій речовині великогомілкових кісток щурів.

Виявлені нами факти доволі складно зіставити з результатами інших робіт. Це пов’язано з тим, дослідження, присвячені впливу гіпергравітації на біологічні об’єкти, дуже відрізняються методологічною базою.

Незважаючи на розрізненість та суперечливість даних літератури, отримані нами результати, дозволяють зробити висновок, що гравітаційні перевантаження роблять значний вплив на процеси фізіологічної перебудови кісткової тканини, торкаючись як остеорезорбції, так і кісткоутворення. Направленість же змін залежить від кратності їх дії.

Література:

1. Gordon K.R. Changes in the architecture of cancellous bone in the femora of developing mice as a result of short duration hypergravity / K.R. Gordon, S.R. Reese, P.A. Knecht // American Zoologist. – 1989. - Vol. 29, №1. – P. 205 – 219.

2. Van Loon J.J.W.A. Hypergravity studies in the Netherlands / J.J.W.A. Van Loon // J. Gravit. Physiol. – 2001. – Vol. 8, №1. – P. 139 – 142.

3. Nemoto A. Hypergravity effects on osteoclasts activity / A. Nemoto, T. Uemura // J. Gravit. Physiol. – 2000. – Vol. 7, №2. – P. 127 – 128.