Влияние генно-инженерных препаратов на течение асептического некроза головки бедренной кости у крыс

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Костная ткань представляет собой динамическую структуру с метаболической функцией. Поддержание гомеостаза кости осуществляется за счет непрерывного процесса ее обновления, ремоделирования. При этом ряд патологических процессов, таких как ишемическая катастрофа, могут привести к нарушению баланса поддержания постоянства костной структуры. Одним из таких заболеваний является асептический некроз головки бедренной кости. В представленном исследовании выполнен анализ динамики экспрессии генов, участвующих в поддержании гомеостаза костной ткани, изменении гистологической картины при развитии асептического некроза головки бедренной кости у лабораторных крыс, не получавших генно-инженерных препаратов и на фоне применения ингибиторов биологического действия IL-6, TNF-α. После индукции асептического некроза в проксимальном эпифизе бедренной кости гистологическая картина у животных разных групп была неодинаковой. Более сохранная костная архитектоника и больший объем костных пластинок зафиксированы у крыс, получавших генно-инженерные препараты по сравнению с животными без введения биологических агентов. У последних имела место и наиболее яркая картина остеодеструкции с усилением экспрессии генов провоспалительных цитокинов. У животных на фоне применения ингибиторов биологического действия IL-6, TNF-α со второй недели после индукции асептического некроза мРНК профиль спонгиозной кости проксимального эпифиза бедра имел тенденцию усиления экспрессии генов остеорепарации. При этом наибольшее угнетение экспрессии генов остеокластогенеза получено у крыс после инъекции моноклонального антитела к рецептору IL-6.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Н. А. Шабалдин

Кемеровский государственный медицинский университет МЗ РФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: shabaldin.nk@yandex.ru
Россия, Кемерово

А. В. Синицкая

НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний

Email: shabaldin.nk@yandex.ru
Россия, Кемерово

Л. Н. Игишева

Кемеровский государственный медицинский университет МЗ РФ; НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний

Email: shabaldin.nk@yandex.ru
Россия, Кемерово; Кемерово

Л. А. Богданов

НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний

Email: shabaldin.nk@yandex.ru
Россия, Кемерово

А. В. Шабалдин

Кемеровский государственный медицинский университет МЗ РФ; НИИ комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний

Email: shabaldin.nk@yandex.ru
Россия, Кемерово; Кемерово

Список литературы

  1. Смирнов АВ, Румянцев АШ (2014) Строение и функции костной ткани в норме и при патологии. Сообщение I. Нефрология 18(6): 9–25. [Smirnov AB, Rumyantsev ASH (2014) The structure and functions of bone tissue in normal and pathological conditions. Message I. Nephrology 18(6): 9–25. (In Russ)].
  2. Мироманов АМ, Гусев КА (2021). Гормональная регуляция остеогенеза: обзор литературы. Травматол и ортопед России 27 (4): 120–130. [Miromanov AM, GusevKA (2021). Hormonal regulation of osteogenesis: a literature review. Traumatol and Orthoped of Russia 27 (4): 120–130. (In Russ)]. https://doi.org/10.21823/2311-2905-1609
  3. Murab S, Hawk T, Snyder A, Herold S, Totapally M, Whitlock PW (2021) Tissue Engineering Strategies for Treating Avascular Necrosis of the Femoral Head. Bioengineering 8(12): 200. https://doi.org/10.3390/bioengineering8120200
  4. Камилов ФХ, Фаршатова ЕР, Еникеев ДА (2014) Клеточно-молекулярные механизмы ремоделирования костной ткани и ее регуляция. Фундамент исследов 7 (4): 836–842. [Kamilov FH, Farshatova ER, Enikeev DA (2014) Cellular-molecular mechanisms of bone tissue remodeling and its regulation. Fundamenе Res 7(4): 836–842. (In Russ)].
  5. Batoon L, Millard SM, Raggatt LJ, Pettit AR (2017) Osteomacs and bone regeneration. Current Osteopor Rep 15: 385–395. https://doi.org/10.1007/s11914-017-0384-x
  6. Иванюк ЕЭ, Надеждин СВ, Покровская ЛА, Шуплецова ВВ, Хазиахматова ОГ, Юрова КА, Малащенко ВВ, Литвинова ЛС, Хлусов ИА (2018) Субпопуляции макрофагов и мезенхимные стволовые клетки в регуляции ремоделирования костной ткани. Цитология 60(4): 252–261. [Ivanyuk EE, Nadezhdin SV, Pokrovskaya LA, Shupletsova VV, Haziakhmetova OG, Ogyurova KA, Malashchenko VV, Litvinova LS, Khlusov AA (2018) Macrophage subpopulations and mesenchymal stem cells in the regulation of bone remodeling. Cytology 60(4): 252–261. (In Russ)].]
  7. Adapala NS, Yamaguchi R, Phipps M, Aruwajoye O, Kim HKW (2016) Necrotic bone stimulates proinflammatory responses in macrophages through the activation of toll-like receptor 4. Am J Pathol 186(11): 2987–2999. http://dx.doi.org/10.1016/j.ajpath.2016.06.024
  8. Yellowley CE, Genetos DC (2019) Hypoxia signaling in the skeleton: implications for bone health. Current Osteopor Rep 17: 26–35. https://doi.org/10.1007/s11914-019-00500-6
  9. Ren Y, Deng Z, Gokani V, Kutschke M, Mitchell TW, Aruwajoye O, Kim HK (2021) Anti-Interleukin-6 Therapy Decreases Hip Synovitis and Bone Resorption and Increases Bone Formation Following Ischemic Osteonecrosis of the Femoral Head. J Bone Mineral Res 36(2): 357–368. https://doi.org/10.1002/jbmr.4191
  10. Shah KN, Racine J, Jones LC, Aaron RK (2015) Pathophysiology and risk factors for osteonecrosis. Current Rev Musculoskel Med 8: 201–209. https://doi.org/10.1007/s12178-015-9277-8
  11. Udagawa N, Koide M, Nakamura M, Nakamichi Y, Yamashita T, Uehara S, Tsuda E (2021) Osteoclast differentiation by RANKL and OPG signaling pathways. J Bone Mineral Metabol 39: 19–26. https://doi.org/10.1007/s00774-020-01162-6
  12. Amarasekara DS, Yun H, Kim S, Lee N, Kim H, Rho J (2018) Regulation of osteoclast differentiation by cytokine networks. Immune Netw 18(1). https://doi.org/10.4110/in.2018.18.e8
  13. Zhu J, Tang Y, Wu Q, Ji YC, Feng ZF, Kang FW (2019) HIF-1α facilitates osteocyte-mediated osteoclastogenesis by activating JAK2/STAT3 pathway in vitro. J Cell Physiol 234(11): 21182–21192. https://doi.org/10.1002/jcp.28721
  14. Sun M, Yang J, Wang J, Hao T, Jiang D, Bao G, Liu G (2016) TNF-α is upregulated in T2DM patients with fracture and promotes the apoptosis of osteoblast cells in vitro in the presence of high glucose. Cytokine 80: 35–42. https://doi.org/10.1016/j.cyto.2016.01.011
  15. Zheng LW, Wang WC, Mao XZ, Luo YH, Tong ZY, Li D (2020) TNF-α regulates the early development of avascular necrosis of the femoral head by mediating osteoblast autophagy and apoptosis via the p38 MAPK/NF-κB signaling pathway. Cell Biol Int 44(9): 1881–1889. https://doi.org/10.1002/cbin.11394
  16. Amarasekara DS, Kim S, Rho J (2021) Regulation of Osteoblast Differentiation by Cytokine Networks. Int J Mol Sci 22(6): 2851. https://doi.org/10.3390/ijms22062851
  17. Zuo C, Zhao X, Shi Y, Wu W, Zhang N, Xu J, Wang C, Hu G, Zhang X (2017) TNF-α inhibits SATB2 expression and osteoblast differentiation through NF-κB and MAPK pathways. Oncotarget 9: 4833–4850. https:/doi.org/10.18632/oncotarget.23373
  18. Guo C, Yang XG, Wang F, Ma XY (2016) IL-1α induces apoptosis and inhibits the osteoblast differentiation of MC3T3-E1 cells through the JNK and p38 MAPK pathways. Int J Mol Med 38: 319–327. https://doi.org/10.3892/ijmm.2016.2606
  19. Gu Q, Yang H, Shi Q (2017) Activation of macrophages in response to biomaterials. JOT 10: 86–93.
  20. Ibrahim YF, Moussa RA, Bayoumi AM, Ahmed ASF (2020) Tocilizumab attenuates acute lung and kidney injuries and improves survival in a rat model of sepsis via down-regulation of NF-κB/JNK: a possible role of P-glycoprotein. Inflammopharmacology 28: 215–230. https://doi.org/10.1007/s10787-019-00628-y
  21. Leo A, Nesci V, Tallarico M, Amodio N, Gallo Cantafio EM, De Sarro G, Citraro R (2020) IL-6 receptor blockade by tocilizumab has anti-absence and anti-epileptogenic effects in the WAG/Rij rat model of absence epilepsy. Neurotherapeutics 17: 2004–2014. https://doi.org/10.1007/s13311-020-00893-8
  22. Gibbs RA, Weinstock GM, Metzker ML, Muzny DM, Sodergren EJ, Scherer S, Scott G, Steffen D, Worley KC, Burch PE, Okwuonu G, Hines S, Lewis L, DeRamo C, Delgado O, Dugan-Rocha S, Miner G, Morgan M, Hawes A, Gill R, Celera, Holt RA, Adams MD, Amanatides PG, Baden-Tillson H, Barnstead M, Chin S, Evans CA, Ferriera S, Fosler C, Glodek A, Gu Z, Jennings D, Kraft CL, Nguyen T, Pfannkoch CM, Sitter C, Sutton GG, Venter JC, Woodage T, Smith D, Lee HM, Gustafson E, Cahill P, Kana A, Doucette-Stamm L, Weinstock K, Fechtel K, Weiss RB, Dunn DM, Green ED, Blakesley RW, Bouffard GG, De Jong PJ, Osoegawa K, Zhu B, Marra M, Schein J, Bosdet I, Fjell C, Jones S, Krzywinski M, Mathewson C, Siddiqui A, Wye N, McPherson J, Zhao S, Fraser CM, Shetty J, Shatsman S, Geer K, Chen Y, Abramzon S, Nierman WC, Havlak PH, Chen R, Durbin KJ, Egan A, Ren Y, Song XZ, Li B, Liu Y, Qin X, Cawley S, Worley KC, Cooney AJ, D’Souza LM, Martin K, Wu JQ, Gonzalez-Garay ML, Jackson AR, Kalafus KJ, McLeod MP, Milosavljevic A, Virk D, Volkov A, Wheeler DA, Zhang Z, Bailey JA, Eichler EE, Tuzun E, Birney E, Mongin E, Ureta-Vidal A, Woodwark C, Zdobnov E, Bork P, Suyama M, Torrents D, Alexandersson M, Trask BJ, Young JM, Huang H, Wang H, Xing H, Daniels S, Gietzen D, Schmidt J, Stevens K, Vitt U, Wingrove J, Camara F, Mar Albà M, Abril JF, Guigo R, Smit A, Dubchak I, Rubin EM, Couronne O, Poliakov A, Hübner N, Ganten D, Goesele C, Hummel O, Kreitler T, Lee YA, Monti J, Schulz H, Zimdahl H, Himmelbauer H, Lehrach H, Jacob HJ, Bromberg S, Gullings-Handley J, Jensen-Seaman MI, Kwitek AE, Lazar J, Pasko D, Tonellato PJ, Twigger S, Ponting CP, Duarte JM, Rice S, Goodstadt L, Beatson SA, Emes RD, Winter EE, Webber C, Brandt P, Nyakatura G, Adetobi M, Chiaromonte F, Elnitski L, Eswara P, Hardison RC, Hou M, Kolbe D, Makova K, Miller W, Nekrutenko A, Riemer C, Schwartz S, Taylor J, Yang S, Zhang Y, Lindpaintner K, Andrews TD, Caccamo M, Clamp M, Clarke L, Curwen V, Durbin R, Eyras E, Searle SM, Cooper GM, Batzoglou S, Brudno M, Sidow A, Stone EA, Venter JC, Payseur BA, Bourque G, López-Otín C, Puente XS, Chakrabarti K, Chatterji S, Dewey C, Pachter L, Bray N, Yap VB, Caspi A, Tesler G, Pevzner PA, Haussler D, Roskin KM, Baertsch R, Clawson H, Furey TS, Hinrichs AS, Karolchik D, Kent WJ, Rosenbloom KR, Trumbower H, Weirauch M, Cooper DN, Stenson PD, Ma B, Brent M, Arumugam M, Shteynberg D, Copley RR, Taylor MS, Riethman H, Mudunuri U, Peterson J, Guyer M, Felsenfeld A, Old S, Mockrin S, Collins F (2004) Rat Genome Sequencing Project Consortium. Genome sequence of the Brown Norway rat yields insights into mammalian evolution. Nature 428(6982): 493–521. https:/doi.org/10.1038/nature02426
  23. Adapala NS, Kim HKW (2016) Comprehensive genome-wide transcriptomic analysis of immature articular cartilage following ischemic osteonecrosis of the femoral head in piglets. PLoS One 11(4): e0153174. https:/doi.org/10.1371/journal.pone.0153174
  24. Yamaguchi R, Kamiya N, Adapala NS, Drissi H, Kim HKW (2016) HIF-1-dependent IL-6 activation in articular chondrocytes initiating synovitis in femoral head ischemic osteonecrosis. J Bone Joint Surgery 98: 1122–1131. https:/doi.org/10.2106/JBJS.15.01209
  25. Шабалдин НА, Синицкая АВ, Шабалдин АВ, Мухамадияров РА (2023) Динамика экспрессии генов костного гомеостаза при развитии асептического некроза головки бедренной кости в эксперименте. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 109(1): 94–108. [Shabaldin NA, Sinitskaya AV, Shabaldin AV, Mukhamadiyarov RA (2023) Dynamics of expression of bone homeostasis genes in the development of aseptic necrosis of the femoral head in an experiment. Russ J Physiol 109(1): 94–108. (In Russ)]. https:/doi.org/10.31857/S0869813923010107

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Гистологические препараты через 4 недели после индукции асептического некроза. Окраска гематоксилин-эозин, ув. х 400. Группа 1: стратификация хондроцитов, большая часть находится в наружном слое суставного хряща. Группа 2: равномерное расположение хондроцитов. Группа 3: равномерное расположение хондроцитов.

Скачать (175KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Гистологические препараты через 6 недель после индукции асептического некроза. Окраска гематоксилин-эозин, ув. х 800. Группа 1: стрелочкой указаны активные остеокласты в зоне остеорезорбции. Группа 2: стрелочкой указаны активные остеобласты. Группа 3: стрелочкой указаны активные остеобласты на фоне пустых костных лакун.

Скачать (188KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Гистологические препараты через 8 недель после индукции асептического некроза. Окраска гематоксилин-эозин, ув. х 800. Группа 1: стрелочкой указан участок замещения костной ткани фиброзной. Группа 2: – стрелочкой указаны активные остеобласты, остеоциты в костных лакунах. Группа 3: стрелочкой указан полнокровный сосуд.

Скачать (231KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».