Остеопороз и остеомаляция, развивающиеся в процессе роста в условиях острой лучевой болезни

Развитие ядерной энергетики, загрязнение окружающей среды радиоактивными отходами, широкое использование источников ионизирующих излучений в сельском хозяйстве, промышленности и медицине резко усилили опасность возникновения острой лучевой болезни. Особенно чувствительны к действию радиации дети. Даже небольшие дозы радиационного облучения могут замедлить или полностью остановить рост костей и вызвать аномалии развития скелета и ряд других патологий костной системы. При этом наиболее опасно развитие остеопороза и остеомаляции, что резко увеличивает риск возникновения переломов и нарушает процессы нормального энхондрального и периостального костеобразования. Вместе с тем, в настоящее время эта проблема при радиационных поражениях растущего организма практически не исследована.

Цель настоящей работы - изучение количественных показателей минерализации и морфологических особенностей костеобразования при острой лучевой болезни.
 

Эксперимент выполнен на 50 крысах породы "капюшон" (линия Август) в возрасте 4 месяца. Из них 23 интактных животных составили контрольную группу и 27 - опытную. Крыс опытной группы подвергали однократному тотальному облучению гамма-квантами в дозе 7,0 Грэй на терапевтической установке АГАТ-P1, с использованием источника излучения - 60Со. Данная доза являлась средней летальной (ЛД50/30) и вызывала гибель от острой лучевой болезни 13 животных из 27, что составило 48,15%, при наблюдении в течение 30 суток после облучения. Диагноз острой лучевой болезни ставили на основании данных гематологических и патологоанатомических исследований. Через 30 суток после начала эксперимента всех контрольных животных и 14 опытных, выживших после облучения, эвтаназировали передозировкой эфира. Большеберцовые и бедренные кости фиксировали и заливали в аралдит. Блоки распиливали вдоль длинной оси костей, образовавшиеся поверхности полировали и исследовали при помощи рентгеновского электронно-зондового микроанализатора INCA-200 Energy (Oxford, 2002, England), установленного на сканирующем электронном микроскопе JSM-840.

Определяли концентрацию кальция, фосфора и серы в корковом слое средней трети диафиза и в ростковых эпиметафизарных зонах костей. Получали изображения в характеристическом рентгеновском излучении кальция с результатами линейного сканирования. Для гистологического исследования фиксированные кости декальцинировали и заливали в парафин. Срезы окрашивали гематоксилином -эозином и по Ван-Гизону. Количественные данные обрабатывали в пакете прикладных программ "Microsoft Excel 2000". Достоверность отличий определяли по критерию Стьюдента и Манна-Уитни при р<0,05.

Установлено, что в ростковой эпиметафизарной зоне и корковом слое костей у облученных животных концентрация кальция и фосфора снижена в 1,5-2 раза. Содержание серы - химического маркера сульфатированных гликозаминогликанов, в ростковой зоне увеличено, а в корковом слое - снижено в 1,5 раза по сравнению с контролем, что отражает активные процессы гистохимической дифференцировки и специфического биосинтеза в клетках хондроидного дифферона ростковых зон. Удельный объем мягкотканных компонентов у облученных животных увеличен в ростковой зоне в 1,8 раза, а в корковом слое - в 8-9 раз, что свидетельствует о значительном уменьшении скорости минерализации (остеомаляции) и развитии выраженного остеопороза у животных, растущих в условиях моделирования острой лучевой болезни. В ростковой зоне облученных животных почти в 1,5 раза снижен объем остеоидной ткани, что свидетельствует об уменьшении биосинтетической активности остеобластов. Гистологические исследования показали, что замедление темпов минерализации хряща ростковых зон костей у облученных животных сопровождается появлением колбообразных утолщений эпифизарной пластинки.

Таким образом, установлено, что острая лучевая болезнь у растущих животных вызывает ряд патологических изменений костей, являющихся проявлениями остеопороза и остеомаляции. Остеопоротическая перестройка сопровождается снижением минеральной насыщенности костей, усилением очаговой резорбции их коркового слоя, его рарефикацией и замещением в участках резорбции фиброзной тканью. В ростковых эпиметафизарных зонах костей у облученных животных снижается биосинтетическая активность остеобластов, нарушается процесс формирования органического матрикса, снижается скорость его минерализации, следствием чего является разрастание неминерализованного хряща и возникновение рахитоподобного состояния. Задержка темпов минерализации костей у растущих животных при острой лучевой болезни является следствием как прямого воздействия ионизирующего излучения на растущие ткани, так и опосредованного - путем нарушения гормональной регуляции, что сопровождается активизацией остеокластической резорбции. Снижение темпов минерализации хряща в эпифизарной пластинке, появление признаков остеомаляции и рахитоподобного состояния у животных, растущих при острой лучевой болезни, обусловлено также радиационным поражением кишечника, что описано многими авторами, и нарушением процесса всасывания минеральных веществ и комплекса витаминов, участвующих в минерализации, в первую очередь витаминов группы Д и С.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (грант № 04-04-96167).


Ирьянов Ю.М., Ирьянова Т.Ю.
ФГУН РНЦ "Восстановительная травматология и ортопедия "им. акад. Г.А. Илизарова Росздрава, г. Курган