Морфологічні аспекти репаративної регенерації кісткової тканини в умовах впливу протипухлинної хіміотерапії

Abstract

Метою даної роботи стало дослідження морфологічних особливостей репаративного остеогенезу за умов впливу протипухлинної хіміотерапії. Матеріали та методи. Дослідження проведено на 96 білих лабораторних щурах-самцях 7-місячного віку вагою 230±10 гр. Усім тваринам наносився дірчастий дефект діаметром 2 мм шароподібною фрезою до кістковомозкового каналу у середній третині діафіза стегнової кістки. Тварини були поділені на контрольну (n=24, без дії хіміопрепаратів) та три експериментальні групи (I, II, III, n=72), яким після нанесення травми та через кожну 21-у добу дослідження вводили внутрішньоочеревинно протипухлинні хіміопрепарати: I-й (n=24) – доксорубіцин (60мг/м²), II-й (n=24) – 5-фторурацил (600мг/м²), III-й (n=24) – метотрексат (40мг/м²). На 15-ту, 30-ту, 45-ту, 60-ту добу після травми тварин виводили з експерименту з наступним вилученням травмованих довгих трубчастих кісток. Проводили вивчення гістологічних препаратів, забарвлених гематоксилін-еозином з наступною їх морфометрією, растрову електронну мікроскопію з методом рентгенівської енергодисперсійної спектроскопії та імуногістохімічне дослідження. Результати. Протипухлинні хіміопрепарати викликають сповільнене формування кісткової мозолі, що проявляється збільшенням площі сполучної та ретикулофіброзної кісткової тканини в регенераті поряд з повільним формуванням пластинчастої кісткової тканини. Хіміотерапія призводить до порушень фосфорно-кальцієвого обміну як в самому регенераті, так і в материнській кістці у вигляді зниження інтенсивності мінералізації новоутвореного кісткового матриксу та сповільнення ремоделюючої активності самої материнської кістки. Лікування хіміопрепаратами супроводжується зростанням рівня експресії маркеру резорбції кісткової тканини катепсину К та зниженням експресії маркеру кісткоутворення остеопонтіну, що свідчить про затримку формування регенерату в ділянці травми та зниження темпів репаративної регенерації. Висновок. Найбільш виражена затримка процесів ремоделювання кісткового регенерату встановлена при застосуванні доксорубіцину та метотрексату, в той час як 5-фторурацил виявив менший інгібуючий вплив на зазначені процеси.

Цель - изучение морфологических особенностей репаративного остеогенеза под влиянием противоопухолевой химиотерапии. Материал и методы. Исследование выполнено на 96 белых лабораторных крысах-самцах в возрасте 7 месяцев массой 230±10 г. Всем животным наносился дырчастый дефект шаровидной фрезой диаметром 2 мм до костномозгового канала в средней трети диафиза бедренной кости. Животные были разделены на контрольную (n = 24, без химиотерапии) и три экспериментальные группы (I, II, III, n=72), которым после травмы и каждые 21-й день эксперимента вводили внутрибрюшинно соответствующие химиопрепараты: I-й группе (n=24) - доксорубицин (60 мг/м²), II-й (n=24) - 5-фторурацил (600 мг / м²), III-й (n=24) - метотрексат (40 мг/м²). На 15-е, 30-е, 45-е, 60-е сутки после травмы животных выводили из эксперимента с последующим извлечением травмированных длинных трубчатых костей. Проведено изучение гистологических препаратов, окрашенных гематоксилин-эозином, их морфометрия, сканирующая электронная микроскопия с методом рентгеновской энергодисперсионной спектроскопии, иммуногистохимические исследования. Результаты. Противоопухолевые химиопрепараты вызывают замедленное образование костной мозоли, что проявляется увеличением площади соединительной и ретикулофиброзной костной ткани в регенерате, а также замедленным образованием пластинчатой костной ткани. Химиотерапия приводит к нарушению фосфорно-кальциевого обмена как в регенерате, так и в материнской кости в виде снижения интенсивности минерализации новообразованного костного матрикса и замедления ремоделирующей активности материнской кости. Противоопухолевые химиопрепараты вызывают увеличение экспрессии маркера резорбции костной ткани катепсина К и снижение экспрессии маркера костеобразования остеопонтина, что свидетельствует о задержке формирования регенерата в области повреждения кости и снижении активности процессов репаративной регенерации. Выводы. Наиболее выраженное снижение интенсивности процессов ремоделирования костного регенерата было установлено при применении доксорубицина и метотрексата, тогда как 5-фторурацил оказывал менее угнетающее действие на заживление перелома.

The occurrence of fractures in the development of cancer in the body is due to changes in bone metabolism in the form of osteoporosis and metastatic bone damage. Their appearance leads to the postponement or cessation of treatment of cancer, which affects the life expectancy of such patients and the chances of recovery. Antitumor chemotherapy, as one of the main methods of cancer treatment, is prescribed for longterm courses and affects the healing of fractures. However, according to the literature, the effect of antitumor сhemotherapeutics on reparative regeneration is poorly understood today. The purpose of the work is to study the morphological features of reparative osteogenesis under the influence of antitumor chemotherapy. Materials and methods. The study was performed on 96 white laboratory male rats 7 months of age weighing 230±10 g. All animals had a perforated defect with a diameter of 2 mm spherical cutter to the bone marrow canal in the middle third of the femoral shaft. Animals were divided into control (n = 24, without chemotherapy) and three experimental groups (I, II, III, n = 72), which after injury and every 21 days of the study were administered intraperitoneal anticancer chemotherapeutics: I (n = 24) – doxorubicin (60 mg / m²), II (n = 24) – 5-fluorouracil (600 mg / m²), III (n = 24) – methotrexate (40 mg / m²). On the 15th, 30th, 45th, 60th days after injury, the animals were removed from the experiment, followed by removal of the injured long tubular bones. Histological preparations stained with hematoxylin-eosin, followed by their morphometry, scanning electron microscopy with the method of X-ray energy dispersion spectroscopy, immunohistochemical examination were performed. Results and discussion. Antitumor chemotherapeutics causes delayed callus formation, which is manifested by an increase in the area of connective and reticulofibrous bone tissue in the regenerate, along with the slow formation of lamellar bone tissue. Chemotherapy leads to disorders of phosphorus-calcium metabolism both in the regenerate and in the maternal bone in the form of reducing the intensity of mineralization of the newly formed bone matrix and slowing down the remodeling activity of the maternal bone. Chemotherapy is accompanied by an increase in the expression of the bone resorption marker cathepsin K and a decrease in the expression of the osteopontin bone marker, which indicates a delay in the formation of regenerate in the area of injury and a decrease in the rate of reparative regeneration. Conclusion. The most pronounced delay in the processes of remodeling of bone regenerate was found with the use of doxorubicin and methotrexate, while 5-fluorouracil showed less inhibitory effect on these processes.