Influence of antitumor chemotherapeutics on mechanical properties of injured tubular skeletal bone

Abstract

Цель работы – изучить влияние противоопухолевых химиопрепаратов на механические свойства травмированной длинной кости скелета. Исследования выполнили на 96 лабораторных крысах, которым наносился дырчастый дефект 123диаметром 2мм до костномозгового канала в области средней трети диафиза бедренной кости. Животные были разделены на контрольную (n=24) и три экспериментальные (I, II, III, n=72) группы, которым после нанесения травмы и через каждый последующий 21-й день эксперимента вводили внутрибрюшинно соответствующие противоопухолевые химиопрепараты: I – доксорубицин (60 мг/м), II – 5 фторурацил (600 мг/м), III – метотрексат (40 мг/м). На 15-е, 30-е, 45-е, 60-е сутки после травмы определяли предел прочности костей на сжатие и микротвёрдость регенерата. Исследование показало, что противоопухолевые химиопрепараты уменьшают прочность кости на сжатие. На 60-е сутки после травмы доксорубицин снижает данный показатель на 40,08%, 5- фторурацил – на 40,93%, метотрексат – на 35,19% по сравнению с контролем. Противоопухолевые химиопрепараты замедляют рост костей в ширину: доксорубицин – на 18,54%, 5-фторурацил – на 10,24%, метотрексат – на 17,40% по сравнению с контролем на 60-е сутки после травмы. Химиотерапия приводит к уменьшению микротвёрдости кости в области регенерата. При введении доксорубицина на 60-й день эксперимента показатель микротвёрдости ниже на 37,32%, чем в контрольной группе, 5-фторурацила – на 41,47%, метотрексата – на 35,83%. Таким образом, применение противоопухолевых химиопрепаратов вызывает снижение предела прочности костей и микротвёрдости в области костного регенерата, а также замедляет рост костей. Наиболее выраженное отрицательное влияние на прочность травмированных трубчатых костей оказывает 5-фторурацил, на рост кости в толщину – доксорубицин.

The aim of the study was to investigate the effect of antitumor chemotherapeutics on the mechanical properties of the injured long skeletal bone. The research was carried out on 96 laboratory rats, which were inflicted with a perforated defect with a diameter of 2 mm to the bone marrow canal in the middle third of the femoral shaft. Animals were divided into the control group (n = 24), as well as three experimental (I, II, III, n = 72) ones, which were injected after injurywith theantitumor chemotherapeutics intraperitoneally: I group – with doxorubicin (60 mg/m²), II – with 5-fluorouracil (600 mg/m²), III – with methotrexate (40 mg/m²). Re-administration of appropriate chemotherapeutics was performed in the same doses on each 21st day throughout the experiment. On the 15th, 30th, 45th, and 60th day after injury, the compressive strength limit of the bones and the microhardness of the regenerate were determined. Anticancer chemotherapy drugs reduce the compressive strength of the bone. On the 60th day after injury, doxorubicin reduces this indicator by 40.08%, 5-fluorouracil – by 40.93%, methotrexate – by 35.19% 117compared with the control. Antitumor drugs slow down the growth of bones in width: doxorubicin – by 18.54%, 5-fluorouracil – by 10.24%, methotrexate – by 17.40% compared with the control on the 60th day after injury. Antitumor chemotherapy also reduces the microhardness of the femur in the regenerate area: under the influence of doxorubicin by 37.32% (p˂0.05), 5-fluorouracil – by 41.47% (p˂0.05), methotrexate – by 35.83 % (р˂0.05) in comparison with the control group. The use of antitumor chemotherapeutics causes a decrease in bone strength and microhardness in the area of bone regeneration, as well as slows bone growth. The most pronounced negative effect on the tensile strength of injured tubular bones has 5-fluorouracil; doxorubicin has the greatest inhibitory effect on bone growth in thickness.