Імуногістохімічний аналіз експресії катепсину к та остеопонтіну клітинними елементами кісткової тканини регенерату в умовах впливу протипухлинних хіміопрепаратів

Abstract

У пацієнтів з онкологічними захворюваннями відмічається високий відсоток виникнення переломів кісток, обумовлений розвитком порушень кісткового метаболізму у вигляді метастатичного ураження кісток, остеопорозу та виникнення патологічних переломів. У зв’язку з необхідністю призначення тривалих курсів про типухлинних хіміопрепаратів для лікування раку загоєння переломів у таких пацієнтів часто відбувається на фоні застосування цитотоксичної терапії. Тому метою нашого дослідження було вивчення активності маркерів резорбції та кісткоутворення в ділянці кісткового регенерату в умовах впливу протипухлинних хіміопрепара тів. Дослідження було проведене на лабораторних щурах, яким наносився дірчастий дефект діаметром 2мм в ділянці середньої третини діафізу стегнової кістки. Тварини були поділені на контрольну, а також три екс периментальні групи, яким після нанесення травми вводили внутрішньоочеревинно протипухлинні хіміопре парати: I – доксорубіцин (60мг/м²), II – 5-фторурацил (600мг/м²), III—метотрексат (40мг/м²). Через кожну 21-у добу тваринам експериментальних груп повторювали введення відповідного хіміопрепарату на протязі усього експерименту. На 15-ту, 30-ту, 45-ту, 60-ту добу після травми тварин виводили з експерименту. Застосовуючи імуногістохімічне дослідження визначали експресію катепсину К та остеопонтіну клітинними елементами реге нерату. Було встановлено, що протипухлинні хіміопрепарати посилюють експресію катепсину К в ділянці кіст кового регенерату: доксорубіцин – на 25,72% (p˂0,005), 5-фторурацилу – на 17,64% (p˂0,005), метотрексат – на 22,76% (p˂0,005) у порівнянні з контрольною групою на 60-ту добу експерименту. Поряд із цим, протипухлинні хіміопрепарати викликали зниження активності остеопонтіну в кістковому регенераті: доксорубіцин – на 20,62% (p˂0,005), 5-фторурацилу – на 18,87% (p˂0,005) та метотрексат – на 21,89% (p˂0,005) у порівнянні з контролем на 60-ту добу після травми. Найбільш виражений негативний вплив на формування кісткової мозолі відмічався при застосуванні метотрексату та доксорубіцину. Призначення протипухлинних хіміопрепаратів призводить до посилення процесів резорбції в кістковому регенераті внаслідок активації остеокластогенезу та зниження функ ціональної активності остеобластів, що сповільнює мінералізацію в ділянці перелому

Patients with oncological diseases have a high percentage of bone fractures due to the development of disorders of bone metabolism in the form of metastatic bone lesions, osteoporosis and pathological fractures. Due to the need for long-term courses of anticancer chemotherapy to treat cancer, fracture healing in such patients often occurs with cytotoxic therapy. Therefore, the aim of our study was to study the activity of markers of resorption and bone formation in the area of bone regeneration under the influence of antitumor chemotherapeutics. The study was performed on laboratory rats, which were inflicted a perforated defect with a diameter of 2 mm in the middle third of the femoral shaft. Animals were divided into control and three experimental groups, which after injury were injected intraperitoneally with anticancer chemotherapeutics: I – doxorubicin (60 mg / m²), II-5 – fluorouracil (600 mg/m²), III – methotrexate (40 mg / m²). Every 21 days, the animals of the experimental groups were repeated administration of the appropriate chemotherapy throughout the experiment. On the 15th, 30th, 45th, 60th day after injury, the animals were removed from the experiment. Using immunohistochemistry, the expression of cathepsin K and osteopontin was determined by the cellular elements of the regenerate. It was found that antitumor chemotherapeutics increase the expression of cathepsin K in the area of bone regenerate: doxorubicin – 25.72% (p˂0.005), 5-fluorouracil – 17.64% (p˂0.005), methotrexate – 22.76% (p˂0,005) compared with the control group on the 60th day of the experiment. In addition, antitumor chemotherapeutics caused a decrease in osteopontin activity in bone regenerate: doxorubicin-by 20.62% (p˂0.005), 5-fluorouracil-by 18.87% (p˂0.005) and methotrexate-by 21.89% ( p˂0,005) compared with the control on the 60th day after injury. The most pronounced negative effect on the formation of callus was observed with the use of methotrexate and doxorubicin. The appointment of antitumor chemotherapeutics leads to increased resorption processes in bone regenerate due to the activation of osteoclastogenesis and reduced functional activity of osteoblasts, which slows mineralization in the fracture site.