Содержание | Следующая статья | Предыдущая статья
Журнал 'Цитокины и воспаление', 2015, № 2
|
Оригинальные статьи
|
Номер 2'2015
|
Регуляция ремоделирования кости цитокинами при иммобилизационном стрессе, сочетанном с воспалением
C.Б. Павлов, А.В. Гончарова, М.В. Кумечко
Цель работы состояла в изучении уровней продукции цитокинов и их взаимосвязей в механизмах регуляции процессов ремоделирования костной ткани на модели сочетания иммобилизационного стресса и воспаления (ИСВ). Исследование проводили на 2 группах белых крыс. Модель экспериментального нарушения ремоделирования костной ткани под влиянием ИСВ осуществляли путем создания у животных иммобилизационного стресса и вызова последующего хронического воспаления печеночной области. В сыворотке крови иммуноферментным методом определяли уровни RANKL, остеопротегерина, TGFβ1, IL-1Ra, адипонектина, висфатина и IL-17. У животных с ИСВ снижались уровни RANKL и TGFβ1 и повышались уровни IL-1Ra и IL-17. Обнаружены отличия характера взаимосвязей между уровнями цитокинов в исследуемой группе с ИСВ. Выявленные характеристики цитокинового профиля отражают окончание фазы процесса активной резорбции, инициированной стрессовым воздействием, и начало фазы компенсаторных реакций в костной ткани. Сочетанное воздействие ИСВ вызывает дисбаланс в системе регуляции ремоделирования костной ткани межклеточными медиаторами. (Цитокины и воспаление. 2015. Т. 14. № 2. С. 49–53.).
Ключевые слова: цитокины, костная ткань, ремоделирование, регуляция.
Молекулярные механизмы патогенеза остеопороза продолжают оставаться актуальной научной и практической проблемой. Важное место в исследованиях на эту тему занимают межклеточные медиаторы, играющие ключевую роль в функционировании процессов ремоделирования кости.
Костное ремоделирование представляет собой баланс взаимно антагонистичных по конечным результатам процессов резорбции и формирования костной ткани. К клеткам кости, осуществляющим эти процессы, обычно относят остеокласты и остеобласты. Хотя считается, что за образование костной ткани отвечают остеобласты, а за ее разрушение — остеокласты, в действительности в организме все эти процессы оказываются намного сложнее за счет функционирования межклеточных медиаторов, которые участвуют в регуляции этих процессов.
Остеобласты синтезируют и выделяют RANKL — лиганд рецептора-активатора ядерного фактора-κB. Последний активирует RANK — рецептор-активатор ядерного фактора-κB, находящийся на остеобластах. RANKL инициирует в остеокластах процессы резорбции кости. В пределах этой системы функционирует также и остеопротегерин, который является рецептором-ловушкой для RANKL.
Рецепторный антагонист интерлейкина 1 (IL-1Ra) — один из важнейших противовоспалительных факторов. Он входит в состав биологической мультисистемы — цитокиновой сети, осуществляющей межклеточные взаимодействия, поддерживающие клеточный гомеостаз на определенном уровне. IL-1Ra блокирует клеточный рецептор, специфичный для IL-1α и IL-1β.
TGFβ — многофункциональный цитокин, модулятор клеточного роста, воспаления, пролиферации и дифференцировки. Существует мнение о локальном усилении продукции TGFβ в очаге воспаления и в то же время системном ингибировании его [11]. То есть эффект TGFβ может быть как провоспалительным, так и противовоспалительным. Преобладает обычно последний, что защищает организм от избыточной продукции клетками воспаления цитотоксических соединений. TGFβ1 играет важную роль в метаболизме костного мозга, участвует в регуляции остеобласт-остеобластного взаимодействия, стимулирует пролиферацию и дифференцировку остеобластов и угнетает костную резорбцию.
В регуляцию ремоделирования костной ткани вовлечены также и адипокины, основной функцией которых является регуляция энергетического обмена на разных уровнях. Взаимосвязи между адипонектином и минеральной плотностью кости противоречивы [3]. Адипонектин регулирует ремоделирование костной ткани путем повышения экспрессии RANKL и репрессии остеопротегерина [6]. Адипонектин стимулирует остеобластогенез и формирование кости в экспериментах in vivo и in vitro [2, 5, 7]. Таким образом, действие адипонектина на костную ткань неоднозначно и требует дальнейшего изучения. О влиянии на метаболизм костной ткани висфатина известно меньше, что требует дальнейших исследований.
Кроме вышеописанных цитокинов в патогенезе остеопороза задействован IL-17, продукт Th17-клеток — CD4+ T-лимфоцитов. Было обнаружено, что он способствует потере массы костной ткани при коллаген-индуцированном артрите у мышей. При исследовании влияния эстрогенов на дифференцировку Th17 выявлено угнетение (опосредованной IL-17) дифференцировки остеокластов в клетках костного мозга мышей. Предполагается, что увеличение продукции IL-17 индуцирует потерю костной массы за счет увеличения проостеокластогенных цитокинов, включая TNFα, IL-6 и RANKL остеобластов. Функциональное блокирование IL-17 предотвращает потерю костной массы.
Иммобилизационный стресс является одним из факторов нарушения ремоделирования костной ткани. При иммобилизационном стрессе в костной ткани происходит трансформация микроциркуляторного русла, проявляющаяся в дистонии, разрежении сети капилляров костной ткани и красного костного мозга, вплоть до появления (при хроническом стрессе) аваскулярных зон. В итоге расстройств микроциркуляторного русла при иммобилизационном стрессе развивается ишемия и гипоксия костной ткани и красного костного мозга различной степени выраженности. В костной ткани угнетается активность остеобластов, преобладают явления резорбции костной ткани, в том числе и за счет явления лакунарного рассасывания. Выраженность указанных проявлений в условиях хронического стресса по сравнению с острым значительно больше [1].
Хроническое воспаление участвует в регуляции костной массы. Патологии кости, связанные с воспалением, имеют много общих механизмов потери костной массы. Эти механизмы в конечном счете опосредованы разобщением баланса процессов костного ремоделирования, во что вносят вклад такие факторы как истощение, снижение активности физиологических процессов, отсутствие физической активности, провоспалительные цитокины [4]. Провоспалительные цитокины стимулируют экспрессию RANKL в остеобластах. Усиленное продуцирование RANKL способствует дифференциации остеокластов и стимулирует их резорбтивную активность. TNFα и IL-1 функционируют синергично с RANKL и стимулируют резорбцию кости остеокластами [12].
Целью работы являлось изучение роли цитокинов в механизмах регуляции процессов ремоделирования костной ткани в эксперименте на модели сочетания иммобилизационного стресса и воспаления.
Материалы и методы
Экспериментальное исследование проводили на 2 группах (по 50 животных) белых крыс-самок в возрасте 9 месяцев, массой 210±30 г. Все манипуляции осуществляли в соответствии с международными принципами Европейской конвенции о защите позвоночных животных (Страсбург, 1986) и принципами Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным.
В 1-й группе (экспериментальной) производили моделирование нарушения ремоделирования костной ткани под влиянием стресса и воспаления путем создания у животных иммобилизационного стресса, и на этом фоне — хронического воспаления печеночной области. Иммобилизационный стресс создавали путем размещения животных в тесных пеналах на 4 часа в день в течение 2 месяцев. Моделирование хронического воспаления осуществляли путем введения в печеночную область 50 % раствора медицинской консервированной желчи по 0,25 мл/100 г массы тела каждой крысе в течение 10 дней.
2-ю группу (контрольную) составили интактные животные.
Кровь для исследования брали из сердца животных. В качестве наркоза использовали хлороформ.
В сыворотке крови иммуноферментным методом проводили определение уровней IL-17 и IL-1Ra с помощью наборов реактивов «Вектор-Бест» (г. Новосибирск). Уровень остеопротегерина (OPG) определяли с использованием набора «eBioscience» (Австрия). Исследование уровня ampli-sRANKL проводили с помощью набора «Biomedica»IOMEDICA» (Чехия). Определение уровня TGFβ1 осуществляли с помощью набора «DRG (Германия), висфатина — набора «RayBio» (США), адипонектина — набора «BioVendor» (Чехия).
Математическую обработку результатов проводили с применением пакета статистического анализа «Statistica 6.0», использовали параметрические и непараметрические методы анализа.
Результаты и обсуждение
Читайте статью целиком
в печатной версии журнала!
Содержание | Следующая статья | Предыдущая статья
|
Начата подписка на 2016 год!
Обновление на книжной полке: компакт-диск Цитокины и воспаление, 2008 год.
|
![[О компании] Издательство 'Цитокины и воспаление' - Журнал 'Цитокины и Воспаление'](/images/Logo.gif){kind=logo}
