Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Механизмы регуляции ремоделирования костной ткани (обзор литературы) 10
1.1. Клеточные основы костного ремоделирования 11
1.2. Системная регуляция гомеостаза костной ткани 13
1.3. Локальная регуляция ремоделирования костной ткани 14
1.4. Участие иммунной системы в ремоделировании костной ткани 16
1.5. Оценка восстановительных процессов в костной ткани 26
1.6. Воздействие на восстановительные процессы в костной ткани 29
1.7. Заключение 32
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 35
2.1. Общая характеристика экспериментального материала 35
2.2. Моделирование репаративного костеобразования 36
2.3. Оценка ремоделирования костной ткани 38
2.4. Лабораторные методы исследования 39
2.4.1. Гематологические показатели 39
2.4.2. Оценка синтеза ДНК в миелокаритоцитах 40
2.4.3. Биохимические показатели 40
2.5. Оценка фагоцитов 41
2.5.1. НСТ-тест 41
2.5.2. Активность миелопероксидазы 42
2.5.3. Лизосомально-катионный тест (ЛКТ) 43
2.5.4. Адгезивная способность нейтрофилов 43
2.5.5. Оценка поглотительной способности макрофагов 44
2.5.6. Исследование гемопоэтических островков костного мозга ...44
2.6. Методы воздействия на животных 45
2.6.1 .Магнитолазерное воздействие 45
2.6.2. Введение иммуномодуляторов 45
2.7. Методы статистической обработки данных 45
ГЛАВА 3. Морфо-функциональная оценка фагоцитов при репаративном остеогенезе 47
3.1.Характеристика кроветворения при репаративном костеобразовании 47
3.2. Функциональная характеристика фагоцитов при консолидации перелома большеберцовой кости 53
3.3. Заключение 57
ГЛАВА 4. Модификация ремоделирования костной ткани в условиях стимуляции фагоцитоза 62
4.1. Влияние магнитолазерного воздействия на фагоцитарную активность 62
4.2. Влияние магнитолазерного воздействия на посттравматическое ремоделирование костной ткани 64
4.3. Воздействие пирогенала на репаративный остеогенез 69
4.4. Влияние Г-КСФ на восстановительные процессы в костной ткани 71
4.5. Заключение 76
ГЛАВА 5. Общее заключение 80
Выводы 88
Практические рекомендации 89
Литература
- Локальная регуляция ремоделирования костной ткани
- Гематологические показатели
- Исследование гемопоэтических островков костного мозга
- Функциональная характеристика фагоцитов при консолидации перелома большеберцовой кости
Введение к работе
Актуальность проблемы. Изучение механизмов ремоделирования костной ткани имеет важнейшее фундаментальное значение для решения ряда задач в различных разделах клинической медицины - при переломах костей, остеопорозе, новообразованиях, реконструктивной хирургии, врожденных дефектах, периодонтите и других. Данная проблема достаточно злободневна в области регуляции восстановительных процессов в костной ткани, поскольку травматизм сегодня остается одной из острых проблем здравоохранения, сопоставимой по значимости с заболеваниями сердца. Поэтому с уверенностью можно утверждать, что изучение механизмов регуляции репаративного костеобразования и разработки новых эффективных способов лечения переломов сохраняют свою актуальность. В этом направлении достигнуты определенные успехи, связанные с внедрением эффективных медицинских технологий, в том числе - различных видов остеосинтеза. Они основаны, в частности - компрессионно-дистракционный остеосинтез по Г.А.Илизарову, на создании оптимальных условий для регенерации костной и других тканей опорно-двигательного аппарата и позволяют увеличивать длину трубчатой кости на 50% от исходной величины (Илизаров Г.А., 1984). Однако следует отметить, что возможности управляемой регенерации костной ткани не исчерпаны. Это требует дальнейшего изучения механизмов ремоделирования костной ткани, определяющих характер восстановительных процессов в кости.
Ремоделирование костной ткани характеризуется этапностью течения, сложными механизмами регуляции и зависит от многочисленных факторов. Сегодня накоплен обширный материал о значении нейро-эндокринной и иммунной систем в регуляции остеогенеза. В частности, существуют концепции иммунорегуляции остеогенеза, свидетельствующие о важной роли Т - и В-лимфоцитов, моноцитов/макрофагов в регуляции костеобразования и возможности его иммуностимуляции (Базарный В.В., 2007; Воложин А.И. и
соавт., 2005; Осипенко А.В. и соавт.; 2008; Compston J.E. , 2001; Dogan Е. С. et
al., 2002; Raisz L. G., 2005). В то же время участие различных популяций
фагоцитов в регуляции ремоделирования костной ткани требует детализации.
В частности, нейтрофилам отводилась роль лишь в реализации воспаления.
Тем не менее, существуют предпосылки для предположения о том, что
воздействие на фагоцитарную активность может стимулировать и
костеобразование. Однако это положение требует убедительного
доказательства. Кроме того, в последние годы появляются новые
фармакологические средства (препараты цитокинов, гранулоци-тарный
колониестимулирующий фактор - Г-КСФ), обладающие способностью модулировать функциональную активность фагоцитов, но их действие на гомеостаз костной ткани остается мало исследованным.
Таким образом, изучение механизмов иммунологической регуляции костного ремоделирования с участием клеток фагоцитов: нейтрофилов и моноцитов/макрофагов и на этой основе разработка новых способов стимуляции нарушенного костеобразования является актуальной медико-биологической задачей, определяющей необходимость и целесообразность проведения данного исследования.
Цель исследования - изучить взаимосвязь между состоянием репаративных процессов в костной ткани и активностью фагоцитирующих клеток.
Задачи исследования:
Сопоставить лабораторные показатели состояния фагоцитирующих клеток с динамикой регенерации костной ткани при закрытом переломе голени.
Оценить влияние магнитолазерного воздействия на состояние фагоцитарной активности и течение костеобразования.
Изучить влияние гранулоцитарного колониестимулирующего фактора на ремоделирование костной ткани.
Научная новизна. В работе впервые представлено комплексное сопоставление морфо-функциональных характеристик различных популяций
фагоцитов с течением репаративного остеогенеза. Впервые показаны
эффекты Г-КСФ на костное ремоделирование, представлен клеточный механизм действия магнитолазерного воздействия на регенерирующую костную ткань. Обосновано предположение о поляризации функций нейтрофильных гранулоцитов при ремоделировании костной ткани.
Практическая значимость работы и пути ее реализации. Полученные данные о влиянии магнитолазерной терапии и Г-КСФ на ремоделирование костной ткани являются патогенетическим обоснованием применения этих факторов у различных категорий пациентов.
Разработанная экспериментальная модель перелома костей голени может быть использована в патофизиологических исследованиях для исследования механизмов регуляции гомеостаза костной ткани.
Полученные результаты внедрены в ФГУН «Уральский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии им. Чаклина», в ГУЗ «Свердловская областная клиническая больница № 1», в учебный процесс на кафедрах патологической физиологии, клинической лабораторной и микробиологической диагностики ГОУ ВПО «Уральская государственная медицинская академия» Росздрава при изучении раздела «Воспаление», в санатории-профилактории «Пихтовые горы» ФГУП «Производственное объединение Уралвагонзавод».
Апробация работы. Материалы диссертации доложены на конференции, посвященной 25-летию ЦНИЛ Челябинской медицинской академии (Челябинск, 2006), на XI Всероссийском научном форуме «Дни иммунологии в Санкт-Петербурге» (Санкт-Петербург, 2007), на научных конференциях ЦНИЛ Уральской государственной медицинской академии (Екатеринбург, 2005, 2007), на IV Объединенном форуме иммунологов России (Санкт-Петербург, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ, в том числе -З в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 110
страницах машинописного текста. Она состоит из введения, обзора
литературы, главы «Методические вопросы исследования», двух глав
результатов собственных исследований, заключения, выводов и практических
рекомендаций. Список литературы включает 65 отечественных и 153
иностранных источников. Работа иллюстрирована 13 таблицами и 15
рисунками
Положения, выносимые на защиту.
Ремоделирование костной ткани в посттравматическом периоде сопровождается фазными изменениями системы фагоцитирующих клеток, коррелирующих с динамикой репаративного процесса.
Стимуляция фагоцитоза вызывает изменение активности восстановительных процессов в костной ткани.
Локальная регуляция ремоделирования костной ткани
Ремоделирование костной ткани определяется интенсивностью косте-образования и остеокластической резорбции. Это взаимосвязанные процессы, они имеют как общие, так и локальные (самостоятельные и независимые) механизмы регуляции. Нарушение соотношения остеокластической и остеобластической активности, и их регуляции имеет место при посттравматической регенерации, когда активированы остеобласты, или при некоторых заболеваниях, например - остеопорозе, при котором усилена остеокластиче-ская резорбция. В основе этих процессов лежит функциональная активность основных клеток костной ткани - остеобластов (ОБ) и остеокластов (ОК) [48,49,150,177].
Остеобласты - дифференцированные клетки мезенхимального происхождения, физиологическая функция которых заключается в построении костной ткани [34, 77, 81]. ОБ располагаются слоями на костной поверхности и выполняют следующие функции: синтез коллагена и формирование его волокон; синтез неколлагеновых белков (протеогликаны, остеокальцин, остео-понтин, сиалопротеин); синтез ферментов (щелочная фосфатаза, коллагеназа и др.), участие в транспорте кальция и фосфатов в костный матрикс и росте кристаллов гидроксиапатита; продукция остеокластстимулирующего и ос-теокластингибирующего факторов. На мембране ОБ экспрессируются рецепторы для паратгормона, а в ядрах - для витамина D3 и половых гормонов, которые участвуют в ремоделировании костной ткани [48].
ОБ различаются по морфологии, биохимии и топографическим взаимоотношениям с зоной минерализации. Их количество и функциональная активность коррелируют с активностью остеорегенерации [48, 103, 120]. ОБ дифференцируются в остеоциты. Остеоциты - наиболее многочисленные клетки костной ткани, которые активно участвуют в формировании новообразованной костной ткани и в ее метаболизме. Остеоциты локализуются в толще минерализованного костного матрикса костных лакун. Межклеточные контакты между ними обеспечивают внутрикостный транспорт метаболитов и тем самым способствуют координации активности костных клеток [34, 48].
Остеокласты (ОК) - крупные многоядерные клетки гемопоэтического происхождения, относящиеся к моноцитарно-макрофагальному ростку. Их главная функция - остеорезорбция. В ее основе лежит сложный механизм ферментативного расщепления костной ткани. Лизосомальные ферменты остеокластов (прежде всего - карбоангидразы) секретируются во внеклеточное пространство и образуют комплекс фермент-лиганд-рецептор. Затем они транспортируются в зону резорбции, где диссоциируют при низких значениях рН, и ферменты разрушают костный матрикс [48, 73, 112, 153, 196, 199, 205].
Наряду с остеокластической резорбцией существует и другой механизм физиологической деградации кости, протекающий по типу фагоцитоза.
Участие остеокластов и остеобластов в остеогенезе определяется не только их пролиферативной активностью в костном мозге, но и апоптозом [110,131,150].
Морфофункциональным и структурным элементом, который реализует костное ремоделирование, является мультиклеточная ассоциация - «базальная» многоклеточная единица (basic multicellular unit - BMU). Она имеет размеры около 1—2 мм в длину и 0,2- 0,4 мм в ширину и представляет собой скопления ОК и ОБ вокруг центрального капилляра и тесно связана с соединительно-тканными элементами. У здорового взрослого человека образуется 3 — 4 млн таких единиц в год и около 1 млн функционирует постоянно. BMU имеют тесные регуляторные взаимоотношения с другими клетками, в том числе - и кроветворными. Продолжительность жизни одной такой единицы - 6-9 месяцев, а замещаемый ею костный объем - 0,25 мм3 [150, 217].
Таким образом, на основании анализа литературы можно сделать заключение, что ремоделирование начинается с резорбции участка "старой" костной ткани. Этот процесс продолжительностью около 2-х недель заканчивается образованием полости резорбции. Затем остеобласты атакуют полость ре 13 зорбции, где в течение 3 месяцев строят новый костный матрикс с последующей его минерализацией.
Процессы ремоделирования костной ткани с участием ОБ и ОК находятся под сложным контролем системных и локальных механизмов.
Системными регуляторами остеобластических и остеокластических процессов являются гормоны. Центральное место среди них занимает пара-тгормон (ПТГ).
Интактный ПТГ - полипептид, состоящий из 84 аминокислот, синтезируется в паращитовидных железах и активируется в крови. Связывание паратгормона с его клеточным рецептором вызывает каскад реакций, в том числе — через стимуляцию аденилатциклазы и протеинкиназы А, и эти реакции определяют его клеточные эффекты. В результате ПТГ оказывает следующие эффекты: повышает реабсорбцию кальция и снижает реабсорбцию фосфора в почках, что приводит к увеличению содержания кальция в крови, активирует витамин Д. Этим обусловлено то, что ПТГ оказывает существенное влияние на костную ткань. Он вызывает усиление продукции факторов, которые в свою очередь, активируют остеокласты, с высвобождением лизо-сомальных ферментов и усилением костной резорбции. Таким образом, в целом ПТГ повышает костную резорбцию через усиление дифференцировки и функциональной активности остеокластов с участие нуклеарного фактора-кВ (NF-кВ), хотя в малых дозах он способен стимулировать костеобразование [102,117,143,170].
Существует связь между характером костных изменений и уровнем ПТГ в крови. Поэтому определение ПТГ в крови считается полезным тест для диагностики костных нарушений [79]. Витамин Д (1,25-дигидрооксивитамин ДЗ) является одним из мощных стимуляторов остеобластических процессов через участие в синтезе костного матрикса, костно-специфических белков, щелочной фосфатазы [150, 153, 183].
Остеобластические процессы активируют также и другие гормоны (соматотропний гормон, инсулин) [91, 94, 120 ].
Кальцитонин - гормон щитовидной железы, регулирующий кальциевый обмен, подавляет пролиферацию ОК, ингибирует костную резорбцию и усиливает костеобразование [117]. Андрогены и эстрогены стимулируют костеобразование и являются протекторами против остеопороза. В частности, эстрогены тормозят созревание и их функциональную активность ОК и их функциональную активность [69, 74, 97, 107]. Стимуляторами костной резорбции выступают глюкокортикоиды и тиреоидные гормоны [91, 177, 199].
Гематологические показатели
Для исследования механизмов ремоделирования костной ткани используют различные методические подходы, имеющие свои достоинства и недостатки.
Культуральные клеточные системы in vitro позволяют оценить, влияние различных факторов на пролиферацию и дифференцировку клеток - как ос-теокластической, так и остеобластических линий. Однако данный подход не может быть использован для решения некоторых вопросов системной регуляции гомеостаза костной ткани на организменном уровне. Для этих целей в последние годы применяются трансгенные животные (knock-out), например, с мутациями, приводящими к дефициту определенных ростовых факторов. В частности, на мышах с врожденным дефицитом нуклеоцитоплазматического протеина CIZ, в норме экспрессированного на остеобластах, показана супрессия образования костной ткани за счет ингибиции ВМР-индуцированной активации остеобластов [112, 119, 129, 204]. Однако применение трансгенных животных сопряжено со значительными техническими сложностями (в том числе - их содержания), экономическими тратами и может быть оправдано решением строго специальных задач.
Наиболее популярными остаются исследования in vivo. Идеальной моделью для изучения механизмов костного ремоделирования является дист-ракционный остеосинтез. Он приводит к формированию дистракционного костного регенерата, характеризующимися некоторыми специфическими особенностями, что выгодно отличает его от костно-хрящевой мозоли как объекта изучения костного ремоделирования. Однако существенным ограничением для применения данной модели является то, что ее реализация на мелких животных практически невозможна из-за размеров аппаратов для внеочагового остеосинтеза. Поэтому в эксперименте часто используется закрытый перелом бедра у крыс или мышей. Важно подчеркнуть, что при этом вследствие нестабильности костных отломков формируется не соединительнотканный регенерат с последующей оссификацией, а костно-хрящевая мозоль [33, 207]. Это затрудняет изучение механизмов костного ремоделирова-ния и обусловило необходимость использования оригинального методического подхода.
В нашем исследовании для изучения механизмов регуляции ремодели-рования костной ткани использована модель посттравматического репара-тивного остеогенеза. Для этого по передней медиальной поверхности средней трети голени проводили продольный разрез длиной 1.0 см. Поднадкост-нично выделялась болынеберцовая кость, которая пересекалась поперечно с иссечением фрагмента диафиза 3 мм. Рана послойно ушивалась, послеоперационный шов обрабатывался аэрозолью террамицина. Оперативное вмешательство выполняли в условиях асептики, наркоз осуществлялся рометаром из расчета 0,1 мл/100 г массы тела. Дополнительно проводилась местная ин-фильтрационная анестезия 0,3% раствором лидокаина.
Особенность данной экспериментальной модели заключается в том, что малоберцовая кость выполняет функцию фиксатора костных отломков. Как было показано в предварительном исследовании, их стабильность и малотравматичное повреждение окружающих тканей обеспечивает формирование полноценного соединительно-тканного регенерата, которой впоследствии минерализуется, что является существенным преимуществом перед закрытым переломом кости.
Исследования показателей крови, костного мозга и морфологическую оценку регенерата проводили на 3, 5, 7, 10, 14, 20 и 28 сутки после операционной травмы. Одновременно изучали аналогичные показатели крови и костного мозга у интактных животных. 2.3. Оценка ремоделирования костной ткани
Ремоделирование костной ткани оценивали по соотношению остеобла-стических и остеокластических процессов на основании гистологической картины новообразованного костного регенерата. Для этого в указанные выше сроки иссекали голень и фиксировали в 10 % растворе нейтрального формалина. Затем вырезали регенерат, проводили декальцинацию в растворе трилона Б, обезвоживание в спиртах возрастающей концентрации, заливали в парафин и приготавливали стандартные гистологические срезы толщиной 6 мкм, которые окрашивали гематоксилином-эозином и пикрофуксином по ван-Гизону.
В целях объективизации полученных данных использован метод компьютерной морфометрии. Для реализации этой задачи применили аппаратный видео-компьютерный комплекс SIAMS-610 (регистрационное свидетельство № 940176-25.04.94). В его состав входят микроскоп Биолам-Р-15, видеокамера Hi-Sharp-135 и персональный компьютер IBM PCVAT, а также программное обеспечение системы, что обеспечивает процесс ввода в компьютер массива информации изображений, получаемых при изучении стандартных гистологических препаратов, обработку вводимых изображений, их анализ и составление отчета.
Для получения морфометрических показателей были сделаны серийные снимки в «зоне роста» регенерата (увеличение 20 Ох) и с каждого препарата сделано 20 снимков. С помощью данного методического подхода в гистологических препаратах определяли удельную долю клеток фибробластическо-го и остеобластического дифферонов на единицу поверхности регенерата (рисунок 1). Кроме того, определяли количество клеток на единицу поверхности (100 тест-точек) с помощью сетки Автандилова.
Исследование гемопоэтических островков костного мозга
В этот период зарегистрировано умеренное возрастание (на 26%, р 0,05) уровня активности «костной» фракции щелочной фосфатазы (рис. 4), что как было показано многими исследователями, отражает активность минерализации новообразованного регенерата [60, 91, 102].
Обозначения: общ - общая активность фермента, костн - активность «костной» фракции фермента - р 0.05 в сравнении с показателем до травмы
Таким образом, нейтрофильная реакция при ремоделировании костной ткани в посттравматическом периоде носит двухфазный характер: первая фаза реактивного нейтрофильного лейкоцитоза в раннем посттравматическом периоде (перераспределительного характера) сменяется второй фазой - активацией гранулоцитопоэза в костном мозге в период активных остеогенетиче-ских процессов. Завершение ремоделирования костной ткани характеризуется нормализацией состояния системы нейтрофильных гранулоцитов.
Функциональная характеристика фагоцитов при консолидации перелома большеберцовой кости
Функциональное состояние системы фагоцитов определяется активностью внутриклеточных метаболических процессов и рецепторного аппарата клеточных мембран, что лежит в основе лабораторной оценки данных клеточных популяций. О состоянии внутриклеточных метаболических процес 54 сов судили по активности внутриклеточных бактерицидных белков (ЛКТ) и ферментов, а одним из показателей реактивности клеточных рецепторов является адгезивная активность клеток. В раннем посттравматическом периоде (3 сутки) отмечалось снижение уровня лизосомально-катионных белков на 24% и активности миелоперок сидазы на 55% (р 0,05). Это отражает скорее всего дегрануляцию нейтро филов, содержащих указанные факторы, и их выход во внеклеточную среду вызывает развитие целого ряда реакций, в том числе — повышение адгезивно сти клеток. Это подтверждается повышением адгезивной способности нейтрофильных гранулоцитов (таблица 6). Изменения других показателей менее выражены : число НСТ-позитивных клеток увеличивалось на 19%, хотя эти отличия от аналогичных параметров интактных животных не были статистически значимы ( р 0,05). - р 0,05 в сравнении с дооперационным уровнем К 7 суткам после травмы большинство показателей возвращались к исходным нормальным значениям. Период активных остеогенетических процессов (10-14 сутки) сопровождался повышением числа НСТ-позитивных клеток на 67,5% (р 0,05). С 21 суток посттравматического периода все изученные показатели морфо-функционального статуса нейтрофилов возвращались к норме и соответствовали значениям интактных животных.
Другой популяцией изучаемых фагоцитов являются макрофаги. В настоящее время интегральная оценка состояния клеток СМФ представляет собой сложную задачу. В большинстве исследований для этих целей используют различные методические приемы, позволяющие выделять и исследовать in vitro отдельные клеточные субпопуляции - альвеолярных, костномозговых макрофагов, купферовских клеток и др. Мы для системной оценки функциональной активности моноцитов-макрофагов использовали тест поглощения туши, который на наш взгляд позволил максимально выявить резерв данной клеточной популяции, пусть даже по одной функциональной характеристике - по их поглотительной способности. Как следует из данных, полученных в тесте определения клиренса туши in vivo (таблица 7), данная способность клеток имела тенденцию к снижению в раннем посттравматическом периоде (на 33% к 3 суткам, р 0,05), хотя эта величина и не отличалась статистически значимо от показателя дооперационного уровня.
Более значимые изменения данного параметра были зарегистрированы на 10 сутки после операции. Активация остеобластических процессов, описанная в данный срок выше, характеризовалась активацией фунісции клеток СМФ (клиренс туши увеличивался на 38%, р 0,05) с последующим восстановлением. Сопоставление динамики активности остеобластическим процессов в посттравматическом периоде с показателями функциональной активности клеток СМФ является дополнительным свидетельством взаимодействия данных клеточных линий при ремоделировании костной ткани. Таблица 7
Одной из важных характеристик, отражающих участие макрофагов в кроветворении, а также их способность вступать в межклеточную кооперацию, является формирование «гемопоэтических островков». В том случае, если центральной клеткой такого островка является макрофаг, их называют макрофагальными (МО). К настоящему времени достаточно подробно изучено значение таких островков в эритропоэзе. В использованной нами методике оцениваются все клеточные ассоциации - макрофагально-эритробластические, макрофагально-гранулоцитарные и макрофагально-фибробластические [16]. Поскольку многие из этих клеток участвуют как в регуляции кроветворения, так и остеогенеза, то нами использован именно данный методический подход.
Для установления взаимосвязи МО с регенерацией костной ткани их число определяли в известный период максимальной активности остеогенетиче-ских процессов - на 10 сутки после травмы. Интересно отметить, что на данном сроке консолидацииии перелома их содержание увеличивалось на 50% (р 0,05), что скорее всего указывает на принадлежность данных межклеточных образований к ремоделированию костной ткани. 3.3. Заключение
Состояние клеточных фагоцитарных систем - нейтрофильных грану-лоцитов и СМФ при репаративном остеогенезе характеризуется определенной фазностью. Первая фаза соответствует воспалительной реакции, характерной для раннего посттравматического периода. В частности, на 3 сутки после травмы в области костных отломков наблюдается большое количество нейтрофилов в воспалительном инфильтрате. Данная стадия сопровождается стандартными известными гематологическими и иммунологическими реакциями : нейтрофильный лейкоцитоз, преимущественно - перераспределительного характера, изменением морфо-функциональной активности клеток.
Указанные реакции сопровождаются и известной динамикой концен трации острофазовых белков. Говоря о последних, следует отметить опреде ленную информативность соотношения СРБ (мг/л)/альбумин (г/л), который является аналогом цитируемого в ряде работ воспалительно метаболического индекса [91], отражающего активность и динамику воспалительной реакции (рисунок 5).
Функциональная характеристика фагоцитов при консолидации перелома большеберцовой кости
Обсуждая механизмы действия Г-КСФ на костную ткань следует отметить, что остеобласты не несут на своей мембране рецепторов к Г-КСФ, следовательно, он оказывает на эти клетки опосредованное действие, связанное, скорее всего со снижением экспрессии CXCL12 на клетках костного мозга, что тесно коррелирует с мобилизацией СКК и усилением их дифференциров-ки в гранулоцитарном направлении [90,114].
Следовательно, при введении Г-КСФ ингибировались остеобластиче-ские процессы и активировались остеокластические.
Таким образом, однонаправленные сдвиги числа и функции нейтро-филов, и в определенной степени - моноцитов, присущи как активизации остеобластических, так и остеокластических процессов. На основании полученных данных можно полагать, что в результате воздействия Г-КСФ и маг-нитолазера активируются различные функциональные субпопуляции фагоцитов, одни из которых активно участвуют в реализации воспаления, а другие - в репаративных процессах. Следовательно, это дает основание для заключения о наличии функциональной поляризации нейтрофилов в регуляции посттравматического ремоделирования костной ткани.
Данное положение о возможной поляризации функций фагоцитов, отражающей их функциональную гетерогенность, имеет определенные подтверждения и в литературе. Известно, что морфологически однородные клетки одной популяции могут обладать разными функциональными свойствами. Такая функциональная неоднородность известно в отношении лимфоид-ных клеток (наличие субпопуляций натуральных киллеров, хелперов, эффекторов и других). Вместе с тем в последние годы появилось достаточное количество экспериментальных данных, анализ которых указывает и на функциональную неоднородность нейтрофилов. В частности, по способности генерировать активные формы кислорода, взаимодействовать с субстратом и инактивироваться в результате этих событий нейтрофилы разделены на два класса [14,171].
Наиболее ярко морфо-функциональная гетерогенность нейтрофилов проявляется при нарушении целостности ткани. Известно, что в норме ней трофилы экспрессируют достаточно широкий набор различных рецепторов, в том числе и для хемокинов. При воспалении под влиянием продуктов распа да ткани и цитокинов нейтрофилы активируются и одним из важных прояв лений этого является экспрессия рецепторов для МСР-1 (моноцитарный хемоаттрактантный белок-1). Этот хемокин является мощ ным активатором моноцитов-макрофагов. Таким образом, при воспалении активированные нейтрофилы представляют собой гетерогенную клеточную популяцию: они дифференцируются и приобретают новые фенотипические и функциональные свойства [144]. В частности, одни из них поддерживают воспаление, а другие под влиянием ФНО экспрессируют участвуют рецепто ры МСР-1, что приводит к вовлечению их в межклеточную кооперацию с другими ИКК, результатом чего становится инфильтрация мононуклеарами области тканевого дефекта и стимуляция репарации. Кроме того, нейтрофи лы выделяют дефенсины и другие пептиды, которые дополнительно воздей ствуют на макрофаги, дендритные клетки, Т-лимфоциты [171] и, возможно, повышают их способность активировать регенераторные процессы.
Вероятно, способность участвовать в морфогенезе не является специфической функцией нейтрофилов. Скорее всего, при травме, нарушении целостности ткани, воспалении они активируются через мембранные рецепторы (для С5а белкового фрагмента комплемента, N - формил - пептида, ли-пидного хемоаттрактанта лейкотриена В4), особенно - рецепторы адгезии (интегрины и селектины). Взаимодействие интегринов с адгезивными белками, содержащими специфическую аминокислотную последовательность Arg - Gly - Asp (RGP - последовательность) влияет на адгезивность клеток, и участвуют в активации нейтрофилов. RGP последовательность угнетает респираторный взрыв нейтрофилов на формил - пептид и, возможно, защищает их от спонтанной активации в кровяном русле. В активации нейтрофилов участвуют G- белки, протеинкиназы, аденилатциклаза, фосфолипазы, внутриклеточный кальций [53].
Участие макрофагов в регуляции остеогенеза убедительно доказано в многочисленных исследованиях на различных экспериментальных моделях и в клинических условиях [8, 42, 72]. В нашем исследовании подтверждена взаимосвязь ремоделирования костной ткани с моноцитарной реакцией. Ре-гуляторное участие моноцитов-макрофагов заключается прежде всего в продукции росторегулирующих цитокинов. Кроме того, костномозговые макрофаги являются центральным звеном эритробластических островков. Зарегистрированное нами повышение числа МО в период активного костеобразо-вания, возможно, отражает участие этих клеток в эритропоэзе, что направлено на повышение продукции эритроцитов для обеспечения возрастающей при репарации потребности в оксигенациии тканей.
Таким образом, фагоциты — нейтрофилы и моноциты/макрофаги участвуют в воспалительной и регенераторной фазах репаративного остеогенеза. Важное значение в регуляции посттравматического ремоделирования костной ткани принадлежит морфо-функциональной гетерогенности клеток, прежде всего - нейтрофильных гранулоцитов, одни из которые продуцируют ферменты, свободные радикалы и другие провоспалительные молекулы и поддерживают воспалительную реакцию. Другие (экспрессирующие рецепторы к хемоаттрактантам) способны к взаимодействию с мононуклеарами, стимулируя их аккумуляцию и секреторную деятельность в очаге повреждения. Гипотетическая схема указанных взаимодействий представлена на схеме (рисунок 15). Ее сущность заключается в том, что в посттравматическом периоде изменение соотношения различных популяций фагоцитов и их функциональной активности оказывает влияние на ремоделирование костной ткани через модификацию течения остеобластических и остеокластических процессов.
![Структурно-функциональные особенности сердца у лиц молодого возраста с дисплазией соединительной ткани при артериальной гипертонии и гипотонии [Электронный ресурс]](/i/i/4298/177531.png "Структурно-функциональные особенности сердца у лиц молодого возраста с дисплазией соединительной ткани при артериальной гипертонии и гипотонии [Электронный ресурс] Кузнецова Вера Валентиновна")
