Роль протеаз различных классов в развитии остеопороза у крыс
Скачать 389.68 Kb.
|
Материалы и методы исследований. Для выяснения патогенеза остеопороза в работе использовались 2 экспериментальные модели: выведенные в Институте цитологии и генетики СО РАН самцы преждевременно стареющих крыс OXYS, и овариэктомированные самки крыс Wistar. Для изучения особенностей патогенеза остеопороза у крыс линии OXYS было проведено 3 серии экспериментов. В первой серии экспериментов изучались возрастные показатели МПКТ у самцов крыс линии OXYS. Измерение МПКТ проводилось у животных 2-х, 4-х, 6-ти, 8-ми и 12-ти месяцев, контролем послужили самцы крыс Wistar соответствующих возрастов. Вторая серия экспериментов, выполненная на самцах крыс OXYS, была направлена на исследование роли катепсина К и ММП в развитии сенильного остеопороза у этих животных. Поскольку развитие сенильного остеопороза является спутником возрастных изменений в организме человека и животных, третья серия экспериментов проведена с целью изучения роли системного изменения активности протеаз, вызываемого старением, а также возможной роли изменения активности этих ферментов в функциональном состоянии печени крыс OXYS до и после развития остеопороза. Эксперименты проведены на крысах-самцах линии OXYS 3-х, 12-ти и 18-ти месяцев. Предметом исследования послужили возрастные изменения активности катепсинов В, L и D в печени и катепсин L-подобная активность в сыворотке крови. Для изучения роли катепсина К и ММП в изменении ремоделирования костной ткани, развивающейся на фоне эстрогеновой недостаточности и влияния РС в составе антиостеопоротического препарата «Бивалос» на исследуемые показатели, была выполнена серия экспериментов на овариэктомированных самках крыс Wistar. Животным в возрасте 3-х месяцев проведена овариэктомия. Исследование минеральной плотности костной ткани (МПКТ) проводили животным до 10 месяца жизни через каждые 1-2 месяца. Часть крыс с 6-месячного возраста (через 3 мес. после удаления гонад) ежедневно получала РС в дозе 200 мг/кг в течение 2-х месяцев. В 8 месяцев (по прошествии 5 месяцев после овариэктомии) забивали всех животных, которым вводился РС, половину интактных животных и половину овариэктомированных, не получавших РС. Остальным животным продолжали измерять МПКТ для оценки наступления сроков системного остеопороза после овариэктомии. МПКТ крыс измеряли методом дихроматической рентгеновской абсорбциометрии (DEХА) с использованием программы - «small animals», результаты выражали в г/см3. У овариэктомированных самок крыс с помощью данного метода измеряли также содержание жировой ткани в теле. Гистологическое исследование препаратов костной ткани методом световой микроскопии выполнено с использованием микроскопа Axioskop 40 (Сarl Zeiss, Германия). Костные фрагменты фиксировали в растворе 12% формалина, декальцинировали в растворе 0,5% соляной кислоты, парафиновые срезы окрашивали гематоксилином и эозином. Для исследований использовали сыворотку крови, гомогенаты костной ткани и печени, приготовленные в 0,25М сахарозе с 1мкМ ЭДТА, рН 7,3. Активность катепсинов В и L, а также катепсин L-подобную активность в сыворотке крови определяли с помощью флюорeсцентного субстрата Z-Arg-Arg-MCA (НПО "Вектор", Россия) в соответствие с методом (Kirschke, Barrett, 1987). Активность катепсина D определяли в соответствие с методом (Wiederanders, 1982) с помощью азоказеина (Fluka, США) с использованием пепстатина – специфического ингибитора катепсина D. Активность катепсина К определяли против флуоресцентного субстрата Z-Gly-Pro-Arg-MCA (Sigma, США) по методу, предложенному Bromme (Bromme, 2002). Активность ММП определяли по методу Nagase (Nagase, 1994) против МСА-Pro-Leu-Gly-Leu-DpA-Ala-Arg-NH2 (American Peptide Co, США). Концентрацию белка определяли по методу Bradford (Bradford, 1976). Активность тартрат-резистентной кислой фосфатазы определяли по методу, предложенному Меньшиковым (Меньшиков, 1987) с модификациями против п-нитрофенилфосфата в качестве субстрата. Активность щелочной фосфатазы, концентрацию кальция и фосфора определяли с помощью коммерческих наборов («Вектор-Бест», Россия) в соответствие с протоколами фирмы производителя. Активность α2-МГ и α1-АТ определяли против бензоил-аргинин-этилового эфира в качестве субстрата по методу Яровой в модификации Ярыгиной (Ярыгина, 2005). Определение общей концентрации ММП-2 в сыворотке крови проводили методом ИФА наборами R&D (США) в соответствии с протоколом фирмы-производителя. Статистическую обработку результатов проводили с помощью непараметрических методов Манна-Уитни и углового преобразования Фишера. Результаты исследования и их обсуждение Исследование системы протеаз и их сывороточных ингибиторов при развитии остеопороза у преждевременно стареющих крыс OXYS Изменения минеральной плотности костной ткани у крыс OXYS по сравнению с крысами Wistar У крыс Wistar с возрастом происходит постепенный прирост МПКТ (рис. 1). У крыс OXYS прирост МПКТ происходит медленнее и не достигает уровня значений, характерного для крыс Wistar соответствующего возраста. Различия МП у крыс OXYS отмечены с 4-х месяцев в позвоночнике и всего скелета. Начиная с 6-ти месячного возраста, у крыс линии OXYS МПКТ и в позвоночнике, и в скелете в целом выходит на плато.   Рис. 1. Возрастные изменения МПКТ всего скелета (А) и позвоночника (Б) у крыс линии OXYS по сравнению с крысами Wistar Примечание. *p < 0,05, **p < 0,01 по сравнению c крысами Wistar соответствующего возраста Развитие остеопороза у крыс OXYS подтверждено морфологическим исследованием фрагментов тел позвонков. Показано, что у крыс OXYS с 6-ти месяцев определяются источенные костные балки, в некоторых участках с прерыванием трабекулярной сети, с рарефикацией кортикальной пластинки. Костные трабекулы сужены, диаметр гаверсовых каналов увеличен. Изменения показателей у крыс Wistar и OXYS разного возраста, применяемых для оценки состояния ремоделирования костной ткани Возрастных изменений в концентрации кальция и фосфора в сыворотке крови у крыс Wistar не обнаружено (табл. 1). У молодых крыс OXYS в сыворотке крови увеличена концентрации кальция и фосфора. При достижении крысами OXYS 14-ти месяцев, концентрация кальция в сыворотке крови снижалась, принимая такие же значения, как Wistar. Возрастных изменений в сывороточной концентрации фосфора у крыс OXYS не выявлено. Возрастной динамики в активности ТРКФ у животных не обнаружено. Межлинейных различий в возрасте 3-х месяцев выявить не удалось, однако при достижении животными возраста 14-ти месяцев оказалось, что у крыс OXYS активность ТРКФ повышена по сравнению с крысами Wistar в 1,6 раза, что свидетельствует об усилении процессов резорбции костной ткани у крыс OXYS по сравнению с крысами Wistar. Активность ЩФ в сыворотке крови снижалась с возрастом у крыс Wistar на 25% и более значительно, - на 35%, у крыс OXYS. Значения этого показателя у крыс OXYS снижены по сравнению с крысами Wistar как в молодом, так и в зрелом возрасте. Это свидетельствует об ухудшении формирования костной ткани у крыс OXYS за счет снижения количества и/или активности остеобластов. Таблица 1 Изменения показателей, у крыс Wistar и OXYS разного возраста в сыворотке крови, применяемых для оценки состояния ремоделирования костной ткани (М±m)
Примечание. Количество животных в группах от 5 до 8. *p < 0,05, **p < 0,01 по сравнению крысами Wistar того же возраста # p < 0,05, ##p < 0,01 по сравнению с крысами OXYS в 3 месяца °°p < 0,01 по сравнению с крысами Wistar в 3 месяца Изменения активности катепсина К, ММП и концентрации ММП-2 у крыс OXYS по сравнению с крысами Wistar Несмотря на то, что активность ТРКФ (маркера резорбции костной ткани) у крыс молодых OXYS не изменена относительно крыс Wistar, активность катепсина К, основной цистеиновой протеазы остеокластов, в костной ткани позвоночника в возрасте 3-х мес. была в 2,1 раза выше у крыс OXYS (табл. 2), чем у крыс Wistar, что говорит об активном разрушении костной ткани остеокластами. С возрастом активность катепсина К в костной ткани позвоночника у крыс OXYS имела тенденцию к снижению, а у крыс Wistar увеличивалась. Таблица 2 Изменение активности катепсина К и ММП в костной ткани у крыс Wistar и OXYS разного возраста (M±m)
Примечание. *p < 0,05, по сравнению c крысами Wistar в 3 месяца # p < 0,05 по сравнению c крысами OXYS в 3 месяца В 3 месяца, когда у крыс OXYS происходила активная резорбция костного матрикса катепсином К, активность ММП в костной ткани позвоночника была снижена по сравнению с крысами Wistar более чем в 2 раза. Увеличение значений этого показателя происходило у крыс OXYS в 14 месяцев, когда активность катепсина К имела тенденцию к снижению. У крыс Wistar, - напротив, активность ММП в костной ткани с возрастом снижалась. В результате возрастных изменений в возрасте 14-ти месяцев между крысами Wistar и OXYS не выявлено различий по этому показателю. В сыворотке крови, также как в костной ткани позвоночника, у 3-х месячных крыс OXYS активность катепсина К выше, чем у крыс Wistar того же возраста (табл. 3). К 14-ти месяцам сывороточная активность катепсина К снижалась у животных обеих линий до одного уровня. Таким образом, активность катепсина К может быть использована в качестве маркера только начавшего развиваться сенильного остеопороза, а ТРКФ – уже развившегося. Таблица 3 Изменение активности катепсина К, ММП а также концентрации ММП-2 в сыворотке крови у крыс Wistar и OXYS разного возраста (M±m)
Примечание. *p < 0,05, ** p<0,01 по сравнению c крысами Wistar в 3 месяца ###p<0,001 по сравнению c крысами OXYS в 3 месяца +p < 0,05, ++p < 0,01, +++p < 0,001 по сравнению с крысами Wistar в 14 месяцев У крыс Wistar при снижении активности ММП в костной ткани с возрастом, происходило снижение концентрации ММП-2 в сыворотке крови, но сывороточная активность ММП напротив, - увеличивалась. Это свидетельствует о том, что с возрастом изменяется спектр металлопротеаз, попадающих в кровяное русло. У крыс OXYS не обнаружено возрастных изменений активности ММП и концентрации ММП-2 в сыворотке крови, несмотря на увеличение активности ММП в костной ткани позвоночника в 14 месяцев. Таким образом, об активности ММП в костной ткани нельзя судить по сывороточной активности металлопротеаз. При сравнении животных разных генотипов оказалось, что у крыс Wistar сывороточная активность ММП была выше, чем у крыс OXYS как в три, так и в четырнадцать месяцев, а концентрация ММП-2 ниже у 14-ти месячных животных. Снижение активности ММП в сыворотке крови в 3 месяца у крыс OXYS по сравнению с крысами Wistar, вероятно, может быть связано с низкой активностью этих протеаз в тканях, в том числе и в костной, а в 14 месяцев – их элиминацией из кровяного русла α2-макроглобулином, активность которого увеличивалась у 14-ти месячных крыс OXYS. Активность α1-антитрипсина в сыворотке крови в зависимости от генотипа и возраста животных не изменялась, что, вероятно, связано с отсутствием необходимости увеличения его биосинтеза. Изменения активности катепсинов В, L и D в печени и катепсин L-подобной активности в сыворотке крови у крыс OXYS до и после появления признаков остеопороза В результате исследования установлено, что развитие и протекание остеопороза у крыс OXYS происходило на фоне увеличения протеолитической активности в печени и сыворотке крови. Так, у крыс OXYS активность в печени основной цистеиновой протеазы гепатоцитов – катепсина L в 3 и 18 месяцев была значительно выше, чем у крыс Wistar (табл. 4). В 12 месяцев не было найдено различий между животными разных линий. Таблица 4 Возрастные изменения активности катепсинов В, L и D в печени и катепсин L-подобной активности в сыворотке крови у крыс Wistar и OXYS (M±m)
Примечание. *p<0,05 ** p<0,01 по сравнению с крысами Wistar того же возраста + p<0,05, ++p<0,01 +++p<0,001 по сравнению с крысами Wistar 3 месяцев # p<0,05, ##p<0,01 по сравнению с крысами Wistar 12 месяцев °p<0,05, °°° p<0,001 по сравнению с крысами OXYS в 3 и в 18 месяцев ^ p<0,05 по сравнению с крысами OXYS 18 месяцев Различий в активности катепсина В в печени между крысами Wistar и OXYS не выявлено. Однако были найдены значительные изменения в активности катепсина D, расщепляющего большие плотно упакованные субстраты и облегчающего доступ цистеиновым протеазам к этому субстрату. Установлено, что активность этого фермента у крыс OXYS в 3 месяца выше в 1,4 раза, а в 18 - в 2,2 раза по сравнению с крысами Wistar. Характерное возрастное снижение активности катепсина D, связанное с его инактивацией, у крыс Wistar наблюдалось значительно позднее – в 18 месяцев, а на 12 месяцев приходился максимум его активности. У крыс OXYS напротив, характерное возрастное снижение активности этого фермента в печени происходило раньше и регистрировалось 12 месяцев, а к 18-ти наблюдалось усиление его активности, связанное, по-видимому, с накоплением непереваренного материала в лизосомах, и запросом на усиление экспрессии протеаз. Таким образом, показано, что у крыс линии OXYS на отдельных этапах онтогенеза повышена активность катепсина L и D в печени, что, скорее всего, означает усиление их экспрессии. Избыток протеаз в клетке представляет значительную угрозу, поскольку лабилизация мембран в ходе перекисного окисления, к которому чувствительны крысы OXYS (Колосова, 2003), может приводить к неконтролируемой гибели клеток в значительно большем объеме, по сравнению, с тем, который мог бы вовлекаться в некроз при нормальной экспрессии протеолитических ферментов. Возможно, это и является причиной развития ранних фиброзных процессов в печени у крыс этой линии, а это в свою очередь может приводить к нарушению синтеза и утилизации сигнальных молекул (интерлейкинов и факторов роста), ингибиторов протеаз, снижению карбоксилирования глютаминовой кислоты, являющейся составным компонентом остеокальцина, таким образом, способствует прогрессированию остеопороза. Исследование катепсин L-подобной активности в сыворотке крови показало, что у крыс Wistar и OXYS в 3 месяца она выше, чем в 12 месяцев, причем в 3 и 18 месяцев ее активность выше у крыс OXYS, чем у крыс Wistar. У близких по возрасту к 12-ти месяцам, 14-месячных крыс OXYS повышается активность сывороточного ингибитора протеаз α2-макроглобулина, происходит снижение активности катепсина К, а активность ММП ниже, по сравнению с крысами Wistar, из чего можно предположить, что снижение катепсин L-подобной активности в сыворотке крови у крыс OXYS в этом возрасте может быть связано с участием α2-макроглобулина в элиминации протеаз из кровяного русла. В 18 месяцев катепсин L-подобная активность в сыворотке у крыс Wistar остается на достигнутом уровне, а у крыс OXYS увеличивается. Таким образом, нами показано, что на отдельных этапах онтогенеза для крыс линии OXYS характерна повышенная активность протеаз в печени и сыворотке крови по сравнению с крысами Wistar. Увеличение попадания в кровоток катепсинов L и D из печени, катепсина К из костной ткани и протеаз с катепсин L-подобной активностью из других органов у крыс OXYS в 3 месяца до проявления признаков остеопороза может сдвигать баланс протеазы/ингибиторы в организме в сторону усиления протеолитической активности и таким образом являться дополнительным условием, способствующим развитию сенильного остеопороза. Кроме того, увеличение активности протеаз в печени может приводить к нарушению ее пластической функции, поскольку протеазы повреждают паренхиму печени, что приводит у зрелых крыс OXYS к фиброзным изменениям (Колосова, 2001). Это, вероятно, может также служить фактором, осложняющим течение сенильного остеопороза у этих животных. Исследование ремоделирования костной ткани при развитии остеопороза у овариэктомированных самок крыс Wistar Динамика изменений МПКТ после овариэктомии и на фоне введения ранелата стронция У интактных самок крыс Wistar до 10-ти месяцев происходит постепенное накопление МП скелета в целом (рис. 2 А). У самок после овариэктомии рост МП скелета чередовался со спадами. В возрасте 4-х месяцев, через 1 месяца после овариэктомии МП выше, чем у интактных животных на 19%. В возрасте 5-ти месяцев (через 2 месяца после удаления гонад) МП снижалась и соответствовала МП интактных 5-месячных самок. С 5-ти до 7-ми месяцев у овариэктомированных крыс (через 3 и 4 месяца после удаления гонад) снова происходил рост МП скелета до значений, характерных для интактных самок аналогичного возраста. К 8 месяцам (через 5 месяцев после удалиния гонад) у овариэктомированных крыс МПКТ скелета оставалась на прежнем уровне, однако продолжающийся рост МП скелета у интактных животных обеспечил разницу МП между группами животных на 11%. Значение МП скелета у овариэктомированных самок по сравнению с самками контрольной группы оставалось сниженным на 11% и к 10-месячному возрасту, через 7 месяцев после удаления гонад. Введение РС в дозе 200 мг/кг овариэктомированным самкам не влияло на МП скелета в целом. Динамика изменений МПКТ позвоночника у животных в группе контроля характеризовалась постепенным медленным приростом этой величины (рис. 2 Б). У овариэктомированных животных с 4-х до 7-ми месяцев МПКТ позвоночника не изменялась. С 7-ми (через 4 месяцев после овариэктомии) до 8-ми месяцев (через 5 месяцев после овариэктомии) происходило ее увеличение с последующим снижением к 10-ти месяцам (через 7 месяцев после овариэктомии). В возрасте 7-ми месяцев МПКТ позвоночника интактных самок превышала МПКТ позвоночника овариэктомированных. В 8 месяцев у овариэктомированных крыс наблюдался максимум МПКТ позвоночника, при этом ее значения совпадали с МПКТ позвоночника интактных животных (рис. 1 Б). Введение РС овариэктомированным самкам в течение 1-го месяца увеличивало МПКТ позвоночника до значений, превышающих МПКТ позвоночника у крыс контрольной группы (рис. 2 Б). Однако через 2 месяца введения РС МПКТ позвоночника стала ниже, чем у контрольных и овариэктомированных животных, которым РС не вводился.    Рис. 2. Сравнение динамики прироста минеральной плотности костной ткани скелета (А), позвоночника (Б) и бедренной кости (В) у интактных и овариэктомированных самок крыс Wistar и влияние введения РС в дозе 200 мг/кг на этот показатель Примечание.*p < 0,05, по сравнению с предыдущим измерением МПКТ у интактных самок крыс Wistar #p < 0,05, ##p < 0,01, по сравнению с предыдущим измерением МПКТ у овариэктомированных самок крыс Wistar ^ p < 0,05, ^^ p < 0,01, по сравнению с интактными самками +p<0,05, по сравнению с предыдущим периодом измерения МПКТ у овариэктомированнных самок крыс Wistar, получавших РС в дозе 200 мг/кг << p < 0,01, по сравнению с овариэктомированными самками аналогичного возраста Особенностью накопления МПКТ в бедренной кости у интактных самок крыс Wistar является медленный постепенный прирост с 4-х до 7-ми месяцев с последующим ускорением минерализации, происходящим между 7-м и 8-м месяцем с продолжающимся почти линейным ростом, по крайней мере, до 10-ти месяцев (рис. 2В). МП бедренной кости у овариэктомированных животных увеличивалась с 5-ти до 8-ми месяцев (через 2-5 месяцев после удаления гонад), а затем снижалась. При этом в возрасте 4-х, 7-ми, 8-ми месяцев (через 1, 4, 5 месяцев после овариэктомии) МП бедренной кости оперированных крыс превышала МП бедренной кости интактных. В возрасте 5-ти и 10-ти месяцев (через 2, 7 месяцев после удаления гонад) у овариэктомированных крыс значения МП бедренной кости не отличались от значений интактных. У овариэктомированных животных, которым вводился РС через 1 месяц после терапии МП бедренной кости увеличивалась по сравнению с интактными самками и не достигала значений этого показателя, характерных для овариэктомированных крыс, не получавшим РС. Через 2 месяца после начала введения РС МП бедренной кости соответствовала МП у интактных самок. Изменения росто-весовых показателей овариэктомированных самок крыс Wistar их взаимосвязь с МПКТ Удаление яичников приводило к увеличению количества жировой ткани, и как следствие - к увеличению массы тела крыс (рис. 3 А, Б). Введение РС в дозе 200 мг/кг в течение 1-го месяца снижало массу тела (рис. 3 А) и процентное содержание жировой ткани в теле овариэктомированных крыс (рис. 3 В), благодаря чему значения этих показателей становились такими, как у интактных животных соответствующего возраста. Данный эффект сохранялся к концу 2-го месяца использования препарата. У интактных животных имела место положительная корреляционная связь между общей МПКТ и массой крысы (r=0,76, p<0,05). У овариэктомированных самок в возрасте 4-х месяцев (через 1 месяц после овариэктомии) МПКТ скелета крыс коррелировала с массой жировой ткани (r=0,78, p<0,05) и с МПКТ позвоночника (r=0,76, p<0,05). При этом не было выявлено корреляции между минеральной плотностью скелета и массой крыс, судя по корреляционной зависимости, масса крыс определялась в большей степени массой жировой ткани (r=0,78, p<0,05). Через 7 месяцев после удаления гонад было обнаружено, что минеральная плотность скелета в целом коррелирует с МПКТ позвоночника и бедренной кости (r=0,68, p<0,05), а масса тела – с количеством жировой ткани (r=0,70, p<0,05). При этом не было выявлено корреляции МПКТ с количеством жировой ткани, характерной для более раннего периода после овариэктомии что может говорить о неспособности организма животных поддерживать МПКТ за счет увеличения силовой нагрузки и гормонов, выделяемых жировой тканью, несмотря на ее значительное содержание в теле. Напротив, между содержанием жировой ткани и МПКТ позвоночника и скелета в целом была обнаружена отрицательная корреляция (r= - 0,60, p<0,01). Это может свидетельствовать о том, что на этот период резервные возможности организма, обеспечивающие дифференцировку и активность остеобластов на необходимом уровне исчерпаны, а увеличение активности катепсина К поспособствовало запуску процесса дифференцировки клеток-предшественниц по пути адипоцитов, а не остеокластов.    Рис. 3. Динамика изменений массы самок крыс Wistar (А), массы жировой ткани (Б), и процентного содержания жировой ткани в теле (В) в зависимости от экспериментальных воздействий Примечание. *p < 0,05 по сравнению с предыдущим периодом в группе контроля ^ p < 0,05 по сравнению с предыдущим периодом у овариэктомированных самок крыc # p < 0,05, # #p < 0,01 по сравнению с контролем <p< 0,05, <<p< 0,01 по сравнению c овариэктомированными самками крыс, получавших РС в дозе 200 мг/кг Изменение активности катепсина К и ММП в костной ткани и сыворотке крови у самок крыс Wistar У овариэктомированных самок крыс Wistar увеличение активности катепсина К в 4 раза костной ткани позвоночника и в 15 раз бедренной кости по сравнению с интактными (табл. 5) происходило до снижения МПКТ этих отделов скелета. Таблица 5 Изменение активности катепсина К и ММП в костной ткани различных отделов скелета у самок крыс Wistar в зависимости от экспериментальных воздействий (M±m)
Примечание. Количество животных в группах от 9 до 10. *p < 0,05, **p < 0,01 по сравнению c интактными самками крыс Wistar # p < 0,05, ##p < 0,01 по сравнению c величиной данного показателя в костной ткани позвоночника Активность ММП в костной ткани позвоночника не имела различий между группами экспериментальных животных. Активность ММП в костной ткани бедренной кости не имела различий по средним во всех трех группах животных, однако овариэктомированные самки, независимо от введения РС различались с интактными самками по распределению (φ=1,72, р<0,05 и φ=1,69, р<0,05 соответственно). Введение РС в дозе 200 мг/кг овариэктомированным самкам не влияло на активность катепсина К и ММП в костной ткани позвоночника и бедренной кости. При сравнении активности катепсина К в разных отделах скелета оказалось, что активность этой цистеиновой протеазы в костной ткани позвоночника у интактных самок выше, чем в бедренной кости, а у овариэктомированных животных активность катепсина К в этих отделах скелета была одинаковой. Это может говорить о том, что отсутствие гонад приводит к системному усилению резорбции костной ткани и к нарушению механизмов, поддерживающих более низкий уровень резорбции костной ткани в бедренной кости в норме. Общая активность ММП была выше в костной ткани позвоночника, чем в бедренной кости во всех группах животных. Увеличение активности катепсина К в костной ткани у овариэктомированных самок, коррелировало с увеличением его активности в сыворотке крови (табл. 6), что может быть использовано для ранней диагностики остеопороза, вызываемого эстрогеновой недостаточностью. Активность ММП в сыворотке крови увеличивалась после овариэктомии. Концентрация ММП-2 в сыворотке крови увеличивалась после овариэктомии. Введение РС не влияло на концентрацию ММП-2, но снижало активность ММП в сыворотке крови. Это было вызвано, скорее всего, элиминацией ММП из кровяного русла α2-макроглобулином, активность которого снижалась при введении препарата. Активность α1-АТ оставалась у животных неизмененной, несмотря на различные экспериментальные воздействия. Таблица 6 Изменение активности катепсина К, ММП, ингибиторов протеаз α2-МГ и α1-АТ и концентрации ММП-2 в сыворотке крови у овариэктомированных самок крыс Wistar (M±m)
Примечание: количество животных в группах от 9 до 10. *p < 0,05, **p < 0,01, ***p < 0,001 по сравнению c интактными самками крыс Wistar # p <0,05 по сравннению с овариэктомированными самками, не получавшими РС Изменения показателей, применяемых для оценки состояния ремоделирования костной ткани, у овариэктомированных крыс Wistar Несмотря на усиление резорбции костной ткани у овариэктомированных крыс, концентрация кальция у животных всех трех групп была на одном уровне (табл. 7), что свидетельствует о способности организма овариэктомированных животных поддерживать концентрацию кальция в пределах нормы за счет кальций-регулирующих гормонов. Введение РС в дозе 200 мг/кг увеличивало концентрацию фосфора в сыворотке крови, снижая отношение концентрации кальция к концентрации фосфора. Возможно, в этом случае сказывался кальций-замещающий эффект стронция. Таблица 7 Изменения показателей, у овариэктомированных крыс Wistar в сыворотке крови, применяемых для оценки состояния ремоделирования костной ткани (М±m)
Примечание. Данные по концентрации кальция и фосфора представлены как M±m, данные по активности ЩФ и ТРКФ – как медиана и 25-й и 75-й квартили. Количество животных в группах от 8 до 10.*p < 0,05, **p < 0,01 по сравнению с интактными самками крыс # p <0,05 по сравннению с овариэктомированными самками, не получавшими РС Активность ЩФ и ТРКФ в сыворотке крови у животных после овариэктомии снижалась, что говорит о нарушении ремоделирования костной ткани, но судить о том, что при этом преобладает резорбция можно только по увеличению активности катепсина К. Введение овариэктомированным самкам РС приводило к увеличению активности ЩФ на 13% по сравнению с интактными самками и на 63% по сравнению с овариэктомированными, не получавшими РС. Повышение активности ЩФ в сыворотке крови у овариэктомированных самок, получавших РС, сопровождалось увеличением активности ТРКФ на 20% по сравнению с интактными самками и на 38% по сравнению с овариэктомированными крысами, не получавшими РС. Таким образом, можно заключить, что введение РС увеличивало скорость обновления костной ткани у овариэктомированных крыс, усиливая как формирование, так и резорбцию. Сравнение развития разных форм остеопороза у крыс Несмотря на общие черты развития двух исследуемых форм остеопороза, такие, как увеличенная активность катепсина К в костной ткани и сыворотке крови, снижение сывороточной активности щелочной фосфатазы и, в конечном итоге, снижение минеральной плотности скелета, механизмы развития остеопороза у крыс OXYS и овариэктомированных самок крыс Wistar различны. Полученные данные показали, что развитие остеопороза у крыс OXYS происходит на фоне увеличения протеолитической активности в печени и сыворотке крови. Это, вероятно, связано с накоплением непереваренного материала в лизосомах крыс и как следствие – с увеличением экспрессии протеаз, играющих первостепенную роль в деградации белка – катепсинами L и D. Вместе с тем, чувствительность крыс OXYS к окислительному стрессу и лабилизация мембран лизосом, вероятно, создавали предпосылки не только для усиления протеолитической активности в организме, но и к развитию фиброзоподобных изменений в печени зрелых крыс (Колосова, 2001), что, возможно, вело к ухудшению снабжения костной ткани пластическим материалом, факторами роста. Тем не менее, эти события могли иметь место только при уже развившемся остеопорозе у крыс OXYS, поскольку в молодом возрасте фиброзных изменений у крыс OXYS не обнаружено. Таким образом, нарушения функции печени лишь могут усугублять развитие остеопороза в пожилом возрасте, но не являться его причиной. Быстрая потеря костной массы у крыс OXYS при активности катепсина К меньшей, чем у самок крыс Wistar после овариэктомии, скорее всего связана со снижением активности и/или количества остеобластов в костной ткани, о чем свидетельствует сниженная активность щелочной фосфатазы. Кроме того, увеличение протеолитической активности в печени, сыворотке, костной ткани у крыс OXYS может приводить к изменению транспорта цитокинов и факторов роста за счет связывания транспортирующего их α2-макроглобулина с протеазами, благодаря чему эти комплексы захватываются клетками печени и подвергаются деградации в лизосомах, не достигая клеток-мишеней в том числе и клеток костной ткани. Медленное развитие системного остеопороза у самок крыс Wistar после овариэктомии, не смотря на значительную активность катепсина К в костной ткани, может объясняться протекторным эффектом увеличенной за счет содержания жировой ткани массы крыс. Снижение активности щелочной фосфатазы свидетельствует об уменьшении количества и/или активности остеобластов в скелете овариэктомированных самок, но не отражает усиления синтетических процессов, происходящих в физически наиболее нагружаемых отделах скелета – в позвоночнике и бедренной кости. Тем не менее, увеличение минеральной плотности этих отделов скелета регистрируется методом рентгеновской денситометрии. Таким образом, можно заключить, что катепсин К играет важную роль в развитии остеопороза, но проявления этого заболевания зависит не только от его активности, поскольку обнаружено, что при наличии определенных адаптационных возможностей, манифестация остеопороза может значительно отодвигаться во времени. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Похожие:
 | Изменения различных классов протеаз и ингибиторов протеаз как возможных... Работа выполнена в Государственном учреждении Научно-исследовательском институте физиологии Сибирского отделения Российской академии... | | «особенности постнатального онтогенеза безволосых крыс» Охватывают только некоторую, довольно узкую область физиологии безволосых крыс |
| Методические рекомендации по оформлению портфолио Аттестация играет... Аттестация играет важную роль в профессиональном развитии педагогических работников. Аттестация проводится на основе экспертной оценки... | | Роль отраслей социальной сферы в развитии человеческого потенциала Важная роль в этом отводится физическому воспитанию детей, молодежи и систематическим занятиям физкультурой и спортом населением... |
| Мельникова Л. В., Найденова Л. П. Международная научная конференция... Коломенского Макария (Булгакова) провел международную научную конференцию "Роль Православной церкви в создании и развитии Российского... | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Историческое образование на ступени основного общего образования играет важную роль в развитии личности и социализации учащихся,... |
 | Темы семинарских занятий 1 Сущность маркетинга и его роль в развитии... Сущность маркетинга и его роль в развитии экономики страны и управлении предприятием | | Учебный курс имеет теоретическую направленность. В нем раскрываются... Цель курса – сформировать у студентов представление о различных видах отклоняющегося детского развития, а также научить их оказывать... |
| Тема урока: Дж. Бруно и Галилео Галилей. Их роль в развитии и пропаганде идей Н. Коперника | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Владимире, дать ученикам представление о принятии христианства на Руси и развитии церковной иерархии; объяснить,(огромную роль) особенности... |
| Л. В. Ким (подпись) (Инициалы, Фамилия) Маркетинг. Общая концепция и роль в экономическом развитии страны ок-7, 0К-11, пк-1, пк-13 | | Л. В. Ким (подпись) (Инициалы, Фамилия) Маркетинг. Общая концепция и роль в экономическом развитии страны ок-7, 0К-11, пк-1, пк-13 |
| Издания «Роль уроков интеллектики в развитии познавательных процессов у детей младшего школьного возраста» | | Тема исследования : Колокшанский агрегатный завод. Прошлое и настоящее.... |
| Рефератов по дисциплине «Геофизика» Вулканизм, его роль в строении и развитии Земли и в процессах протекающих на Земной поверхности | | Примерная тематика рефератов по курсу Русское купечество: история развития, роль в экономическом развитии русского общества |
