Гистологическое строение проксимального метафизарного хряща плечевой кости у крыс после шестидесятидневного введения тартразина

Введение. Одними из свойств живых организмов являются их рост и развитие. Рост сопровождается увеличением размеров и массы тела с сохранением общего плана строения, развитие - приобретением новых признаков и функциональностей [1] .

Рост организма в длину в детском и юношеском возрасте связан с активностью хондрогенных клеток метафизарного гиалинового хряща, расположенного на границе эпифизов и диафизов трубчатых костей. В 18–25 лет граница между эпифизами и диафизом исчезает из-за окостенения данного хряща [2, 3].

В связи с тем что метафизарный хрящ является активной динамичной зоной развивающейся кости, он чувствителен к воздействию различных экзо- и эндогенных факторов [4, 5].

В качестве химических факторов, оказывающих повседневное воздействие на организм человека, можно рассматривать пищевые добавки. Они входят в состав продуктов питания, используются в фармацевтической промышленности и косметологии [6].

Одной из таких пищевых добавок является синтетический азокраситель тартразин. Он используется для придания желто-оранже- вого цвета продуктам питания, различным лекарственным формам, косметическим средствам и т.д. [7].

В литературе имеются отрывочные сведения о влиянии тартразина на процессы роста и формообразования кости, химический состав и ультраструктуру, однако данные о воздействии данной пищевой добавки на гистологическое строение метафизарного хряща отсутствуют вовсе.

Цель исследования. Установить, оказывает ли влияние 60-дневное введение тартразина в дозах 750 и 1500 мг/кг массы тела на гистологическое строение проксимального метафизарного хряща плечевой кости у половозрелых крыс.

Материалы и методы. Для проведения эксперимента из вивария ГУ «Луганский государственный медицинский университет» было отобрано 90 белых крыс-самцов молодого возраста репродуктивного периода онтогенеза (210–340 г). Выбор животных данной возрастной категории обусловлен тем, что наиболее активные процессы роста и ремоделирования костей происходят именно в этот возрастной период. В течение 60-дневного введения тартразина животные набирали массу тела и переходили в зрелый возраст репродуктивного периода онтогенеза (260–360 г). При определении возраста крыс во внимание бралась возрастная периодизация лабораторных животных [8] .

Экспериментальные группы, 2-ю и 3-ю, составили животные, которым ежедневно в течение 60 дней при помощи зонда в желудок вводили 1 мл раствора тартразина в дозах 750 и 1500 мг/кг массы тела соответственно. Расчет дозы вводимого крысам тартразина производили с учётом рекомендаций Ю.Р. и Р.С. Рыболовлевых, которые при использовании веществ в эксперименте на животных рекомендуют учитывать константу биологической активности при дозировании веществ в работе с млекопитающими [9]. Формула расчёта дозировки лекарственных препаратов для крысы имеет следующий вид:

„   .            r х Доза человека

Доза для крысы = ---------------, где r - коэффициент видовой выносливости для крысы, равный 3,62; R - коэффициент видовой выносливости для человека, равный 0,57.

Контрольную группу (1-й группу) сформировали из крыс, которым вводили эквивалентный по объему физиологический раствор. Обращение с лабораторными животными и все процедуры производили согласно существующим нормам и правилам [10].

После истечения 60 дней ежедневного введения тартразина животных выводили из эксперимента методом декапитации под эфирным наркозом. Выделяли плечевые кости, отделяли область их проксимального метафиза и подвергали ее стандартной гистологической обработке [11]. Полученные срезы проксимального метафизарного хряща окрашивали гематоксилин-эозином. Гистологическое и морфометрическое исследование срезов проводили с помощью морфометрического комплекса, в состав которого входили микроскоп Olympus СХ-41, цифровой фотоаппарат Olympus SP 500UZ, персональный компьютер с использованием лицензионной компьютерной программы Morpholog. Полученные ги-стоморфометрические параметры проксимального метафизарного хряща плечевой кости подвергали статистической обработке в программе Statistica 5.11 [12]. Достоверными считали различия при уровне значимости р<0,05.

Результаты. На 3-й день после окончания введения тартразина в дозировке 750 мг/кг общая ширина проксимального метафизарного хряща плечевой кости была меньше значений контрольной группы на 8,59 %; уменьшение происходило за счет равномерного сужения всех его зон: индифферентного, пролиферирующего и дефинитивного хряща на 6,11, 8,85 и 7,15 % соответственно, а зоны деструкции и остеогенеза на 11,55 и 9,92 % соответственно (по сравнению с данными контрольной группы).

При рассмотрении объемных компонентов зоны остеогенеза установлено, что содержание первичной спонгиозы снизилось на 8,45 %, количество клеток на поверхности трабекул - на 8,42 %, а содержание межклеточного вещества в метафизарном хряще по- высилось на 7,85 % по сравнению с показателями контрольной группы.

Гистоморфометрическое исследование проксимального метафизарного хряща плечевой кости в последующие сроки периода реадаптации показало, что его общая ширина оставалась меньше параметров контрольной группы на 10, 15, 24 и 45-й дни эксперимента на 8,55, 6,81, 5,00 и 2,43 %, а ширина зоны пролиферирующего хряща – на 10,21, 8,28, 6,73 и 4,53 %. Ширина зон индифферентного хряща, деструкции и остеогенеза была меньше соответственно на 7,19, 7,58 и 3,35 %; 7,72, 7,50 и 4,94 %; 8,79, 5,17 и 5,32 % на 10, 15 и 25-е сут эксперимента, а зоны дефинитивного хряща – на 7,34 и 5,05 % на 10-е и 15-е сут.

В группе животных, получавших тартразин в дозировке 750 мг/кг, зарегистрировано постепенное восстановление объемных компонентов в метафизарном хряще плечевой кости в ходе периода реадаптации. Объемное содержание первичной спонгиозы в зоне остеогенеза было меньше аналогичных значений контрольной группы на 10, 15 и 24-й дни наблюдения соответственно на 6,54, 7,62 и 4,55 %, а количество клеток на поверхности костных трабекул – на 10,52, 7,62 и 5,83 %.

На 3-й день после окончания введения тартразина в дозировке 1500 мг/кг общая ширина проксимального метафизарного хряща плечевой кости была меньше значений контрольной группы на 11,52 %; уменьшение происходило за счет сужения всех его зон. Также в эти сроки выявлено уменьшение ширины зон индифферентного, пролиферирующего и дефинитивного хряща, деструкции и остеогенеза на 8,68, 12,19, 10,57, 13,62 и

11,91 % соответственно.

Содержание межклеточного вещества в метафизарном хряще плечевой кости возрастало на 9,53 %, а содержание первичной спон-гиозы и количество клеток на поверхности трабекул в зоне остеогенеза снижалось на 9,84 и 9,49 % на 3-и сут после окончания 60-дневного введения тартразина.

У животных 3-й группы общая ширина проксимального метафизарного хряща плечевой кости уменьшалась по сравнению с пара- метрами контрольной группы на 10, 15, 24 и 45-й дни эксперимента на 10,17, 9,16, 6,52 и 2,56 %. В те же сроки ширина зоны пролиферирующего хряща была меньше на 10,39, 11,44, 7,79 и 3,76 %; индифферентного хряща – на 8,21, 8,65 и 3,82 %, дефинитивного хряща – на 9,83, 7,09 и 6,48 %, деструкции – на 9,79, 9,74 и 6,54 %, остеогенеза – на 9,67, 7,11 и 5,32 % на 10, 15 и 24-е сут (рис. 1).

Объемное содержание первичной спонги-озы в зоне остеогенеза на 10, 15 и 24-е сут уменьшилось по сравнению с группой без введения тартразина на 7,79, 8,65 и 5,71 %, количество клеток на поверхности трабекул – на 11,31, 8,10 и 6,42 %; на 10-е и 15-е сут объемное содержание межклеточного вещества в хряще увеличилось на 9,87 и 6,54 %.

Обсуждение. По данным El-Desoky et al. (2017), тартразин в тонкой кишке расщепляется под действием ферментов азоредуктаз кишечных микроорганизмов до ароматических аминов, вызывающих образование таких радикалов, как анион супероксид, перекись водорода, гидроксил радикал, инициирующих развитие оксидативного стресса [13]. Имеются сведения, что оксидативный стресс повышает риск развития остеоартроза из-за развития нестабильности генома, укорочения теломер хромосом, приводящих к старению хондроцитов суставного хряща [14] . Появление морфологических признаков старения в хондроцитах подтверждается повышением активности β-галактозидазы, усилением экспрессии p21 до уровней, сравнимых со стареющими клетками, TRF2, защищающего концы теломер, и SIRT1 и XRCC5, позволяющих клеткам справляться с неблагоприятными условиями роста [15] .

По данным J.M. Lean et al. (2005) и B.M. Savasky et al. (2018), оксидативный стресс активирует дифференцировку предшественников остекластов в зрелые остеокласты и индуцирует апоптоз остеобластов и остео-цитов, стимулируя процессы резорбции кости [16, 17]. Одним из механизмов стимуляции дифференцировки остеокластов является повышение экспрессии RANKL и снижение таковой остеопротегерина. Последний является рецептором для RANK, конкурируя с RANKL

Рис. 1. Участок проксимального метафизарного хряща плечевой кости у животного контрольной группы (слева) и у крысы, получавшей тартразин в дозировке 1500 мг/кг массы тела (справа) (3-и сут эксперимента).

Окраска гематоксилин-эозин. Ув. ×40

Fig. 1. The section of proximal metaphyseal cartilage of humerus in a rat from the control group (left) and in a rat under tartrazine, 1500 mg/kg body weight (right) (3^rd day of the experiment).

Hematoxylin and eosin staining. Magnification ×40

Выводы: