The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading

Abstract

With the use of radioactive marker of DNA synthesis – ³H-thymidine we have studied the dynamics, peculiarities of proliferation and differentiation of osteogenic cells under hind limb unloading of white rats («tail suspension» method at an angle 35°) during 28 days. The ³H-thymidine was administered at a single dose at the end of the experiment, the biosamples were taken from femoral bones in 1, 48, 96 hr. Light and electron-microscopic radioautography with ³H-thymidine (in 1 hour) have shown, that basic fraction of DNA synthesizing cells in the zones of adaptive remodelling of bone tissue is represented by little-differentiated perivascular cells (that include osteogenic cell precursors). A tendency for a decrease of a labelling index in the ³H-thymidine osteogenic cells on metaphyseal bone trabeculae under hind limb unloading has been established. The dynamics of labelled cells during various time intervals after ³H-thymidine injection testifies to a delay in the differentiation precursors in osteoblasts and their transformation to osteocytes in experiment animals. The obtained data have shown that a long-term supportive unloading leads to lowering the intensity of osteogenetic processes in long bones and reducing bone mass.

С использованием радиоактивного маркера синтеза ДНК – ³H-тимидина изучали динамику, особенности пролиферации и дифференцировки остеогенных клеток белых крыс при снятии опорной нагрузки с задних конечностей методом «вывешивания» за хвост под углом 35° в течение 28 дней. В конце эксперимента однократно вводили ³H-тимидин. Биообразцы отбирали из бедренной кости через 1, 48 и 96 ч. Методом световой и электронно-микроскопической радиоавтографии было показано, что основная фракция ДНК-синтезирующих клеток в зонах адаптивного ремоделирования костной ткани представлена малодифференцированными периваскулярными клетками, включающими в себя остеогенные клетки-предшественники. Установлена тенденция к уменьшению индекса мечения остеогенных клеток ³H-тимидином в костных трабекулах метафизов при снятии опорной нагрузки. Динамика меченых клеток в различные сроки после введения ³H-тимидина показывает замедление дифференцировки клеток-предшественников в остеобласты и процессов их трансформации в остеоциты у экспериментальных животных. Полученные данные свидетельствуют о том, что длительная опорная разгрузка приводит к снижению интенсивности остеогенетических процессов в длинных костях и редукции костной массы.

З використанням радіоактивного маркера синтезу ДНК – ³H-тимідину вивчали динаміку проліферації та диференціювання остеогенних клітин білих щурів при знятті опорного навантаження із задніх кінцівок методом «вивішування» за хвіст під кутом 35° впродовж 28 днів. В кінці експерименту одноразово вводили ³H-тимідин. Біозразки відбирали із стегнової кістки через 1, 48 і 96 год. Методом світлової та електронно мікроскопічної радіоавтографії було показано, що основна фракція ДНК-синтезуючих клітин у зонах адаптивного ремоделювання кісткової тканини представлена малодиференційованими периваскулярними клітинами, що включають остеогенні клітини-попередники. Встановлено тенденцію до зменшення індексу мічення остеогенних клітин ³H-тимідином в кісткових трабекулах метафізів при знятті опорного навантаження. Динаміка мічених клітин в різні терміни після введення ³H-тимідину демонструє уповільнення диференціювання клітинпопередників в остеобласти і процесів їхньої трансформації в остеоцити у експериментальних тварин. Отримані дані свідчать про те, що тривале опорне розвантаження призводить до зниження інтенсивності остеогенетичних процесів в довгих кістках і редукції кісткової маси.