Патогенетические особенности экспериментального остеоартроза, индуцированного дексаметазоном и тальком

Abstract

Цель - изучение патогенеза экспериментального остеоартроза (ОА), индуцированного дексаметазоном и тальком, на основании исследования структуры, определения морфометрических характеристик и метаболических особенностей скелетных соединительных тканей коленных суставов у крыс. Материалы и методы. Осуществлена морфометрическая оценка суставного хряща (толщина, организация внеклеточного матрикса, пространственное расположение основных компонентов, плотность распределения, основные клеточные индексы хондроцитов) и изменений субхондральной кости (наличие костных разрастаний в виде появления костных балок в базальном слое суставного хряща и наличия единичных остеофитов) у 30 крыс с моделью первичного ОА, индуцированного путем последовательного введения в полость сустава 0,5 мл дексаметазона (2 мг) и 1 мл 10%-й суспензии стерильного талька в изотоническом растворе натрия хлорида. Изучены гистологические препараты коленных суставов, окрашенные гематоксилином Майера и эозином, альциановым синим (рН 1,0 и 2,5) по Ван-Гизону, Массону и Маллори. Метаболические особенности хрящевой и костной тканей изучены путем определения в сыворотке крови лабораторных животных концентраций гиалуронана, остеокальцина и коллагена I типа. Результаты. У крыс с ОА, индуцированным введением дексаметазона и талька, выявлено уменьшение на 50% толщины суставного хряща в его нагружаемых участках, нарушение пространственного распределения хондроцитов, снижение (р менее 0,01) ядерно-цитоплазматического отношения хондроцитов до 0,3 и повышение в сыворотке крови концентраций гиалуронана (р менее 0,001) до 110,2 нг/мл, фрагментов коллагена I типа (р менее 0,001) до 217,9 нг/мл и остеокальцина (р менее 0,001) до 231,1 нг/мл. Заключение. Основными патогенетическими особенностями экспериментального остеоартроза, индуцированного дексаметазоном и тальком, являются нарушение плотности распределения, морфологических характеристик и функциональной активности хондроцитов, что приводит к угнетению синтеза компонентов внеклеточного матрикса суставного хряща, а также сопровождается активизацией деструкции протеогликанов, содержащих несульфатированные гликозаминогликаны. Особенностью ремоделирования субхондральной кости при экспериментальном ОА, индуцированном дексаметазоном и тальком, является интенсификация синтетической активности остеобластов.The aim of the study was to investigate the pathogenesis of experimental osteoarthrosis induced by dexamethasone and talc by examining the structure and defining the morphometric and metabolic features of knee joint skeletal connective tissues in rats. Materials and methods. We performed a morphometric evaluation of articular cartilages (their thickness, extracellular matrix arrangement, spatial arrangement of the main components, distribution density, and main cellular indices of chondrocytes), as well as changes in subchondral bones (the presence of trabeculae in the basal layer of the articular cartilage and individual osteophytes) in 30 rats with a model of primary osteoarthrosis induced by sequential administration of 0.5 ml dexamethasone (2 mg) and 1 ml 10% sterile talc suspension mixed with normal saline into the joint cavity. We studied the histologic specimens of the knee joints stained with hematoxylin - eosin, Alcian blue (рН 1.0 and 2.5), as well as with Van Gieson’s, Masson’s, and Mallory’s trichome stains. The metabolic features of the articular cartilage and bone tissues were investigated by determining the hyaluronan, osteocalcin, and type I collagen levels in the serum of the rats. Results. In the rats with dexamethasone- and talc-induced osteoarthrosis, the thickness of cartilages in their weight-bearing areas decreased by 50%, the spatial arrangement of chondrocytes was impaired, and the nuclear - cytoplasmatic ratio (р less 0.01) decreased to 0.3. Besides, a rise in the serum levels of hyaluronan (p less 0.001) to 110.2 ng / ml, type I collagen fragments (p less 0.001) to 217.9 ng / ml, and osteocalcin (p less 0.001) to 231.1 ng / ml was detected. Conclusion. The main pathogenetic features of experimental osteoarthrosis induced by dexamethasone and talc include impaired distribution density, morphological characteristics, and functional activity of chondrocytes, which results in inhibited synthesis of extracellular matrix components in the articular cartilage and activated destruction of proteoglycans containing unsulphated glycosaminoglycans. The subchondral bone remodeling in experimental osteoarthrosis induced by dexamethasone and talc is characterized by intensification of synthetic activity of osteoblasts.