Анотація до роботи:

Полковенко О.В. Особливості остеокластичної резорбції кісткової тканини при зниженні опорного навантаження. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.11 - цитологія, клітинна біологія, гістологія.

Дисертаційна робота присвячена вивченню особливостей остеокластичної резорбції кісткової тканини у ссавців при зниженні опорного навантаження (модельована гіпокінезія) і за умов мікрогравітації (американська космічна станція SLS-2 и біосупутник "БІОН-11").

З використанням методів гістології та морфометрії встановлено, що в умовах гіпокінезії в губчастій кістці стегнових кісток білих щурів відбувається зменшення питомого об’єму кісткової тканини, реєструються деструктивні зміни. Показано зростання кількості остеокластів, збільшення їх питомої площі та кількості ядер, що засвідчує посилення функціональної активності клітин. Найбільше це виражено в проксимальних метафізах і епіфізах, а також в локусах резорбції кісткової тканини в діафізах.

В дослідженнях з використанням ³Н-тімідіну динаміки мічення ядер в остеокластах встановлено, що за умов гіпокінезії відбувається прискорення процесів остеокластогенезу шляхом злиття та приєднання мононуклеарних клітин-попередників. Електронно-мікроскопічні дослідження показали, що в умовах гіпокінезії в остеокластах спостерігаються ультраструктурні зміни, що підтверджують посилення їх функціональної активності: має місце збільшення питомого об‘єму комплексу Гольджі і структур, які забезпечують специфічні функції резорбції: фібрилярного шару, фаголізосом, «щіточної облямівки». В умовах мікрогравітації в популяції остеокластів з метафізів стегнових кісток білих щурів (SLS-2) і гребеню клубової кістки нелюдиноподібних мавп (Macaca mulatta) з експериментів на "БІОН-11" виявлено «гігантські» остеокласти, у яких порівняно з типовими функціонально-активними остеокластами спостерігається більший ступінь розвитку зони специфічних функцій. Описано структурну специфіку структурну специфіку резорбтивної функції остеокластів при мікрогравітації. Вивчено деякі морфологічні особливості взаємодії остеокластів з остеобластами та остеоцитами в зонах резорбції кісткової тканини. В результаті досліджень встановлено, що при тривалій гіпокінезії і мікрогравітації остеокластам належить значна роль у втраті кісткової тканини в зонах адаптивного ремоделювання кісткових структур. В умовах мікрогравітації процеси остеокластичної резорбції виражені сильніше, ніж при гіпокінезії.

В дисертації представлені дані про особливості остеокластичної резорбції кісткової тканини у ссавців при зниженні опорного навантаження на задні кінцівки (модельована гіпокінезія) і за умов мікрогравітації – американська космічна станція SLS-2, біосупутник "БІОН-11".

1. В умовах зниження опорного навантаження ( модельована гіпокінезія) в стегнових кістках білих щурів відбувається низка адаптивних і деструктивних перебудов. Встановлено зменшення питомого об‘єму кісткових трабекул, що найбільше виражено у проксимальних метафізах і епіфізах, причому в метафізах у більшому ступені, ніж в епіфізах. Зменшення питомого об‘єму відбувається за рахунок часткової деструкції трабекул, а також через появу в них щілин і порожнин. У діафізі стегнових кісток вірогідного зменшення об‘єму кісткової тканини не виявлено, але реєструються локальні ділянки остеокластичної резорбції з боку періосту.

2. В губчастій тканині епіфізів і метафізів відбувається зростання кількості остеокластів, в тому числі функціонально-активних, на умовну одиницю площі кісткової тканини. В остеокластах зростає кількість ядер та збільшується питома площа клітин, що засвідчує посилення їх функціональної активності. Найбільше це виражено у проксимальних метафізах і епіфізах. В діафізах кількість остеокластів вірогідно збільшується тільки на періостальній поверхні кістки.

3. Вивчення з використанням ³Н-тімідіну динаміки мічення ядер в остеокластах проксимальних метафізів показало, що мічені ядра в остеокластах з‘являються впродовж 72 годин внаслідок приєднання мічених ДНК-синтезувальних мононуклеарних клітин-попередників. При гіпокінезії має місце тенденція до збільшення кількості мічених ядер в остеокластах та більш швидкого "розведення" в них мітки. Це засвідчує прискорення формування остеокластів шляхом злиття та приєднання мононуклеарних клітин-попередників, які діляться.

4. Електронно-мікроскопічні дослідження показали, що в умовах гіпокінезії в остеокластах метафізів спостерігаються ультраструктурні зміни, які засвідчують посилення їх функціональної активності порівняно з контролем. Має місце збільшення питомого об‘єму комплексу Гольджі і структур, які забезпечують специфічні функції резорбції: фібрилярного шару, фаголізосом, «щіточної облямівки».

5. В умовах мікрогравітації в популяції остеокластів виявлено «гігантські» остеокласти, що демонструють підвищену функціональну активність. Порівняно з типовими функціонально-активними остеокластами, в «гігантських» остеокластах спостерігається більший ступінь розвитку зони специфічного функціонування: значне збільшення питомого об‘єму фібрилярного шару, фаголізосом, «щіточної облямівки». Превалювання фаголізосом невеликих розмірів (0,5-1 мкм в діаметрі) відображає структурну специфіку резорбтивної функції остеокластів при мікрогравітації.

6. Результати досліджень доводять, що в умовах зниження опорного навантаження (гіпокінезія і мікрогравітація) остеокластам належить значна роль у втраті кісткової тканини у зонах адаптивного ремоделювання кісткових структур. В умовах мікрогравітації - максимального зняття опорного навантаження на кістковий скелет - процеси остеокластичної резорбції виражені значніше, ніж при гіпокінезії.

Публікації автора:

1. N.V. Rodionova, V.S. Oganov, O.V. Polkovenko. Mechanisms of gravity-dependent changes in the bone tissue J. of Gravit. Phys., 2002, 9 (1), P. 169-170. Здобувачем проведений: підбір літератури, участь у аналізі електронограм, підготовка статті до друку.

2. Rodionova N.V., Polkovenko O.V., Oganov V.S. Interactions of cells in zones of bone resorption under microgravity and hypokinesia. J. of Gravit. Physiol., 2004, 11(2), P. 147-151. Автором проведений: підбір літератури, участь у аналізі електронограм, підготовка статті до друку.

3. Полковенко О.В. Динаміка утворення остеокластів при модельованій гіпокінезії за даними радіоавтографії з ³Н-тімідіном. Український морфологічний альманах, 2005, 3(1), С.92-93.

4. Полковенко О.В. Усиление деятельности остеокластов у крыс в условиях дефицита опорной нагрузки. ІІ Українська конференція з перспективних космічних досліджень. Космічна наука і технологія, 2003, 2 (9), С. 463-466.

5. Н.В. Родионова, О.В. Полковенко. Особенности резорбции костной ткани в условиях снижения опорной нагрузки. Український медичний альманах, 2002, т.5,№2,с.179-180. Здобувачем проведений підбір літератури, участь в експерименті та обробці біоматеріалу, аналізі гістопрепаратів.

6. Полковенко О.В. Особенности резорбции костной ткани остеобластами при микрогравитации и гипокинезии. Материалы симпозиума "Биология опорно-двигательного аппарата", 2004, С. 199-202.

7. Н.В. Родионова, В.С. Оганов, Г.Р. Дурнова, О.В. Полковенко. Механизмы резорбции костной ткани в условиях гипокинезии и микрогравитации. Материалы XII конференции по космической биологии и авиакосмической медицине (Россия, Москва), 2002, с.256-257. Здобувачем проведений підбір літератури, участь у науковому аналізі результатів.

8. Н.В. Родіонова, О.В. Полковенко, В.С. Оганов, М.А. Ісламовa. Резорбтивні процеси в кістковій тканині в умовах мікрогравітації. Наукові праці III Національного Конгресу АГЕТ України, 2002. с. 253-254. Здобувач брав участь у науковому аналізі результатів.

9. Родионова Н.В., Оганов В.С., Полковенко О.В., Золотова-Гайдамака Н.В. Взаимодействие клеток в зонах резорбции костной ткани при снижении опорной нагрузки. Материалы конференции "Организм и окружающая среда: адаптация к экстремальным условиям" (Россия, Москва), 2003, с. 299-300. Здобувачем проведений підбір літератури, участь у виготовленні електронограм і науковому аналізі результатів.

10. Полковенко О.В. Усиление остеокластической резорбции костной ткани в условиях сниженной опорной нагрузки. Сборник тезисов II Украинской Конференции по перспективным космическим исследованиям, 2002, с. 174.

11. Золотова-Гайдамака Н.В., Полковенко О.В., Кабицкая О.Е. Состояние остеоцитов костной ткани в условиях сниженной опорной нагрузки. Материалы XII конференции по космической биологии и авиакосмической медицине, 2002, с. 155-156. Здобувачем проведений підбір літератури, участь в обробці біоматеріалу, аналізі електронограм, науковому аналізі результатів.

12. N.V. Rodionova, V.S. Oganov, O.V. Polkovenko. Cellular mechanisms of gravity-dependent changes in the bone tissue. Proceedings of the European Symposium on "Life in Space for Life on Earth", Stockholm, Sweden, 2002, P. 72-73. Здобувачем проведений підбір літератури, участь у аналізі одержаних даних, підготовка до друку.

13. Rodionova N.V., Polkovenko O.V., Oganov V.S. The ways of resorption of mineralized bone matrix under hypokinesia and microgravity. 35th COSPAR scientific assembly, Paris, 2004. Electronic issue of abstracts. Здобувачем проведений підбір літератури, участь у аналізі одержаних даних, підготовка до друку.

14. Полковенко О.В., Нестеренко О.Н., Исламова М.А. Развитие и функциональная активность остеобластов и остеокластoв при моделированной гипокинезии. Космическая биология и авиакосмическая медицина. ХІІІ конференция. Материалы конференции, 2006. с.246-247. Здобувачем проведений підбір літератури, аналіз даних стосовно остеокластів.