Шабалдин Н.А. – к.м.н., доцент, заведующий кафедрой детских хирургических болезней
г. Кемерово
Shabaldin N.A., PhD (Medicine), Associate Professor, Head, Department of Pediatric Surgical Diseases
Kemerovo
Синицкая А.В. – к.б.н., научный сотрудник лаборатории геномной медицины отдела экспериментальной медицины
г. Кемерово
Sinitskaya A.V., PhD (Biology), Research Associate, Laboratory of Genomic Medicine, Department of Experimental Medicine
Kemerovo
Богданов Л.А. – младший научный сотрудник лаборатории молекулярной, трансляционной и цифровой медицины
г. Кемерово
Bogdanov L.A., Junior Research Associate, Laboratory of Molecular, Translational and Digital Medicine
Kemerovo
Шабалдин А.В. – д.м.н., ведущий научный сотрудник лаборатории клеточных технологий отдела экспериментальной медицины; профессор кафедры поликлинической педиатрии, пропедевтики детских болезней и последипломной подготовки
г. Кемерово
Shabaldin A.V., PhD, MD (Medicine), Leading Research Associate, Laboratory of Cell and Tissue Engineering, Department of Experimental Medicine; Professor, Department of Polyclinic Pediatrics, Propaedeutics of Childhood Diseases and Postgraduate Training
Kemerovo
Асептический некроз головки бедренной кости представляет собой стадийный процесс, при котором остеодеструкция сменяется остеорепарацией. Исход данного заболевания может характеризоваться тяжелой дисконгруэнтностью области тазобедренного сустава, инвалидностью больного. В последнее время значительно возрос интерес к изучению молекулярно-клеточных механизмов нарушения костного гомеостаза и способов его коррекции. Ряд исследований продемонстрировали роль неспецифического воспаления в патогенезе асептического некроза, однако требуется более детальное изучение динамики изменения активности сигнальных путей остеогенеза. Целью настоящего исследования являлась оценка роли молекулярных паттернов развития воспаления и остеогенеза в течение асептического некроза головки бедренной кости в модельном эксперименте. Проведена хирургическая индукция асептического некроза головки бедренной кости у 16 крыс, которые выводились из эксперимента по 4 особи каждые 2 недели в течение 8 недель. Исследована экспрессия генов, кодирующих белки, участвующие в регуляции остеогенеза, методом кПЦР с обратной транскрипцией, а также концентрация белков VCAM1, MMP9 методом иммуноблотинга. Результаты исследования продемонстрировали гетерогенность динамики изменений молекулярно-клеточных нарушений регуляции костного гомеостаза в патогенезе асептического некроза. Так, первые две недели после хирургической индукции в качестве предикторных факторов определялась экспрессия гена HIF1α и TNFα, а также концентрация белков MMP9 и VCAM1. Через 1 месяц в качестве протекторов выступали концентрация белка VCAM1 и экспрессия гена TNFα, а предикторов – ген IL6 и белок MMP9. Через 6 недель развитию асептического некроза способствовала экспрессия гена IL4, а через 8 недель – гена IL6. Таким образом, важная роль в регуляции остеорезорбции принадлежит неспецифическому воспалению, триггером которого может служить острая тканевая гипоксия. Значимое влияние процесса воспаления сохраняется до 8 недель после манифестации аваскулярного некроза головки бедренной кости. Патогенез костной деструкции связан не только с усилением активности остеокластогенеза, но и снижением интенсивности остеобластогенеза. При этом ведущий молекулярно-клеточный патологический паттерн нарушения костного гомеостаза меняется в зависимости от стадии течения асептического некроза.
Aseptic necrosis of the femoral head is a staged process in which osteodestruction is replaced by the bone repair. The outcome of this disease may be characterized by severe discongruence of the hip joint area, disability of the patient. Recently, the research interest is drawn to molecular and cellular mechanisms of bone homeostasis disorders and ways of its correction. A number of studies have demonstrated the role of nonspecific inflammation in pathogenesis of aseptic necrosis. However, a more detailed study of dynamic changes in the activity of osteogenesis signaling pathways is required. The aim of this study was to assess the role of molecular patterns of inflammation and osteogenesis during aseptic necrosis of femoral head in experimental model. Surgical induction of aseptic necrosis of the femoral head was performed in 16 rats, which were removed biweekly from experiment (by 4 animals), for 8 weeks. The expression of genes encoding proteins involved in osteogenesis regulation was studied by qPCR with reverse transcription. Concentration of VCAM1, MMP9 proteins was assessed by immunoblotting. The results of our study demonstrated heterogenous dynamics of changes in molecular and cellular disorders associated with bone homeostasis regulation in pathogenesis of aseptic necrosis. For the first two weeks after surgical procedure, the expression of HIF1α and TNFα genes, as well as the concentration of MMP9 and VCAM1 proteins, were determined as predictor factors. After 1 month, VCAM1 protein concentration and TNFα gene expression acted as protector factors, whereas IL6 gene and MMP9 protein were considered predictive factors. After 6 weeks, the development of aseptic necrosis was promoted by expression of the IL4 gene, and after 8 weeks, by IL6 gene. Thus, an important role in regulation of osteoresorption belongs to nonspecific inflammation, which can be triggered by acute tissue hypoxia. A significant effect of the inflammation process persists up to 8 weeks after induction of avascular necrosis of femoral head. Pathogenesis of bone destruction is associated not only with an increased activity of osteoclastogenesis, but also with a decreased intensity of osteoblastogenesis. In general, the molecular and cellular pattern of bone homeostasis disorders varies depending on the stage of aseptic necrosis.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.