ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ И ГИСТОСТРУКТУРНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ В КОСТНОЙ ТКАНИ МЫШЕЙ, ЭКСПОНИРОВАННЫХ НА БОРТУ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА «БИОН-М1»

© О.Е.Кабицкая, М.А.Барков, В.В.Григорьев, П.А.Хатюшин
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы космической медицины и биологии"
2018 г.

При денситометрических исследованиях состояния костной ткани у космонавтов отмечалось уменьшение костной массы в трабекулярных структурах костей нижней половины скелета. В костях верхней половины скелета выявлялась отчетливая тенденция к повышению содержания костных минералов, что может отражать перераспределение жидких сред организма в краниальном направлении. Однако, клеточные и тканевые процессы, обеспечивающие адаптацию скелета к условиям микрогравитации, остаются во многом неясными.

В комплексном космическом эксперименте «БИОН-М1» для получения новых данных о клеточных механизмах гравитационно-зависимых процессов в костных структурах был проведен анализ содержания элементов (Ca, Mg, P, Zn), с помощью лазерно-искрового эмиссионного метода. Объектами исследования были кости крыши черепа мышей, экспонированных в условиях микрогравитации в течение 30 суток, и животных из групп синхронного и интактного контроля. На фрагментах берцовых костей мышей тех же групп изучались гистоструктурные перестройки в костной ткани и ультраструктурные изменения в популяции остеогенных клеток.

Была установлена отчетливая тенденция к снижению процентного содержания Са в костях крыши черепа мышей после пребывания в условиях микрогравитации в течение месяца. Реадаптация в течение одной недели вызывала не только восстановление, но и заметное превышение контрольного уровня. В наземном контрольном эксперименте у мышей, содержавшихся в «БИОС-МЛЖ», потеря кальция была выражена даже в большей степени, чем у полетных животных.

Изменения количества цинка имеет сходные с кальцием тенденции в условиях невесомости и в наземном контрольном эксперименте, но реадаптация не восстанавливает уровень Zn.

Элемент Mg продемонстрировал возрастание процентного содержания в костной ткани мышей после полета. А после недели возвращения к земной силе тяжести содержание магния повысилось еще в 2,5 раза. Содержание Mg возрастало и при наземном содержании мышей в «БИОС-МЛЖ».

В другом регионе скелета, в диафизах берцовых костей у полетных животных нарушалась микроархитектоника костной ткани, с появлением полости и щели, удельный объем которых был достоверно выше, чем в контроле.

Вблизи сосудов были выявлены зоны фиброза и деминерализации костного матрикса, с увеличением площади остеоцитарных лакун, что указывает на усиление остеоцитарного остеолиза. Отмечен рост числа остеоцитов с признаками апоптоза, количества пустых лакун, появление зон «порозности».

Наблюдалась тенденция к уменьшению количества дифференцирующихся периваскулярных клеток (остеогенных клеток-предшественников). В условиях микрогравитации, некоторые малодифференцированные периваскулярные клетки проявляли признаки деструкции. В зонах адаптивного ремоделирования кости были выявлены фибробласты и зоны фиброза, без признаков минерализации. По-видимому, микрогравитация замедляет остеогенную дифференцировку части периваскулярных клеток и стимулирует дифференцировку фибробластов.

Популяция остеобластов в периосте и эндосте становится более однородной, уменьшается количество функционально активных остеобластов. В остеогенных клетках эндоста и в остеоцитах, усиливаются остеолитические процессы, направленные на деминерализацию костной ткани. Эти перестройки приводят к развитию «порозности» в костных структурах.

Авторы выражают благодарность Н.В. Родионову, Е.В. Катькову и О.Н. Нестеренко за большой вклад в гистологическую оценку материала.