Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,118

ВЛИЯНИЕ РАДОНОТЕРАПИИ НА ХРОМОСОМНЫЕ АБЕРРАЦИИ И УРОВЕНЬ АНТИНУКЛЕАРНЫХ АНТИТЕЛ В КЛЕТКАХ СИНОВИИ У БОЛЬНЫХ С ПОСТТРАВМАТИЧЕСКИМ ОСТЕОАРТРОЗОМ

Ударцев Е.Ю. 1 Ильинских Н.Н. 2
1 Санаторий «Алтай-WEST», Белокуриха
2 Сибирский государственный медицинский университет, Томск
В настоящем исследовании представлены данные хромосомного анализа и определения уровня анти- нуклеарных антител к клеткам синовии у 28 больных в возрасте 35-50 лет с посттравматическим остеоар- трозом коленных суставов. Было установлено, что в синовии больных посттравматическим остеоартрозом возрастает - в зависимости от титра антинуклеарных антител - на 80,6-84,4 % количество синовиоцитов с цитогенетическими нарушениями в виде различных хромосомных аберраций с прямо пропорциональной связью между этими явлениями, что подтверждает непосредственное влияние антинуклеарных антител на изменения ядерного аппарата синовиоцитов. После проведения радонотерапии в эквивалентной дозе альфа- излучения 280 мкЗв зафиксировано снижение на 50-75 % титра антинуклеарных антител к клеткам синовии, уменьшение на 48,9 % количества хромосомных аберраций синовиоцитов и числа аномалий в их ядерном аппарате. Эти изменения способствовали повышению митотической активности синовиоцитов, увеличению на 52,5 % активности белкового синтеза в них, снижению на 63,4 % числа клеток с микроядрами и усилению пролиферативных процессов в синовиальной среде пораженного сустава.
хромосомные аберрации
антинуклеарные антитела
посттравматический остеоартроз
радонотерапия
1. Захаров А.Ф., Бенюш В.А. Хромосомы человека: Атлас. - М.: Медицина, 1982. - 436 с.
2. Влияние лечения радоном на изменения морфологии синовиоцитов больных артритами / Н. Н. Ильинских, Е.Ю. Ударцев, Е.Н. Ильинских и др. // Естествознание и гуманизм. - 2007. - Т 4, № 4. - С. 38-39.
3. Влияние малых доз ионизирующего излучения на морфофункциональное состояние синовиоцитов у больных посттравматическим остеоартрозом / Е.Ю. Ударцев, Н.Н. Ильинских, Е.А. Распопова и др. // Новые технологии восстановительной медицины и курортологии: XIV Российско-Португальский симпозиум (физиотерапия, реабилитация, спортивная медицина): Тезисы докладов. - Португалия, 3-10 октября 2008. - С. 93-95.
4. Falkenbach A, Kovacs J, Franke A. et al. Radon therapy for the treatment of rheumatic diseases-review and meta-analysis of controlled clinical trials // Rheumatol Int. - 2005. - №25(3). - Р. 205-210
5. Franke A, Reiner L, Resch KL. Long-term benefit of radon spa therapy in the rehabilitation of rheumatoid arthritis: a randomised, double-blinded trial // Rheumatol Int. - 2007. - №27(8). - Р. 703-713.
6. Lee SH, Chang DK, Goel A. et al. Microsatellite instability and suppressed DNA repair enzyme expression in rheumatoid arthritis // J Immunol. - 2003. - №1;170(9). - Р. 4869.
7. Knorr J., Sosnov E.R., Rivolta R.D. Induced of chromosomes aberrations in osteoarthritis and antinuclear antitels // Rheumatol. Int. . - 2001. - №21 (2). - Р. 234-239.
8. Seardoni H., Muller M.J., Hsu E.T. Cellular lasing and aetiology of late somatic effects of ionizing radiation // Bull.Nat. Inst. Anim. India. - 2001. - Vol. 19. - Р. 37-43.
9. Study on biologic effects of radon and thermal therapy on osteoarthritis / K. Yamaoka, F. Mitsunobu, K. Hanamoto et al. // J Pain. - 2004. - Vol. 5(1). - Р. 20-25.
10. Yooh N., Unitar G.F., Rooh T. Detecting single antibody-forming cells // In: Progress in immunology. - New York, 2008. - Vol. 3. - Р. 339-355.
Воспалительный процесс, сопровождающий развитие посттравматического остеоартроза (ПТОА), приводит к существенному изменению состава клеток синовии [2, 3]. В лечении этого заболевания широко используется радонотерапия (РТ), спецификой лечебного действия которой является ионизирующее альфа-излучение дочерних продуктов радона (ДПР) - радия А, В, С, С1. Одним из обоснований к применению РТ при лечении ПТОА считается её способность стимулировать репаративные процессы в синовии, что, в конечном итоге, по-видимому, оказывает лечебный эффект при остеоартрозах [4, 5]. Однако данные о влииянии РТ на морфофункциональное состояние клеток синовиальной среды сустава получены визуально, без морфометрии и без привлечения компьютерных методов анализа этих клеток. Практически отсутствуют также данные по цитологическому количественному изучению ядерного аппарата синовиоцитов, изменения в котором может свидетельствовать о внутриклеточных процессах на уровне генетических структур клетки. В исследованиях, проведенных нами ранее, было установлено, что под влиянием малых доз ионизирующего излучения у больных с посттравматическими остеоартрозами наблюдается существенное изменение в морфологии ядерного аппарата клеток синовия, что мы связывали с процессами полиплоидизации этих клеток и о возможном изменении активности апоптотических процессов и ДНК-репарации синовиоцитов [6]. Также имеются данные о том, что при некоторых заболеваниях суставов наблюдается повышенный уровень клеток с нарушениями в числе и структуре хромосом, что коррелируют с повышенным уровнем антинуклеарных антител в сыворотке крови больных [7, 8, 9]. В связи с тем, что при некоторых формах дегенеративно-дистрофических заболеваний суставов наблюдается повышенный уровень антинуклеарных антител [10], закономерно предположить, что изменения ядерного аппарата наблюдаемые нами при посттравматических остеоартрозах, обусловлены проникновением в ядра клеток синовия антинуклеарных антител, что способствует появлению различных аномалий ядра синовиоцитов. Данные такого рода могут представлять особое значение при постановке точного диагноза, степени изменений синовия и эффективности терапии остеоартрита.

Цель исследования: изучить влияние радонотерапии на уровень антинуклеарных антител и хромосомные аберрации в клетках синовии больных посттравматическим остеоартрозом.

Материал и методы исследования

Под наблюдением находились 28 больных в возрасте 31-58 лет с посттравматическим остеоартрозом (ПТОА) коленных суставов (КС) I-II стадии по классификации Келлгрена-Лоуренса (1957). Больных для исследования отбирали методом сплошной выборки при добровольном письменном согласии в соответствии с решением Департамента государственной аттестации научных и научно-практических работников Минобразования России «О порядке проведения биомедицинских исследований у человека» (2002 г.) и «Правилами клинической практики» (Приказ МЗ РФ № 266 от 19.06.03). Исследование одобрено Этическим комитетом Алтайского государственного медицинского университета (протокол № 26 от 30.04.2008).

Пациентам назначали общие радоновые ванны с концентрацией радона 0,19 кБк/л, температурой 36 °С, экспозицией 15 минут, на курс 14 процедур, эквивалентная доза (ЭД) альфа-излучения за курс составила 280 мкЗв.

Синовиальную жидкость получали пункцией коленного сустава в объеме 0,1-0,2 мл до лечения при поступлении больного в санаторий и через 3 недели (по окончании лечения). Культивирование синовио- цитов проводили по методу P.S. Moorhead (1989) с некоторыми модификациями. Культуры инкубировали в термостате при 37о в течение 48-55 часов. За 3 часа до приготовления препаратов во флаконы с культурами синовиоцитов вводили колхицин в конечной концентрации 0,5 мкг на 1 мл среды. Гипотоническую обработку производили 6 минут 0,56 % раствором КИ. Фиксировали клетки в трех сменах смеси ледяной уксусной кислоты с метанолом (1:3). В последней смене фиксатора оставляли 0,5 мл надосадочной жидкости, в которой тщательно ресуспендировали клетки и капали по 1-2 капли на охлажденные предметные стекла, высушивали. Через 1-2 недели хранения препаратов проводили дифференциальное окрашивание хромосом, используя технику G-окраски. Препараты помещали в 0,025 % раствор трипсина, подогретый до 37о на 1-2 минуты, ополаскивали в 2xSSC (стандартном солевом растворе), в трех сменах этилового спирта (70o, 96°, 100°), окрашивали по Романовскому-Гимза разведенным 1:50 фосфатным буфером Зеренсена рН 6,8 в течение 5-15 минут. Изучение хромосом проводили при увеличении 10х90,используя микроскоп Reichert NP-1640 (Австрия). Для анализа отбирали метафразы с учетом предложений Н.П. Бочкова (1974).

Для идентификации хромосом человека использовалась система классификации хромосом, принятая в 1971 году на Парижской конференции по цитогенетике человека [1]. У каждого человека изучено не менее 100 метафаз, а при использовании микроядерного теста - 3000 клеток. У каждого больного при использовании компьютерного метода анализировали 250-300 интерфазных клеток. Кроме того, визуально на препаратах просматривали у каждого больного в каждом случае (до и после лечения) не менее 10000 клеток, отмечая особенности морфологии ядра, наличие апоптотически измененных клеток, митозов, патологически измененных делящихся клеток согласно критериям, представленным нами ранее [2].

Из структурных нарушений хромосом учитывались хроматидные и хромосомные разрывы, ацентрические одиночные и парные фрагменты и обмены. Критерием отличия разрыва от пробела считалось обязательное его смещение, а не расстояние неокрашенного участка, поскольку длина пробела может варьироваться. Кроме того, учитывались аномалии в числе хромосом: анеуплоидные (гипо- и гиперплоидные) и полиплоидные клетки, а также частота ассоциаций ядрышкообразующих хромосом.

Активность эксцизионной ДНК-репарации оценивалась по методу Г.Д.Засухиной (1975). Репаративный синтез (PC ДНК), индуцированный 4-нитрохинолин-1-оксидом (4 НХО), определяли с помощью метода сцинтилляционной радиометрии по включению Н3 - тимидина в общую массу клеток при подавлении репликативного синтеза ДНК гидроксимочевиной (10 мкмоль/мл). Для индукции репаративного синтеза использовали 4 НХО в концентрации 2,510-6 М при экспозиции 30 мин. Концентрация Н3 тимидина - 10 мкК/мл. Изотоп добавляли сразу после обработки мутагенами и инкубировали 2 часа в среде роста. Клетки промывали и определенное их количество осаждали на миллипоровые фильтры (диаметр пор 0,3 ц) в 5 %-й трихлоруксусной кислоте. Радиоактивность просчитывали в толуольном сцинтилляторе на счетчике Mark III. Об интенсивности репаративного синтеза судили по величине индекса стимуляции, представляющего собой отношение имп/мин в обработанных мутагеном клетках к имп/мин в контрольных клетках.

Антитела к нДНК (ANA) обнаруживали с помощью реакции связывания комплемента по методу и при использовании тестовых систем разработанных. Lahey Hitchcock Medical Center (Massachusetts USA). В зависимости от уровня антител всех обследованных больных разделяли на 3 группы: 1-я группа - больные имели титр антител 1:80 и менее; 2-я группа - 1:160-1:320 и 3-я более 1:320.

Для проверки достоверности различий между исследуемыми группами, в которых данные были распределены по нормальному закону, использовали t-критерий Стьюдента. В случае отличия вида распределения изучаемых переменных от нормального гауссового распределения, достоверность различий проверяли при помощи непараметрических критериев: U-критерия Манна-Уитни, %2 и методом ранговой корреляции по Спирмену с применением пакета компьютерных программ Statistica-5. Различия считали достовреными при уровне значимости р < 0,05. Критерий %2 употребляли для сравнения эмпирического распределения частоты хроматидных и хромосомных разрывов и анеуплоидии по группам хромосом и по отдельным хромосомам набора с ожидаемым теоретическим распределением цитогенетических нарушений по группам хромосом и отдельным хромосомам. При этом предполагалась равная вероятность моносомий или трисомий для любой хромосомы генома, а также равная вероятность индукции повреждения для любого участка у любой хромосомы набора, то есть пропорционально ее длине.

Результаты исследования и их обсуждение

Установлено, что у больных остеоартроза- ми по сравнению со здоровыми донорами существенно возрастает частота клеток синовии с цитогенетическими нарушениями (табл. 1).

Таблица 1

Частота синовиоцитов с цитогенетическими нарушениями в синовии у больных ПТОА КС в зависимости от уровня антинуклеарных антител (в %)

Регистрируемый показатель

1-я группа больных

2-я группа больных

3-я группа больных

Титр ANA 1:80 и ниже

Титр ANA 1:160- 1:320

Титр ANA выше 1:320

Число клеток со структурными нарушениями хромосом

3,5 ± 0,4

21,6 ± 1,5*

29,6 ± 0,9*

Число хромосом с нарушениями

3,9 ± 0,4

27,5 ± 2,1*

34,1 ± 2,2*

хромосомные разрывы

0,3 ± 0,2

2,6 ± 0,8*

3,9 ± 0,7*

хроматидные разрывы

2,5 ± 0,3

19,1 ± 1,6*

22,3 ± 1,7*

обмены

0,3 ± 0,2

1,4 ± 0,6**

2,4 ± 0,4*

прочие

0,8 ± 0,2

4,3 ± 1,0*

5,8 ± 1,2*

Число клеток с измененным числом хромосом

4,6 ± 0,7

14,3 ± 0,9*

17,1 ± 1,5*

гипоплоидных

4,2 ± 0,6

9,1 ± 1,0*

11,1 ± 1,1*

гиперплоидных

0,3 ± 0,2

1,4 ± 0,6**

3,0 ± 0,7*

полиплоидных

0,1 ± 0,08

3,4 ± 0,5**

3,0 ± 0,8*

Всего клеток с цитогенетическими нарушениями

6,6 ± 0,7

34,1 ± 2,8*

42,3 ± 1,9*

Примечание:

* - значения, достоверно отличающиеся от данных 1-й группы больных ср < 0,01; ** - значения, достоверно отличающиеся от данных 1-й группы больных с р < 0,05.


У больных 3-й группы отмечена наибольшая частота клеток с цитогенетически- ми нарушениями - 42,3 ± 1,9 % (в контроле 6,6 ± 0,7 %), при этом среди аномальных клеток наблюдались как с нарушениями в структуре хромосом (29,6 ± 1,5 % при 3,5 ± 0,4 % в контроле; р < 0,01), так и с нарушениями в числе хромосом (17,1 ± 1,5 % при 4,6 ± 0,7 % в контроле; р < 0,01). При этом у больных 2-й группы частота клеток с цитогенетическими нарушениями составляет соответственно 34,1 ± 0,8 и 14,3 ± 0,9 %, что, однако, значительно превышает уровень, наблюдаемый в синовии у больных 1-й группы (р < 0,01). Корреляционный анализ полученных результатов свидетельствовал о том, что у больных наблюдается достоверная (р < 0,01) прямо пропорциональная зависимость (r = 0,82) между частотой клеток с цитогенетическими нарушениями и уровнем показателей антинуклеарных антител (рисунок).

Полученные данные свидетельствовали (табл. 2), что после лечения у больных 3-й группы происходит достоверное снижение основных показателей цитогенетического анализа синовиоцитов, в то же время эти данные были существенно выше наблюдаемого уровня у больных с титром антинуклеарных антител, равным меньше 1:80 (см. табл. 1). Кроме того, после курса лечения с использованием РТ в ЭД альфа-излучения 280 мкЗв у больных отмечено существенное снижение титра антинуклеарных антител в синовии. Так, если до лечения титр у больного составлял 1:320 и выше, то после курса лечения титр снизился до величины 1:160 или 1:80 и ниже.

Анализ ассоциаций ядрышкообразую- щих хромосом показал, что у больных с титром антинуклеарных антител 1:320 и выше по сравнению с 1-й группой больных (титр антинуклеарных антител 1:80 и ниже) наблюдается повышенный уровень числа ассоциирующих хромосом в расчете на одну клетку, при этом увеличивается число клеток с ассоциациями 5 и 4-х хромосом (табл. 3).

Выполненный корреляционный анализ свидетельствовал, что имеется достоверная обратно пропорциональная связь между числом клеток с большим числом ассоци-

Титр антинуклеарных антител

Прямо пропорциональная связь между уровнем антинуклеарных антител и частотой клеток с цитогенетическими нарушениями в синовии больных ПТОА КС

   Табл.2. Частота клеток с цитогенетическими нарушениями в культурах синовиоцитов у больных ПТОА КС и изменение титра антинуклеарных антител в синовии до и после РТ с ЭД альфа-излучения 280 мкЗв
 

Регистрируемый показатель

До РТ (титр ANA выше 1:320)

После РТ (титр ANA ниже 1:160)

Число клеток со структурными нарушениями хромосом

29,6 ± 1,5

15,8 ± 2,2*

Число хромосом с нарушениями

34,1 ± 2,2

17,2 ± 2,4*

хромосомные разрывы

3,9 ± 0,7

1,2 ± 0,3*+*

хроматидные разрывы

22,3 ± 1,7

12,7 ± 2,1*

обмены

2,4 ± 0,4

1,9 ± 0,5

прочие

5,6 ± 1,0

1,4 ± 0,5*

Число клеток с измененным числом хромосом

17,1 ± 1,5

5,8 ± 0,8*

гипоплоидных

11,1 ± 1,1

2,7 ± 0,5*

гиперплоидных

3,0 ± 0,7

1,4 ± 0,5

полиплоидных

3,0 ± 0,8

1,7 ± 0,2**

Всего клеток с цитогенетическими нарушениями

42,3 ± 1,9

21,6 ± 2,6*

ирующихся акроцентрических хромосом и митотической активностью синовиоцитов (r = -0,68; P < 0,01). Кроме того, установлена зависимость между величиной ядрышка и числом хромосом, вступающих в ассоциации (r = +0,72; P < 0,01), а также митотиче- ской активностью культуры синовиоцитов (r = +0,56; P < 0,01).

Уровень цитогенетических аберраций в клетках больных был определен также микроядерным тестом. Анализ проводили в блокированных цитохолазином В синовиоцитах. ДНК-репаративный синтез, индуцированный 4-нитрохинолин-1-оксидом (4-НХО), определяли с помощью метода сцинтилляционной радиометрии по включению 3Н-тимидина в общую массу клеток при подавлении репликативного синтеза ДНК гидроксимочевиной (10 мкмоль/мл). Результаты микроядерного и ДНК-репаративного анализа свидетельствовали о том, что больные ПТОА КС 3-й группы независимо от его клинической формы представляют статистически однородную группу. Так, установлено, что у этих больных при поступлении и при выписке содержание синовиоцитов с микроядрами было достоверно выше, чем у больных 1-й группы (табл. 4).

Таблица 3

Число клеток с ассоциациями ядрышкообразующих хромосом в синовиоцитах больных ПТОА КС до и после РТ с ЭД альфа-излучения 280 мкЗв

 

Примечание: * - значения достоверно отличающиеся от уровня наблюдаемого до лечения с р < 0,01; ** - значения достоверно отличающиеся от уровня наблюдаемого до лечения с р < 0,05.

Таблица 4

Уровень синовиоцитов с микроядрами и ДНК-репаративная активность в клетках синовия у больных ПТОА КС до и после РТ в ЭД альфа-излучения 280 мкЗв

Показатель

До РТ в ЭД альфа-излучения 280 мкЗв

После РТ в ЭД альфа- излучения 280 мкЗв

Число синовиоци- тов с микроядрами (в %)

3,0 ± 0,2*

1,1 ± 0,1*

Индекс стимуляции ДНК-репаративной активности (в усл. ед.)

1,2 ± 0,2*

2,5 ± 0,4*

Примечание: * - достоверность различий p < 0,05 показателей 3-й группы от показателей 1-й группы.

Анализ состояния эксцизионной ДНК-репарации синовиоцитов показал, что после РТ с ЭД альфа-излучения 280 мкЗВ у больных отмечается возрастание этого показатели до уровня, характерного для здоровых доноров, при этом в синовии наблюдается снижение числа клеток с микроядрами (см. табл. 4). Кор - реляционный анализ позволяет заключить о наличии обратно пропорциональной достоверной связи между анализируемыми значениями ДНК-репарации и числом клеток с микроядрами.

Выводы

1. В синовии больных с посттравматическим остеоартрозом возрастает - в зависимости от титра антинуклеарных антител - на 80,6-84,4 % количество синовио- цитов с цитогенетическими нарушениями в виде различных хромосомных аберраций с прямо пропорциональной связью между этими явлениями, что свидетельствует о непосредственном влиянии антинуклеарных антител на изменения в ядерном аппарате синовиоцитов.

2. Под влиянием радонотерапии в эквивалентной дозе альфа-излучения 280 мкЗв в синовии больных посттравматическим остеоартрозом происходят:

  • снижение на 50-75 % титра антинуклеарных антител к клеткам синовии;
  • уменьшение на 48,9 % количества хромосомных аберраций синовиоцитов и числа аномалий в их ядерном аппарате;
  • повышение митотической активности синовиоцитов;
  • увеличение на 52 % активности белкового синтеза в синовиоцитах;
  • снижение на 63,4 % числа клеток с микроядрами;
  • усиление пролиферативных процессов в синовиальной среде пораженного сустава.

Рецензенты:

  • Корниясова Е.В., д.м.н., профессор кафедры травматологии, ортопедии и ВПХ ГОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет Росздрава РФ», г. Барнаул;
  • Кулишова Т.В., д.м.н., профессор, зав. кафедрой восстановительной медицины ФПК и ППС ГОУ ВПО «Алтайский государственный медицинский университет Росздрава РФ», г. Барнаул.

Работа поступила в редакцию 30.05.2011.


Библиографическая ссылка

Ударцев Е.Ю., Ильинских Н.Н. ВЛИЯНИЕ РАДОНОТЕРАПИИ НА ХРОМОСОМНЫЕ АБЕРРАЦИИ И УРОВЕНЬ АНТИНУКЛЕАРНЫХ АНТИТЕЛ В КЛЕТКАХ СИНОВИИ У БОЛЬНЫХ С ПОСТТРАВМАТИЧЕСКИМ ОСТЕОАРТРОЗОМ // Фундаментальные исследования. – 2011. – № 9-3. – С. 525-530;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=28549 (дата обращения: 27.05.2018).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252