transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2017-4-6-73-82transmed-347Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯExperimental studiesСТРЕСС-ИНДУЦИРОВАННАЯ КОСТНАЯ РЕЗОРБЦИЯ У КРЫС В ОТКРЫТОМ ПОЛЕTHE STRESS-INDUCED BONE RESORBTION IN RAT IN OPEN FIELDИвановД. Г.IvanovD. G.

Иванов Дмитрий Геннадьевич - кандидат биологических наук, заведующий лабораторией.

Ул. Большая Оленья, д. 8, Москва, 107014

Dmitry G. Ivanov - PhD, head of laboratory.

Bolshaya Olenya str. 8, Moscow, 107014

dg1983@rambler.ruФедеральное государственное унитарное предприятие «Научный центр «Сигнал»РоссияScientifi c Centre “Signal”Russian Federation201706032018467382Copyright © Иванов Д.Г., 20182018Иванов Д.Г.Ivanov D.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/347Актуальность

Актуальность. Остеопороз и остеомаляция протекают скрытно, поэтому при их диагностике, профилактике и лечении важен учет факторов риска. Хотя депрессия считается фактором риска остеопороза, эмоциональный стресс до сих пор не относят к факторам риска системных заболеваний костной ткани. Патогенез остеопороза при депрессиях исследован недостаточно. Цель — проанализировать стресс-индуцированную костную резорбцию у крыс в открытом поле.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование проводили на белых крысах обоих полов. Животных помещали в открытое поле на 3, 30 и 60 минут, регистрировали поведение. Исследовали массовые характеристики бедренной кости и стресс-чувствительных органов, биохимические показатели активности стресс-реализующих систем, метаболизма костного матрикса и гистологические срезы тазовой кости.

Результат

Результат. Помещение в открытое поле не влияло на массовые характеристики бедренной кости и стресс-чувствительных органов животных. Через 3 минуты у крыс в открытом поле повышалась активность стресс-реализующих систем, увеличивались уровни кальция и свободного оксипролина в крови, морфологических изменений костной ткани не обнаруживалось. Через 30 и 60 минут в открытом поле уровень свободного оксипролина в крови нормализовался, уровень кальция в сыворотке оставался повышенным, на срезах кости наблюдались признаки остеоцитарного остеолизиса. Стресс-индуцированная резорбция костной ткани была ассоциирована с увеличением груминга.

Вывод

Вывод. Костная резорбция развивается в течение 3 минут эмоционального стресса и, как минимум, в течение 1 часа протекает по механизму остеоцитарного остеолизиса. Ключевые слова: остеопороз, эмоциональный стресс, крысы, открытое поле.

Background

Background. Osteoporosis and osteomalacia are insensibly diseases, therefore assessment of risk factors is signifi cant for their diagnosis, prophylaxis and treatment. Now the depression is considered as factor of osteoporosis, but emotional stress is not related to risk factors of system bone diseases. Pathogenesis of osteoporosis during depression isn’t full studied. Objective — investigate the stress-induced bone resorption in rat in open fi eld.

Design and methods

Design and methods. The study was realized on both male and female white outbred rats. Rats were placed in open fi eld for 3, 30 and 60 minutes. Rat behavior, functional activity of stress-releasing systems, bone metabolism and weight related parameters stress-sensitivity organs and femur was measured.

Results

Results. Placement in open fi eld had no effect on weight related parameters stress-sensitivity organs and femur. The function activity of stress systems, calcium and free hydroxyproline blood levels in rats were increased during 3 minutes in open fi eld. At this time histological changes on pelvic bone slice were not observed. Over 30 and 60 minutes in open fi eld hydroxyproline blood level was normalized, but calcium blood level was elevated and the osteocytic osteolysis traces were observed on pelvic bone slice. Stress-induced bone resorption was associated with higher grooming in rat behavior.

остеопорозэмоциональный стресскрысыоткрытое полеosteoporosisemotional stressratopen fi eldReferencesBenevolenskaya LI. The problem of osteoporosis in today medicine. Scientifi c practical rheumatology. 2005; 1: 4-7. In Russian [Беневоленская Л.И. Проблема остеопороза в современной медицине. Научно-практическая ревматология. 2005; 1: 4-7].Benevolenskaya LI. The problem of osteoporosis in today medicine. Scientifi c practical rheumatology. 2005; 1: 4-7. In Russian [Беневоленская Л.И. Проблема остеопороза в современной медицине. Научно-практическая ревматология. 2005; 1: 4-7].Gorobets LN, Polyakovskaya TP, Litvinov AV, et al. The problem of osteoporosis in mental patients receiving neuroleptics. Part 1. Social and clinical psychiatry. 2012; 22(3): 107-112. In Russian [Горобец Л.Н., Поляковская Т.П., Литвинов А.В. и др. Проблема остеопороза у больных с психическими расстройствами при нейролептической терапии. Часть 1. Социальная и клиническая психиатрия. 2012; 22(3): 107-112].Gorobets LN, Polyakovskaya TP, Litvinov AV, et al. The problem of osteoporosis in mental patients receiving neuroleptics. Part 1. Social and clinical psychiatry. 2012; 22(3): 107-112. In Russian [Горобец Л.Н., Поляковская Т.П., Литвинов А.В. и др. Проблема остеопороза у больных с психическими расстройствами при нейролептической терапии. Часть 1. Социальная и клиническая психиатрия. 2012; 22(3): 107-112].Osteoporosis. By ed. Lesniak OM, Benevolenskaya LI. Moscow: GEOTAR-Media, 2006. p. 272. In Russian [Остеопороз. Под ред. Лесняк О.М., Беневоленской Л.И. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. с. 272].Osteoporosis. By ed. Lesniak OM, Benevolenskaya LI. Moscow: GEOTAR-Media, 2006. p. 272. In Russian [Остеопороз. Под ред. Лесняк О.М., Беневоленской Л.И. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. с. 272].Cizza G, Csako G. Depression as a risk factor for osteoporosis. Trends endocrinol. metab. 2009; 20: 367-373.Cizza G, Csako G. Depression as a risk factor for osteoporosis. Trends endocrinol. metab. 2009; 20: 367-373.Vyas UK. Risk of Development of Osteoporosis due to Depression in the Elderly Individuals: Review Article. BJMP. 2013; 6(2): a612 — a616.Vyas UK. Risk of Development of Osteoporosis due to Depression in the Elderly Individuals: Review Article. BJMP. 2013; 6(2): a612 — a616.Minutko VL. Depression. Moscow: GEOTARMedia, 2006. p. 320. In Russian [Минутко В.Л. Депрессия. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. с. 320].Minutko VL. Depression. Moscow: GEOTARMedia, 2006. p. 320. In Russian [Минутко В.Л. Депрессия. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. с. 320].Chrousos GP. Stress and disorders of the stress system. Nat. Rev. Endocrinol. 2009; 5: 374–381.Chrousos GP. Stress and disorders of the stress system. Nat. Rev. Endocrinol. 2009; 5: 374–381.Togari A, Arai M. Pharmacological topics of bone metabolism: the physiological function of the sympathetic nervous system in modulating bone resorption. J. Pharmacol. Sci. 2008; 106: 542 — 546.Togari A, Arai M. Pharmacological topics of bone metabolism: the physiological function of the sympathetic nervous system in modulating bone resorption. J. Pharmacol. Sci. 2008; 106: 542 — 546.Song HJ, Lee J, Kim YJ et al. β1 selectivity of β-blockers and reduced risk of fractures in elderly hypertension patients. Bone. 2012; 51: 1008-1015.Song HJ, Lee J, Kim YJ et al. β1 selectivity of β-blockers and reduced risk of fractures in elderly hypertension patients. Bone. 2012; 51: 1008-1015.Migliaccio S, Brama M, Malavolta N. Management of glucocorticoids-induced osteoporosis: role of teriparatide. Therapeutics and Clinical Risk Management. 2009; 5: 305–310.Migliaccio S, Brama M, Malavolta N. Management of glucocorticoids-induced osteoporosis: role of teriparatide. Therapeutics and Clinical Risk Management. 2009; 5: 305–310.Frenkel B, White W, Tuckermann J. Glucocorticoidinduced osteoporosis: Glucocorticoid signaling, advances in experimental medicine and biology 872. New York: Springer Science+Business Media, 2015: 179-215.Frenkel B, White W, Tuckermann J. Glucocorticoidinduced osteoporosis: Glucocorticoid signaling, advances in experimental medicine and biology 872. New York: Springer Science+Business Media, 2015: 179-215.Kim HJ, Zhao H, Kitaura H. Glucocorticoids suppress bone formation via the osteoclast. J. clin. invest. 2006; 116: 2152–2160.Kim HJ, Zhao H, Kitaura H. Glucocorticoids suppress bone formation via the osteoclast. J. clin. invest. 2006; 116: 2152–2160.Ivanov DG, Podkovkin VG. The morpho-phisiology status of rat bone tissue under acute and subchronic emotional stress. Aviacosmic and ecological medicine. 2012; 46(2): 50-55. In Russian [Иванов Д.Г., Подковкин В.Г. Морфофункциональная характеристика костной ткани крыс при остром и субхроническом эмоциональном стрессе. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2012; 46(2): 50-55].Ivanov DG, Podkovkin VG. The morpho-phisiology status of rat bone tissue under acute and subchronic emotional stress. Aviacosmic and ecological medicine. 2012; 46(2): 50-55. In Russian [Иванов Д.Г., Подковкин В.Г. Морфофункциональная характеристика костной ткани крыс при остром и субхроническом эмоциональном стрессе. Авиакосмическая и экологическая медицина. 2012; 46(2): 50-55].Valente FL, Ferreira AP, Costa LD et al. Effects of chronic mild stress on parameters of bone assessment in adult male and female rats. Pesquisa Veterinária Brasileira. 2016; 36(1): 106-112.Valente FL, Ferreira AP, Costa LD et al. Effects of chronic mild stress on parameters of bone assessment in adult male and female rats. Pesquisa Veterinária Brasileira. 2016; 36(1): 106-112.Walsh RN, Cummins RA. The open fi eld test: a critical review. Psychological bulletin. 1976; 83: 482-504.Walsh RN, Cummins RA. The open fi eld test: a critical review. Psychological bulletin. 1976; 83: 482-504.Kalueff AV, Makarchuc NE, Deriagina MA et al. Urination and behavior. Kiev: KCF, 2000. p. 147. In Russian [Калуев А.В., Макарчук Н.Е., Дерягина М.А. и др. Уринация и поведение. Киев: КСФ, 2000. с. 147].Kalueff AV, Makarchuc NE, Deriagina MA et al. Urination and behavior. Kiev: KCF, 2000. p. 147. In Russian [Калуев А.В., Макарчук Н.Е., Дерягина М.А. и др. Уринация и поведение. Киев: КСФ, 2000. с. 147].Lukaszewska I, Korczyrski R, Markowska A et al. Emotionality and exploratory behavior following cortico-basomedial amygdala lesion in rat. Acta neurobiol. exp. 1980; 40: 911-932.Lukaszewska I, Korczyrski R, Markowska A et al. Emotionality and exploratory behavior following cortico-basomedial amygdala lesion in rat. Acta neurobiol. exp. 1980; 40: 911-932.Koolhaas JM, de Boer SF, de Ruiter AJH et al. Social stress in rats and mice. Acta Physiol. Scand. 1997; 161: 69–72.Koolhaas JM, de Boer SF, de Ruiter AJH et al. Social stress in rats and mice. Acta Physiol. Scand. 1997; 161: 69–72.Avtandilov GG. The basis of quantitative pathological anatomy. Moscow: Medicine, 2002. p. 238. In Russian [Автандилов Г.Г. Основы количественной патологической анатомии. М.: Медицина, 2002. с. 238].Avtandilov GG. The basis of quantitative pathological anatomy. Moscow: Medicine, 2002. p. 238. In Russian [Автандилов Г.Г. Основы количественной патологической анатомии. М.: Медицина, 2002. с. 238].Uglova MV, Podkovkin VG, Suzdalceva TV et al. Biochemical and immunological methods of regulation systems assessment. Kuybishev, 1989. p. 32. [Углова М.В., Подковкин В.Г., Суздальцева Т.В. и др. Биохимические и иммунологические методы оценки регулирующих систем организма. Куйбышев, 1989. с. 32].Uglova MV, Podkovkin VG, Suzdalceva TV et al. Biochemical and immunological methods of regulation systems assessment. Kuybishev, 1989. p. 32. [Углова М.В., Подковкин В.Г., Суздальцева Т.В. и др. Биохимические и иммунологические методы оценки регулирующих систем организма. Куйбышев, 1989. с. 32].Soloviova GA, Zaiceva NN, Telepneva VI. Carbohydrates and Lipids: Biochemical practice. Moscow: Moscow State University publishing house, 1989: 5-78. In Russian [Соловьева Г.А., Зайцева Н.Н., Телепнёва В.И. Углеводы и липиды: Практикум по биохимии. М.: Издательство Московского Университета, 1989: 5-78].Soloviova GA, Zaiceva NN, Telepneva VI. Carbohydrates and Lipids: Biochemical practice. Moscow: Moscow State University publishing house, 1989: 5-78. In Russian [Соловьева Г.А., Зайцева Н.Н., Телепнёва В.И. Углеводы и липиды: Практикум по биохимии. М.: Издательство Московского Университета, 1989: 5-78].Modern method in biochemistry. Ed. by Orechovich VN. Moscow: Medicine, 1977. p. 393. In Russian [Современные методы в биохимии. Под ред. Ореховича В.Н. М.: Медицина, 1977. с. 392].Modern method in biochemistry. Ed. by Orechovich VN. Moscow: Medicine, 1977. p. 393. In Russian [Современные методы в биохимии. Под ред. Ореховича В.Н. М.: Медицина, 1977. с. 392].The laboratory method of clinical investigation. Guide. Moscow, 1987. p. 226. In Russian [Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник. Под ред. Меньшикова В.В. М., 1987. с. 226].The laboratory method of clinical investigation. Guide. Moscow, 1987. p. 226. In Russian [Лабораторные методы исследования в клинике. Справочник. Под ред. Меньшикова В.В. М., 1987. с. 226].The microscopic technique. Guide. Eds. by Sarcisov DS, Perov Yu.L. Moscow: Medicine, 1996. p. 544. In Russian [Микроскопическая техника: Руководство. Под ред. Саркисова Д.С., Перова Ю.Л. М.: Медицина, 1996. с. 544].The microscopic technique. Guide. Eds. by Sarcisov DS, Perov Yu.L. Moscow: Medicine, 1996. p. 544. In Russian [Микроскопическая техника: Руководство. Под ред. Саркисова Д.С., Перова Ю.Л. М.: Медицина, 1996. с. 544].Benjamini Y, Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing. J. R. Statist. Soc. B. 1995; 57(1): 289-300.Benjamini Y, Hochberg Y. Controlling the false discovery rate: a practical and powerful approach to multiple testing. J. R. Statist. Soc. B. 1995; 57(1): 289-300.Kalueff AV, Stewart AM, Song C et al. Neurobiology of rodent self-grooming and its value for translational neuroscience. Nature reviews: neuroscience. 2016; 17: 45-59.Kalueff AV, Stewart AM, Song C et al. Neurobiology of rodent self-grooming and its value for translational neuroscience. Nature reviews: neuroscience. 2016; 17: 45-59.Markel’ AL, Galaktionov YuK, Efi mov VM. Factor analysis of rat behavior in an open fi eld test. Zhurnal VND. 1988; 38(5): 855-863. In Russian [Маркель А.Л., Галактионов Ю.К., Ефимов В.М. Факторный анализ поведения крыс в тесте «Открытое поле». Журнал ВНД. 1988; 38(5): 855-863].Markel’ AL, Galaktionov YuK, Efi mov VM. Factor analysis of rat behavior in an open fi eld test. Zhurnal VND. 1988; 38(5): 855-863. In Russian [Маркель А.Л., Галактионов Ю.К., Ефимов В.М. Факторный анализ поведения крыс в тесте «Открытое поле». Журнал ВНД. 1988; 38(5): 855-863].Selye HA syndrome produced by diverse nocuous agents. Nature. 1936; 138: 32.Selye HA syndrome produced by diverse nocuous agents. Nature. 1936; 138: 32.Baraboi VA. Bioantyoxidants. Kiev: Kniga plus, 2006. p. 461. In Russian [Барабой ВА. Биоантиоксиданты. Киев: Книга плюс, 2006. c. 461].Baraboi VA. Bioantyoxidants. Kiev: Kniga plus, 2006. p. 461. In Russian [Барабой ВА. Биоантиоксиданты. Киев: Книга плюс, 2006. c. 461].Kassil GN, Matlina ESh. Catecholamine exchange under stress and pathways of it purposeful regulation. Central and peripheral mechanisms of vegetative nervous system. 1975: 163-173. In Russian [Кассиль Г.Н., Матлина Э.Ш. Обмен катехоламинов при стрессе и пути его целенаправленного регулирования. Центральные и переферические механизмы вегетативной нервной системы. 1975: 163-173].Kassil GN, Matlina ESh. Catecholamine exchange under stress and pathways of it purposeful regulation. Central and peripheral mechanisms of vegetative nervous system. 1975: 163-173. In Russian [Кассиль Г.Н., Матлина Э.Ш. Обмен катехоламинов при стрессе и пути его целенаправленного регулирования. Центральные и переферические механизмы вегетативной нервной системы. 1975: 163-173].Avrunin AS. Osteocytic remodeling: question history, modern representations and possibilities of the clinical estimation. Russian traumatology and orthopaedy. 2012; 1(63): 128-134. In Russian [Аврунин А.С. Остеоцитарное ремоделирование: история вопроса, современные представления и возможности клинической оценки. Травматология и ортопедия России. 2012; 1(63): 128-134].Avrunin AS. Osteocytic remodeling: question history, modern representations and possibilities of the clinical estimation. Russian traumatology and orthopaedy. 2012; 1(63): 128-134. In Russian [Аврунин А.С. Остеоцитарное ремоделирование: история вопроса, современные представления и возможности клинической оценки. Травматология и ортопедия России. 2012; 1(63): 128-134].

The authors declare that there are no conflicts of interest present.