Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд)
У роботі представлено загальні уявлення про гіпотермію та варіанти її класифікації. Проаналізовано результати досліджень щодо впливу гіпотермії на культивовані клітини (остеобласти та остеокласти), а також впливу холодової дії та різних режимів гіпотермії на структурно-метаболічні показники кістки...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Проблемы криобиологии и криомедицины |
|---|---|
| Datum: | 2014 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
2014
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134501 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) / Д.М. Пошелок, Н.В. Дедух, С.В. Малышкина // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 4. — С. 279–291. — Бібліогр.: 55 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-134501 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Пошелок, Д.М. Дедух, Н.В. Малышкина, С.В. 2018-06-13T15:53:18Z 2018-06-13T15:53:18Z 2014 Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) / Д.М. Пошелок, Н.В. Дедух, С.В. Малышкина // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 4. — С. 279–291. — Бібліогр.: 55 назв. — укр. 0233-7673 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134501 57.043:57.084.1-615.832.96:616.71 У роботі представлено загальні уявлення про гіпотермію та варіанти її класифікації. Проаналізовано результати досліджень щодо впливу гіпотермії на культивовані клітини (остеобласти та остеокласти), а також впливу холодової дії та різних режимів гіпотермії на структурно-метаболічні показники кістки. В работе приведены общие представления о гипотермии и варианты ее классификации. Проанализированы результаты исследований относительно влияния гипотермии на культивируемые клетки (остеобласты и остеокласты), а также влияния холодового действия и различных режимов гипотермии на структурно-метаболические показатели кости. The review presents the basic concept of hypothermia and its classifications. The findings of hypothermia effect on cultured cells (osteoblasts and osteoclasts) as well as the effect of cold stress and different regimens of hypothermia on structural and metabolic characteristics of bone were analyzed. uk Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України Проблемы криобиологии и криомедицины Обзоры Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) Cooling and hypothermia effect on structural and metabolic characteristics of bone (review) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) |
| spellingShingle |
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) Пошелок, Д.М. Дедух, Н.В. Малышкина, С.В. Обзоры |
| title_short |
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) |
| title_full |
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) |
| title_fullStr |
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) |
| title_full_unstemmed |
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) |
| title_sort |
вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) |
| author |
Пошелок, Д.М. Дедух, Н.В. Малышкина, С.В. |
| author_facet |
Пошелок, Д.М. Дедух, Н.В. Малышкина, С.В. |
| topic |
Обзоры |
| topic_facet |
Обзоры |
| publishDate |
2014 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Проблемы криобиологии и криомедицины |
| publisher |
Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Cooling and hypothermia effect on structural and metabolic characteristics of bone (review) |
| description |
У роботі представлено загальні уявлення про гіпотермію та варіанти її класифікації. Проаналізовано результати
досліджень щодо впливу гіпотермії на культивовані клітини (остеобласти та остеокласти), а також впливу холодової дії та
різних режимів гіпотермії на структурно-метаболічні показники кістки.
В работе приведены общие представления о гипотермии и варианты ее классификации. Проанализированы
результаты исследований относительно влияния гипотермии на культивируемые клетки (остеобласты и остеокласты), а
также влияния холодового действия и различных режимов гипотермии на структурно-метаболические показатели кости.
The review presents the basic concept of hypothermia and its classifications. The findings of hypothermia effect on
cultured cells (osteoblasts and osteoclasts) as well as the effect of cold stress and different regimens of hypothermia on structural
and metabolic characteristics of bone were analyzed.
|
| issn |
0233-7673 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/134501 |
| citation_txt |
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні характеристики кістки (літературний огляд) / Д.М. Пошелок, Н.В. Дедух, С.В. Малышкина // Проблемы криобиологии и криомедицины. — 2014. — Т. 24, № 4. — С. 279–291. — Бібліогр.: 55 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT pošelokdm vplivoholodžennâtagípotermíínastrukturnometabolíčníharakteristikikístkilíteraturniioglâd AT deduhnv vplivoholodžennâtagípotermíínastrukturnometabolíčníharakteristikikístkilíteraturniioglâd AT malyškinasv vplivoholodžennâtagípotermíínastrukturnometabolíčníharakteristikikístkilíteraturniioglâd AT pošelokdm coolingandhypothermiaeffectonstructuralandmetaboliccharacteristicsofbonereview AT deduhnv coolingandhypothermiaeffectonstructuralandmetaboliccharacteristicsofbonereview AT malyškinasv coolingandhypothermiaeffectonstructuralandmetaboliccharacteristicsofbonereview |
| first_indexed |
2025-11-25T20:44:26Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:44:26Z |
| _version_ |
1850530973578428416 |
| fulltext |
УДК 57.043:57.084.1-615.832.96:616.71
Д.М. Пошелок*, Н.В. Дедух, С.В. Малышкина
Вплив охолодження та гіпотермії на структурно-метаболічні
характеристики кістки (літературний огляд)
UDC 57.043:57.084.1-615.832.96:616.71
D.M. Poshelok*, N.V. Dedukh, S.V. Malyshkina
Cooling and Hypothermia Effect on Structural
and Metabolic Characteristics of Bone (Review)
Реферат: У роботі представлено загальні уявлення про гіпотермію та варіанти її класифікації. Проаналізовано результати
досліджень щодо впливу гіпотермії на культивовані клітини (остеобласти та остеокласти), а також впливу холодової дії та
різних режимів гіпотермії на структурно-метаболічні показники кістки.
Ключові слова: холодова дія, гіпотермія, культура остеогенних клітин, структурно-метаболічні особливості кістки.
Реферат: В работе приведены общие представления о гипотермии и варианты ее классификации. Проанализированы
результаты исследований относительно влияния гипотермии на культивируемые клетки (остеобласты и остеокласты), а
также влияния холодового действия и различных режимов гипотермии на структурно-метаболические показатели кости.
Ключевые слова: холодовое воздействие, гипотермия, культура остеогенных клеток, структурно-метаболические
особенности кости.
Abstract: The review presents the basic concept of hypothermia and its classifications. The findings of hypothermia effect on
cultured cells (osteoblasts and osteoclasts) as well as the effect of cold stress and different regimens of hypothermia on structural
and metabolic characteristics of bone were analyzed.
Key words: cold exposure, hypothermia, culture of osteogenic cells, structural and metabolic characteristics of bone.
*Автор, якому необхідно надсилати кореспонденцію:
вул. Пушкинская, 80, м. Харків, Україна, 61024
тел.: (+38 057) 704-14-76
електронна пошта: denposhelok@gmail.com
*To whom correspondence should be addressed:
80, Pushkinskaya St., Kharkiv, Ukraine, 61024
tel.: +38 057 704 1476
e-mail: denposhelok@gmail.com
S.E. Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology of the National
Academy of Medical Sciences of Ukraine, Kharkiv, Ukraine
Інститут патології хребта та суглобів ім. С.Є. Сітенка, м. Харків,
Україна
Надійшла 05.02.2014
Прийнята до друку 22.09.2014
Проблеми кріобіології і кріомедицини. – 2014. – Т. 24, №4. – С. 279–291.
© 2014 Інститут проблем кріобіології і кріомедицини НАН України
Received February, 05, 2014
Accepted September, 22, 2014
Probl. Cryobiol. Cryomed. 2014. 24(4): 279–291.
© 2014 Institute for Problems of Cryobiology and Cryomedicine
оглядова стаття review article
Відомо, що фізіологічні та морфологічні зміни в
організмі після дії холодового фактора залежать від
його інтенсивності та тривалості [1, 5, 13, 14, 20, 35,
51]. У літературі наведено результати досліджень
щодо впливу гіпотермії, яка викликана холодовою
дією, на функцію головного мозку, периферичних
нервів, імунної системи, а також на серцеву діяль-
ність, кровообіг, вентиляцію легенів та стан шкіри
[2, 11, 28, 29, 34, 40], проте питання щодо впливу
гіпотермії на кісткову тканину вивчено недостатньо.
У зв’язку з цим метою роботи було проаналізувати
дані щодо структурно-функціональних особливостей
кісткової тканини за умов гіпотермії на підставі
аналізу наукової літератури.
Гіпотермія (від грецьк. hypo – «знизу», therme –
«тепло») – патологічний стан організму , при якому
внутрішня температура тіла для людини сягає 35°С
і нижче, для тварини – 32°С і нижче внаслідок чого
порушується обмін речовин та функціонування
систем організму. Існує чимало класифікацій гіпо-
термії у людини [3, 25, 30, 41, 43, 44, 48]. Н.Е. Мищук
[15] та J. Marx [45] залежно від показників темпе-
ратури тіла розрізняють гіпотермію: легку (32...
It has been known that physiological and mor-
phological changes in body after cold effect depend
on its intensity and duration [6, 18, 29, 30, 46, 50,
53]. In the literature there are presented the findings
of hypothermia influence, associated with cold ef-
fect on function of brain, peripheral nerves, immune
system, as well as heart function, blood circulation
and effect on skin [7–9, 16, 25, 26]. However, im-
pact of hypothermia on bone tissue has been poorly
studied. Herewith, the research aim was to analyze
the data on structural and functional characteristics
of bone tissue under hypothermia effect based on
an analysis of scientific publications.
Hypothermia (from Greek hypo – ‘below’,
therme – ‘heat’) is a pathological state of an orga-
nism when the internal body temperature in human
reaches 35°C or lower and in animal it is 32°C or
lower, resulting in impaired metabolism and functio-
ning of organism systems. There are many classifi-
cations of human hypothermia [4, 10, 11, 28, 32, 33,
38]. N.E. Mischuk [36] and J. Marx [34] depending
on the indices of body temperature divide hypother-
mia into mild (32...35°C), moderate (28...32°C),
280 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
35°С), помірну (28...32°С), тяжку (20...28°С) і гли-
боку (менше 20°С). М.С. Безух [3] виділяє поверх-
неву (32...35°С), помірну (27...32°С) та глибоку
(нижче 27°С) гіпотермію. K.-R. Lee [41] класифікує
гіпотермію на слабку (33...36°С), помірну (28...32°С),
глибоку (10...20°С), абсолютну (5...10°С) та ультра-
абсолютну (0...5°С) M.L. Mallet [43] – на легку
(32...35°С) та тяжку (нижче 27...28°C).
Для класифікації гіпотермії у тварин використо-
вують інші температурні параметри: 30...32°C –
слабка , 22...25°C – помірна, нижче 22°С – тяжка [54].
За причинами розрізняють гіпотермію [42]: пер-
винну – розвивається у здорових людей під впливом
факторів зовнішнього середовища, старіння та фар-
макологічних препаратів, вторинну – виникає як
ускладнення внаслідок захворювання [15, 43].
У проведеному M. Mallet [43] дослідженні пацієн-
тів із легкою гіпотермією зазначено, що 85% із них
були старшими за 60 років. З віком температура ті-
ла знижується з різних причин: здатності організму
виробляти тепло [24], зниження активності термоге-
незу в бурій жировій тканині, звуження периферичних
судин [32, 48], гальмування метаболічних процесів
в організмі [46]. У людей похилого віку уповіль-
нюються і процеси ремоделювання кісткової ткани-
ни з переважанням резорбції над кісткоутворенням,
що супроводжується розвитком остеопенічних та
остеопоротичних порушень [12, 20]. Аналогічні
закономірності виявлено й у старих тварин [17, 18].
За умов старіння уповільнюється обмін речовин
і енергії, що призводить до зниження адаптаційних
можливостей організму. В першу чергу, це обумов-
лено змінами в процесі синтезу білків. Відбу-
ваються порушення і в обміні вуглеводів та ліпідів,
що пов’язано зі зміною активності певних ферментів
і окислювальних процесів, а також накопиченням у
тканинах перекисів ліпідів.
Обмін речовин знижується в результаті пере-
охолодження, яке може призводити до розвитку
гіпотермії [33, 43]. Доведено, що зниження темпе-
ратури тіла на 1°С супроводжується уповільненням
загального метаболізму на 6% (визначено за показни-
ками зменшення споживання кисню) [55] внаслідок
спаду білкового, вуглеводного та ліпідного обміну.
В умовах гіпотермії відмічено ослаблення і основно-
го метаболізму [33, 43]. Спостерігається порушення
дихальної функції крові, окислювальних процесів та
кислотно-лужної рівноваги. Поєднання вказаних
факторів (на фоні хронічної гіпотермії) призводить
до змін регуляторних механізмів і може бути причи-
ною патології органів і тканин, зокрема і тканин
опорно-рухової системи. Так, встановлено, що за-
гальна глибока гіпотермія (перебування щурів у спе-
ціальній холодовій камері до зниження ректальної
температури до 15°С) призводить до виражених
severe (20...28°C) and deep (below 20°C) ones.
M.S. Bezukh [10] distinguishes surface (32...35°C),
mode-rate (27...32°C) and deep (below 27°C) hypo-
thermia. K.-R. Lee [33] divides hypothermia into
weak (33...36°C), moderate (28...32°C), deep (10...
20°C), absolute (5...10°C) and ultra absolute (0...
5°C). M.L. Mallet [32] classifies mild (32...35°C)
and severe hypothermia (below 27...28°C).
To classify a hypothermia in animals there are
used other temperature parameters: weak (30...
32°C), moderate (22...25°C), severe (below 22°C)
[51].
According to the principles there are primary and
secondary hypothermia [31]. Primary hypothermia
develops in healthy people under the influence of
environmental factors, aging, and pharmacological
agents, secondary one occurs as a result of disease
complications [32, 36].
In clinical study performed by M. Mallet [32] in
the patients with mild hypothermia it has been em-
phasized that 85% of them were older than 60 years.
With age, the body temperature reduces because of
different reasons: an organism’s ability to produce
heat [3], decrease of thermogenesis activity in
brown adipose tissue, peripheral vascular constric-
tion [13, 38], inhibition of metabolic processes in an
organism [37]. In older people the remodeling pro-
cesses of bone tissue are inhibited with a predomi-
nance of resorption over osteogenesis, accompanied
by the development of osteopenic and osteoporotic
disorders [27, 50]. Similar regularities were found
in aged animals [41, 42].
Aging is accompanied with an inhibition of
metabolism and energy exchange, resultung in
reduction of adaptive capabilities of an organism.
This is primarily due to the changes in protein syn-
thesis. There are disorders in metabolism of carbo-
hydrates and lipids, associated with an activity
change of certain enzymes and oxidative processes
as well as the accumulation of lipid peroxides in
tissues.
Metabolism is inhibited due to hypothermia, which
can lead to the development of hypothermia [14,
32]. It has been established that reduction of body
temperature by 1°C is accompanied by 6% slow-
down of general metabolism (it is determined by
reduced indices of oxygen consumption) [55], due
to the decrease of protein, carbohydrate and lipid
metabolism. Under hypothermia it has been noted
the weakening of fasting metabolism [14, 32]. There
is disruption of respiratory function of blood, oxida-
tive processes and acid-base balance. The combina-
tion of these factors (on a background of chronic
hypothermia) leads to the changes in regulatory
mechanisms and can cause pathological changes in
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
281
структурно-метаболічних порушень як у клітинах
суглобового хряща (пікноз ядер хондроцитів, лізис
окремих ділянок цитоплазми, редукція ендоплаз-
матичної сітки, апарату Гольджі, руйнація крист
мітохондрій), так й у міжклітинному матриксі (зміна
складу протеогліканових комплексів, набряк та де-
маскування колагенових волокон) [8, 37].
На даний час дію гіпотермії на кісткову тканину
досліджують у двох напрямках: на рівні організму,
а також у культурі клітин (остеобластів і остеоклас-
тів), що дозволяє оцінити структурно-метаболічні
особливості досліджуваного об’єкта без впливу
ендогенних факторів організму.
Вплив гіпотермії на культивовані клітини
У культурі клітин можливо змоделювати дію
температурних параметрів, які відповідають умо-
вам гіпотермії, що спостерігається у людей та
тварин.
Дію легкої (35,5°С) та помірної (34°С) гіпотермії
досліджували на культивованих впродовж 14–16 діб
остеобластах, виділених зі склепіння черепа ново-
народжених щурів, а також остеокластах, одержа-
них у культурі з остеокластформуючих моноцитів/
макрофагів кісткового мозку мишей 6–8-тижневого
віку [48]. Виявлено пригнічення проліферації та
диференціації остеобластів при вказаних режимах
гіпотермії. Кількість остеобластів у культурі після
14 діб культивування в умовах помірної гіпотермії
(34°С) зменшилась на 30%. Крім того, знизився біо-
синтез лужної фосфатази, остеокальцину та колагену
I типу. Формування кісткових вузликів остеоблас-
тами, культивованими за температури 34°С упро-
довж 16 діб зменшилось на 95%, а за температури
35,5°С – на 75% у порівнянні з контрольною культу-
рою (37°С). Відомо, що під впливом гіпотермії
(32°С) у культурі фібробластів порушується міто-
тичний цикл за рахунок подовження фази G1 [47].
J. Patel і співавт. [49] припускають, що іншим меха-
нізмом пригнічення проліферативної активності
остеобластів може бути порушення функції рецеп-
торів TRPV (Transient Receptor Potential Vanilloid)
каналів, бо саме остеобласти експресують різні ре-
цептори цих каналів (TRPV2 та TRPV4). Можливо,
що TRPV канали є температурними сенсорами клі-
тин [23], проте це припущення потребує подальшого
вивчення.
У культурі остеобластів людини (лінії NHOst)
досліджували дію короткочасної (впродовж 12 го-
дин) легкої (35°С) та тяжкої (27°С) гіпотермії (за
класифікацією M.D. Aisha [25]). Встановлено, що
після впливу легкої гіпотермії остеобласти зали-
шаються життєздатними та біосинтетично активни-
ми, однак в них підвищується інтенсивність флуо-
ресценції актинових волокон цитоскелета, які беруть
organs and tissues, including musculoskeletal tissues.
Thus, it has been found that total deep hypothermia
(exposure of rats to a special cold chamber to re-
duction of rectal temperature down to 15°C) leads
to severe structural and metabolic disorders as in
articular cartilage cells (pyknosis of chondrocytes
nuclei, lysis of separate sections of cytoplasm,
reduction of endoplasmic reticulum, Goldgi appar-
atus, mitochondria cristae destruction), and in the
intercellular matrix (composition change of proteogly-
can complexes, swelling and demasking collagen
fibers) [17, 20].
Hypothermia effect on bone tissues has been
currently examined in two ways: at the level of the
body, and in cell culture (osteoblasts and osteo-
clasts) enabling to assess structural and metabolic
peculiarities of investigated object without affecting
endogenous factors of an organism.
Effect of hypothermia on cultured cells
In cell culture it is possible to simulate the effect
of temperature parameters, which satisfy hypother-
mia conditions observed in humans and animals.
The effect of mild (35.5°C) and moderate (34°C)
hypothermia was investigated for 14–16 days in
cultured osteoblasts isolated from calvaria of new-
born rats, and osteoclasts derived from the culture
of osteoclast-forming monocytes/macrophages of
bone marrow of 6–8 weeks old mice [38]. It was
found an inhibition of proliferation and differentiation
of osteoblasts under given regimens of hypothermia.
The number of osteoblasts in culture after 14 days
of culturing in moderate hypothermia (34°C) decrea-
sed by 30%. In addition, biosynthesis of alka-line
phosphatase, osteocalcin and collagen of type-I de-
creased. Bone nodule formation by osteoblasts
cultured at 34°C during 16 days decreased by 95%
and at 35.5°C reduced by 75% if compared with the
control culture (37°C). It is known that under hy-
pothermia (32°C) in fibroblasts culture a mitotic cycle
is disrupted by lengthening G1 phase [37]. J. Patel
et al. [39] suggest that another mechanism of in-
hibition of osteoblasts’ proliferative activity may be
the dysfunction of TRPV receptors (Transient Re-
ceptor Potential Vanilloid) channels, whereas os-
teoblasts, in particular, express different receptors
of these channels (TRPV2 and TRPV4). It is
possible that TRPV channels are temperature sen-
sors of cells [1], but this hypothesis requires further
study.
In the culture of human osteoblasts (NHOst line)
the effect of short-term (within 12 hours) mild
(35°C) and severe (27°C) hypothermia (according
to the classification of M.D. Aisha [4]) was investi-
gated. It has been established that after exposure
282 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
участь у руховій активності клітин та клітинних
органел. Після впливу на культивовані остеобласти
тяжкої гіпотермії відмічено більш виражені (порів-
няно з дією помірної гіпотермії) зміни у структурі
цитоскелета. Актинові волокна з інтенсивною флуо-
ресценцією локалізувалися навколо ядра, а в нормі
вони розташовуються рівномірно в цитоплазмі та
виявляють незначну флуоресценцію. Змін у тубуліно-
вих структурах (мікротрубочки) практично не
виявлено. Крім того, спостерігали зниження актив-
ності лужної фосфатази та остекальцину, а також
експресії CD44 (поверхневого клітинного глікопро-
теїну, який відіграє важливу роль у адгезії та міграції
клітин). Було встановлено, що збільшення терміну
дії легкої гіпотермії до 24 годин призводило до появи
апоптотичних клітин, кількість яких була на 3,54%
більшою у порівнянні з контрольною культурою, про-
те остеобласти залишалися метаболічно актив-
ними [24]. В умовах тяжкої гіпотермії кількість
апоптотичних клітин збільшилась на 13,2%, було за-
фіксовано зниження на 56,7% біосинтезу остеоблас-
тами білків.
Збільшення часу культивування остеобластів до
5 діб в умовах тяжкої гіпотермії (27°С) призводило
до значного зниження експресії мРНК, яка кодує
матриксний білок SPARC (secreted protein acidic
and rich in cysteine). Він відіграє важливу роль у
формуванні позаклітинного матриксу, а також у
регуляції проліферації, адгезії та руховій активності
остеобластів, що є важливою ланкою остегенезу.
За його участю відбувається збалансування проце-
сів формування кістки та її резорбції [26]. За умов
дії гіпотермії відмічено зниження експресії SPARC
та проліферації клітин.
У випадку культивування впродовж 16 діб
мононуклеарних попередників остеокластів на дис-
ках зі слонової кістки з додаванням факторів, які
стимулюють остеокластогенез, M-CSF (macrophage
colony-stimulating factor) і RANKL (receptor acti-
vator of nuclear factor kappa-B ligand), встановле-
но, що кількість остеокластів значно збільшується
в культурах після дії легкої (35,5°С) і, особливо,
помірної (34°С) гіпотермії порівняно з контрольною
культурою (37°С) [48]. Збільшувалась також площа
резорбції дисків, на яких культивували мононуклеар-
ні попередники остеокластів, що свідчить про дифе-
ренціацію та активацію остеокластів. Кількість ос-
теокластів і лакун резорбції підвищилась у 1,5 рази
(за температури 35,5°С) і у 2 рази (за температури
34°С) порівняно з контрольною культурою. На дум-
ку авторів, результати, одержані в культурі клітин,
дозволяють припустити ймовірний негативний вплив
гіпотермії на ремоделювання кістки у літніх людей
через активізацію процесу резорбції.
На відміну від вищенаведених даних щодо акти-
візації в умовах гіпотермії остеокластогенезу
of mild hypothermia the osteoblasts remain viable
and biosynthetically active, however, the fluorescen-
ce intensity of actin fibers of cytoskeleton, involved
in motor activity of cells and cell organelles increa-
ses. After exposure of severe hypothermia to cultu-
red osteoblasts there were observed more expres-
sed changes (if compared with the effect of modera-
te hypothermia) in the structure of cytoskeleton.
Actin fibers with an intensive fluorescence are loca-
lized around the nucleus, but normally they are
placed homogeneously in the cytoplasm and exhibit
slight fluorescence. There were no changes in tubu-
lin structures (microtubules). Moreover there was
ob-served a decrease in alkaline phosphatase and
os-teocalcin activity as well as expression of CD44
(surface cell glycoprotein playing an important
role in adhesion and cell migration). It was revealed
that increasing the term of mild hypothermia effect
up to 24 hours resulted in the appearance of apop-
totic cells, which number was by 3.54% higher if
compared with the control culture, herewith the os-
teoblasts remained metabolically active [3]. Under
severe hypothermia the number of apoptotic cells
increased by 13.2%, there was also observed a dec-
rease by 56.7% of biosynthesis with osteoblast
proteins.
Extending the culturing of osteoblasts up to 5 days
under severe hypothermia (27°C) resulted in a
significant reduction in mRNA, which encodes the
matrix protein SPARC (secreted protein acidic and
rich in cysteine). It plays an important role in forma-
tion of extracellular matrix, as well as in regulation
of proliferation, adhesion and movement activity of
osteoblasts, that is a significant part of osteogenesis.
With its participation balancing the processes of
bone formation and resorption occurs [2]. During hy-
pothermia there was observed a reduction of
SPARC expression and cell proliferation.
When culturing for 16 days mononuclear precur-
sors of osteoclasts on ivory discs with the addition
of the factors, stimulating osteoclastogenesis such
as M-CSF (macrophage colony-stimulating factor)
and RANKL (receptor activator of nuclear factor
kappa-B ligand), it was established that the number
of osteoclasts significantly increased in the cultures
after exposure of mild (35.5°C) and, in particular,
moderate (34°C) hypothermia if compared with the
control ones (37°C) [38]. There was also increased
the surface of resorption discs on which mononuc-
lear precursors of osteoclasts were cultured, testi-
fying to differentiation and activation of osteoclasts.
The number of osteoclasts and resorption lacunae
increased in 1.5 times (at 35.5°C) and 2 times (at
34°C) if compared with the control culture. The
authors believe that the results obtained in cell cul-
ture suggest a potential negative impact of hypo-
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
283
S. Meghji та співавт. встановили, що за умов культи-
вування остеобластів (клітинна лінія остеобластів
MG63) упродовж доби (за температури 33°С) відмі-
чено підвищення біосинтезу остеопротегірину, в той
час як експресія рецепторів RANKL залишалася
на тому ж рівні, тобто створювалися умови для
пригнічення активізації остеобластів [45].
Таким чином, результати досліджень, виконаних
на культурі клітин, свідчать про вплив гіпотермії різ-
ної інтенсивності на клітини кістки, які беруть участь
у її ремоделюванні (остеобласти та остеокласти).
Розглянемо, яким чином гіпотермія діє на стан
клітин (проліферативну активність, ультраструк-
турну організацію, особливості метаболізму) кістки
на рівні організму, а також на структурну організацію
матриксу кісткової тканини.
Вплив охолодження та гіпотермії на стан
кісткової тканини
Механізм дії гіпотермії та низьких температур
на кісткову тканину на сьогодні не розкритий.
Існують дані про те, що в умовах впливу на організм
різних видів стресу, в тому числі й холодового,
відбувається активізація вільнорадикального окис-
лення ліпідів [19, 21], що призводить до порушень
гормональної регуляції, збільшення жорсткості
мембран клітин, зменшення їх рухливості, посилення
лабілізації лізосомальних мембран [9]. Це, у свою
чергу, поглиблює стресорне ушкодження і може
бути причиною деструктивних змін у кістковій
тканині [6, 10]. Стан кісткової тканини визначали
як за умов холодової дії (без визначення темпера-
тури тіла), так і гіпотермії різних режимів (з визна-
ченням температури тіла).
Так, структурно-метаболічний стан та ремоде-
лювання кісткової тканини досліджували в умовах
дії слабкої гіпотермії, яка була змодельована перебу-
ванням 6- та 24-місячних щурів у холодовій камері
(–20°С впродовж 5 діб по 5 годин/добу) [17,18].
Виявлено, що після закінчення дії холодового фак-
тора температура тіла у 6-місячних щурів становила
36,3°С, а у 24-місячних – 32,2°С (у нормі темпера-
тура тіла тварин – 38,5 та 39,5°С). Це свідчить про
гіпотермічний стан організму. Результати гістологіч-
ного та ультраструктурного аналізу отримали на
28-у добу після дії гіпотермії. Доведено, що гіпотер-
мія негативно впливала на ультраструктурну орга-
нізацію клітин кістки як молодих, так і старих щурів.
Були виявлені численні остеоцити з пікнозом ядра
та апоптотичні клітини. В остеобластах та остеоци-
тах спостерігали порушення структури гранулярної
ендоплазматичної сітки (деструкція мембран,
зменшення щільности рибосом), мітохондрій і струк-
тури ядра. Значно збільшувалась кількість лізосом
у цитоплазмі клітин. Виражені деструктивні зміни
thermia on bone remodeling in older people due to
the activation of resorption.
Contrary to above mentioned data as for activa-
tion of osteoclastogenesis under hypothermia
S. Meghji et al. established that during culturing of
osteoblasts (MG63 osteoblasts cell line) for a day
at 33°C there was observed the increase of osteo-
protegrin biosynthesis, while the expression of
RANKL receptors remained at the same level i.e.
the conditions for inhibiting the activation of osteo-
blasts were created [34].
Thus the results of research carried out in cell
culture indicate hypothermic effect of various inten-
sity on bone cells that are involved in its remodeling
(osteoblasts and osteoclasts). Let us consider how
hypothermia affects bone cells (proliferative activity,
ultrastructural organization, metabolism peculiari-
ties) in organism, on the structure of bone tissue
matrix as well.
Effect of cooling and hypothermia on bone
tissue
Nowadays the mechanism of hypothermia and
low temperatures effects on bone tissue have not
been completely understood. There are the data that
during influence on organism of different types of
stress, including cold, the activation of free radical
oxidation of lipids [44, 49] occurs, resulting in dis-
orders of hormonal regulation, increasing flexibility
of cell membranes, reduction of their mobility, dest-
ruction of lysosomal membranes [23]. This, in turn,
may be the cause of destructive changes in bone
tissue [24, 54]. The bone tissue state was investi-
gated under conditions of cold stress (without
determination of body temperature) and hypothermia
of various regimens (with determination of body
temperature).
Thus, structural and metabolic state and remode-
ling bone tissue were studied under weak hypother-
mia, modeled by keeping 6- and 24-month-old rats
in a cold chamber (–20°C for 5 days, 5 hours/day)
[41, 42]. It was found that after the finish of cold
effect the body temperature in 6-month-old rats was
36.3°C, and in 24-month-old ones it was 32.2°C
(normal body temperature of animals is 38.5 and
39.5°C). This testifies to hypothermic state of an
organism. The results of histological and ultra-struc-
tural analysis were obtained to the 28th day after
hypothermia effect. Hypothermia has been proved
to negatively affect the ultrastructural organization
of bone cells of both young and old rats. There
were revealed numerous osteocytes with nucleus
pyknosis and apoptotic cells. In osteoblasts and os-
teocytes there were observed structure damages of
granular endoplasmic reticulum (destruction of
284 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
відмічені у мітохондріях – набухання та лізис міто-
хондріальних мембран і крист на окремих ділянках.
Ці порушення позначаються на енергетичному
забезпеченні клітин, що є одним із механізмів їх де-
струкції та загибелі. Доведено, що гіпотермія нега-
тивно впливає на стан мезенхімальних стромальних
клітин кісткового мозку, пригнічуючи їх проліфера-
тивну активність в умовах культивування і здатність
утворювати клітинні колонії.
У компактній та губчастій кістці як молодих, так
і старих щурів, виявлено значні деструктивні пору-
шення: зменшення щільності остеоцитів на поверхні
кісткових трабекул, розширення лакун остеоцитів,
остеолізис, розшарування кісткового матриксу з
демаскуванням колагенових волокон, тріщини та
щілини. Значуще більшими деструктивні зміни були
у кістковій тканині старих щурів. Аналіз морфомет-
ричних показників ремоделювання кісткової ткани-
ни показав, що гіпотермія вказаного режиму активі-
зує остеокластогенез і пригнічує остеобластогенез,
що призводить до переважання (особливо у старих
щурів) резорбції кістки [17,18]
Досліджували вплив тривалої холодової дії
(щурів протягом 14 та 30 діб утримували в клімато-
камері з температурою –15°С по 3 години на добу)
на мікроелементний (Mg, Ca, Al, P) склад матриксу
стегнової кістки, при цьому температуру тіла
тварин не контролювали [10]. За умов вказаної холо-
дової дії встановлено порушення мінерального
обміну у кістці: на 14-ту добу вміст Mg підвищився
на 37,6%, а через 30 діб знизився на 4,8% від
початкового, рівень Ca на 14-ту добу підвищився
на 13,7%, а через 30 діб знизився на 12,6% відносно
контрольних показників. Концентрація Al у цей строк
була вищою на 3,2% за контрольні показники, а через
30 діб знизилася на 32,3%. Рівень P у кістці на 14
і 30-ту добу значно знизився (67,0 і 68,1% відповід-
но). Було зафіксовано зміну вмісту продуктів пере-
кисного окиснення ліпідів. Через 14 діб після дії
холоду на організм щурів відзначали значуще
накопичення (в 1,68 раза більше порівняно з конт-
ролем) дієнових кон’югатів.
Подібне дослідження було проведено О.Ю. Ша-
раповим і співавт. [22], які вивчали кількісні показни-
ки вмісту мікроелементів (Fe, Mg, Ca) у кістковій
тканині черепа щурів після тривалої холодової дії.
Дослідні тварини упродовж 14 та 30 діб по 3 години
на добу перебували в кліматокамері, яка створює
постійний режим охолодження –15°С за вологості
навколишнього повітря від 70 до 80%. Автори, як і
у попередньому дослідженні [10], також не вимірю-
вали температуру тіла тварин.
Доведено, що тривалий холодовий вплив значно
збільшує концентрацію мікроелементів у кістковій
тканині дослідних тварин порівняно з інтактною
membranes, reduction of density of ribosomes),
mitochondria and nucleus structure. A number of
lysosomes in cytoplasm was significantly increased.
In mitochondria there were observed expressed
destructive changes such as swelling and lysis of
mitochondrial membranes and cristae in some areas.
These disorders affect the energy supply of cells
that is one of the mechanisms of their destruction
and death. It is proved that hypothermia negatively
affects the state of mesenchymal stromal bone
marrow cells, inhibiting their proliferative activity
during culturing and ability to form cell colonies.
In a compact and spongy bone of both young
and aged rats strong disruptive disorders such as
decrease of osteocytes density on the surface of bo-
ne trabeculae, osteocytes lacunae expand, osteolysis,
fibering of bone matrix with collagen fibers retrieval,
cracks and crevices were revealed. Destructive
changes were significantly higher in bone tissue of
old rats. Analysis of morphometric indices of bone
tissue remodeling showed that hypothermia of the
given regimen activated osteoclastogenesis and
inhibited osteoblastogenesis, leading to the preva-
lence (especially in aged rats) of bone resorption
[41, 42].
There was studied the effect of prolonged cold
effect (the rats were maintained for 14 and 30 days
in climate-chamber at –15°C for 3 hours a day) on
microelement (Mg, Ca, Al, P) composition of thigh
matrix, while the body temperature of animals was
not controlled [24]. Under cold stress there was re-
vealed a disturbance of mineral metabolism in bone:
to the 14th day Mg content increased by 37.6%, and
after 30 days it decreased by 4.8% from the initial
one, Ca level to the 14th day increased by 13.7%,
and after 30 days it decreased by 12.6% if compa-
red with the control indices. The concentration of
Al in this period was by 3.2% higher if compared
with the control indices, and after 30 days the one
decreased by 32.3%. The level of P in bone to the
14th and 30th day was significantly reduced (by 67.0
and 68.1%, respectively). There was revealed a
change in the content of lipid peroxidation products.
Significant accumulation of diene conjugates (in 1.68
times higher if compared with the control) was
observed 14 days later cold exposure on rats.
A similar study was performed by O.Yu. Shara-
pov et al. [45] who studied the quantitative indices
of microelement content (Fe, Mg, Ca) in bone tis-
sue of rat cranium after long-term cold effect. The
experimental animals during 14 and 30 days for 3 hrs
were kept in climate chamber, which maintained a
constant cooling regimen –15°C at humidity from 70
to 80%. The authors, as in the previous study [24]
also did not measure the body temperature of animals.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
285
групою. Так, на 14-ту добу концентрація Fe була
вищою за показники початкового рівня (164,47 ±
0,77)% (p < 0,01), а на 30-у добу дещо знизилась і
становила (72,81 ± 0,32)% у порівнянні з інтактними
щурами (р < 0,01). Концентрація Mg на 14-ту добу
була на (34,54 ± 2,48)% вищою (p < 0,01), а на 30-ту –
на (10,28 ± 1,02)% нижчою (p < 0,05) за показники
початкового рівня. В цей строк спостереження від-
значали деяке підвищення концентрації Са на
(12,45 ± 1,66)% від вихідної (p < 0,05), а на 30-у до-
бу – вірогідне її зниження на (13,02 ± 0,28)% у порів-
нянні з початковими показниками (p < 0,01).
У експериментальному дослідженні А. Riesen-
feld [50] встановлено зменшення товщини корти-
кального шару довгих кісток щурів на 7-у добу після
холодової дії (плавання тварин у холодній воді (8°С)
по 10 хв протягом 10 діб). Пригнічення ростових
процесів у епіфізарному хрящі внаслідок загибелі
хондроцитів та руйнування епіфізів довгих кісток
кролів під впливом холодової дії (охолодження
кінцівки молодих кролів у етиловому спирті (96°)
до 20 та 15°С) призвело до значущого зменшення
довжини кінцівки [30].
B. Steinberg і співавт. [53] вивчали вплив холодо-
вого стресу через 7, 15, 21, 50 і 90 діб на стан
стегнової кістки хом’яків, які перебували в холодовій
камері при 5°С. Контрольних тварин утримували за
температури 27°С. Гістоморфометричний аналіз
показав, що після 90 діб холодового стресу відбува-
ються зміни структурної організації кісткової ткани-
ни: збільшення кількості резорбційних порожнин,
заповнених остеобластами; розширення просвіту
центральних каналів остенів; зменшення кількості
остеонів та площі кісткових трабекул. Зафіксовані
зміни в кісткові тканині автори відносять до остео-
поротичних порушень.
В умовах холодової дії досліджували і метабо-
лічні зміни у кістковій тканині. В експерименті,
проведеному P. Patterson-Buckendahl і співавт. [49],
щурів охолоджували (холодова камера –8°С) протя-
гом 3-х тижнів (1,5 години на добу), після чого було
зафіксовано зниження на (21,8 ± 1,4)% рівня остео-
кальцину в плазмі крові порівняно з контролем, що
вказує на пригнічення біосинтетичної активності
остеобластів та уповільнення перебудови матриксу
кістки, оскільки синтезований остеобластами остео-
кальцин накопичується в органічному компоненті
матриксу кістки.
У експерименті Т.П. Вавілова та співавт. спос-
терігали значуще зниження активності лужної
фосфатази та вмісту анексину V у пульпі зуба щурів,
яких піддавали холодовій дії шляхом щоденного (10-
хвилинного) занурення в холодну воду (4°С) протя-
гом 30 діб у порівнянні з контрольними тваринами
[4]. Автори припустили, що зменшення вмісту анек-
Long-term cold effect is established to signifi-
cantly increase the concentration of microelements
in bone tissue of experimental animals if compared
with the intact group. So, to the 14th day Fe concent-
ration was higher than initial indices (164.47 ±
0.77)% (p <0.01), and to the 30th day it slightly
decreased and made (72.81±0.32)% if compared
with the intact rats (p < 0.01). The concentration
of Mg to the 14th day was in (34.54 ± 2.48)% higher
(p < 0.01), and to the 30th day it was in (10.28 ±
1.02)% lower (p < 0.05) than initial indices. During
observation a slight increase of Ca concentration by
(12.45 ± 1.66)% from initial one (p < 0.05) was
noted and to the 30th day there was statistically
significant reduction by (13.02 ± 0.28)% if compared
with initial indices (p < 0.01).
In experimental study of A. Riesenfeld [43] the
reduction of cortical layer thickness of rat long
bones to the 7th day after cold effect (swimming ani-
mals in cold water (8°C) for 10 min during 10 days)
was established. Inhibition of growth processes in
epiphysial cartilage due to chondrocytes death and
destruction in epiphysis of long bones of rabbits un-
der cold stress (cooling limbs of young rabbits in
ethanol (96°C) down to 20 and 15°C) resulted in a
significant reduction of limb length [11].
B. Steinberg et al. [48] studied the effect of cold
stress (staying in a cold chamber at 5°C) for 7, 15,
21, 50 and 90 days on a state of hamsters’ thigh.
Control animals were kept at 27°C. Histomorpho-
metrical analysis showed that after 90 days of cold
stress there were changes in structural organization
of bone tissue: increased number of resorption
cavities filled with osteoblasts; expansion of lumen
of the central channels of osteones; decrease of os-
teones number and surface of bone trabeculae. The
observed changes in bone tissue were referred by
the authors to osteoporotic disorders.
Metabolic changes in bone tissue were studied
under cold stress. In the experiment performed by
P. Patterson-Buckendahl et al. [39] the rats were
cooled (cold chamber –8°C) for 3 weeks (1.5 hours
per day), and then there was revealed a decrease
of osteocalcin by (21.8 ± 1.4)% in plasma if com-
pared with the control, indicating the inhibition of
biosynthetic activity of osteoblasts and deceleration
of remodeling bone matrix whereas the synthesized
osteocalcin by osteoblasts was accumulated in the
organic component of bone matrix.
In the experiment T.P. Vavilov et al. observed a
significant decrease of alkaline phosphatase activity
and the content of V annexin in dental pulp of rats,
which were exposed to cold stress by daily (10 mi-
nutes) immersion into cold water (4°C) for 30 days
if compared with the control animals [52]. The au-
286 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
сину V у пульпі зуба може бути причиною пригнічен-
ня транспорту іонів Са2+ та зниження рівня мінералі-
зації. В дослідженні В.С. Пікалюка та співавт. [16]
підтверджено той факт, що зменшення вмісту анек-
сину V та лужної фосфатази призводить до уповіль-
нення процесу мінералізації органічного матриксу
кістки.
Поряд із дослідженнями, що виконувались на
тваринах без патології, відомі роботи, у яких оці-
нювали дію гіпотермії в умовах індукованого пору-
шення метаболізму кісткової тканини, а саме – ос-
теопорозу. У тварин із експериментальним остеопо-
розом (шляхом оваріоектомії як моделі постме-
нопаузальних порушень у жінок) вивчали холодову
дію (примусове плавання щурів у холодній воді (8°С)
по 5 хв протягом 7 днів), на обмін кальцію та його
виведення із кістки [38]. Доведено, що у щурів із
остеопорозом, які зазнали холодової дії, значуще
підвищується вміст у плазмі крові кортикостероїдів,
тироксину й тиреотропного гормону порівняно як з
контрольними, так і щурами з оваріоектомією, яких
не піддавали холодової дії. Виявлено зниження (у
середньому на 31,8% порівняно зі щурами з ова-
ріоектомією без холодової дії) транспорту Са2+
через слизову оболонку кишечника, статистично
значуще зниження активності лужної фосфатази та
кальцій залежної АТФ-ази (Са2+-АТФ-ази). У плазмі
крові дослідних щурів (після холодової дії) показники
активності лужної фосфатази та концентрація Са2+
були значуще вищими у порівнянні з контрольними
щурами та щурами з оваріоектомією без холодової
дії. Автори роблять висновок про негативний вплив
холодової дії на кісткову тканину в умовах дефіциту
естрогенів [38].
Відомо, що підвищення рівня кальцію в крові
супроводжується його накопиченням у клітинах
організму. Згідно з гіпотезою Р. Hochachka [36] в
умовах гіпотермії фактором, що дестабілізує мета-
болізм клітин і призводить до порушення її функції,
є іонізований Са2+, який накопичується у цитозолі.
Внаслідок відкриття вольтаж-залежних Са2+ каналів
та швидкого накопичення Са2+, що призводить до
фосфоліпідного гідролізу мембран, відбувається не-
зворотнє ушкодження клітин [31, 52]. Вказаний
механізм деструкції клітин може бути характерним
і для клітин кістки, однак це припущення потребує
додаткових досліджень.
Структурну організацію кістки та її метаболізм,
а також транспорт кальцію і ферментів слизової
оболонки кишечника (лужна фосфатаза та Са2+-
АТФ-аза) вивчали у щурів з моделлю остеопорозу
[38] в умовах холодової дії різної інтенсивності: по-
мірної 15°С та тяжкої 4°С (за визначенням автора),
змодельованої примусовим 5-хвилинним плаванням
щурів у холодній воді протягом 7 днів [39]. Встанов-
thors suggested that the reduction of V annexin in
a tooth pulp might be the cause of inhibition of Ca2+
ions transport and decrease of mineralization. In
other study V.S. Pikalyuk et al. [40] confirmed the
fact that reduction of V annexin and alkaline phos-
phatase resulted in bone organic matrix mineraliza-
tion slowing down.
Along with the studies performed in the animals
without pathology there are the reports, wherein the
hypothermia effect under conditions of metabolic
bone disease, namely, osteoporosis has been evalua-
ted. In the animals with experimental osteoporosis
(resulted from ovariectomy as a model of postmeno-
pausal disorders in women) there was studied the
effect of cold (forced swimming of rats in cold
water (8°C) for 5 min during 7 days) on calcium
metabolism and its removal of a bone [21]. It has
been established that in the rats with osteoporosis
exposed to cold stress the content of corticosteroids,
thyroxine and thyroid-stimulating hormone in blood
plasma significantly increased if compared with both
control (intact) rats and the ones with ovariectomy,
not exposed to cold stress. There was revealed a
reduction (in average by 31.8% compared to the rats
with ovariectomy without cold stress) of Ca2+ trans-
port through intestinal mucosa and a statistically
significant decrease of alkaline phosphatase activity
and calcium dependent ATPase (Ca2+-ATP-ase). In
blood plasma of experimental rats (after cold effect)
the indices of alkaline phosphatase and concentration
of Ca2+ were significantly higher if compared with
the control rats and the ones with ovariectomy with-
out cold stress. The authors conclude about the
negative impact of cold stress on bone tissue under
conditions of estrogen deficiency [21].
It is known that calcium increase in blood is
accompanied by its accumulation in cells of a body.
According to the hypothesis of P. Hochachka [19]
under hypothermia the factor destabilizing the cell
metabolism and leading to impairment of its function
is ionized Ca2+, accumulating in cytosol. Due to the
opening of voltage-dependent Ca2+ channels and
rapid accumulation of Ca2+ the phospholipid hydrol-
ysis of membranes and irreversible cell dama-ge
occur [12, 47]. The given mechanism of cell destruc-
tion may be characteristic for bone cells, but this
hypothesis requires further research.
The structural organization of bone and its meta-
bolism as well as transport of calcium and enzymes
of intestinal mucosa (alkaline phosphatase and Ca2+-
ATP-ase) were studied in the rats with osteoporosis
[21] under cold stress of various intensity: moderate
15°C and severe 4°C (as defined by the author), si-
mulated with forced 5-min swimming of rats in cold
water for 7 days [22]. It has been established that
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
287
лено, що помірна холодова дія суттєво не впливає
на зазначені метаболічні показники експеримен-
тальних тварин. В умовах тяжкої холодової дії
спостерігали значуще зменшення активності лужної
фосфатази та Са2+-АТФ-ази порівняно з контролем
(щури з моделлю оваріоектомії, але без холодово-
го стресу) та дослідними щурами після помірної хо-
лодової дії. Відмічено активізацію резорбційних
процесів у кістковій тканині та зменшення мінераль-
ної щільності кістки. На активізацію резорбції кістки
також вказує значне підвищення в сечі показників
екскреції фосфору та кальцію, а також відношення
кальцію до креатиніну в порівнянні з контрольними
тваринами.
Під впливом гіпотермії внаслідок холодової дії
розвиваються не тільки морфологічні та метаболіч-
ні порушення в клітинах та матриксі кісткової ткани-
ни, а й ціла низка негативних змін у параосальних
тканинах, що може впливати на стан кісткової тка-
нини. Так, дослідженню мікроциркуляторного русла
м’язової тканини у щурів за умов гіпотермії присвя-
чена робота А.С. Дмитренко [7]. Гіпотермію моде-
лювали шляхом одноразового утримання щурів у
холодовій камері до зниження ректальної темпера-
тури до 15°С. Через 1, 3 і 7 діб після дії гіпотермії
було встановлено зменшення просвітів мікросудин
і гемокапілярів м’язової тканини внаслідок набряку
і вираженої деструкції ендотеліальних клітин. Авто-
ри припустили, що виявлені зміни в мікроциркуля-
торному руслі можуть впливати на стан кісткової
тканини через розвиток у ній гіпоксії, оскільки мікро-
циркуляторне русло кістки підтримує парціальний
тиск кисню у тканинній рідині та виконує функцію
доставки живильних і регуляторних речовин до
клітин. Відомо, що кісткоутворення може відбува-
тися тільки за наявності кисню, тобто деструктивні
зміни в мікроциркуляторному руслі кістки супрово-
джуються порушенням процесу диференціації
клітин-попередників у остеогенному напрямку,
пригніченням метаболізму клітин кістки (остеоци-
тів, остеобластів), затримкою процесів регенерації
кістки та порушенням процесів ремоделювання.
Гіпотермія може бути спричинена не тільки
холодовою дією навколишнього середовища, але й
дією деяких медикаментозних препаратів. При
гіпотермії (33,5°С), викликаній у мишей внутрішньо-
черевним введенням резерпіну протягом 4 діб,
встановлено збільшення кількості мікронуклеарних
клітин (діаметр ядра < 1/4 діаметра цитоплазми) у
кістковому мозку [27]. Автори пов’язують зазначе-
не явище з порушенням механізмів мітозу в кліти-
нах. Встановлені зміни в клітинах кісткового мозку
можуть спричинити зменшення кількості клітин-
попередників остеобластів, що, в свою чергу, може
призвести до пригнічення кісткоутворення.
moderate cold effect does not significantly affect
these metabolic indices of experimental animals.
Under severe cold effect there was observed a sig-
nificant decrease of alkaline phosphatase and Ca2+-
ATP-ase activity if compared with the control (rats
with osteoporosis, but without cold stress) and expe-
rimental rats after moderate cold effect. Activation
of resorption processes in bone tissue and reduction
of bone mineral density were revealed. A significant
increase of phosphorus and calcium excretion indi-
ces in urine, as well as the ratio of calcium to crea-
tinine if compared with the control animals indicates
an activation of bone resorption.
Under hypothermia caused by cold effect, not
only morphological and metabolic abnormalities in
cells and matrix of bone tissue, but also a series of
negative changes in paraosseous tissues develop,
that can affect the bone tissue. Thus, the research
of A.S. Dmitrenko is devoted to the study of micro-
vasculature of muscle tissue in rats under hypo-
thermia [15]. Hypothermia was modelled by a single
maintenance of rats in chamber while decrease of
rectal temperature down to 15°C. After 1, 3 and 7
days of hypothermia exposure there were found
luminal occlusion of microcirculation vessels and
hemocapillaries of muscle tissue due to swelling and
expressed destruction of endothelial cells. The
authors suggested that the found changes in micro-
vasculature might affect the bone tissue state due
to development of hypoxia in it, whereas micro-
circulatory bloodstream of bone maintained the
partial pressure of oxygen in tissue fluid and supp-
lied cells with nutrient and regulatory substances. It
is known that bone formation may occur only in the
presence of oxygen, i.e. destructive changes in
microvasculature of bone are accompanied by disor-
dered differentiation of precursor cells in osteogenic
direction, inhibition of bone cell metabolism (osteo-
cytes, osteoblasts) and delay of bone regeneration
processes and defect of remodelling.
Hypothermia may be caused not only by environ-
mental cold stress, but also effect of some medicines.
When hypothermia (33.5°C) induced in mice by
intraperitoneal administration of reserpine for 4 days
there was found an increase of micronuclear cells
number (nucleus diameter < 1/4 of cytoplasm diame-
ter) in a bone marrow [27]. The authors associate
these facts with the defect of mitosis mechanisms
in cells. The found changes in bone marrow cells
can lead to reduction in the number of osteoblast
precursor cells that, in turn, results in inhibiting the
bone formation.
Thus, on the basis of the results of the presented
studies of hypothermia effect on bone performed
288 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
Таким чином, на підставі результатів у представ-
лених дослідженнях щодо дії гіпотермії на кісткову
тканину, виконаних як у культурі клітин, так і на рівні
організму, встановлено, що механізм дії гіпотермії
складний. Гіпотермія впливає як безпосередньо на
кістку – порушує її структурно-метаболічні харак-
теристики, змінює мікроелементний склад і міне-
ральну щільність, так і опосередковано – провокує
системні порушення в організмі (антиоксидантної
системи, балансу гормонів, кровопостачання та ін.).
Під дією гіпотермії у кістковій тканині зафіксовані
значні порушення ультраструктурної організації
остеобластів, підвищення остеокластогенезу та зни-
ження остеобластогенезу, що сприяє активізації ре-
зорбції кістки. Зниження остеобластогенезу може
бути пов'язано зі зменшенням кількості стромальних
клітин кісткового мозку, які можуть диференцію-
ватися у остеогенному напрямку, та порушенням
фаз мітозу в остеобластах. У клітинах кістки по-
рушуються і метаболічні процеси. У остеобластах
знижується біосинтез лужної фосфатази та остео-
кальцину, який є складовою частиною органічного
матриксу кістки. Змінюється рівень мембранних
глікопротеїдів, що відповідають за адгезію клітин,
знижується вміст Са2+-АТФ-ази, що призводить до
накопичення кальцію у клітинах та сприяє їх загибелі.
Доведено чіткий зв’язок між зниженням біосинтезу
остеопротегерину клітинами та підвищенням актив-
ності остеокластів. Проте у літературі практично
не представлена інформація щодо особливостей
структурних змін компактної та губчастої кістки,
особливостей перебудови кісткового матриксу,
ультраструктурної організації остеоцитів та остео-
кластів, мікроциркуляторного русла кістки, клітин
кісткового мозку. Не виявлено даних щодо дії гі-
потермії на кісткову тканину тварин різного віку та
її ремоделювання. Такі дослідження можуть бути
корисними для попередження розвитку остеопорозу
у людей похилого віку.
Отже, перспективним науковим напрямком є
продовження досліджень впливу гіпотермії різних
режимів на структурно-метаболічні показники
кістки та розкриття механізмів порушення ремо-
делювання компактної та губчастої кістки за цих
умов.
both in cell culture, and at an organism level it has
been found that the mechanism of hypothermia
effect is complicated. Hypothermia affects both di-
rectly the bone, i.e. impairing structural and meta-
bolic characteristics, changes the microelement
composi-tion and mineral density, and indirectly does
by triggering systemic disorders in a body: antioxi-
dant system, balance of hormones, blood supply, etc.
Under hypothermia in bone tissue there were re-
vealed significant disorders of ultrastructural or-
ganization of osteoblasts, increase of osteoclasto-
genesis and decrease of osteoblastogenesis promo-
ting activation of bone resorption. Reduction of
osteoblastogenesis may be associated with a decrea-
se in a number of bone marrow stromal cells which
can differentiate towards osteogenesis and disorde-
red mitosis phases in osteoblasts. Metabolic proces-
ses in bone cells are impaired. In osteoblasts the bio-
synthesis of alkaline phosphatase and osteocalcin,
being a part of organic matrix of bone, reduces. The
level of membrane glycoproteins responsible for cell
adhesion changes, the content of Ca2+-ATP-ase
decreases, resulting in accumulation of calcium in
cells and contributes to their death. A distinct link
between osteoprotegrin biosynthesis decrease with
cells and increase of osteoclasts’ activity has been
established. However, the literature does not provide
an information on peculiarities of structural changes
of compact and spongy bone, remodelling bone
matrix, ultrastructural organization of osteocytes and
osteoclasts, microvasculature of bone, bone marrow
cells. There were no studies about hypo-thermia
effect on bone tissue of animals of all the ages and
its remodelling. There studies may be useful for pre-
venting the development of osteoporosis in aged
people.
Further study of hypothermia effect of different
regimens on structural and metabolic indices of bone
and revealing the defect mechanisms of the remo-
delling of compact and spongy bone under these
conditions is a prospective research direction.
Література
1. Астаева М.Д., Абдуллаев В.Р., Кличханов Н.К. Влияние
гипотермии на интенсивность окислительной модифика-
ции белков плазмы крови сусликов // Проблемы криобио-
логии. – 2009. – Т. 19, №3. – С. 254–260.
2. Бабийчук В.Г. Количественная оценка антиген-специфи-
ческих клеток в крови человека после ритмических
References
1. Abed E., Labelle D., Martineau C. et al. Expression of transient
receptor potential (TRP) channels in human and murine osteo-
blast-like cells. Mol Membr Bio. 2009; 26: 146–158.
2. Aisha M.D., Nor-Ashikin M.N., Sharaniza A.B. The effects of
hypo- and hyperthermia on sparc in normal human osteoblast
cells. Regenerative Research 2012; 1(1): 62–65.
3. Aisha M.D., Nor-Ashikin M.N., Sharanisa R. et al. Moderate
hypothermia induces growth arrest in normal human osteo-
blast cells but retained mitochondrial metabolism in vitro. Bone
(Abstracts) 2013; (1): 192.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
289
холодовых воздействий // Проблемы криобиологии. –
2009. – Т. 19, №2. – С. 143–153.
3. Безух М.С. Нейровегетативная блокада и гипотермия в
системе нейрохирургического лечения больных с трав-
мой черепа и головного мозга: Дис. … д-ра мед. наук. –
Ленинград, 1982. – С. 437.
4. Вавилова Т.П., Митронин А.В., Островская И.Г., Гаверо-
ва Ю.Г. Влияние эмоционально-холодового стресса на
фосфорно-кальциевый обмен в пульпе зубов крыс //
Российская стоматология. – 2008. – №1. – С. 12–14.
5. Венцовская Е.А., Шило А.В., Бабийчук Г.А. Терморегуля-
ция, сон и температурные воздействия // Проблемы
криобиологии. – 2010. – Т. 20, №4. – С. 363–378.
6. Воронин Н.И., Кириченко В.И. Холодовое воздействие на
живые организмы. Морфологические изменения в костной
ткани // Сб. науч. тр. Травматология и ортопедия России. –
СПб., 1995. – С. 19–21.
7. Дмитренко А.С. Гісто-, ультраструктурні зміни гемомікро-
циркуляторного русла (ГМЦР) та скелетних м'язів у ранні
терміни після дії загальної глибокої гіпотермії // Вісник
морфології. – 2003. – Т. 9, №2. – С. 294–295.
8. Дутчак У.М. Морфофункціональний стан суглобового хря-
ща на висоті дії загальної глибокої гіпотермії // Вісник мор-
фології. – 2003. – Т. 9, №2. – С. 229–230.
9. Казначеев В.П., Куликов В.Ю., Колесникова Л.И. Антиокис-
лительная активность крови у пришлого и коренного
населения Крайнего Севера: Материалы Рос. науч. конф.
«Механизмы адаптации человека на территории строи-
тельства БАМа». – Благовещенск: Вести, 1993. – С. 20–
22.
10.Киреев А.А. Регенерация костной ткани при холодовой
травме в условиях лечения изотиорбамином: Автореф.
дис. … канд. мед. наук: спец. 14.00.22. – Якутск, 2006. –
21 с.
11.Колінко Я.О. Стан провідникового апарату та мікроцир-
куляторного русла сідничного нерва щура на сьому добу
після дії загальної глибокої гіпотермії // Укр. морфолог.
альманах. – 2010. – Т. 8, №2. – С. 91–94.
12.Корж Н.А., Поворознюк В.В., Дедух Н.В., Зупанец И.В.
Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профи-
лактика и лечение. – Харьков: Золотые страницы, 2002. –
646 с.
13.Ломако В.В., Самохіна Л.М. Вплив ритмічного охолодження
на деякі етологічні та біохімічні показники щурів з
експериментальною депресією // Проблемы криобиоло-
гии. – 2011. – Т. 21, №1. – С. 22–33.
14.Ломако В.В., Шило А.В. Влияние общего охлаждения на
поведение крыс в открытом поле // Проблемы криобиоло-
гии. – 2009. – Т. 19, №4. – С. 421–430.
15.Мищук Н.Е. Холодовая болезнь (гипотермия) // Медицина
неотложных состояний. – 2006. – Т. 4, №5. – С. 42–47.
16.Пикалюк В.С., Мостовой С.О. Современные представ-
ления о биологии и функции костной ткани // Таврический
медико-биол. вестник. – 2006 – Т. 9, №3. – С. 186–194.
17.Пошелок Д.М., Дедух Н.В., Малишкина С.В. Влияние гипо-
термии на ремоделирования трабекулярной кости крыс:
Сб. статей по материалам XXXIII международной научно–
практической конференции «Современная медицина:
актуальные вопросы». – Новосибирск, 2014 – Т. 7, №33. –
С. 70–85.
18.Пошелок Д.М., С.В. Малышкина. Структурная организация
компактной кости после общей гипотермии // Таврический
медико-биологический вестник. – 2013. – Т. 16, №1. –
С. 197–201.
19.Тихонов В.И., Воронин Н.И., Грицун А.В. и др. Процессы
липидного обмена в хрящевой ткани экспериментальных
животных при холодовой адаптации и возбуждении
периферических м-холинорецепторов // Дальневосточ.
мед. журнал. – 2003. – №1. – С. 26–29.
4. Aisha M.D., Nor-Ashikin M.N., Sharanisa R. et al. Normal human
osteoblast cells exerts an adaptive effect towards moderate
hypothermia by retaining bone metabolism and cellular function
in vitro. Bone (Abstracts) 2013; (1): 193.
5. Asanami S., Shimono K. Hypothermia induces micronuclei in
mouse bone marrow cells. Mutat Res 1997; 393(1–2): 91–98.
6. Astaeva M.D., Abdullaev V.P., Klichkhanov N.K. Influence of
hypotermia on intensity of oxidative modification of ground
squirrels' blood plasma proteins. Problems of Cryobiology 2009;
19(3): 254–260.
7. Babijchuk V.G. Quantitative estimation of antigen-specific cells
in human blood after rhythmic cold effect. Problems of Cryo-
biology 2009; 19(2): 143–153.
8. Baylor K., Stecker M.M. Peripheral nerve at extreme low
temperatures 2: pharmacologic modulation of temperature
effects. Cryobiology 2009; 59 (1): 12–18.
9. Bennet L., Roelfsema V., George S. et al. The effect of cerebral
hypothermia on white and grey matter injury induced by severe
hypoxia in preterm fetal sheep. J Physiol 2007; 578 (2): 491–
506.
10.Bezukh М.S. Neurovegetative blockade and hypothermia in
the system of neurosurgical treatment of patients with head
and brain injuries [dissertation]. Leningrad; 1982.
11.Bierens de Haan B., Wexler M.R., Porat S. et al. The effects of
cold upon bone growth: a preliminary study. Ann Plast Surg
1996; 16(6): 509–515.
12.Boutilier R.G. Mechanisms of cell survival in hypoxia and
hypothermia. J Exp Biol 2001; 204(18): P. 3171–3181.
13.Collins K.J., Exton Smith A.N., Dore C. Urban hypothermia:
preferred temperature and thermal perception in old age. Br
Med J 1989; 282: 175–177.
14.Danzl D.F., Pozos R.S. Accidental hypothermia. N Engl J Med
1994; 331: 1756–1760.
15.Dmytrenko A.S. Histo-, ultrastructural changes of hemomicro-
circulatory system and skeletal muscles changes in the early
period after general deep hypothermia. Visnyk Morfologii 2003;
2: 294–295.
16.Duebener L.F., Hagino I., Sakamoto T. et al. Effects of pH
management during deep hypothermic bypass on cerebral
microcirculation: alpha-stat versus pH-stat. Circulation 2002;
106(12): 103–108.
17.Dutchak U.М. Morphofunctional state of articular cartilage via
the action of general deep hypothermia. Reports of Morphology
2003; 2: 229–230.
18.Frink M., Flone S., van Griensven M. et al. Facts and fiction:
the impact of hypothermia on molecular mechanism following
major challenge [Electronic document]. Mediators of
inflammation 2012: [web-site] http://dx.doi.org/10.1155/2012/
762840.
19.Hochachka P.W. Defense strategies against hypoxia and
hypothermia. Science. 1986; 231 (4755):234–241.
20.Hunter S., Timmermann S., Schachar N., Muldrew K. The
effects of hypothermic storage on chondrocyte survival and
apoptosis in human articular cartilage. Cell Preservation
Technology 2006; 4(2): 82–87.
21.Islam N., Chanda S., Ghosh T.K., Mitra C. Cold stress facilitates
calcium mobilization from bone in an ovariectomized rat model
of osteoporosis. Jpn J Physiol 1998; 48(1): 49–55.
22.Islam M.N., Chanda S., Mitra C. Effects of different intensities
of cold stress on certain physiological phenomena related to
skeletal health in a hypogonadal rat model. J Physiology
Pharmacology 2000; 51(4): 857–870.
23.Kaznacheev V.P., Kulikov V.Yu., Kolesnikova L.I. The anti-
oxidant activity of the blood at the alien and the native popu-
lation of the Far North. Proceedings of Russian scientific con-
ference ‘Mechanisms of human adaptation in the territory of
BAM’; Blagoveshchensk: Vesti; 1993. p. 20–22.
24.Kireev А.А. Bone repair at cold trauma on the conditions of
treatment with isothiorbamine [dissertation]. Yakutsk; 2006.
290 проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
20.Ткач Г.Ф. Вікові особливості остеометричних показників
скелета тварин в умовах впливу гіпергідратації
організму // Укр. морфолог. альманах. – 2010. – Т. 8, №1. –
С. 101–104.
21.Шабанов П.Д. Гипоксия и антигипоксанты // Вестник Рос.
Военно-мед. академии. – 2003. – №1. – С. 111–121.
22.Шарапов О.Ю., Ионцев В.И., Лемещенко А.В., Парфе-
нов Ю.А. Количественные показатели содержания неко-
торых микроэлементов в костях висцерального черепа
крыс на фоне введения антиоксиданта // Фундамент.
науки. – 2012. – №10. – С. 356–358.
23. Abed E., Labelle D., Martineau C. et al. Expression of transient
receptor potential (TRP) channels in human and murine osteo-
blast-like cells // Mol. Membr. Biol. – 2009. – Vol. 26. – P. 146–
158.
24.Aisha M.D., Nor-Ashikin M.N., Sharanisa R. et al. Moderate
hypothermia induces growth arrest in normal human osteo-
blast cells but retained mitochondrial metabolism in vitro //
Bone (Abstracts). – 2013. – №1.– Р. 192.
25.Aisha M.D., Nor-Ashikin M.N., Sharanisa R. et al. Normal human
osteoblast cells exerts an adaptive effect towards moderate
hypothermia by retaining bone metabolism and cellular function
in vitro // Bone (Abstracts). – 2013. – №1. – P. 193.
26.Aisha M.D., Nor-Ashikin M.N., Sharaniza A.B. The effects of
hypo- and hyperthermia on sparc in normal human osteoblast
cells // Regenerative Research. – 2012. – Vol. 1, №1. – P. 62–
65.
27.Asanami S., Shimono K. Hypothermia induces micronuclei in
mouse bone marrow cells // Mutat. Res. – 1997. – Vol. 393,
№1–2. – P. 91–98.
28.Baylor K., Stecker M.M. Peripheral nerve at extreme low
temperatures 2: pharmacologic modulation of temperature
effects // Cryobiology. – 2009. – Vol. 59, №1. – P. 12–18.
29.Bennet L., Roelfsema V., George S. et al. The effect of cerebral
hypothermia on white and grey matter injury induced by severe
hypoxia in preterm fetal sheep // J. Physiol. – 2007. – Vol. 578,
Pt. 2. – P. 491–506.
30.Bierens de Haan B., Wexler M.R., Porat S. et al. The effects of
cold upon bone growth: a preliminary study // Ann. Plast.
Surg. – 1996. – Vol. 16, №6. – P. 509–515.
31.Boutilier R.G. Mechanisms of cell survival in hypoxia and hypo-
thermia // J. Exp. Biol. – 2001.– Vol. 204, №18. – P. 3171–
3181.
32.Collins K.J., Exton Smith A.N., Dore C. Urban hypothermia:
preferred temperature and thermal perception in old age // Br.
Med. J. – 1989. – Vol. 282. – P. 175–177.
33.Danzl D.F., Pozos R.S. Accidental hypothermia // N. Engl. J.
Med. – 1994. – Vol. 331. – P. 1756–1760.
34.Duebener L.F., Hagino I., Sakamoto T. et al. Effects of pH
management during deep hypothermic bypass on cerebral
microcirculation: alpha-stat versus pH-stat // Circulation. –
2002. – Vol. 106, №12, Іuppl. 1. – P. 103–108.
35.Frink M., Flone S., van Griensven M. et al. Facts and fiction:
the impact of hypothermia on molecular mechanism following
major challenge [Electronic document] // Mediators of
inflammation. – 2012. – [web-site] http://dx.doi.org/10.1155/
2012/762840.
36.Hochachka P.W. Defense strategies against hypoxia and
hypothermia // Science. – 1986. – Vol.231, №4755. – P. 234–241.
37.Hunter S., Timmermann S., Schachar N., Muldrew K. The
effects of hypothermic storage on chondrocyte survival and
apoptosis in human articular cartilage // Cell Preservation Tech-
nology. – 2006. – Vol. 4, №2. – P. 82–87.
38.Islam N., Chanda S., Ghosh T.K., Mitra C. Cold stress facilitates
calcium mobilization from bone in an ovariectomized rat model
of osteoporosis // Jpn. J. Physiol. – 1998. – Vol. 48, №1. –
P. 49–55.
39.Islam M.N., Chanda S., Mitra C. Effects of different intensities
of cold stress on certain physiological phenomena related to
25.Kolinko Ya. The state of explorer vehicle and hemomic-
rocirculatory bed of sciatic nerve of rat on seventh day after
action of general deep hypothermia. Ukrainian Medical Almanac
2010; 8 (2): 91–94.
26.Kondratiev T.V., Myhre E.S., Simonsen O. et al. Cardiovascular
effects of epinephrine during rewarming from hypothermia in
an intact animal model. J Appl Physiol 2006; 100(2): 457–464.
27.Korzh N.A., Povoroznyuk V.V., Diedukh N.V. Osteoporosis:
epidemiology, clinical features, diagnosis, prevention and
treatment. Kharkov: Zolotye stranitsy; 2002.
28.Lee K.-R., Chung S.-P., Park I.-C., Kim S.-H. Effect of induced
and spontaneous hypothermia on survival time of uncontrolled
hemorrhagic shock rat model. Yonsei Medical Journal 2002;
(4): 511–517.
29. Lomako V.V., Samokhina L.M. Effect of rhythmic cooling on
some ethological and biochemical indices in rats with expe-
rimental depression. Problems of Cryobiology 2011; 21(1): 22–
33.
30.Lomako V.V., Shilo A.V. Effect of general cooling on rat
behaviour in ‘open field’ test. Problems of Cryobiology 2009;
19(4): 421–430.
31.Long W.B., Edlich R.F., Winters K.L., Britt L.D. Cold injuries.
J Long Term Eff Med Implants 2005; 15(1): 67–78.
32.Mallet M.L. Pathophysiology of accidental hypothermia. QJM
2002; 95(12): 775–785.
33.Marx J., Hockberger R., Walls R. Rosen's emergency: concepts
and clinical practice. Mosby; 2002.
34.Meghji S., Maddi A., Vinayahah G.. Osteoblasts respond to
mild-heat stress by change in OPG/RANKL ratio. J Bone Min
Res 2006; 3(3): 1155–1158.
35.Meunier N., Beattie J., Ciarapica D. et al Basal metabolic rate
and thyroid hormones of late-midle-aged and older human
subjects. Eur J Clinical Nutrition 2005; 59(Supp. l, 2): 53–57.
36.Mishchuk N.E. Cold diseases (hypothermia). Meditsina
neotlozhnykh sostoyanii 2006; 4(5): 42–47.
37.Nishiyama H., Itoh K., Kaneko Y. et al. A glycine-rich RNA-
binding protein mediating cold-inducible suppression of mam-
malian cell growth. J Cell Biol. 1997; 137: 899–908.
38.Patel J.J., Utting J.C., Key M.L. et al. Hypothermia inhibits
osteoblast differentiation and bone formation but stimulates
osteoclastogenesis. Exp Cell Res 2012; 318(17): 2237–2244.
39.Patterson-Buckendahl P., Kvetnansky R., Fukuhara K. et al.
Regulation of plasma osteocalcin by corticosterone and nor-
epinephrine during restraint stress. Bone 1995; 17(5): 467–
472.
40.Pikalyuk V.S., Mostovoy V.S., Mostovoy S.О. Modern under-
standing of the biology and function of bone. Tavricheskiy
Mediko-Biologicheskiy Vestnik 2006; 9(3): 186–194.
41.Poshelok D., Dedukh N., Маlyshkina S. Effect of hypothermia
on rat trabecular bone remodeling. Proceedings of XXXIII
Scientific and Practical Conference ‘Future medicine: actual
questions’; Novosibirsk, 2014; 7(33): 70–85.
42.Poshelok D., Маlyshkina S. Structural organization of compact
bone after general hypothermia. Tavricheskiy Mediko-Biolo-
gicheskiy Vestnik 2013; 16(1): 197–201.
43.Riesenfeld A. Compact bone changes in cold-exposed rats.
Am J Phys Anthrop 1982; 4: 111–112.
44.Shabanov P.D. Hypoxia and antihypoxants. Vestnik Rossiiskoy
Voenno-Meditcinskoy Academii 2003; (1): 111–121.
45.Sharapov O.Y., Iontsev V.I., Lemeschenko A.V., Parfjonov
J.A. Quantitative indices of some trace elements in skull bone
vis-ceral rats at introduction of antioxidants. Fundamental
Researches 2012; (10): 356–358.
46.Sieber R. Akzidentelle hypothermie. Schweiz Med Forum 2006;
6: 939–944.
47.Stefanovich P., Ezzel R.M., Sheehan S.J. et al. Effects of
hypothermia on the function, membrane integrity and cyto-
skeletal structure of hepatocytes. Cryobiology 1995; 32: 389–
403.
проблемы криобиологии и криомедицины
problems of cryobiology and cryomedicine
том/volume 24, №/issue 4, 2014
291
48.Steinberg B., Singh I., Mitchel O. The effects of cold-stress,
hibernation and prolonged inactivity on bone dynamics in the
golden hamster. J Morphology 1981; 167(1): 43–51.
49.Tikhanov V.I., Voronin N.I., Gritsun A.V. et al. Lipid metabolism
in cartilage tissue of experimental animals and excitement of
peripheral muscarinic receptors in the period of cold exposure.
Dalnevostochnyi Meditsinskii Jurnal. 2003; (1): 26–29.
50.Tkach G.F. The age changes of the ostemetric dates of animals
skeleton under the overhydratation. Ukrainian Medical Almanac
2010; 8(1): 101–104.
51.Tuli J.S., Gilbert R.C. Hypothermia in animals [Electronic
document]: [web site]: http://www.hypothermia.org/
animalhypo.htm Accessed on 25 January 2009
52.Vavilova T.P., Mitronin A.V., Ostrovskaia I.G., Gaverova Iu.G.
The influence of emotional-cold stress on phosphorous and
calcium metabolism in the pulp of rat teeth. Rossijskaia Stoma-
tologiia 2008; (1): 12–14.
53.Ventskovska O.A., Shylo O.V., Babiychuk G.O. Thermoregu-
lation, sleep and temperature influences. Problems of Cryo-
biology 2010; 20(4): 363–378.
54.Voronin N.I., Kirichenko V.I. Cold exposure on living organisms.
Morphological changes of bone tissue. Collection of Scientific
Papers Traumatology and Orthopedics of Russia 1995: 19–
21.
55.Wong K.C. Physiology and pharmacology of hypothermia. West
J Med 1983; 138: 227–232.
skeletal health in a hypogonadal rat model // J. Physiology
Pharmacology. – 2000. – Vol. 51, №4. – P. 857–870.
40.Kondratiev T.V., Myhre E.S., Simonsen O. et al. Cardiovascular
effects of epinephrine during rewarming from hypothermia in
an intact animal model // J. Appl. Physiol. – 2006. – Vol. 100,
№2. – P. 457–464.
41.Lee K.-R., Chung S.-P., Park I.-C., Kim S.-H. Effect of induced
and spontaneous hypothermia on survival time of uncontrolled
hemorrhagic shock rat model // Yonsei Medical Journal. –
2002. – №4. – P. 511–517.
42.Long W.B., Edlich R.F., Winters K.L., Britt L.D. Cold injuries // J.
Long Term Eff. Med. Implants. – 2005. – Vol. 15, N1. – P. 67–78.
43.Mallet M.L. Pathophysiology of accidental hypothermia // QJM.–
2002. – Vol. 95, №12. – P. 775–785.
44.Marx J., Hockberger R., Walls R. Rosen’s emergency: concepts
and clinical practice. – Mosby, 2002. – 2766 p.
45.Meghji S., Maddi A., Vinayahah G.. Osteoblasts respond to
mild-heat stress by change in OPG/RANKL ratio // J. Bone Min.
Res. – 2006. – Vol. 3, №3. – Р. 1155–1158.
46.Meunier N., Beattie J., Ciarapica D. et al Basal metabolic rate
and thyroid hormones of late-midle-aged and older human
subjects // Eur. J. Clinical Nutrition. – 2005. – Vol. 59, Supp. 1, 2. –
Р. 53–57.
47.Nishiyama H., Itoh K., Kaneko Y. et al. A glycine-rich RNA-
binding protein mediating cold-inducible suppression of mam-
malian cell growth // J. Cell Biol. – 1997. – Vol. 137. – P. 899–
908.
48.Patel J.J., Utting J.C., Key M.L. et al. Hypothermia inhibits osteo-
blast differentiation and bone formation but stimulates osteo-
clastogenesis // Exp Cell Res. – 2012. – Vol. 318, №17. – Р.
2237–2244.
49.Patterson-Buckendahl P., Kvetnansky R., Fukuhara K. et al.
Regulation of plasma osteocalcin by corticosterone and norepi-
nephrine during restraint stress // Bone. – 1995. – Vol. 17, №5. –
P. 467–472.
50.Riesenfeld A. Compact bone changes in cold-exposed rats //
Am. J. Phys. Anthrop. – 1982. – Vol. 4. – P. 111–112.
51.Sieber R. Akzidentelle hypothermie // Schweiz Med Forum. –
2006. – Vol. 6. – P. 939–944.
52.Stefanovich P., Ezzel R.M., Sheehan S.J. et al. Effects of hy-
pothermia on the function, membrane integrity and cytoskeletal
structure of hepatocytes // Cryobilogy. – 1995. – Vol. 32. –
P. 389–403.
53.Steinberg B., Singh I., Mitchel O. The effects of cold-stress,
hibernation and prolonged inactivity on bone denamics in the
golden hamster // J. Morphology. – 1981. – Vol. 167, №1. – P. 43–
51.
54.Tuli J.S., Gilbert R.C. Hypothermia in animals [Electronic
document] // [web site]: [http://www.hypothermia.org/
animalhypo.htm] accessed 25.01.2009).
55.Wong K.C. Physiology and pharmacology of hypothermia //
West J. Med. – 1983. – Vol. 138. – P. 227–232.
|