The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading
With the use of radioactive marker of DNA synthesis – ³H-thymidine we have studied the dynamics, peculiarities of proliferation and differentiation of osteogenic cells under hind limb unloading of white rats («tail suspension» method at an angle 35°) during 28 days. The ³H-thymidine was administered...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Цитология и генетика |
|---|---|
| Дата: | 2011 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
2011
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66829 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading / N.V. Rodionova // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 2. — С. 22-27. — Бібліогр.: 25 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860030171189346304 |
|---|---|
| author | Rodionova N.V. |
| author_facet | Rodionova N.V. |
| citation_txt | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading / N.V. Rodionova // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 2. — С. 22-27. — Бібліогр.: 25 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Цитология и генетика |
| description | With the use of radioactive marker of DNA synthesis – ³H-thymidine we have studied the dynamics, peculiarities of proliferation and differentiation of osteogenic cells under hind limb unloading of white rats («tail suspension» method at an angle 35°) during 28 days. The ³H-thymidine was administered at a single dose at the end of the experiment, the biosamples were taken from femoral bones in 1, 48, 96 hr. Light and electron-microscopic radioautography with ³H-thymidine (in 1 hour) have shown, that basic fraction of DNA synthesizing cells in the zones of adaptive remodelling of bone tissue is represented by little-differentiated perivascular cells (that include osteogenic cell precursors). A tendency for a decrease of a labelling index in the ³H-thymidine osteogenic cells on metaphyseal bone trabeculae under hind limb unloading has been established. The dynamics of labelled cells during various time intervals after ³H-thymidine injection testifies to a delay in the differentiation precursors in osteoblasts and their transformation to osteocytes in experiment animals. The obtained data have shown that a long-term supportive unloading leads to lowering the intensity of osteogenetic processes in long bones and reducing bone mass.
С использованием радиоактивного маркера синтеза ДНК – ³H-тимидина изучали динамику, особенности пролиферации и дифференцировки остеогенных клеток белых крыс при снятии опорной нагрузки с задних конечностей методом «вывешивания» за хвост под углом 35° в течение 28 дней. В конце эксперимента однократно вводили ³H-тимидин. Биообразцы отбирали из бедренной кости через 1, 48 и 96 ч. Методом световой и электронно-микроскопической радиоавтографии было показано, что основная фракция ДНК-синтезирующих клеток в зонах адаптивного ремоделирования костной ткани представлена малодифференцированными периваскулярными клетками, включающими в себя остеогенные клетки-предшественники. Установлена тенденция к уменьшению индекса мечения остеогенных клеток ³H-тимидином в костных трабекулах метафизов при снятии опорной нагрузки. Динамика меченых клеток в различные сроки после введения ³H-тимидина показывает замедление дифференцировки клеток-предшественников в остеобласты и процессов их трансформации в остеоциты у экспериментальных животных. Полученные данные свидетельствуют о том, что длительная опорная разгрузка приводит к снижению интенсивности остеогенетических процессов в длинных костях и редукции костной массы.
З використанням радіоактивного маркера синтезу ДНК – ³H-тимідину вивчали динаміку проліферації та диференціювання остеогенних клітин білих щурів при знятті опорного навантаження із задніх кінцівок методом «вивішування» за хвіст під кутом 35° впродовж 28 днів. В кінці експерименту одноразово вводили ³H-тимідин. Біозразки відбирали із стегнової кістки через 1, 48 і 96 год. Методом світлової та електронно мікроскопічної радіоавтографії було показано, що основна фракція ДНК-синтезуючих клітин у зонах адаптивного ремоделювання кісткової тканини представлена малодиференційованими периваскулярними клітинами, що включають остеогенні клітини-попередники. Встановлено тенденцію до зменшення індексу мічення остеогенних клітин ³H-тимідином в кісткових трабекулах метафізів при знятті опорного навантаження. Динаміка мічених клітин в різні терміни після введення ³H-тимідину демонструє уповільнення диференціювання клітинпопередників в остеобласти і процесів їхньої трансформації в остеоцити у експериментальних тварин. Отримані дані свідчать про те, що тривале опорне розвантаження призводить до зниження інтенсивності остеогенетичних процесів в довгих кістках і редукції кісткової маси.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:51:59Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 576.3: 611.71/72
N.V. RODIONOVA
Institute of Zoology NAS of Ukraine, Kiev
E�mail: arian@i.com.ua
THE DYNAMICS OF PROLIFERATION
AND DIFFERENTIATION
OF OSTEOGENIC CELLS UNDER
SUPPORTIVE UNLOADING
With the use of radioactive marker of DNA synthesis –
3H�thymidine we have studied the dynamics, peculiarities of
proliferation and differentiation of osteogenic cells under hind
limb unloading of white rats («tail suspension» method at an
angle 35°) during 28 days. The 3H�thymidine was adminis�
tered at a single dose at the end of the experiment, the biosam�
ples were taken from femoral bones in 1, 48, 96 hr. Light and
electron�microscopic radioautography with 3H�thymidine (in 1
hour) have shown, that basic fraction of DNA synthesizing
cells in the zones of adaptive remodelling of bone tissue is rep�
resented by little�differentiated perivascular cells (that include
osteogenic cell precursors). A tendency for a decrease of a
labelling index in the 3H�thymidine osteogenic cells on meta�
physeal bone trabeculae under hind limb unloading has been
established. The dynamics of labelled cells during various
time intervals after 3H�thymidine injection testifies to a delay
in the differentiation precursors in osteoblasts and their trans�
formation to osteocytes in experiment animals. The obtained
data have shown that a long�term supportive unloading leads
to lowering the intensity of osteogenetic processes in long bones
and reducing bone mass.
Introduction. The investigations carried out on
the space stations, biosatellites and in modeled
experiment, have shown weight unloading leads to
the loss of bone mass (clinically known as osteope�
nia, some time osteoporosis), especially in the bones
that receive supportive loading [1–3].
The peculiarities of proliferation, differentia�
tion and the specific functional activity of
osteogenic cells under hind limb unloading and
microgravity conditions have been little�studied
and the information about them in contradictory.
According to some authors’ view [4–6] the
osteogenic precursors cells appeared to be the first
target for the influence of the lowering of support
load.
The experiments, conducted on «Cosmos
1987» with the use of morphometry of the
osteogenic cells nuclei from rat periodontal liga�
ments of the upper jaw, showed a decrease of the
population of early precursors and an increase (up
to 42 %) in the number of preosteoblasts after 12,5
days of flight and 55 hours of post�flight stress. It is
considered, that microgravity suppresses osteoge�
nesis at the stage commitive precursor – pre�
osteoblast [6]. The results of the experiment
aboard «Bion�10» showed, that although the pro�
liferation of the little�differentiated osteogenic
cells (MN7) was not affected by microgravity, the
differentiation of cells as judged by the synthesis of
ALP and type I collagen was slowed down [7].
Some researchers [8, 9] associate reduction of the
intensity of osteoplastic processes in support�load�
bearing bones under hind limb unloading and
microgravity with the reduction in the number of
osteoblasts; the other researchers did not observe
the reduction of osteoblasts’ number [10]. Our
previous historadiographic investigations with a
use of 3H�glycine have also showed a tendency of
collagen biosynthesis reducing in osteogenic cells
at hypokinesia [11, 12].
Therefore, the following questions are topical
and need to be solved. Is the proliferation of
osteogenic precursor cells suppressed and/or does
their rate of differentiation slows down? What is
the response of osteogenic cells to the reduction of
supportive loading? Does dynamics of transforma�
tion osteoblasts in osteocytes change?
It is necessary to study the proliferative peculi�
arities of the osteogenic precursor cells, the
dynamics of their differentiation into osteoblasts
in the zones of osteogenesis under the lowering of
supporting load with the use of the radionuclides
ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 222
© N.V. RODIONOVA, 2011
3H�thymidine. 3H�thymidine is the specific pre�
cursor for the DNA synthesis. Due to selective
inclusion of 3H�thymidine into DNA, only that
cells are labelled, which synthesize DNA and are
at the stage of synthesis (S�phase) of mitotic cycle.
Material and methods. The investigation was
carried out on 36 white rats of a Wistar line (males,
weight 170–180 gm) under the model hind limbs
unloading. It was modeled according to the «tail
suspending» method at an angle 35°. At the end of
the experiment the animals were injected with 3H�
thymidine («Amerhsam», Austria). The radionuclide
was administered to animals intraperitoneally at
the dose of 0.5 μCu/gm body weight. In 3H�thymi�
dine experiments the rat femoral bones were taken
in 1, 48, 96 hr after the radionuclide injection. The
animals were anesthetized before the sacrifice. Six
animals were used in each experiment and for each
exposure time (control and experiment).
The biosamples were fixed in a 10 % neutral
formaldehyde solution, decalcified in trillion B
(«Sigma», Germany), embedded in paraffin. The
histological sections were covered with the «M»
type photo emulsion (Plant of technical photo
plates, Russia). The obtained histoautographs were
stained with hematoxyline�tionin�eosin («Sigma»,
Germany).
In 3H�thymidine historadioautographs the
counts were made of nuclear labeling index (%)
per 600–800 cells and cell labeling intensity per
50–100 cells. The counts were made at the micro�
scope magnification 1250. The data were statisti�
cally processed with Microsoft Excel program. The
method of electron�microscopic radioautography
was used for the identification of DNA synthesiz�
ing cells in the osteogenesis zones. 3H�thymidine
was injected intraperitoneally to three rats (males,
170–180 gm of weight) at the dose 10 μCu/gm.
The biosamples were taken at 1 hour after injec�
tion of radionuclide. Then they were fixed in 2.5 %
gluteraldehide on the phosphate buffer, finally
fixed in 1 % solution of osmic acid, and embedded
in araldite. The ultra�thin sections were contrast�
ed, covered with the «M» type photo emulsion and
investigated under the electron microscope
«TESLA�BS 500».
Results and discussion. It is known, that dur�
ing early stages of the skeleton formation the lit�
tle�differentiated mesenchymal cells serve as
sources for osteoblasts. Later they acquire a perivas�
cular localization to participate in the develop�
ment of osteoblasts in the periosteal and enchon�
dral osteogenesis and also in the formation of the
bone marrow stroma cells. The population of
mature osteoblasts is replenished due to the pro�
liferation and differentiation of these precursor
cells. These data were provided by studies employ�
ing 3H�thymidine as a labelled DNA�precursor
[13–16].
With a help of electron microscopic 3H�thymi�
dine radioauthography it was established that the
little�differentiated perivascular forms make up the
basic proliferating fraction in a population of the
perivascular cells. Preosteoblasts proliferate less
intensely. The overwhelming majority of function�
ally mature osteoblasts, osteoblasts undergoing
transformation to osteocytes, as well as osteocytes
are considered as irreversibly blocked forms rela�
tive to proliferation [14, 15, 17]. Morphologically
the differentiation of precursor cells into osteoblasts
is manifested in a successive development of the
organelle systems involved in the biosynthesis of
the organic substrates of the bone matrix, first and
foremost of the rough endoplasmic reticulum and
the Golgi complex [16].
In the experiments employing a single 3H�
thymidine administration the study was carried out
the proliferation peculiarities and dynamics of cell
populations in the metaphyseal zones of rat
femoral bones under hind limb unloading com�
pared with the control. In a definitive bone the
growth and morphogenesis processes do not occur,
here take place only the processes of physiological
regeneration of bone structures and their adaptive
remodelling (under the change of support�force
loads). The latter processes happen also at hind
limb unloading and are mostly pronounced in the
metaphyseal zones.
The metaphyseal bone trabecules surfaces reveal
DNA�synthesizing cells incorporating 3H�thymi�
dine at 1 hr after the isotope injection. Perivascular
cells and preosteoblasts that leave G0 phase and
enter the mitotic cycle represent the population of
labelled cells (Fig. 1). This is also confirmed by
electron�microscopic radioautography (Fig. 2). The
labelling index of these cells (counted in total in a
microscopic field of vision) makes up 3.72 ± 0.18 %
in the experiment and 4.31 ± 0.20 % in the control
(p < 0.05) (Fig. 3). It should be noted that some
bone trabecules’ surfaces do not show 3H�thymi�
ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 2 23
The dynamic of proliferation and differentiation of osteogenic cells
dine labeled cells at 1 hr following the isotope injec�
tion. Thus, in hind limb unloading there appears a
tendency to reduce in the number of proliferating
osteogenic precursor cells in metaphyseal bone
trabeculae. Osteoblasts and osteocytes do not
incorporate the 3H�thymidine label 1 hr following
the injection. The nuclear labeling intensity of the
precursor cells (preosteoblasts) 1 hr after injection
is approximately similar both in the experiment
and control (Fig. 4).
By 48 hr the average labelling intensity in a pre�
osteoblastic population decreases almost 2�fold both
in the experiment and control animals, whereas by
96 hr it shows a 3�fold reduction. We can conclude
that by these time intervals the cells have under�
gone division 1 to 2 times. However the labelling
index of cells decreases almost 1,6 times in the
experiment i.e. a less degree than in the control
(3,3 times).
This also confirms to some extent, the decrease
of proliferate intensity in the precursor�cells under
hind limb unloading. Insignificant part of initially
little�labelled cells (4–8 silver grains) following
division has been excluded from counts. By 48 hr
the labeled osteoblasts and individual labelled
osteocytes appear.
The labelling indices of preosteoblasts (3.54 ±
± 0.18 % in control and 3.29 ± 0.16 % in experi�
ment) and osteoblasts (3.24 ± 0.16 % in control
and 2.87 ± 0.14 % in experiment) show that in
preosteoblastic population about a half of labelled
cells leave the population due to the differentiation
into osteoblasts. A half of preosteoblasts remain as
a cell «reserve» at the surface of bone trabecules.
By 48 hr both in control and experiment the bone
trabecules show single labelled osteocytes. Their
labelling indices make up 1,4 % in control and
1.2 % in experiment.
By 96 hr after the experiment the osteoblasts
(labelled after 48 hr) were transformed into
osteocytes. The labelling index of osteocytic
nuclei including also formerly labelled osteo�
cytes becomes equal to 3.6 ± 0.18 in control and
3.36 ± 0.16 in experiment. The labelling intensi�
ty of osteocytes in experiment and control by
96 hr approximates to that of osteoblasts after
48 hr. Insignificant number (�2.0 %) of labelled
osteoblasts in control and experiment observed
before 96 hr were formed due to a repeated divi�
sion of precursor cells. We can judge of this on
the basis of similar values of the average labelling
intensity of preosteoblasts and osteoblasts by
48 and 96 hr.
In the bone trabecules remodeling zones there
are regions containing groups of 3H�thymidine�
labelled cells (at 1 hr exposition). These are main�
ly perivascular and fibroblast�like cells. 48 and
ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 224
N.V. Rodionova
Fig. 1. 3H�thymidine�labelled perivascular cells and pre�
osteoblasts in the osteogenic zone 1 hr after the radionuclide
injection. Hind limb unloading. A historadioautograph.
Haematoxyline�tionin�eosin. Ob. 100, oc. 12,5. BV – blood
vessel, BM – bone matrix �1250
Fig. 2. A perivascular cell labelled with 3H�thymidine. An
electron radioautograph, exposure 1 hr. BV – blood vessel.
�12 000
96 hr register these labelled cells in tissue forma�
tions (fibrous zones) at the superficial and deep
zones of bone trabecules.
The analysis of the obtained results allows
allous to suggest a tendency for a delay of growth
processes in bone structures and physiological
regeneration of osteogenic cells at the bone struc�
tures of the femoral bone metaphyses at hind
limb unloading. It should be mentioned; in
osteogenesis zones at hind limbs unloading, part
of labelled by 3H�thymidine stromal little�differen�
tiated cells loss osteogenic gene type and after
division differentiates into fibroblasts and
adipocytes. It leads to appearance of fibrosis sec�
tions in remodeling zones of bones structures,
also to increasing of adipocytes number on the
bone surfaces [12, 18, 19]. In conditions of micro�
gravity a loss of osteoblastic phenotype gradually
takes place [20]. It was indicated clear influence of
microgravity on internal nuclear structure.
Rebuilding happens in the structure, location and
contrast of nuclear parts. It is connected to expres�
sion shortening of autocrine genes and genes of the
cell cycle, at parallel inhibition of anabolic reac�
tion at microgravity [21]. MC3T3�E1 osteoblasts
at cultivations at the conditions of modeled micro�
gravity preserve the expression of RUNX2, osteo�
calcine and collagen type 1, but expression of alka�
line phosphatase is decreased [20].
Some authors [22] suppose that the delay in
the differentiation of osteoprecursor cells to
osteoblasts under the gravity load decrease.
According to electron�microscopic findings under
hind limb unloading the population of perivascu�
lar cells and preosteoblasts show a reduction in
the number of cells containing alkaline phos�
phates (one of the osteogenic differentiation
markers) and an increase in the number of resting
preosteoblasts [23].
An in vitro morphometric analysis of the little�
differentiated cells (MN7) (Bion�10), showed a
tendency for a cell differentiation delay [24]. An
increase of the osteogenic cells’ proliferation was
observed (Bion�10) in cell cultures from monkey
iliac bone spongy tissue using 3H�thymidine mark�
er [9]. Our findings correlate with results of studies
of cultured mice osteoblasts (MC3T3�E1) exposed
in a space system «Biopak», which demonstrated a
delay of the osteoblastic differentiation from the
very beginning of their cell cycle [25].
Conclusions. With the use of radioactive marker
of specific biosynthesis – 3H�thymidine we studied
the dynamics and peculiarities of proliferation,
differentiation of osteogenic cells and transforma�
tion osteoblasts in osteocytes under hind limb un�
loading of white rats («tail suspension» method)
during 28 days. Light and electron�microscopic
radioautography with 3H�thymidine have shown,
ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 2 25
The dynamic of proliferation and differentiation of osteogenic cells
Fig. 3. The change of the 3H�thymidine cells labelling index
(%) in zone of the rat femoral bone metaphyses under hind
limb unloading: a – experiment; b – control. * The difference
is significant compared to control, p < 0,05
Fig. 4. The change of the intensity of 3H�thymidine cells
labelling (the number of silver grains) in zone of the rat
femoral bone metaphyses under hind limb unloading: a –
experiment; b – control
that basic fraction of DNA synthesizing cells in
the zones of adaptive remodelling of bone tissue is
presented by little�differentiated perivascular
cells (that include osteogenic cell precursors). A
tendency for a reduction of a labelling index in the
3H�thymidine�labelled osteogenic cells in meta�
physeal bone trabeculae under hind limb unload�
ing has been established. The dynamics of
labelled cells during various time intervals after
3H�thymidine injection testifies to a delay in the
differentiation precursors in osteoblasts and their
transformation to osteocytes in experiment ani�
mals. The obtai� ned data have shown that a long�
term supportive unloading leads to lowering the
intensity of osteogenetic processes in long bones
and reducing bone mass.
The investigation was carried out with a help of
financial support of NASA and ESA (Grant STCU
№ 22) and by research program of Ukrainian
Academy of Science.
Н.В. Родионова
ДИНАМИКА ПРОЛИФЕРАЦИИ
И ДИФФЕРЕНЦИРОВКИ ОСТЕОГЕННЫХ
КЛЕТОК ПРИ СНЯТИИ ОПОРНОЙ НАГРУЗКИ
С использованием радиоактивного маркера син�
теза ДНК – 3H�тимидина изучали динамику, особен�
ности пролиферации и дифференцировки остеоген�
ных клеток белых крыс при снятии опорной нагруз�
ки с задних конечностей методом «вывешивания»
за хвост под углом 35° в течение 28 дней. В конце эк�
сперимента однократно вводили 3H�тимидин. Биооб�
разцы отбирали из бедренной кости через 1, 48 и
96 ч. Методом световой и электронно�микроскопи�
ческой радиоавтографии было показано, что основ�
ная фракция ДНК�синтезирующих клеток в зонах
адаптивного ремоделирования костной ткани предс�
тавлена малодифференцированными периваскуляр�
ными клетками, включающими в себя остеогенные
клетки�предшественники. Установлена тенденция к
уменьшению индекса мечения остеогенных клеток
3H�тимидином в костных трабекулах метафизов при
снятии опорной нагрузки. Динамика меченых кле�
ток в различные сроки после введения 3H�тимидина
показывает замедление дифференцировки клеток�
предшественников в остеобласты и процессов их
трансформации в остеоциты у экспериментальных
животных. Полученные данные свидетельствуют о
том, что длительная опорная разгрузка приводит к
снижению интенсивности остеогенетических про�
цессов в длинных костях и редукции костной массы.
Н.В. Родіонова
ДИНАМІКА ПРОЛІФЕРАЦІЇ
ТА ДИФЕРЕНЦІЮВАННЯ ОСТЕОГЕННИХ
КЛІТИН ПРИ ЗНЯТТІ
ОПОРНОГО НАВАНТАЖЕННЯ
З використанням радіоактивного маркера синте�
зу ДНК – 3H�тимідину вивчали динаміку проліфера�
ції та диференціювання остеогенних клітин білих
щурів при знятті опорного навантаження із задніх
кінцівок методом «вивішування» за хвіст під кутом
35° впродовж 28 днів. В кінці експерименту одноразо�
во вводили 3H�тимідин. Біозразки відбирали із стег�
нової кістки через 1, 48 і 96 год. Методом світлової
та електронно�мікроскопічної радіоавтографії було
показано, що основна фракція ДНК�синтезуючих
клітин у зонах адаптивного ремоделювання кістко�
вої тканини представлена малодиференційованими
периваскулярними клітинами, що включають остео�
генні клітини�попередники. Встановлено тенденцію
до зменшення індексу мічення остеогенних клітин
3H�тимідином в кісткових трабекулах метафізів при
знятті опорного навантаження. Динаміка мічених
клітин в різні терміни після введення 3H�тимідину
демонструє уповільнення диференціювання клітин�
попередників в остеобласти і процесів їхньої транс�
формації в остеоцити у експериментальних тварин.
Отримані дані свідчать про те, що тривале опорне
розвантаження призводить до зниження інтенсив�
ності остеогенетичних процесів в довгих кістках
і редукції кісткової маси.
REFERENCES
1. Durnova G.M., Kaplansky A.C., Ilyina�Kakueva E.I.,
Sacharova Z.F. The histomorphometrical analysis of
rats, bones, exposedonboard the biosatellite «Cosmos�
1887» // J. Space Biol. and Aviaspace Med. – 1990. –
24 (5). – P. 442–451.
2. Grigoriev A.I., Oganov V.S., Bakulin A.V. et al. Clinical
and physiological evaluation of bone changes among
astronauts after long�term space flight // J. Aviacosm.
Ecol. Med. – 1998. – 32. – P. 21–25.
3. Oganov V.S. Bone system, weightlessness and osteo�
porosis. – Moscow : Slovo, 2003. – P. 1–260.
4. Roberts W.E., Morey E.R. Proliferation and differentia�
tion sequence of osteoblasts histogenesis under physio�
logical conditions in rat periodontal ligament // Amer.
Anat. – 1985. – 174. – P. 105–108.
5. Vico L., Lafage�Proust M.�N., Alexandre C. Effects of
gravitational changes on the bone system in vitro and
in vivo. Summary of research issees in biomechanics
and mechanical sensing // Bone. – 1988.– 22 (5). –
P. 95–100.
6. Garetto L.P., Gonsalves M.R., Morey E.R et al. Pre�
osteoblast production 35 hours after a 12,5�day space�
ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 226
N.V. Rodionova
flight on Cosmos 1887 // Federation Amer. Soc. Exp.
Biol. – 1990. – 4. – P. 30–36.
7. Bierkens J., Maes J., Ooms D., Collier M. et al. Decreased
acquisition of osteoblastic phenotype markers and
increased response to interleukine�1 and parathyroid
hormone in preosteoblast�like cells under micro�
gravity // Life Sciences research in space : Proc. 5th Eur.
Symp. – Arcachon, France, 1997. – P. 25–28.
8. Kaplansky A.S., Durnova G.N. The development of
osteoporosis in rats under weightlessness. Biosatellites
«Cosmos» // Thes. Rep. Int. Symp. – Leningrad,
IMBP, 1991. – P. 48–49.
9. Zerath E. The G�factor as a tool to learn more about
bone structure and function // Grav. Physiol. – 1998. –
6 (1). – P. 77–80.
10. Garetto L.P., Morey E.R., Durnova G.N. et al.
Preosteoblasts production in Cosmos�2044 rats //
Appl. Physiol. – 1992. – 73 (2). – P. 14–18.
11. Rodionova N.V., Zolotova�Haydamaka N.V., Nitsevich T.P.
Historadiographic study of collagen biosynthesis in
osteogenic cells under modelled hypokinesia // Probl.
Osteology. – 2004. – 7 (3/4). – P. 26–30.
12. Rodionova N.V. Cytological mechanisms of rebuilding
in the bones under hypokinesia and microgravity. –
Kyiv : Naukova Dumka, 2006. – 240 p.
13. Tonna E.A., Cronkite P. An radioautographic studies of
periosteal cells proliferation with tritiated thymidine //
Lab. Invest. – 1963. – 11 (6). – P. 720–733.
14. Kimmel D.B., Jee W.S. Bone cell kinetics during longi�
tudinal bone growth in the rat // Calcif. Tissue Int. –
1980. – 32 (2). – P. 123–133.
15. Rodionova N.V. The ultrastructure of DNA�synthezing
cells in enchondral place and of osteogenic cells�pre�
cursors // Ontogenesis. – 1984. – 15 (3). – P. 252–
257.
16. Rodionova N.V. Functional morphology in osteogene�
sis. – Kiev : Naukova Dumka, 1989. – 192 p.
17. Owen M. Precursors of osteogenic cells // Calcif. Tissue
Res. – 1977. – 24. – P. 19.
18. Buravkova L.B., Romanov Yu.A., Konstantinova N.A.,
Buravkov S.V., Gershovach Yu.G., Grivennikov I.A.
Cultured stem cells are sensitive to gravity changes //
Acta astronautica. – 2008. – 63. – P. 603–608.
19. Rodionova N.V., Shevel I.M., Oganov V.S. et al. Bone
ultrastructural changes in BION�11 rhesus monkeys //
J. Gravit. Physiol. – 2000. – 7 (1). – P. 157–161.
20. Buraco M.A., Zahm A.M., Risbud M.V., Ayaswamy P.S.,
Mukundarkishnan K., Steinbeck M.J., Shapiro I.M.,
Adams C.S. The effect of simulated microgravity on
osteoblast is independent of the induction of apoptosis //
J. Cell. Biochem. – 2007. – 93 (3). – P. 1047–1056.
21. Hughes�Fulford M., Rodenacker K., Jutting U.
Reduction of anabolic signals and alteration of
osteoblast nuclear morphology in microgravity // J.
Cell. Biochem. – 2008. – 17 (7). – P. 435–449.
22. Roberts W.E., Mozsary P.G., Morey E.R. Suppression of
osteoblasts differentiation during weightlessness //
Physiologist. – 1981. – 24. – P. 75–76.
23. Rodionova N.V., Oganov V.S. Changes of cell�vascular
complex in zones of adaptive remodeling of the bone
tissue under microgravity conditions // Adv. Space Res. –
2003. – 32 (8). – P. 1477–1481.
24. Berezovskaya O.P., Rodionova N.V. Microgravity influ�
ence on the osteogenic cells in vitro. Ultrastructural
investigations // Cytology and Genetics. – 1998. – 32
(4). – P. 3–8.
25. Hughes�Fulford M. Changes in gene expression and sig�
nal transduction in microgravity // J. Gravit. Physiol. –
2001. – 8 (1). – P. 1–4.
Reseived 16.03.10
ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2011. № 2 27
The dynamic of proliferation and differentiation of osteogenic cells
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66829 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0564-3783 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T16:51:59Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Rodionova N.V. 2014-07-23T06:06:09Z 2014-07-23T06:06:09Z 2011 The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading / N.V. Rodionova // Цитология и генетика. — 2011. — Т. 45, № 2. — С. 22-27. — Бібліогр.: 25 назв. — англ. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66829 576.3: 611.71/72 With the use of radioactive marker of DNA synthesis – ³H-thymidine we have studied the dynamics, peculiarities of proliferation and differentiation of osteogenic cells under hind limb unloading of white rats («tail suspension» method at an angle 35°) during 28 days. The ³H-thymidine was administered at a single dose at the end of the experiment, the biosamples were taken from femoral bones in 1, 48, 96 hr. Light and electron-microscopic radioautography with ³H-thymidine (in 1 hour) have shown, that basic fraction of DNA synthesizing cells in the zones of adaptive remodelling of bone tissue is represented by little-differentiated perivascular cells (that include osteogenic cell precursors). A tendency for a decrease of a labelling index in the ³H-thymidine osteogenic cells on metaphyseal bone trabeculae under hind limb unloading has been established. The dynamics of labelled cells during various time intervals after ³H-thymidine injection testifies to a delay in the differentiation precursors in osteoblasts and their transformation to osteocytes in experiment animals. The obtained data have shown that a long-term supportive unloading leads to lowering the intensity of osteogenetic processes in long bones and reducing bone mass. С использованием радиоактивного маркера синтеза ДНК – ³H-тимидина изучали динамику, особенности пролиферации и дифференцировки остеогенных клеток белых крыс при снятии опорной нагрузки с задних конечностей методом «вывешивания» за хвост под углом 35° в течение 28 дней. В конце эксперимента однократно вводили ³H-тимидин. Биообразцы отбирали из бедренной кости через 1, 48 и 96 ч. Методом световой и электронно-микроскопической радиоавтографии было показано, что основная фракция ДНК-синтезирующих клеток в зонах адаптивного ремоделирования костной ткани представлена малодифференцированными периваскулярными клетками, включающими в себя остеогенные клетки-предшественники. Установлена тенденция к уменьшению индекса мечения остеогенных клеток ³H-тимидином в костных трабекулах метафизов при снятии опорной нагрузки. Динамика меченых клеток в различные сроки после введения ³H-тимидина показывает замедление дифференцировки клеток-предшественников в остеобласты и процессов их трансформации в остеоциты у экспериментальных животных. Полученные данные свидетельствуют о том, что длительная опорная разгрузка приводит к снижению интенсивности остеогенетических процессов в длинных костях и редукции костной массы. З використанням радіоактивного маркера синтезу ДНК – ³H-тимідину вивчали динаміку проліферації та диференціювання остеогенних клітин білих щурів при знятті опорного навантаження із задніх кінцівок методом «вивішування» за хвіст під кутом 35° впродовж 28 днів. В кінці експерименту одноразово вводили ³H-тимідин. Біозразки відбирали із стегнової кістки через 1, 48 і 96 год. Методом світлової та електронно мікроскопічної радіоавтографії було показано, що основна фракція ДНК-синтезуючих клітин у зонах адаптивного ремоделювання кісткової тканини представлена малодиференційованими периваскулярними клітинами, що включають остеогенні клітини-попередники. Встановлено тенденцію до зменшення індексу мічення остеогенних клітин ³H-тимідином в кісткових трабекулах метафізів при знятті опорного навантаження. Динаміка мічених клітин в різні терміни після введення ³H-тимідину демонструє уповільнення диференціювання клітинпопередників в остеобласти і процесів їхньої трансформації в остеоцити у експериментальних тварин. Отримані дані свідчать про те, що тривале опорне розвантаження призводить до зниження інтенсивності остеогенетичних процесів в довгих кістках і редукції кісткової маси. The investigation was carried out with a help of financial support of NASA and ESA (Grant STCU № 22) and by research program of Ukrainian Academy of Science. en Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Цитология и генетика Оригинальные работы The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading Динамика пролиферации и дифференцировки остеогенных клеток при снятии опорной нагрузки Динаміка проліферації та диференціювання остеогенних клітин при знятті опорного навантаження Article published earlier |
| spellingShingle | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading Rodionova N.V. Оригинальные работы |
| title | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading |
| title_alt | Динамика пролиферации и дифференцировки остеогенных клеток при снятии опорной нагрузки Динаміка проліферації та диференціювання остеогенних клітин при знятті опорного навантаження |
| title_full | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading |
| title_fullStr | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading |
| title_full_unstemmed | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading |
| title_short | The dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading |
| title_sort | dynamics of proliferation and differentiation of osteogenic cells under supportive unloading |
| topic | Оригинальные работы |
| topic_facet | Оригинальные работы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66829 |
| work_keys_str_mv | AT rodionovanv thedynamicsofproliferationanddifferentiationofosteogeniccellsundersupportiveunloading AT rodionovanv dinamikaproliferaciiidifferencirovkiosteogennyhkletokprisnâtiiopornoinagruzki AT rodionovanv dinamíkaprolíferacíítadiferencíûvannâosteogennihklítinpriznâttíopornogonavantažennâ AT rodionovanv dynamicsofproliferationanddifferentiationofosteogeniccellsundersupportiveunloading |