Ulyanovsk Medico-biological Journal

PHYSIOLOGY

Download  article

DOI 10.34014/2227-1848-2020-1-150-157

 

HISTOLOGICAL STRUCTURE OF PROXIMAL METAPHYSEAL CARTILAGE OF HUMERUS IN RATS AFTER 60-DAY TARTRAZINE ADMINISTRATION

V.I. Luzin1, O.N. Fastova1, V.N. Morozov2, E.N. Morozova2, S.V. Zabolotnaya2

1 St. Luke Lugansk State Medical University, Lugansk, Ukraine;

2 National Research University “Belgorod State University”, Belgorod, Russia

 

The aim of the research is to study the histological structure of proximal metaphysial cartilage of the humerus in adult rats after 60 days of tartrazine administration (750 mg/kg and 1500 mg/kg body weight).

Materials and Methods. The study was carried out on 90 white male rats, divided into 3 groups. In Group 1 (control), animals daily intragastrically received 1ml of 0.9 % isotonic sodium chloride solution for 60 days. Rats of Groups 2 and Group 3 received intragastrically 1ml of tartrazine solution (750 mg/kg and 1500 mg/kg body weight respectively) for 60 days. The readaptation period after the last tartrazine administration was 3, 10, 15, 24, or 45 days. The area of the proximal humerus metaphysis underwent treatment according to the standard histological protocol. The obtained sections were stained with hematoxylin-eosin and subjected to a subsequent histomorphometric study.

Results. On the 3rd day of the readaptation period, the total width of the proximal metaphysial cartilage of the humerus in animals of Group 2, was by 8.59 % less than the values of the control group; the width of the indifferent, proliferating and definitive cartilage was by 6.11 %, 8.85 % and 7.15 % less; the width of the destruction zone was by 11.55 % less; and the width of the osteogenesis zone was by 9.92 % less. The content of primary spongiosis in the osteogenesis zone and the number of cells on the trabeculae surface were lower than the values of Group 1 by 8.45 % and 8.42 % respectively. During the readaptation period, the authors observed similar dynamics of changes in the histomorphometric parameters of the metaphysical cartilage of the humerus with levelling by the 45th day of the experiment. In rats of Group 3, during the entire readaptation period, the histomorphometric parameters changed more significantly and their recovery to control values was slower than in animals of Group 2.

Conclusion. 60-day tartrazine administration to adult rats is accompanied by inhibition of the bone formation function of the proximal metaphysial cartilage of the humerus. It is confirmed by a decrease in the width of all its zones and components of the osteogenesis zone. More pronounced in amplitude and duration changes in the parameters studied were recorded in animals treated with tartrazine, 1500 mg/kg body weight.

Keywords: humerus, metaphysial cartilage, tartrazine, histomorphometry.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

 

References

  1. Samusev R.P., Zubareva E.V., Rudaskova E.S. Vozrastnaya morfologiya. Chast' I: uchebnoe posobie [Age morphology. Part I: Study guide]. Volgograd; 2012. 176 (in Russian).

  2. Burdan F., Szumiło J., Korobowicz A., Farooquee R., Patel S., Patel A., Dave A., Szumiło M., Solecki M., Klepacz R., Dudka J. Morphology and physiology of the epiphyseal growth plate. Folia Histochem. Cytobiol. 2009; 47 (1): 5–16.

  3. Setiawati R., Rahardjo P. Bone Development and Growth. Osteogenesis and Bone Regeneration. Available at: https://www.intechopen.com/books/osteogenesis-and-bone-regeneration/bone-development-and-growth (accessed: 11.11.2019). DOI: 10.5772/intechopen.82452.

  4. Koveshnikov V.G., Abakarov M.Kh., Luzin V.I. Skeletnye tkani: khryashchevaya tkan', kostnaya tkan' [Skeletal tissue: Cartilage, bone tissue]. Lugansk: Izdatel'stvo Luganskogo gosmeduniversiteta; 2000. 154 (in Russian).

  5. Mirtz T.A., Chandler J.P., Eyers C.M. The Effects of Physical Activity on the Epiphyseal Growth Plates: A Review of the Literature on Normal Physiology and Clinical Implications. Journal of Clinical Medicine Research. 2011; 3 (1): 1–7.

  6. Inetianbor J.E., Yakubu J.M., Ezeonu S.C. Effects of food additives and preservatives on man – a review. Asian Journal of Science and Technology. 2015; 6 (02): 1118–1135.

  7. Ventura-Camargo Bruna de Campos, Marin-Morales Maria Aparecida. Azo Dyes: Characterization and Toxicity – A Review. Textiles and Light Industrial Science and Technology (TLIST). 2013; 2 (2): 85–103.

  8. Zapadnjuk I.P., Zapadnjuk V.I., Zaharija E.A., Zapadnjuk B.V. Laboratornye zhivotnye. Razvedenie, soderzhanie i ispol'zovanie v jeksperimente [Laboratory animal. Breeding, maintenance, and use in the experiment]. 3-e izdanie, pererabotannoe i dopolnennoe. Kiev; 1983. 383.

  9. Rybolovlev Yu.R., Rybolovlev R.S. Dozirovanie veshchestv dlya mlekopitayushchikh po konstante biologicheskoy aktivnosti [Dosing of substances for mammals by biological activity constant]. Doklady AN SSSR. 1979; 247 (6): 1513–1516 (in Russian).

  10. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. Strasbourg; 1986: 52.

  11. Sarkisov D.S., Perov D.S. Mikroskopicheskaya tekhnika [Microscopic technique]. Moscow: Meditsina; 1996. 544 (in Russian).

  12. Rebrova O.Yu. Statisticheskiy analiz meditsinskikh dannykh. Primenenie paketa prikladnykh programm STATISTICA [Statistical analysis of medical data. Application of STATISTICA software package]. Moscow: Media Sfera; 2002. 312.

  13. El-Desoky G.E., Abdel-Ghaffar A., Al-Othman Z.A., Habila M.A. Curcumin protects against tartrazine-mediated oxidative stress and hepatotoxicity in male rats. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 2017; 21 (3): 635–645.

  14. Yudoh K., Nguyen T., Nakamura H., Hongo-Masuko K., Kato T., Nishioka K. Potential involvement of oxidative stress in cartilage senescence and development of osteoarthritis: oxidative stress induces chondrocyte telomere instability and downregulation of chondrocyte function. Arthritis Res. Ther. 2005; 7 (2): R380–R391.

  15. Brandl A., Hartmann A., Bechmann V., Graf B., Nerlich M., Angele P. Oxidative Stress Induces Senescence in Chondrocytes. Journal of Orthopaedic Research. 2011; 29 (7): 1114–1120.

  16. Savasky B.M., Mascotti D.P., Patel N., Rodriguez-Collazo E. Nutritional and Pharmacological Effects on Oxidative Stress in Soft Tissue and Bone Remodeling. Journal of Nutrition and Metabolism. 2018; Article ID 4183407: 9.

  17. Lean J.M., Jagger C.J., Kirstein B., Fuller K. Hydrogen peroxide is essential for estrogen deficiency bone loss and osteoclast formation. Endocrinology. 2005; 146 (2): 728–735.

  18. Fontani F., Marcucci G., Iantomasi T., Brandi M.L. Glutathione, N-acetylcysteine and lipoic acid down-regulate starvation-induced apoptosis, RANKL/OPG ratio and sclerostin in osteocytes: involvement of JNK and ERK1/2 signalling. Calcified Tissue International. 2015; 96 (4): 335–346.

  19. Kim J.H., Liu X., Wang J. Wnt signaling in bone formation and its therapeutic potential for bone diseases. Therapeutic Advances in Musculoskeletal Disease. 2013; 5 (1): 13–31.

Received 22 October 2019; accepted 25 November 2019.

 

Information about the authors

Luzin Vladislav Igorevich, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Head of the Chair of Human Anatomy, Operative Surgery and Topographical Anatomy, St. Luke Lugansk State Medical University. 91045, Ukraine, Lugansk, 50-letiya Oborony Luganska Street, 1g; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-8983-2257

Fastova Ol'ga Nikolaevna, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Human Anatomy, Operative Surgery and Topographical Anatomy, St. Luke Lugansk State Medical University. 91045, Ukraine, Lugansk, 50-letiya Oborony Luganska Street, 1g; ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-0824-980X

Morozov Vitaliy Nikolaevich, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Human Anatomy and Histology, National Research University “Belgorod State University”. 308015, Russia, Belgorod, Pobeda Street, 85; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-1169-4285

Morozova Elena Nikolaevna, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Human Anatomy and Histology, National Research University “Belgorod State University”. 308015, Russia, Belgorod, Pobeda Street, 85; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-6117-080X

Zabolotnaya Svetlana Vladimirovna, Candidate of Sciences (Medicine), Associate Professor, Chair of Human Anatomy and Histology, National Research University “Belgorod State University”. 308015, Russia, Belgorod, Pobeda Street, 85; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-5515-972X

 

For citation

Luzin V.I., Fastova O.N., Morozov V.N., Morozova E.N., Zabolotnaya S.V. Gistologicheskoe stroenie proksimal'nogo metafizarnogo khryashcha plechevoy kosti u krys posle shestidesyatidnevnogo vvedeniya tartrazina [Histological structure of proximal metaphyseal cartilage of humerus in rats after 60-day tartrazine administration]. Ulyanovsk Medico-Biological Journal. 2020; 1: 150–157. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-1-150-157 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 591.83:615.2

DOI 10.34014/2227-1848-2020-1-150-157

 

ГИСТОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ ПРОКСИМАЛЬНОГО МЕТАФИЗАРНОГО ХРЯЩА ПЛЕЧЕВОЙ КОСТИ У КРЫС ПОСЛЕ ШЕСТИДЕСЯТИДНЕВНОГО ВВЕДЕНИЯ ТАРТРАЗИНА

В.И. Лузин1, О.Н. Фастова1, В.Н. Морозов2, Е.Н. Морозова2, С.В. Заболотная2

1 ГУ «Луганский государственный медицинский университет им. Святителя Луки», г. Луганск, Украина;

2 ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет», г. Белгород, Россия

 

Цель исследования. Установить, оказывает ли влияние 60-дневное введение тартразина в дозах 750 и 1500 мг/кг массы тела на гистологическое строение проксимального метафизарного хряща плечевой кости у половозрелых крыс.

Материалы и методы. Исследование проведено на 90 белых крысах-самцах, распределенных на 3 группы: 1-я – контрольная, в которой животные ежедневно в течение 60 дней получали физиологический раствор через желудочный зонд; 2-ю и 3-ю группы составили крысы, которые на протяжении 60 дней получали внутрижелудочно 1 мл раствора тартразина в дозах 750 и 1500 мг/кг массы тела соответственно. Сроки периода реадаптации после окончания введения тартразина составляли 3, 10, 15, 24, 45 сут. Проксимальный метафиз плечевой кости подвергался обработке по стандартному гистологическому протоколу. Полученные срезы окрашивались гематоксилин-эозином и подвергались последующему гистоморфометрическому исследованию.

Результаты. У животных 2-й группы на 3-й день периода реадаптации общая ширина проксимального метафизарного хряща плечевой кости была меньше значений контрольной группы на 8,59 %, ширина зон индифферентного, пролиферирующего и дефинитивного хряща – на 6,11, 8,85 и 7,15 % меньше, ширина зоны деструкции – на 11,55 %, а ширина зоны остеогенеза – на 9,92 %. Содержание первичной спонгиозы в зоне остеогенеза и количество клеток на поверхности трабекул были меньше значений контрольной группы на 8,45 и 8,42 %. В ходе периода реадаптации сходная динамика изменений гистоморфометрических параметров метафизарного хряща плечевой кости сохранялась с тенденцией к сглаживанию к 45-м сут эксперимента. У крыс 3-й группы в ходе всего периода реадаптации изучаемые параметры изменялись более значимо и их восстановление до контрольных величин происходило медленнее, чем во 2-й группе.

Выводы. 60-дневное введение тартразина половозрелым крысам сопровождается угнетением костеобразовательной функции проксимального метафизарного хряща плечевой кости, что подтверждается снижением ширины всех его зон и объемных компонентов зоны остеогенеза. Более выраженные по амплитуде и длительности изменения изучаемых параметров зафиксированы у животных, получавших тартразин в дозе 1500 мг/кг массы тела.

Ключевые слова: плечевая кость, метафизарный хрящ, тартразин, гистоморфометрия.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

 

Литература

  1. Самусев Р.П., Зубарева Е.В., Рудаскова Е.С. Возрастная морфология. Часть I: учебное пособие. Волгоград; 2012. 176.

  2. Burdan F., Szumiło J., Korobowicz A., Farooquee R., Patel S., Patel A., Dave A., Szumiło M., Solecki M., Klepacz R., Dudka J. Morphology and physiology of the epiphyseal growth plate. Folia Histochem. Cytobiol. 2009; 47 (1): 5–16.

  3. Setiawati R., Rahardjo P. Bone Development and Growth. Osteogenesis and Bone Regeneration. URL: https://www.intechopen.com/books/osteogenesis-and-bone-regeneration/bone-development-and-growth (дата обращения: 11.11.2019). DOI: 10.5772/intechopen.82452.

  4. Ковешников В.Г., Абакаров М.Х., Лузин В.И. Скелетные ткани: хрящевая ткань, костная ткань. Луганск: Издательство Луганского госмедуниверситета; 2000. 154.

  5. Mirtz T.A., Chandler J.P., Eyers C.M. The Effects of Physical Activity on the Epiphyseal Growth Plates: A Review of the Literature on Normal Physiology and Clinical Implications. Journal of Clinical Medicine Research. 2011; 3 (1): 1–7.

  6. Inetianbor J.E., Yakubu J.M., Ezeonu S.C. Effects of food additives and preservatives on man – a review. Asian Journal of Science and Technology. 2015; 6 (02): 1118–1135.

  7. Ventura-Camargo Bruna de Campos, Marin-Morales Maria Aparecida. Azo Dyes: Characterization and Toxicity – A Review. Textiles and Light Industrial Science and Technology (TLIST). 2013; 2 (2): 85–103.

  8. Западнюк И.П., Западнюк В.И., Захария Е.А., Западнюк Б.В. Лабораторные животные. Разведение, содержание, использование в эксперименте. 3-е изд., перераб. и доп. Киев; 1983. 383 с.

  9. Рыболовлев Ю.Р., Рыболовлев Р.С. Дозирование веществ для млекопитающих по константе биологической активности. Доклады АН СССР. 1979; 247 (6): 1513–1516.

  10. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purpose: Council of Europe 18.03.1986. Strasbourg; 1986: 52.

  11. Саркисов Д.С., Перов Д.С. Микроскопическая техника. Москва: Медицина; 1996. 544.

  12. Реброва О.Ю. Статистический анализ медицинских данных. Применение пакета прикладных программ STATISTICA. М.: Медиа Сфера; 2002. 312.

  13. El-Desoky G.E., Abdel-Ghaffar A., Al-Othman Z.A., Habila M.A. Curcumin protects against tartrazine-mediated oxidative stress and hepatotoxicity in male rats. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 2017; 21 (3): 635–645.

  14. Yudoh K., Nguyen T., Nakamura H., Hongo-Masuko K., Kato T., Nishioka K. Potential involvement of oxidative stress in cartilage senescence and development of osteoarthritis: oxidative stress induces chondrocyte telomere instability and downregulation of chondrocyte function. Arthritis Res. Ther. 2005; 7 (2): R380–R391.

  15. Brandl A., Hartmann A., Bechmann V., Graf B., Nerlich M., Angele P. Oxidative Stress Induces Senescence in Chondrocytes. Journal of Orthopaedic Research. 2011; 29 (7): 1114–1120.

  16. Savasky B.M., Mascotti D.P., Patel N., Rodriguez-Collazo E. Nutritional and Pharmacological Effects on Oxidative Stress in Soft Tissue and Bone Remodeling. Journal of Nutrition and Metabolism. 2018; Article ID 4183407: 9.

  17. Lean J.M., Jagger C.J., Kirstein B., Fuller K. Hydrogen peroxide is essential for estrogen deficiency bone loss and osteoclast formation. Endocrinology. 2005; 146 (2): 728–735.

  18. Fontani F., Marcucci G., Iantomasi T., Brandi M.L. Glutathione, N-acetylcysteine and lipoic acid down-regulate starvation-induced apoptosis, RANKL/OPG ratio and sclerostin in osteocytes: involvement of JNK and ERK1/2 signalling. Calcified Tissue International. 2015; 96 (4): 335–346.

  19. Kim J.H., Liu X., Wang J. Wnt signaling in bone formation and its therapeutic potential for bone diseases. Therapeutic Advances in Musculoskeletal Disease. 2013; 5 (1): 13–31.

Поступила в редакцию 22.10.2019; принята 25.11.2019.

 

Авторский коллектив

Лузин Владислав Игоревич – доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии, ГУ ЛНР «Луганский государственный медицинский университет им. Святителя Луки». 91045, Украина, г. Луганск, кв. 50-летия Обороны Луганска, 1г; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-8983-2257

Фастова Ольга Николаевна – кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии, ГУ ЛНР «Луганский государственный медицинский университет им. Святителя Луки». 91045, Украина, г. Луганск, кв. 50-летия Обороны Луганска, 1г; ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-0824-980X

Морозов Виталий Николаевич – кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии и гистологии человека, ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет». 308015, Россия, г. Белгород, ул. Победы, 85; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-1169-4285

Морозова Елена Николаевна – кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии и гистологии человека Медицинского института ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет». 308015, Россия, г. Белгород, ул. Победы, 85; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-6117-080X

Заболотная Светлана Владимировна – кандидат медицинских наук, доцент кафедры анатомии и гистологии человека, ФГАОУ ВО «Белгородский государственный национальный исследовательский университет». 308015, Россия, г. Белгород, ул. Победы, 85; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-5515-972X

 

Образец цитирования

Лузин В.И., Фастова О.Н., Морозов В.Н., Морозова Е.Н., Заболотная С.В. Гистологическое строение проксимального метафизарного хряща плечевой кости у крыс после шестидесятидневного введения тартразина. Ульяновский медико-биологический журнал. 2020; 1: 150–157. DOI: 10.34014/2227-1848-2020-1-150-157.