Морфологические изменения митохондрий стромальных клеток костного мозга мышей, подвергнутых моделированной гипокинезии
Authors: Ф.А. Садовников , М.В. Полякова , А.И. Астахова , И.Б. Алчинова 
Published: October 2024

Особую роль в развитии иммобилизационно-опосредованных нарушений костной ткани играет костный мозг, депонирующий популяции прогениторных клеток, в частности остеогенных, важным элементом физиологии которых являются митохондрии. В свою очередь, изменение активности митохондрий определяется не только биохимическими процессами, но и их структурной динамикой. Цель работы: количественное определение изменений в морфологии митохондрий культуры стромальных клеток костного мозга после воздействия гипокинезии на мышей. Материалы и методы. Самцов мышей ICR весом 23,0 ± 1,5 г 7 дней подвергали воздействию моделированной гипокинезии с последующим выделением клеток костного мозга из бедренных костей. Первичную культуру выращивали в стандартных условиях на полной питательной среде. На 6-й день клетки пересевали и через 24 ч проводили морфологическую оценку митохондриома с помощью метода лазерной сканирующей конфокальной флуоресцентной микроскопии (ЛСКМ) с последующей математической обработкой и анализом 3D-изображений. Результаты. Суммарный объём и площадь поверхности митохондрий клеток группы «Гипокинезия» были меньше в 4 и 1,73 раза, соответственно, по сравнению с «Контролем». По объему сами клетки в группе «Гипокинезия» были в 3,26 раз меньше, чем в культуре от контрольных животных. Количественную оценку морфологических различий митохондриома проводили с помощью вычисления отношения суммарной площади поверхности всех митохондрий клетки к их суммарному объёму. Этот параметр в клетках мышей из группы «Гипокинезия» превосходил таковой в «Контроле» в 2,3 раза. Заключение. После 7 суток ограничения подвижности животных наблюдали изменение митохондриальной морфологии в стромальных клетках костного мозга. Полученный численный показатель разницы говорит о более высокой фрагментированности или извилистости митохондриальной сети в клетках группы «Гипокинезия».

Bone marrow, which harbors populations of different progenitor cells, in particular osteogenic cells, plays a special role in the development of immobilization-mediated bone disorders. Mitochondria are a vital component in the physiology of these cells. Changes in mitochondrial activity are determined not only by biochemical processes but also by their structural dynamics. The aim of this study was to quantitatively assess changes in the morphology of mitochondria in a culture of bone marrow stromal cells after exposure to hypokinesia in mice. Materials and methods. Male ICR mice weighing 23,0 ± 1,5 g were subjected to simulated hypokinesia for 7 days, followed by isolation of bone marrow cells from the femurs. The primary culture was grown under standard conditions on a complete nutrient medium. On day 6, the cells were subcultured and 24 hours later, the morphological assessment of the mitochondria was carried out using the laser scanning confocal fluorescent microscopy (LSCM) technique followed by mathematical processing and analysis of 3D-images. Results. The total volume and surface area of mitochondria in cells in the «Hypokinesia» group were 4 and 1,73 times smaller, respectively, compared to the «Control» group. In terms of volume, the cells themselves in the «Hypokinesia» group were 3,26 times smaller than in «Control». A quantitative assessment of the morphological differences in the mitochondria was carried out by calculating the ratio of the total surface area of all mitochondria in a cell to their total volume. This parameter in the cells of mice from the «Hypokinesia» group exceeded that in the «Control» by 2,3 times. Conclusion. After 7 days of restriction of animal mobility, changes in mitochondrial morphology were observed in bone marrow stromal cells. The resulting numerical difference indicates a higher fragmentation or tortuosity of the mitochondrial network in the cells of the «Hypokinesia» group.