Павел Алексеевич Шарагин, магистр биологических наук, научный сотрудник, ассистент
лаборатория цифровых и вычислительных методов дозиметрии; кафедра радиобиологии
454141; ул. Воровского, 68-А; Челябинск
Pavel A. Sharagin, Master of Biological Sciences, Researcher
R&D Laboratory of Digital and Computational Dosimetry Methods
454141; 68A, Vorovsky Str.; Chelyabinsk
Роман Марселевич Ахмадуллин, старший инженер-исследователь
лаборатория цифровых и вычислительных методов дозиметрии
Челябинск
Roman M. Akhmadullin, Senior Research Engineer
R&D Laboratory of Digital and Computational Dosimetry Methods
Chelyabinsk
Евгения Игоревна Толстых, доктор биологических наук, заведующая лабораторией, ведущий научный сотрудник
лаборатория цифровых и вычислительных методов дозиметрии
Челябинск
Evgenia I. Tolstykh, Doctor of Biological Sciences, Head of the Laboratory, Leading Researcher
R&D Laboratory of Digital and Computational Dosimetry Methods
Chelyabinsk
Елена Анатольевна Шишкина, ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук, директор института, доцент
Научно-исследовательский институт радиологической защиты; кафедра радиобиологии
Челябинск
Elena A. Shishkina, Doctor of Biological Sciences, Director at the Institute, Associate Professor
Research Institute of Radiological Protection; Department of Radiobiology
Chelyabinsk
Остеогенные и гемопоэтические стволовые клетки могут подвергаться облучению при радиотерапии раковых заболеваний с использованием радиофармпрепаратов, в случае адсорбции радионуклидов в кости. Оценка доз на нормальные радиочувствительные клетки важна для оценки соотношения польза/ущерб. Поэтому создание дозиметрической модели кости и костного мозга с учетом микрораспределения радионуклидов, и клеток-мишеней является важной задачей.
Цель исследования – провести аналитический обзор современного уровня знаний о гистоморфометрических характеристиках трабекулярной кости и прилегающих участков костного мозга с целью создания анатомо-морфологического базиса для построения микродозиметрической модели для расчетов доз на гемопоэтические стволовые клетки и остеобласты.
Материалы и методы: Проводился поиск опубликованных данных по структуре и минерализации костной ткани в составе трабекулярной кости, клеточному составу костного мозга, морфологии и расположению клеток в его объеме относительно поверхности кости.
Результаты исследования и обсуждение: В настоящее время морфофизиологические особенности минерализации кости и размеры соответствующих структур хорошо изучены. Поверхность трабекул покрыта слоем неминерализованного костного матрикса толщиной 1-5 мкм, который способен быстро адсорбировать радионуклиды. К этому слою прилегает слой остеобластов толщиной 1 мкм. Данные о распределении стволовых клеток в объеме костного мозга весьма ограничены. Известно, что большая часть стволовых расположена в пределах 200 мкм от поверхности трабекул. Размер клеток составляет 6-7 мкм.
Заключение: На основе существующих знаний о структуре кости и распределении в костном мозге остеогенных и гемопоэтических стволовых клеток планируется построить модель, состоящую из слоёв, включающих слой-источник и слои-мишени, описывающие остеогенные клетки и гемопоэтические стволовые клетки на различном удалении от кости.
Osteogenic and hematopoietic stem cells can be exposed to radiation during cancer radiotherapy with radiopharmaceuticals due to adsorption of radionuclides into bones. Calculation of doses to normal radiosensitive cells is important for assessing the benefit/harm ratio. Therefore, the creation of a dosimetric model of bone and bone marrow, which takes into account the microdistribution of radionuclides and target cells, is an important task.
Objective: an analytical review of the current state of knowledge about thehistomorphometric characteristics of the trabecular bone and adjacent areas of the bone marrow in order to create an anatomical and morphological basis for constructing a microdosimetric model for calculating doses to hematopoietic stem cells and osteoblasts.
Materials and Methods: A search was conducted for published data on the structure and mineralization of bone tissue in the trabecular bone, the cellular composition of the bone marrow, the morphology and location of cells in its volume relative to the bone surface.
Results and Discussion: Currently, the morphophysiological features of bone mineralization and the size of the corresponding structures are well studied. The surface of the trabeculae is covered with a layer of unmineralized bone matrix 1-5 microns thick, which is capable of rapidly adsorbing radionuclides. An adjacent layer of osteoblasts is about 1 micrometer thick. Data on the distribution of stem cells in the bone marrow volume is very limited. It is known that most of the stem cells are located within 200 micrometers from the surface of the trabeculae. The cell size is about 6-7 micrometers.
Conclusion: Based on the existing knowledge about the structure of bone and the distribution of osteogenic and hematopoietic stem cells in the bone marrow, it is planned to create a model consisting of the number of layers, including a source layer and target layers, describing osteogenic cells and hematopoietic stem cells at different distances from the bone.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.