Мінеральна щільність великогомілкової кістки за умови моделювання глюкокортикоїд-індукованого остеопорозу та впливу загальної вібрації: експериментальне дослідження

Автор(и)

  • Н. Костишин канд.мед.наук, асистент кафедри нормальної фізіології Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького, м. Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.24061/2413-0737.XXV.2.98.2021.10

Ключові слова:

кісткова тканина; мінеральна щільність; загальна вібрація; рентгенівська денситометрія

Анотація

Мета роботи – дослідити вплив механічних коливань у вигляді високочастотної загальної вібрації на мінеральну щільність великогомілкової кістки щурів, які отримували глюкокортикоїди.
Матеріал і методи. П’ятдесят чотири статево-зрілі самці щурів Wistar були рандомізовані до трьох груп: контрольна, дослідна група І – щури, які отримували метилпреднізолон, та дослідна група ІІ - метилпреднізолон із загальною вібрацією. Щури двох дослідних груп отримували метилпреднізолон у дозі 3 мг/кг через день, протягом 24 тижнів. Група ІІ додатково піддавалася загальній вертикальній вібрації (50 Гц, з рівнем віброприскорення 0,3 g) протягом 30 хв на день, п’ять днів на тиждень протягом всього експерименту. Мінеральну щільність оцінювали за допомогою КТ-денситометрії на 8-16-24-й тижні дослідження.
Результати. Найбільша втрата кісткової тканини спостерігалася в дослідній групі I на 16-й та 24-й тижні експерименту, яка зменшилася на 18,6 % та 20,8% відповідно, порівняно з групою контролю. У дослідній групі ІІ показник кісткової щільності статистично не знижувався на 8-й тиждень нашого дослідження, проте на 16-й тиждень зменшувався на 16,3 %; а на 24-й тиждень − на -23,5 % відповідно до групи контролю. Щільність кортикального шару кісткової тканини не змінювалася статистично в дослідних групах по відношенню до групи контролю.
Висновки. Наше дослідження продемонструвало, що механічні коливання високої частоти здатні частково пригнічувати шкідливі наслідки впливу метилпреднізолону на мінеральну щільність кісток у щурів. Оскільки глюкокортикоїди є важливою причиною вторинного остеопорозу у людей, механічна стимуляція у вигляді фізичних навантажень та тренувань здатна запобігти втраті кісткової тканини та стимулювати формування кісток.

Посилання

Sözen T, Özışık L, Başaran NÇ. An overview and management of osteoporosis. Eur J Rheumatol. 2017;4(1):46-56.

Khosla S, Monroe DG. Regulation of bone metabolism by sex steroids. Cold Spring Harb Prspect Med. 2018;8(1):a031211. DOI: 10.1101/cshperspect.a031211.

Ohnaka K. Aging and homeostasis. Sex hormones and aging. Clin Calcium. 2017;27(7):947-54.

Pichler K, Loreto C, Leonardi R, Reuber T, Weinberg AM, Musumeci G. RANKL is downregulated in bone cells by physical activity (treadmill and vibration stimulation training) in rat with glucocorticoid-induced osteoporosis. Histol Histopathol. 2013;28(9):1185-96. DOI: 10.14670/HH-28.1185.

Thulkar J, Singh S, Sharma S, Thulkar T. Preventable risk factors for osteoporosis in postmenopausal women: Systematic review and meta-analysis. J Midlife Health. 2016;7(3):108-13. DOI: 10.4103/0976-7800.191013.

Compston J. Glucocorticoid-induced osteoporosis: an update. Endocrine. 2018;61(1):7-16. DOI: 10.1007/s12020-018-1588-2.

Buckley L, Humphrey MB. Glucocorticoid-induced osteoporosis. N Engl J Med. 2018;379(26):2547-56.

Leib ES, Winzenrieth R. Bone status in glucocorticoid-treated men and women. Osteoporosis International. 2016;27(1):39-48.

Sousa LT, Moura EV, Queiroz AL, Val D, Chaves H, Lisboa M, et al. Effects of glucocorticoid-induced osteoporosis on bone tissue of rats with experimental periodontitis. Arch Oral Biol. 2017;77:55-61. DOI: 10.1016/j.archoralbio.2017.01.014.

De Souza Balbinot G, Leitune VB, Ponzoni D, Collares FM. Bone healing with niobium-containing bioactive glass composition in rat femur model: A micro-CT study. Dent Mater. 2019;35(10):1490-97. DOI: 10.1016/j.dental.2019.07.012.

Kostyshyn N, Kulyk Y, Kostyshyn L, Gzhegotskyi M. Metabolic and Structural Response of Bone to Whole-Body Vibration in Obesity and Sedentary Rat Models for Osteopenia. Romanian Journal of Diabetes Nutrition and Metabolic Diseases. 2020;27(3):200-8.

Iwamoto J, Seki A, Takeda T, Sato Y, Yamada H, Shen CL, et al. Preventive effects of risedronate and calcitriol on cancellous osteopenia in rats treated with high - glucocorticoid dose. Exp Anim. 2006;55(4):349-55. DOI: 10.1538/expanim.55.349.

Oxlund H, Ortoft G, Thomsen JS, Danielsen CC, Ejersted C, Andreassen TT. The anabolic effect of PTH on bone is attenuated by simultaneous glucocorticoid treatment. Bone. 2006;39(2):244-52. DOI: 10.1016/j.bone.2006.01.142.

Lam TP, Ng BW, Cheung LH, Lee KM, Qin L, Cheng JY. Effect of whole body vibration (WBV) therapy on bone density and bone quality in osteopenic girls with adolescent idiopathic scoliosis: a randomized, controlled trial. Osteoporos Int. 2013;24(5):1623-36. DOI: 10.1007/s00198-012-2144-1.

Huang CC, Tseng TL, Huang WC, Chung YH, Chuang HL, Wu JH. Whole-body vibration training effect on physical performance and obesity in mice. Int J Med Sci. 2014;11(12):1218-27. DOI: 10.7150/ijms.9975.

Minematsu A, Nishii Y, Imagita H, Sakata S. Whole body vibration at low-frequency can increase trabecular thickness and width in adult rats. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2019;19(2):169-77.

Kostyshyn NM, Gzhegotskyi MR. Influence of whole body vibration on structural properties of bone in conditions of obesity and limited mobility. Experimental and Clinical Physiology and Biochemistry. 2020;90(2):14-20.

Kostyshyn NM, Grzegotsky MR, Servetnyk MI. Assessment of structural and functional condition of rats bone tissue under the influence of various parameters of vibration. Current Issues in Pharmacy and Medical Sciences. 2018;31(3):148-53.

Judex S, Lei X, Han D, Rubin C. Low-magnitude mechanical signals that stimulate bone formation in the ovariectomized rat are dependent on the applied frequency but not on the strain magnitude. Journal of Biomechanics. 2006;40(6):1333-39.

Beck BR. Vibration therapy to prevent bone loss and falls: mechanisms and efficacy. Curr Osteoporos Rep. 2015;13(6):381-9. DOI: 10.1007/s11914-015-0294-8.

Shevchuk LI, Aftanasiv IS, Strogan OI, Starchevskyi VL. Low-frequency veroresonant cavitators. Lviv: Lviv Polytechnic Publishing House; 2013. 173 p.

Cory E, Nazarian A, Entezari V, Vartanians V, Müller R, Snyder BD. Compressive axial mechanical properties of rat bone as functions of bone volume fraction, apparent density and micro-ct based mineral density. J Biomech. 2010;43(5):953-60. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2009.10.047.

Bagi CM, Hanson N, Andresen C, Pero R, Lariviere R, Turner CH, et al. The use of micro-CT to evaluate cortical bone geometry and strength in nude rats: correlation with mechanical testing, pQCT and DXA. Bone. 2006;38(1):136-44. DOI: 10.1016/j.bone.2005.07.028.

Parsa A, Ibrahim N, Hassan B, van der Stelt P, Wismeijer D. Bone quality evaluation at dental implant site using multislice CT, micro-CT, and cone beam CT. Clin Oral Implants Res. 2015;26(1):e1-e7. DOI: 10.1111/clr.12315.

Lin S, Huang J, Zheng L, Liu Y, Liu G, Li N, et al. Glucocorticoid-induced osteoporosis in growing rats. Calcif Tissue Int. 2014;95(4):362-73. DOI: 10.1007/s00223-014-9899-7.

Minematsu A, Nishii Y, Imagita H, Sakata S. Whole body vibration at low-frequency can increase trabecular thickness and width in adult rats. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2019;19(2):169-77.

de Oliveira ML, Bergamaschi CT, Silva OL, Nonaka KO, Wang CC, Carvalho AB, et al. Mechanical vibration preserves bone structure in rats treated with glucocorticoids. Bone. 2010;46(6):1516-21. DOI: 10.1016/j.bone.2010.02.009.

Kostyshyn NM, Kostyshyn LP, Servetnyk MI, Grzegotsky MR. The Peculiarities of Remodelling Muscle Tissue of Rats Under the Vibration Influence. Prilozi (Makedonska akademija na naukite i umetnostite. Oddelenie za medicinski nauki). 2019;40(1):59-65.

Musumeci G, Loreto C, Leonardi R, Castorina S, Giunta S, Carnazza ML, et al. The effects of physical activity on apoptosis and lubricin expression in articular cartilage in rats with glucocorticoid-induced osteoporosis. J Bone Miner Metab. 2013;31(3):274-84. DOI: 10.1007/s00774-012-0414-9.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-08-26

Номер

Розділ

ОРИГІНАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ