Вплив механічних стимулів та золедронової кислоти на морфологічну структуру стегнової кістки за умови моделювання ожиріння та обмеженої рухомості у щурів
DOI:
https://doi.org/10.24061/2413-0737.XXVI.4.104.2022.2Ключові слова:
ремоделювання кістки; мінеральна щільність кістки; остеопороз; скануюча електронна мікроскопія; гістологія кісткиАнотація
Мета роботи – дослідження довгострокового впливу механічних стимулів та бісфосфонату - золедронової кислоти на морфологічну структуру та мінеральну щільність стегнової кістки у щурів.
Матеріал і методи. Щурів розподіляли на контрольну та три дослідні групи: I група – висококалорійна дієта + обмежена рухомість (ВКД + ОР), II група – ВКД + ОР + загальна вібрація (50 Гц, 3 м/с2), IIІ група – ВКД + ОР + введення золедронової кислоти (ВКД + ОР + Зол., у дозі 0,025 мг/кг). Проводили визначення мінеральної щільності кісткової тканини, скануюча електронна мікроскопія трабекул та імуногістологічне дослідження.
Результати. Застосування моделі висококалорійної дієти з обмеженою рухомістю призводить до втрати мінерального компонента трабекул до 16,2%, а трабекулярний шар стоншувався до 13,9% до групи контролю, розширювалися міжтрабекулярні проміжки. Під впливом загальної вібрації спостерігалося зростання МЩКТ у стегні до групи ВКД + ОР, а щільність кісткової тканини зберігається на рівні контролю до 16-го тижня експерименту. У групі ІІІ зростала швидкість формування кістки, показник об’єму кістки до об'єму трабекул були значно вищими порівняно з групою ВКД + ОР, починаючи через 8 тижнів на 8,1% і на 13% наприкінці експерименту відповідно.
Висновки. Висококалорійна дієта з обмеженою рухомістю знижує мінеральну щільність трабекул стегнової кістки. Золедронова кислота ефективно покращує мінералізацію, проте призводить до порушення морфології пластинки росту кістки. Результати досліджень вказують на те, що ЗВ може бути ефективним нефармакологічним методом підтримки стану кістки в молодих осіб.
Посилання
Sen EI, Esmaeilzadeh S, Eskiyurt N. Effects of whole-body vibration and high impact exercises on the bone metabolism and functional mobility in postmenopausal women. J Bone Miner Metab. 2020;38(3):392-404. DOI: 10.1007/s00774-019-01072-2.
Chen J, Ruan H, Liu Y, Bao J, Xu H, Yao M, et al. Therapeutic effects of whole-body vibration on fracture healing in ovariectomized rats: a systematic review and meta-analysis. Menopause. 2018;26(6):677-86. DOI: 10.1097/GME.0000000000001285.
Gkastaris K, Goulis DG, Potoupnis M, Anastasilakis AD, Kapetanos G. Obesity, osteoporosis and bone metabolism. J Musculoskelet Neuronal Interact. 2020;20(3):372-81.
Yarrow JF, Toklu HZ, Balaez A, Phillips EG, Otzel DM, Chen C, et al. Fructose consumption does not worsen bone deficits resulting from high-fat feeding in young male rats. Bone. 2016;85:99-106. DOI: 10.1016/j.bone.2016.02.004.
Marmonti E, Busquets S, Toledo M, Ricci M, Beltrà M, Gudiño V, et al. A rat immobilization model based on cage volume reduction: A physiological model for bed rest? Front. Physiol. 2017;8:184.
Tadano S, Giri B. X-ray diffraction as a promising tool to characterize bone nanocomposites. Sci Technol Adv Mater. 2011;12(6):064708.
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):200-08.
Turcotte AF, O’Connor S, Morin SN, Gibbs JC, Willie BM, Jean S, et al. Association between obesity and risk of fracture, bone mineral density and bone quality in adults: A systematic review and meta-analysis. PloS One. 2021;16(6):e0252487.
Tomaszewska E, Muszyński S, Donaldson J, Dobrowolski P, Chand DK, Tomczyk-Warunek A, et al. Femoral µCT Analysis, Mechanical Testing and Immunolocalization of Bone Proteins in β-Hydroxy β-Methylbutyrate (HMB) Supplemented Spiny Mouse in a Model of Pregnancy and Lactation-Associated Osteoporosis. J Clin Med. 2021;10(21):4808.
Wessel JH, Dodson TB, Zavras AI. Zoledronate, smoking, and obesity are strong risk factors for osteonecrosis of the jaw: a case-control study. J Oral Maxillofac Surg. 2008;66(4):625-31. DOI: 10.1016/j.joms.2007.11.032.
Wang B, Zhan Y, Yan L, Hao D. How zoledronic acid improves osteoporosis by acting on osteoclasts. Front. Pharmacol. 2022;13:941-61.
Kostyshyn NM, Gzhegotskyi MR, Kostyshyn LP, Mudry SI. Effect of zoledronic acid on bone nanocomposites organization and prevention of bone mineral density loss in ovariectomized rats. Drug Metabolism and Personalized Therapy. 2021;36(3):239-45. DOI: 10.1515/dmpt-2020-0187.
Black DM, Reid IR, Napoli N, Ewing SK, Shiraki M, Nakamura T, et al. The Interaction of Acute‐Phase Reaction and Efficacy for Osteoporosis After Zoledronic Acid: HORIZON Pivotal Fracture Trial. J Bone Miner Res. 2022;37(1):21-8. DOI: 10.1002/jbmr.4434.
Dall'Ara E, Varga P, Pahr D, Zysset P. A calibration methodology of QCT BMD for human vertebral body with registered micro-CT images. Med Phys. 2011;38(5):2602-8. DOI: 10.1118/1.3582946.
Shah FA, Ruscsák K, Palmquist A. 50 years of scanning electron microscopy of bone – a comprehensive overview of the important discoveries made and insights gained into bone material properties in health, disease, and taphonomy. Bone Research. 2019;7(1):1-15.
Boyde A. Scanning electron microscopy of bone. Bone Research Protocols. Humana Press: New York, NY; 2019. p. 571-616.
Schneider CA, Rasband WS, Eliceiri KW. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 2012;9:671-75.
Chen H, Zhou X, Fujita H, Onozuka M, Kubo KY. Age-related changes in trabecular and cortical bone microstructure. Int J Endocrinol. 2013;2013:213234. DOI: 10.1155/2013/213234.
McGee-Lawrence ME, Wenger KH, Misra S, Davis CL, Pollock NK, Elsalanty M, et al. Whole-body vibration mimics the metabolic effects of exercise in male leptin receptor-deficient mice. Endocrinology. 2017;158(5):1160-71. DOI: 10.1210/en.2016-1250.
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.
Liu Y, Côté MM, Cheney MC, Lindeman KG, Rushin CC, Hutter MM, et al. Examining zoledronic acid for the prevention of bone loss in patients receiving bariatric surgery. Bone Rep. 2021;14:100760.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Н.М. Костишин, І.В. Лопатенко, Р.Я. Серкіз, М.І. Жила
Ця робота ліцензованаІз Зазначенням Авторства 3.0 Міжнародна.
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
