Мобильная версия

Журнал «Боль. Суставы. Позвоночник» 4 (20) 2015

Влияние препарата мебивид на структурно-функциональное состояние костной ткани при алиментарном остеопорозе в эксперименте

Авторы: Бруско А.Т. - ГУ «Институт травматологии и ортопедии НАМН Украины», г. Киев, Украина; Апуховская Л.И. - Институт биохимии им. А.В. Палладина НАН Украины, г. Киев, Украина; Калашников А.В., Калашников А.В. - ГУ «Институт травматологии и ортопедии НАМН Украины», г. Киев, Украина; Малик В.Д. - Полтавская областная больница им. Н.В. Склифосовского, Украина

Рубрики: Ревматология, Травматология и ортопедия

Разделы: Справочник специалиста

З метою визначення впливу на нормалізацію структурно-функціонального стану епіфізарного хряща та кісткової тканини вітчизняного комплексного препарату мебівід, що містить у складі вітамін D3 та бісфосфонат, проведено експериментальне дослідження на 30 щурах лінії Вістар масою 90 ± 5 г. Було використано аліментарну модель остеопорозу. Проводилися гістоморфологічне та остеометричне дослідження, визначалась зольність кісток. За результатами дослідження виявлено, що мебівід ефективно впливає на нормалізацію порушень структурно-функціонального стану епіфізарного хряща та кісткової тканини при аліментарному остеопорозі в щурів. Експериментальні дослідження доводять доцільність застосування комплексного препарату мебівід у лікуванні ортопедичних захворювань, що супроводжуються порушеннями повздовжнього росту, росту в товщину та структурно-функціонального стану кісткової тканини.

С целью определения воздействия на нормализацию структурно-функционального состояния эпифизарного хряща и костной ткани отечественного комплексного препарата мебивид, который имеет в составе витамин D3 и бисфосфонат, проведено экспериментальное исследование на 30 крысах линии Вистар массой 90 ± 5 г. Использовалась алиментарная модель остеопороза. Проводились гистоморфологическое и остеометрическое исследования, определялась зольность костей. По результатам исследования выявлено, что мебивид эффективно влияет на нормализацию нарушений структурно-функционального состояния эпифизарного хряща и костной ткани при алиментарном остеопорозе у крыс. Экспериментальные исследования доказывают целесообразность применения комплексного препарата мебивид в лечении ортопедических заболеваний, сопровождающихся нарушениями продольного роста, роста в толщину и структурно-функционального состояния костной ткани.

To determine the impact of domestic combined preparation mebivid containing vitamin D3 and bisphosphonate on the normalization of the structural and functional state of epiphyseal cartilage and bone tissue, we have conducted an experimental study on 30 Wistar rats weighing 90 ± 5 g. We used nutritional model of osteoporosis. Histomorphologic and osteometric studies were carried out, bone ash content was determined. The study found that mebivid effectively influences the normalization of disorders of the structural and functional state of epiphyseal cartilage and bone tissue in the nutritional osteoporosis in rats. Experimental studies demonstrate the feasibility of using a combined drug mebivid in the treatment of orthopedic diseases associated with impaired longitudinal growth, increase in thickness and structural and functional state of bone tissue.

Ключевые слова

аліментарний остеопороз, порушення росту кісток та структурно-функціонального стану кісткової тканини, препарат мебівід.

алиментарный остеопороз, нарушение роста костей и структурно-функционального состояния костной ткани, препарат мебивид.

nutritional osteoporosis, impaired bone growth and disorders of the structural and functional state of bone tissue, mebivid.

Статтю опубліковано на с. 43-47

Вступ

Порушення структурно-функціонального стану кісткової тканини (остеопенія, остеопороз) потребують тривалого комплексного лікування, часто супроводжуються переломами кісток і становлять актуальну медико-соціальну проблему [1, 10]. Поширеність цих ускладнень перебігу репаративного остеогенезу, залежно від регіону проживання, серед жінок дорівнює 20–39 %; у чоловіків — 9–13 % [11, 12].

За останні 20 років поглибилися уявлення про патогенез та особливості ремоделювання кісткової тканини. Однак, незважаючи на те, що в арсеналі практичного лікаря є різні за механізмом дії, активністю, хімічною структурою та іншими показниками препарати, кількість хворих на остеопороз зростає, що вимагає розробки нових медикаментозних засобів із метою профілактики та лікування надмірної втрати кісткової тканини [6]. Визначення механізмів розвитку остеопоротичних змін спрямовує на пошук нових протиостеопоротичних препаратів, застосування яких сприяло би відновленню структури кісткової тканини.

Препарати для профілактики та лікування остеопоротичних змін умовно складають такі групи, що:

— забезпечують позитивний кальцієвий баланс (кальцій, вітамін D та його активні метаболіти, тіазиди);

— пригнічують резорбцію кісткової тканини (естрогени, кальцитонін, бісфосфонати);

— стимулюють утворення кісткової тканини (похідні фтору, анаболічні стероїди, паратиреоїдний гормон та інші) [8].

Відомо, що остеопороз та остеопенія виникають на фоні довготривалого D-гіповітамінозу, унаслідок недостатності чи дефіциту його надходження в організм, що супроводжується порушеннями мінерального обміну та погіршенням структурно-функціонального стану кісткової тканини [2]. Достатня забезпеченість вітаміном D3 позитивно впливає на вміст у сироватці крові активного метаболіту — 1,25(ОН)2D3, який сприяє проліферації мезенхімальних стовбурових клітин, їх диференціюванню в остеобласти — клітини, що відповідають за процес кісткоутворення.

Ефективним медикаментозним засобом, що активує остеогенез і сприяє формуванню кісткової тканини, є бісфосфонати, які були запропоновані ще в XIX столітті, але для корекції кісткового метаболізму вперше застосовані в клініці лише в –60-х роках минулого століття. Підставою для медичного використання бісфосфонатів є здатність запобігати розчиненню гідроксіапатиту, знижуючи тим самим втрату кісткової маси. Тільки в –90-х роках було встановлено механізм їх дії на прикладі Fosamax (алендронат), випущеного компанією Merck [13].

Кісткова тканина постійно оновлюється, рівновага остеогенезу та остеорезорбції підтримується остеобластами, які формують кісткову тканину, та остеокластами, які її резорбують. Бісфосфонати гальмують руйнування кісток остеокластами. Кількість остеокластів регулюється шляхом апоптозу (запрограмована клітинна смерть), якому сприяють бісфосфонати [14].

Тому в науковому та практичному плані вважаємо доцільним проведення експериментального дослідження з метою визначення впливу на структурно-функціональний стан кісткової тканини вітчизняного препарату мебівід, що містить вітамін D3 і бісфосфонат.

Мета роботи — визначити в експерименті вплив комплексного препарату мебівід на структурно-функціональний стан кісткової тканини при аліментарному остеопорозі.

Матеріали та методи

Експеримент проведено на 30 щурах лінії Вістар, маса кожної тварини — 90 ± 5 г. Утримання та харчування тварин здійснювали відповідно до «Санітарних правил створення, обладнання та утримання експериментально-біологічних клінік (віваріїв)» від 06.04.1973 р. та доповнень від 04.12.1978 р. до наказу МОЗ СРСР № 163 від 10.03.1966 р. «Про добові норми харчування тварин та продуценти». У період акліматизації (тиждень) і під час експерименту тварин утримували у віварії при температурі 18–22 °С, вологості 50–60 %, природному світловому режимі «день-ніч» [9]. Підбір тварин та формування груп проводили за методом випадкових чисел [5].

Поставлено 3 групи експерименту. У кожну групу дослідів взято 10 щурів. Контрольну (першу) групу щурів утримували в звичайних умовах віварію на повноцінній дієті протягом 60 днів; другу групу тварин — протягом 60 днів на D-гіповітамінозній дієті, тварин третьої групи — протягом 30 днів на D-гіповітамінозній дієті, після якої упродовж наступних 30 днів щоденно перорально вводили 0,1 мл дослідного комплексного препарату мебівід. Цей препарат уводили за допомогою зонду внутрішньошлунково один раз на добу в дозі 66,7 МО вітаміну D3 та 6,7 мг бісфосфонату (динатрієва сіль метилендифосфонової кислоти). Із досліду тварин виводили шляхом декапітації під ефірним наркозом, забирали стегнові та великогомілкові кістки.

Після видалення м’яких тканин проводили остеометричне дослідження стегнової та великогомілкової кісток, для чого використовували штангенциркуль (точність вимірювання 0,1 мм). Виміри кісток проводили у фронтальній площині за стандартною методикою та визначали такі показники: загальна довжина; ширина дистального епіметафіза стегнової та проксимального епіметафіза великогомілкової кісток.

Після спалювання великогомілкової кістки визначали масу золи, зольність, хімічним методом — вміст кальцію та фосфору та їх співвідношення.

Для проведення гістологічних досліджень кістки розтинали на поперечні шматочки, які фіксували в 10% розчині формаліну, знежирювали, зневоднювали в спиртах наростаючої міцності та спирт-ефірі, заливали на блоки в целоїдин. Гістологічні зрізи забарвлювали гематоксиліном і еозином, а також пікрофуксином за ван Гізоном.

Отримані цифрові показники піддавали статистичному опрацюванню [3, 4, 7].

Результати та обговорення

Результати впливу препарату мебівід на мінеральний обмін кісткової тканини наведено у табл. 1.

За даними табл. 1, при аліментарному остеопорозі знижується зольність великогомілкової кістки на 34 % та на 25 і 19 % — вміст кальцію та фосфору в золі порівняно з їх умістом у кістках контрольних тварин. Тобто отримані результати свідчать про порушення мінерального обміну кісткової тканини за умов аліментарного остеопорозу. При введенні щурам з остеопорозом дослідного препарату зростає зольність кісткової тканини на 28 % та відповідно на 27 і 23 % — вміст кальцію та фосфору в золі, показники яких досягають величин у контрольних тварин. Отже, отримані результати свідчать, що застосування препарату мебівід нормалізує мінеральний обмін в організмі щурів.

Беручи до уваги позитивний вплив складових компонентів препарату на мінеральну активність обміну кісткової тканини, вважали доцільним дослідити вплив комплексного препарату мебівід на структурно-функціональний стан кісткової тканини. Для цього були проведені порівняльні остеометричні та гістоморфологічні дослідження.

У табл. 2 наведено результати впливу препарату на остеометричні показники кісткової тканини.

Порівняльний аналіз остеометричних даних свідчить, що при аліментарному остеопорозі в щурів із незакінченим ростом вірогідно (р ≤ 0,05) порушується ріст стегнової та великогомілкової кісток як у довжину, так і у товщину. Призначення щурам протягом місяця препарату мебівід позитивно впливає на показники росту кісток. Про це свідчать вірогідні відмінності (р ≤ 0,05) морфометричних показників цих кісток у групі щурів з аліментарним остеопорозом та в групі тварин, які останні 30 діб отримували препарат мебівід.

Дані остеометричних досліджень підтверджуються й результатами гістоморфологічних спостережень (рис. 1 і 2).

Показано, що в тварин з аліментарним остеопорозом порівняно з тваринами контрольної групи (рис. 1 і 2) відбувається зміна структурно-функціональної організації як кісткової тканини, так і епіфізарного хряща. У кістковій тканині діафіза при аліментарному остеопорозі відзначали порушення формування зовнішніх і внутрішніх загальних оточуючих кісткових пластин та іноді їх, особливо внутрішніх, відсутність (рис. 1б). Середній остеонний шар також зазнавав перебудови, що характеризувалась збільшенням кількості та розширенням центральних судинних і пронизних каналів, а також посиленням рисунку ліній цементування, що свідчить про порушення метаболізму кісткової тканини. Інтегральним структурним показником цих порушень є загальне потоншення шару компактної кісткової тканини стегнової та великогомілкової кісток.

В епіфізарному хрящі кісток, що формують колінний суглоб, також відбувається порушення структури та функції на фоні аліментарного остеопорозу, що призводить до розладу повздовжнього росту та росту кісток у товщину. Гістологічно в тварин виявляли потовщення епіфізарного хряща переважно за рахунок зони гіпертрофованих хрящових клітин (рис. 2б). Крім того, в епіфізарному хрящі з’являлись поширені безклітинні ділянки. Зону первинної спонгіози практично не виявляли, що свідчить про порушення функції остеогенезу.

Застосування препарату мебівід, за даними гістологічного дослідження, призводить до відновлення структурно-функціональної організації компактної кісткової тканини та епіфізарного хряща (рис. 1в, рис. 2в). Шар компактної кісткової тканини потовщувався, відновлювалася структура зовнішніх і внутрішніх загальних оточуючих кісткових пластинок й остеонного шару діафіза. Висота епіфізарного хряща зменшувалась, з’являвся шар первинної спонгіози на фоні потовщених кісткових перекладок вторинної спонгіози.

Отже, наші дослідження довели ефективний вплив вітчизняного комплексного препарату мебівід на нормалізацію структурно-функціонального стану кісткової тканини, епіфізарного хряща, ріст кістки та формування кісткової тканини при викликаному експериментальному аліментарному остеопорозі.

Висновки

1. Препарату мебівід властива висока здатність до нормалізації порушень структурно-функціонального стану й функції епіфізарного хряща та кісткової тканини внаслідок аліментарного остеопорозу в експерименті.

2. Проведені експериментальні дослідження доводять доцільність застосування комплексного препарату мебівід при лікуванні ортопедичних захворювань, що супроводжуються порушеннями росту кісток, структурно-функціонального стану епіфізарного хряща та кісткової тканини.

Список литературы

1. Беневоленская Л.И. Остеопороз. Диагностика, профилактика и лечение (клинические рекомендации) / Л.И. Беневоленская, О.М. Лесняк. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. — 176 с.

2. Витамин D и костная система / [Г.В. Гайко, А.Т. Бруско, А.В. Калашников и др.]. — К.: ООО «Книга-Плюс», 2008. — 147 с.

3. Гланц С. Медико-биологическая статистика / С. Гланц; [перевод с англ.]. — М.: Практика, 1998. — 459 с.

4. Климовицкий В.Г. Применение математической статистики в медико-биологических исследованиях / В.Г. Климовицкий, А.В. Колодежный, Н.А. Вертыло. — Донецк: Донеччина, 2004. — 216 с.

5. Лапач С.Н. Статистические методы в биологических исследованиях с использованием Excel / С.Н. Лапач, А.В. Чубенко, П.Н. Бабич. — К.: Морион, 2000. — 320 с.

6. Михайлов Е.Е. Частота новых случаев переломов позвонков в популяционной выборке лиц в возрасте 50 лет и старше: Тезисы Российского конгресса по остеопорозу / Е.Е. Михайлов, Н.М. Мылов. — Ярославль: Литера, 2003. — С. 63.

7. Мінцер О.П. Інформаційні технології в охороні здоров’я і практичній медицині: [у 10 кн.]: Оброблення клінічних і експериментальних даних у медицині: навч. посіб., кн. 5 / О.П. Мінцер, Ю.В. Вороненко, В.В. Власов. — К.: Вища школа, 2003. — 350 с.

8. Насонов Е.Л. Профилактика и лечение остеопороза: современное состояние проблемы / Е.Л. Насонов // Русский медицинский журнал. — 1998. — № 6. — С. 1176-1180.

9. Науково-практичні рекомендації з утримання лабораторних тварин та робота з ними / [Ю.М. Кожем’якін, О.С. Хромов, М.А. Філоненко, Г.А. Сайдетдінова]. — К.: Авіценна, 2002. — 156 с.

10. Остеопороз и заболевания опорно-двигательного аппарата / Гайко Г.В., Рыбачук О.И., Крысь-Пугач А.П. и др. // Вісник ортопедії, травматології та протезування. — 2001. — № 3. — С. 5-9.

11. Поворознюк В.В. Остеопороз у населення України: фактори ризику, клініка, діагностика, профілактика і лікування / В.В. Поворознюк: Автореф… дис. д-ра мед. наук: 14.01.21, Київськ. НДІ ортопедії. — К., 1998. — 48 с.

12. Поворознюк В.В. Захворювання кістково-м’язової системи в людей різного віку (вибрані лекції, огляди, статті) / В.В. Поворознюк: у 4 томах. — 2014. — Т. 4. — 672 с.

13. Fleisch H. Development of bisphosphonates / H. Fleisch // Breast Cancer Res. — 2002. — № 4, Vol. 1. — P. 30-34.

14. Weinstein R.S. Giant osteoclast formation and long-term oral bisphosphonate therapy / R.S. Weinstein, P.K. Robertson, S.C. Manolagas // N. Engl. J. Med. — 2009. — № 360. — P. 53-62.