Травматология и ортопедия России. 2021; 27: 65-74
Влияние трехмесячного приема аторвастатина и α-кальцидола на некоторые морфометрические показатели костной ткани
https://doi.org/10.21823/2311-2905-2021-27-2-65-74Аннотация
Актуальность. Остеопороз занимает четвертое место по распространенности после сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний и сахарного диабета. Все эти заболевания имеют общие патогенетические механизмы, связанные с нарушением обмена холестерола. Последние десятилетия большое распространение получило применение ингибиторов ключевого фермента синтеза холестерола — статинов, способных стимулировать остеогенез. Однако статины оказывают влияние на продукцию активной формы витамина D посредством снижения продукции тестостерона и, таким образом, снижения активности 1α-гидроксилазы. Представляется перспективным совместное использование статинов и α-кальцидола (α-К) для профилактики остеопороза.
Цель исследования— оценить влияние длительного введения аторвастатина (ATV) и α-К на морфометрические показатели роста и васкуляризацию костной ткани в эксперименте.
Материал и методы. Эксперимент проводился в течение трех месяцев на 120 лабораторных крысах-самцах, которым ежедневно внутрижелудочно вводили ATV и α-К. Через 90 дней эксперимента животных декапитировали под эфирным наркозом. Для исследования у животных отбирали правую бедренную и нижнечелюстную кости. Участки костей крыс импрегнировали серебром, декальцинировали, изготовленные гистосрезы окрашивали по Ван Гизону. Распределение исследуемых признаков оценивали по критерию Шапи-ро – Уилка. Отличия считали статистически значимыми при p<0,05.
Результаты. Установлено, что ATV, как отдельно, так и вместе с α-К, увеличивал размер вновь образованной кости в эндоостальной и периостальной зонах бедренной кос ти на 64,8; 40,4 и 15,8; 29,1% соответственно. Совместное применение ATV и α-К положительно влияло на прирост сосудов в бедренной кости (+23,4%). ATV увеличил размер вновь образованной кости с периодонтальной и вестибулярной поверхностей нижней челюсти на 18,3 и 29,5% соответственно. α-К потенцировал влияние ATV на размер вновь образованной костной ткани в периодоонтальной и вестибулярной зонах роста нижнечелюстной кости 10,1 и 15,0% соответственно. Что касается количества сосудов в костной ткани челюсти, благодаря ATV оно увеличилось на 17,2%, α-К эффекта не оказывал.
Заключение. ATV увеличивает толщину слоя вновь образованной костной ткани в зонах роста бедренной кости и нижней челюсти и увеличивает количество сосудов в челюсти. α-кальцерол увеличивает количество сосудов в костной ткани бедра и потенцирует действие ATV на зоны роста костной ткани челюсти. При совместном применении ATV и α-K они позитивно дополняют друг друга.
Список литературы
1. Пасиешвили Л.М. Остеопороз — безмолвный костный «вор».Восточноевропейский журнал внутренней и семейной медицины. 2015;(1):16-24.
2. Царенок С.Ю. Структурно-функциональные изменения миокарда у женщин с остеопорозом в сочетании с ишемической болезнью сердца.Клиницист.2017;11(3-4):50-58. doi: 10.17650/1818-8338-2017-11-3-4-50-58.
3. Буянова С.В., Осочук С.С. Влияние статинов на гормональный спектр крови и содержание холестерола в надпочечниках белых лабораторных крыс. Вестник ВГМУ. 2014;(1):31-37.
4. Калинченко С.Ю., Тюзиков И.А., Гусакова Д.А., Ворсло Л.О., Тишова Ю.А., Греков Е.А., Фомин А.М. Витамин D как новый стероидный гормон и его значение для мужского здоровья. Эффективная фарма-котерапия. 2015;(27):38-47.
5. Карпова И.С., Дубень С.А. Статины при остеопорозе: клинический обзор. Лечебное дело. 2014;(35):14-17.
6. Осочук С.С., яковлева О.С. Влияние аторвастатина и α-кальцидола на минеральный состав костной ткани зуба в эксперименте. Лабораторная диагностика. Восточная Европа.2018;7(2):250-257.
7. Walker M.K., Boberg J.R., Walsh M.T., Wolf V., Trujillo A., Duke M.S. et al. A less stressful alternative to oral gavage for pharmacological and toxicological studies in mice. Toxicol Appl Pharmacol. 2012;260(1):65-69. doi: 10.1016/j.taap.2012.01.025.
8. Коржевский Д.Э., Колос Е.А., Сухорукова Е.Г., Григорьев И.П., Карпенко М.Н. Гистохимическое определение металлов. Санкт-Петербург: СпецЛит; 2016. 63 с.
9. Callis G., Sterchi D. Decalcification of Bone: Literature Review and Practical Study of Various Decalcifying Agents. Methods, and Their Effects on Bone Histology. J Histotech. 1988;21(1):49-58. doi: 10.1179/his.1998.21.1.49.
10. Коржевский Д.Э. Морфологическая диагностика. Подготовка материала для гистологического исследования и электронной микроскопии: руководство. Санкт-Петербург: СпецЛит, 2016. 160 с.
11. Gałecki A., Burzykowski T. Linear Mixed-Effects Models Using R: A Step-by-Step Approach. New york: SpringerVerlag; 2013. 542 р.
12. Benjamini y., Hochberg y. Controlling the False Discovery Rate: A Practical and Powerful Approach to Multiple Testing. J Roy Stat Soc. 1995;57(1):289-300. doi: 10.2307/2346101.
13. Furlan P.M., Have T.T., Cary M., Zemel B., Wehrli F., Katz I.R. et al. The role of stress-induced cortisol in the relationship between depression and decreased bone mineral density. Biological Psychiatry. 2005;57(8):911-917. doi: 10.1016/j.biopsych.2004.12.033.
14. Сельская Б.Н., Мусина Л.А., Камилов Ф.Х. Влияние коллагенсодержащего препарата на морфологию кожи в эксперименте. Казанский медицинский журнал.2017;98(6):962-967.
15. Kuivaniemi H., Tromp G. Type III collagen (COL3A1): Gene and protein structure, tissue distribution and associated diseases. Gene. 2019;707:151-171. doi: 10.1016/j.gene.2019.05.003.
16. Chung I.-M., Kim y.-M., yoo M.-H., Shin M.-K., Kim C.-K., Suh S.H. Immobilization stress induces endothelial dysfunction by oxidative stress via the activation of the angiotensin II/its type I receptor pathway. Atherosclerosis. 2010;213(1):109-114. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2010.08.052.
17. Miao-Miao xu, Hao-yuan Deng, Hui-Hua Li. MicroRNA-27a regulates angiotensin II-induced vascular smooth muscle cell proliferation and migration by targeting α-smooth muscle-actin in vitro. Bioch Biophys Res Com. 2019;509(4):973-977. doi: 10.1016/j.bbrc.2019.01.047.
18. Skaletz-Rorowski A., Walsh K. Statin therapy and angiogenesis. Curr Opin Lipidol. 2003;14(6):599-603. doi: 10.1097/00041433-200312000-00008.
Traumatology and Orthopedics of Russia. 2021; 27: 65-74
The Effect of Three-Month Atorvastatin and α-Calcidol Administration on Some Bone Tissue Morphometric Parameters
https://doi.org/10.21823/2311-2905-2021-27-2-65-74Abstract
Background.Osteoporosis is the fourth most common disease after cardiovascular diseases, cancer, and diabetes. All these diseases have common pathogenetic mechanisms associated with impaired cholesterol metabolism. In recent decades, the use of the key enzyme of cholesterol synthesis inhibitors — statins, which can stimulate osteogenesis, has become widespread. However, statins affect the production of the vitamin D active form by reducing the production of testosterone and thus reducing the activity of 1α-hydroxylase. The combined use of statins and α-calcidol (α-C) for the osteoporosis prevention seems promising. The aim of the study was to evaluate the effect of long-term atorvastatin (ATV) and α-C administration on morphometric growth parameters and bone vascularization in the experiment.
Materials and Methods. The experiment was conducted for three months on 120 laboratory male rats, which were injected daily intragastrically with ATV and α-C. After 90 days of the experiment, the animals were decapitated under ether anesthesia. For the study, the right femur and jawbone were taken from the animals. The rat bone sections were impregnated with silver, decalcified, and the histosections were stained according to van Gieson. The distribution of the studied features was evaluated according to the Shapiro-Wilk test. The differences were considered statistically significant at p<0.05.
Results.It was found that ATV, both separately and together with α-C, increased the size of the newly formed bone in the endoostal and periosteal zones of the femur by 64.8; 40.4 and 15.8; 29.1%, respectively. The combined use of ATV and α-C had a positive effect on the growth of blood vessels in the femur (+23.4%). ATV increased the size of the newly formed bone from the periodontal and vestibular surfaces of the lower jaw by 18.3 and 29.5%, respectively. α-C potentiated the effect of ATV on the size of the newly formed bone tissue in the periodontal and vestibular growth zones of the mandibular bone by 10.1 and 15.0%, respectively. As for the number of vessels in the jawbone tissue, thanks to ATV, it increased by 17.2%, α-C had no effect.
Conclusion. ATV increases the thickness of the newly formed bone layer in the growth areas of the femur and jawbone and increases the number of vessels in the jawbone. α-calcidol increases the number of vessels in the bone tissue of the femur and potentiates the effect of ATV on the jawbone growth zones. The combined use of ATV and α-C shows that they positively complement each other.
References
1. Pasieshvili L.M. Osteoporoz — bezmolvnyi kostnyi «vor».Vostochnoevropeiskii zhurnal vnutrennei i semeinoi meditsiny. 2015;(1):16-24.
2. Tsarenok S.Yu. Strukturno-funktsional'nye izmeneniya miokarda u zhenshchin s osteoporozom v sochetanii s ishemicheskoi bolezn'yu serdtsa.Klinitsist.2017;11(3-4):50-58. doi: 10.17650/1818-8338-2017-11-3-4-50-58.
3. Buyanova S.V., Osochuk S.S. Vliyanie statinov na gormonal'nyi spektr krovi i soderzhanie kholesterola v nadpochechnikakh belykh laboratornykh krys. Vestnik VGMU. 2014;(1):31-37.
4. Kalinchenko S.Yu., Tyuzikov I.A., Gusakova D.A., Vorslo L.O., Tishova Yu.A., Grekov E.A., Fomin A.M. Vitamin D kak novyi steroidnyi gormon i ego znachenie dlya muzhskogo zdorov'ya. Effektivnaya farma-koterapiya. 2015;(27):38-47.
5. Karpova I.S., Duben' S.A. Statiny pri osteoporoze: klinicheskii obzor. Lechebnoe delo. 2014;(35):14-17.
6. Osochuk S.S., yakovleva O.S. Vliyanie atorvastatina i α-kal'tsidola na mineral'nyi sostav kostnoi tkani zuba v eksperimente. Laboratornaya diagnostika. Vostochnaya Evropa.2018;7(2):250-257.
7. Walker M.K., Boberg J.R., Walsh M.T., Wolf V., Trujillo A., Duke M.S. et al. A less stressful alternative to oral gavage for pharmacological and toxicological studies in mice. Toxicol Appl Pharmacol. 2012;260(1):65-69. doi: 10.1016/j.taap.2012.01.025.
8. Korzhevskii D.E., Kolos E.A., Sukhorukova E.G., Grigor'ev I.P., Karpenko M.N. Gistokhimicheskoe opredelenie metallov. Sankt-Peterburg: SpetsLit; 2016. 63 s.
9. Callis G., Sterchi D. Decalcification of Bone: Literature Review and Practical Study of Various Decalcifying Agents. Methods, and Their Effects on Bone Histology. J Histotech. 1988;21(1):49-58. doi: 10.1179/his.1998.21.1.49.
10. Korzhevskii D.E. Morfologicheskaya diagnostika. Podgotovka materiala dlya gistologicheskogo issledovaniya i elektronnoi mikroskopii: rukovodstvo. Sankt-Peterburg: SpetsLit, 2016. 160 s.
11. Gałecki A., Burzykowski T. Linear Mixed-Effects Models Using R: A Step-by-Step Approach. New york: SpringerVerlag; 2013. 542 r.
12. Benjamini y., Hochberg y. Controlling the False Discovery Rate: A Practical and Powerful Approach to Multiple Testing. J Roy Stat Soc. 1995;57(1):289-300. doi: 10.2307/2346101.
13. Furlan P.M., Have T.T., Cary M., Zemel B., Wehrli F., Katz I.R. et al. The role of stress-induced cortisol in the relationship between depression and decreased bone mineral density. Biological Psychiatry. 2005;57(8):911-917. doi: 10.1016/j.biopsych.2004.12.033.
14. Sel'skaya B.N., Musina L.A., Kamilov F.Kh. Vliyanie kollagensoderzhashchego preparata na morfologiyu kozhi v eksperimente. Kazanskii meditsinskii zhurnal.2017;98(6):962-967.
15. Kuivaniemi H., Tromp G. Type III collagen (COL3A1): Gene and protein structure, tissue distribution and associated diseases. Gene. 2019;707:151-171. doi: 10.1016/j.gene.2019.05.003.
16. Chung I.-M., Kim y.-M., yoo M.-H., Shin M.-K., Kim C.-K., Suh S.H. Immobilization stress induces endothelial dysfunction by oxidative stress via the activation of the angiotensin II/its type I receptor pathway. Atherosclerosis. 2010;213(1):109-114. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2010.08.052.
17. Miao-Miao xu, Hao-yuan Deng, Hui-Hua Li. MicroRNA-27a regulates angiotensin II-induced vascular smooth muscle cell proliferation and migration by targeting α-smooth muscle-actin in vitro. Bioch Biophys Res Com. 2019;509(4):973-977. doi: 10.1016/j.bbrc.2019.01.047.
18. Skaletz-Rorowski A., Walsh K. Statin therapy and angiogenesis. Curr Opin Lipidol. 2003;14(6):599-603. doi: 10.1097/00041433-200312000-00008.
