Učinkovitost sevelamera na koštanu masu u štakorskom modelu osteoporoze [The effect of sevelamer on the bone volume in the rat model of osteoporosis]

Drača, Nataša (2013) Učinkovitost sevelamera na koštanu masu u štakorskom modelu osteoporoze [The effect of sevelamer on the bone volume in the rat model of osteoporosis]. PhD thesis, Sveučilište u Zagrebu.

Preview

PDF Download (2MB) | Preview

Abstract

Sevelamer hydrochloride is a calcium free, nonabsorbable phosphate binder. It reduces phosphate intestinal absorption, thus lowering phosphate serum levels, Ca x P product, PTH, which consequently lowers vascular calcification and improves trabecular bone mineral density (BMD) in hemodialysis patients. Sevelamer’s effect on the bone in the rat model of osteoporosis was investigated. Sevelamer HCl of 3% was given to rats for 12 weeks, one month after ovariectomy (OVX) and in sham animals without OVX through 25 weeks. Sevelamer restored lost bone in the osteoporotic OVX rats which was confirmed by in vivo and ex vivo BMD measurements, microCT, histology and dynamic histomorphometry. Sevelamer improved the biomechanical bone parameters. It stimulated the osteoblasts’ and reduced the osteoclasts’ differentiation. Sevelamer increased osteocalcin and decreased C telopeptide. It decreased serum phosphorus and magnesium, slightly increased calcium, and PTH and FGF-23 levels were not significantly changed as compared to OVX. Sevelamer had a profound impact on serum proteome profile in OVX rats demonstrated by SELDI-TOF MS analysis and 2-D electrophoresis. Sevelamer showed a systemic effect on the bone remodelling, increased bone volume, improved microarchitecture and strength, by affecting both bone formation and resorption, which makes it a potential novel medicine for the osteoporosis.

Abstract in Croatian

Sevelamer hidroklorid (HCl)(Renagel®, Genzyme) fosfatni je vezač koji ne sadrži kalcijeve soli, ne apsorbira se u probavnoj cijevi niti razgrađuje u crijevima. Sevelamer- HCl učinkovito smanjuje crijevnu apsorpciju fosfata, smanjujući tako koncetraciju fosfata u serumu, zatim smanjuje koncetraciju kalcijevog i fosfatnog (Ca x P) produkta te sekreciju paratiroidnog hormona (PTH-a), smanjuje kalcifikaciju aorte i koronarnih arterija te povećava gustoću trabekularne kosti u pacijenata s kroničnom bubrežnom insuficijencijom. U pacijenata liječenih sevelamerom primjećena je također smanjena razina C-reaktivnog proteina (CRP) u serumu, smanjen ukupni i LDL kolesterol, te povećana razina HDL kolesterola. Ovim istraživanjem prikazan je utjecaj sevelamera na kost u štakorskom modelu osteoporoze. Terapija sevelamer-HCl-om u koncentraciji od 3% davana je štakorima mjesec dana nakon ovarijektomije (OVX), kad se razvila osteopenija, kroz 12 tjedana u skupinama (1) Sham; (2) OVX; (3) OVX + sevelamer 3% (n=15 u svim grupama); odnosno sham životinjama iste starosti kroz 25 tjedana u skupinama 1) Sham; (2) Sham + sevelamer 3% (n=10 u svim grupama). Sevelamer je vratio izgubljenu kost u osteopeničnih OVX štakora. U 12. tjednu pokusa, in vivo koštana mineralna gustoća [BMD (engl.bone mineral density)] stražnjih udova i lumbalne kralješnice bila je veća za 4%, a totalni tjelesni BMD za 3% u štakora tretiranih sevelamerom u usporedbi sa OVX štakorima. Ex vivo denzitometrijska (DEXA) mjerenja pokazala su povećani BMD femura za 7%, tibije za 10%, i lumbalne kralješnice za 9%. U sham pokusu in vivo BMD mjerenja stražnjih udova i lumbalne kralješnice pokazala su statistički značajnu razliku u usporedbi sa sham štakorima tek na kraju 24. tjedna uzimanja sevelamera, kada je BMD stražnjih udova porastao za 5% te lumbalne kralješnice za 6% u usporedbi sa netretiranim sham životinjama. MicroCT mjerenja distalnog femura pokazala su povećani koštani volumen/trabekularni volumen (BV/TV) za 51%, broj trabekula (Tr. Nm) za 43%, te debljinu trabekula (Tr. Th) za 9%. Smanjen faktor stvaranja trabekula (TBPf) i strukturalni indeks (SMI) dodatno su potvrdili da sevelamer povećava koštanu strukturu i povezanost trabekularne kosti. Značajno je bilo i povećanje u debljini korteksa (Co. Th.) za 16%. Histološka analiza potvrdila je microCT rezultate, sevelamer je povećao koštani volumen (BV) trabekularne kosti, Tr. Nm , Tr. Th, a smanjio trabekularnu razdvojenost (Tr. Sp). Dinamička histomorfometrija pokazala je 103% veće odlaganje minerala u kostima štakora tretiranih sevelamerom, a brzina koštanog stvaranja bila je povećana za 25% u odnosu na OVX štakore. Biomehaničke karakteristike kortikalne i trabekularne kosti dijafize odnosno distalne metafize femura mjerene „3 point bending“ testom i testom indentacije pokazala su da je sevelamer poboljšao trabekularne koštane parametre u usporedbi sa OVX štakorima, ali ne do mjere mehaničkih karakteristika sham životinja. Naši rezultati u sham životinja tretiranih sevelamerom 3% pokazali su da je sevelamer imao primarni učinak na trabekularnu kost. Djelovanje sevelamera na stanice koštane pregradnje bilo je dvojako. Liječenje sevelamerom OVX štakora potiče ex vivo diferencijaciju mezenhimalnih matičnih stanica koštane srži u staničnu liniju osteoblasta (70%) u usporedbi sa stanicama izoliranim iz koštane srži OVX štakora, te smanjuje broj apoptotičkih osteoblasta za 37% u usporedbi s osteoblastima iz koštane srži OVX životinja. RANKL (receptor aktivator nuklearnog faktora -ĸB ligand) -inducirana diferencijacija osteoklasta iz hematopoetskih stanica koštane srži reducirana je 48% u OVX štakora liječenih sevelamerom. Na broj apoptotočkih osteoklasta, sevelamer nije imao utjecaja. Nadalje, sevelamer povećava serumski osteokalcin, biljeg koštane izgradnje za 7%, te smanjuje kolagenski C telopeptid, biljeg koštane razgradnje za 28%, u usporedbi sa OVX štakorima. Terapija sevelamerom snizila je razinu serumskog fosfata za 20% i magnezija za 10% u odnosu na OVX štakore. Razina serumskog kalcija bila je nešto viša u odnosu na OVX štakore (3.3%), međutim bez statistički značajne razlike u odnosu na sham. PTH I FGF 23 vrijednosti u serumu odgovorni za homeostazu kalcija i fosfata nisu bili značajno promijenjeni u štakora tretiranih sevelamerom. Sevelamer ima sistemski učinak na ukupne serumske proteine u OVX životinja što smo pokazali serumskom proteomskom analizom pomoću SELDI-TOF masene spektrofotometrije (MS). Identificirana je podskupina od 30% (20 od 69) biljega na koje sevelamer utječe (povisuje odnosno snizuje njihovu ekspresiju). Sevelamer je vratio ekspresiju tih proteina na razinu ekspresije sham životinja. 2-D elektroforezom i HPLC/MS/MS analizom serumskih proteina identificirani su haptoglobin, glutation peroksidaza-3, i retinol vežući protein-4. Terapija sevelamerom povećala je i stabilizirala razinu tih proteina u OVX štakorima. Dokazano je da su ti proteini povezani s upalom, ishemijom te oksidativnim stresom u stanicama što potvrđuje da sevelamer ima mogući učinak protiv sistemske upale. Zaključno, u ovoj disertaciji pokazano je na štakorskom modelu osteoporoze da sevelamer ima izraženi sistemski učinak na koštanu pregradnju, povećava koštani volumen, mikroarhitekturu i koštanu jakost, djelujući dvojako anabolički i antiresorptivno, bez štetnih nuspojava. Te karakteristike, te već registrirana uporaba u kliničkoj praksi klasificiraju sevelamer kao novi potencijalni lijek za osteoporozu, odnosno klinička istraživanja na tom području.

Actions (login required)

View Item

Downloads