CC BY
44
УДК 616.31-042.2
Р.Ю. ИЛЬИНА1, Р.Г. КАРИМОВА2, Л.Р. МУХАМЕДЖАНОВА3, Л.Е. ЗИГАНШИНА4
казанская государственная медицинская академия — филиал РМАНПО МЗ РФ, 420012, г. Казань, ул. Бутлерова, д. 36
2Казанская государственная академия ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана, 420029, г. Казань, Сибирский тракт, д. 35
3Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова, 428015, г. Чебоксары, Московский пр-т, д. 15
"Казанский (Приволжский) федеральный университет, 420008, Казань, ул. Кремлевская, д. 18
Патологические изменения в костной ткани у крыс при экспериментальном остеопорозе
Ильина Роза Юрьевна — кандидат медицинских наук, доцент кафедры челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, тел. +7-917-255-43-87, e-mail: [email protected]
Каримова Руфия Габдельхаевна — доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой физиологии и патологической физиологии, тел. +7-917-255-43-87, e-mail: [email protected]
Мухамеджанова Любовь Рустемовна — доктор медицинских наук, профессор кафедры пропедевтики стоматологических заболеваний и новых технологий, тел. +7-965-597-11-64, e-mail: [email protected]
Зиганшина Лилия Евгеньевна — доктор медицинских наук, профессор, заведующая кафедрой экспериментальной и клинической фармакологии, тел. +7-917-255-43-87, e-mail: [email protected]
В статье представлены результаты экспериментальных исследований на взрослых крысах породы Vistar, получавших в течение 90 дней терапевтические дозы галоперидола (внутрибрюшинно) и димефосфона с ксидифоном (перорально). Определялся уровень общего кальция и щелочной фосфатазы сыворотки крови, суточного оксипролина в моче до и после эксперимента. Постмортально проводилась рентгеноскопия позвоночника животных. Анализ полученных экспериментальных данных выявил снижение уровня щелочной фосфатазы и оксипролина у крыс, принимавших галоперидол совместно с димефосфоном и ксидифоном; снижение общего кальция (по сравнению с группой животных, получающих монотерапию галоперидолом). У 30% животных на фоне приема нейролептика на рентгенограммах были выявлены патологические переломы, истончение кортикальной пластинки, очаги субкортикального остеопороза, зоны просветления в губчатой кости позвонков. Сделаны выводы о выраженном остеопоретическом эффекте терапевтических доз галоперидола при длительном применении и положительном влиянии димефосфона и ксидифона на активность метаболических процессов костной ткани в эксперименте на крысах.
Ключевые слова: экспериментальный остеопороз, галоперидол, димефосфон, ксидифон.
R.Yu. ILYINA1, R.G. KARIMOVA2, L.R. MUKHAMEDZHANOVA3, L.E. ZIGANSHINA4
1 Kazan State Medical Academy — Branch Campus of the RMACPE MOH Russia, 36 Butlerov Str., Kazan, Russian Federation, 420012
2Kazan State Academy of Veterinary Medicine named after N.A. Bauman, 35 Sibirskiy Trakt, Kazan, Russian Federation, 420029
3Chuvash State University named after N.I. Ulyanov, 15 Moskovskiy Pr., Cheboksary, Russian Federation, 428015
4Kazan (Volga Region) Federal University, 18 Kremlevskaya Str., Kazan, Russian Federation, 420008
Pathological changes in bone tissue of rats with experimental osteoporosis
Ilyina R.Y. — Cand. Med. Sc., Associate Professor of the Department of Maxillofacial Surgery and Surgical Stomatology, tel. +7-917-255-43-87, e-mail: [email protected]
Karimova R.G. — D. Med. Sc., Professor, Head of the Department of Physiology and Pathological Physiology, tel. +7-917-255-43-87, e-mail: [email protected]
Mukhamedzhanova L.R. — D. Med. Sc., Professor of the Department of Propedeutics of Stomatology Diseases and New Technologies, tel. +7-965-597-11-64, e-mail: [email protected]
Ziganshina L.E. — D. Med. Sc., Professor, Head of the Department of Experimental and Clinical Pharmacology, tel. +7-917-255-43-87, e-mail: [email protected]
The article presents the results of an experiment on adult Vistar rats, who took haloperidol in therapeutic doses (intraperitoneal) and dimephosphonum with xydifon (per os) during 90 days. Prior and after the experiment, levels of total calcium and alkaline phosphatase in blood serum and oxyproline in urine were determined. Postmortal X-ray of the spine bone was carried out. The analysis of the experiment showed the reduction of alkaline phosphatase and oxyproline levels in rats, who took haloperidol together with dimephosphonum and xydifon; reduction of levels of total calcium (in comparison with rats on the monotherapy of haloperidol). In 30% of rats who took a neuroleptic drug, pathologic fractures, thinning of cortical lamina, foci of subcortical osteoporosis and clearing zones in the spongeous bone were found with roentgen research. Conclusions were made about an expressed osteoporosis-induction effect of haloperidol therapeutic doses in rats, as well as the positive influence of dimephosphonum and xydifon on bone tissue metabolism in experiment on rats.
Key words: experimental osteoporosis, haloperidol, dimephosphonum, xydifon.
Нейролептик первого поколения — галопери-дол — нашел широкое применение в психиатрической практике в нашей стране для лечения шизофрении, аффективных расстройств и других психиатрических заболеваний. Частота его использования обусловлена высокой эффективностью и относительной дешевизной препарата. Часто встречаемым побочным эффектом галоперидола является провоцирование двигательных расстройств, однако литературные источники свидетельствуют о риске возникновения метаболического синдрома и ассоциированной с ним резорбцией костной ткани [1, 2].
Патогенетическая терапия остеопороза включает утвержденные протоколами и клиническими рекомендациями антирезорбентные препараты, стимулирующие костеобразование или угнетающие костную резорбцию. Однако степень реализации риска развития остеопороза и связанных с ним осложнений не имеет тенденции к снижению, что побуждает исследователей к поиску новых методов диагностики и лечения данной патологии.
Димефосфон — отечественный препарат, который в основном применялся для коррекции аци-дотических состояний при хронических воспалительных процессах; заболеваниях, протекающих на фоне сниженной иммунной активности, замедлением процессов регенерации и пролиферации [3, 4]. В психиатрической практике димефосфон применялся с целью повышения нейротропной и вазо-тропной активности [4]. Литературные источники свидетельствуют об антирезорбтивном эффекте димефосфона [5]. Ксидифон является также отечественным препаратом, имеющим активное анти-резорбентное действие, оказывающим мембрано-протекторное влияние с нормализацией гомеостаза кальция в клетке, повышая их устойчивость к спонтанному и ферментативному гидролизу [6, 7]. В доступной нам литературе не обнаружено сведений о возможности патогенетической коррекции побочных эффектов галоперидола отечественными препаратами — димефосфон и ксидифон, что и явилось целью настоящего исследования.
Цель исследования — изучить антирезорбент-ный эффект ксидифона и димефосфона на костную ткань подопытных крыс в условиях экспериментального остеопороза, вызванного приемом галопе-ридола.
Материал и методы исследования
На подопытных крысах породы Vistar был проведен эксперимент. На начало эксперимента возраст виварийных животных, включенных в исследование, составлял 3,2±0,8 месяца, соотношение по полу приближалось к 1:1. Средний вес крыс на начало эксперимента составлял 189,6±54,2 г. Крысы находились в просторных клетках, при естественном освещении, на смешанном зерновом и овощном питании, в свободном доступе к воде. После адаптации к клеткам крысы были разделены на четыре группы: 1-я группа — контрольная; 2-я группа — на приеме галоперидола; 3-я группа — на приеме галоперидола с димефосфоном; 4-я группа
— на приеме галоперидола с ксидифоном. В каждой группе было 10 крыс. Длительность эксперимента
— 90 дней.
Галоперидол вводился внутрибрюшинно по схеме: с 1-й по 10-й день в дозе 15 мг в сутки (вводился 1 мл 0,15% р-ра галоперидола), с 10-го по 20-й день — в дозе 10 мг в сутки (1 мл 0,1% р-ра) и с 20-го по 90-й день — в дозе 5 мг (1 мл 0,05% р-ра). 0,5% раствор галоперидола разводился физиологическим раствором и вводился из расчета 1 мл препарата на 100 мг веса крысы.
15% раствор димефосфона разводился дистиллированной водой и вводился крысам 3-й группы перорально через катетер в дозе 208 мг на кг веса один раз в сутки. 20% раствор ксидифона также разводился дистиллированной водой и вводился крысам 4-й группы перорально в дозе 45 мг на кг веса.
Перед началом эксперимента и при его завершении у виварийных животных всех групп проводился забор крови из хвостовой вены с определением общего кальция плазмы крови методом колориметрии с О-крезолфталеином, ммоль/л; активности щелочной фосфатазы сыворотки крови (метод кинетический колориметрический, Е,д/л) на спектрофотометре СФ-46 (ОАО ЛОМО, Санкт-Петербург). Для определения в моче оксипролина крысы перемещались на три дня в обменные клетки. По окончании процесса адаптации проводился сбор суточной мочи. Определение свободного оксипролина проводилось методом кинетической колориметрии согласно методике I. Bergmann, R. Loxley (1963) в модификации А.А. Крель и Л.Н. Фурцевой (1968).
Виварийных животных выводили из эксперимента путем декапитации под эфирным наркозом в со-
Таблица 1.
Биохимические показатели костного метаболизма у подопытных животных до и после эксперимента (M±m)
Показатель 1-я группа контроль, n=10 2-я группа галоперидол, n=10 3-я группа галоперидол+ димефосфон, n=10 4-я группа галоперидол + ксидифон, n = 10
Общий кальций, ммоль/л До эксперимента 3,032±0,41 2,954±0,27 3,039±0,416 2,744±0,225
После эксперимента 2,892±0,157 2,647±0,584 2,580±0,198 ■ 2,12±0,098*^
Щелочная фосфата -за, Ед/л До эксперимента 389,83±43,84 345,51±59,62 322,443±61,55 347,3±51,91
После эксперимента 362,33±69,10 507,13 ±81,16**^ 332,5±21,17 354,0±80,61
Оксипро-лин, моль/л До эксперимента 1,57±0,08 1,54±0,09 1,61±0,08 1,71±0,13
После эксперимента 1,82±0,24 2,35±0,32*^ 1,49±0,1 1,68±0,09
Примечание: * — р < 0,05, ** — р < 0,01; — статистическая достоверность различий между группами экспериментальных животных и контрольной; ■ — р<0,05, статистическая достоверность различий между группами животных до и после эксперимента. Остальные различия статистически недостоверны
ответствии с Международными нормами (Council of the European Communities Directive 86/609/EES). Затем выделяли позвоночник и на дентальной рентгеновской установке Sirona (Германия) проводили исследование костной ткани. Выявлялись патологические переломы, зоны остеопороза (эндокорти-кальные, субкортикальные, трабекулярные), истончение кортикальной пластинки, вывихи позвонков.
Статистический анализ полученных результатов проводили при помощи программы SPSS-14 for Windows с вычислением средней арифметической — М, ошибки средней арифметической — m. Достоверность полученных данных оценивали с помощью критерия достоверности — t (критерий Стьюдента, Ньюмена-Кейсла). Результаты считали достоверными при р<0,05.
Результаты исследований
В ходе эксперимента был выявлен положительный эффект антирезорбентов на костный обмен. Уровень оксипролина в моче, значения щелочной фосфатазы в группах крыс, принимавших димефос-фон и ксидифон, был достоверно ниже, чем в группе, принимавшей только галоперидол (табл. 1).
Общий кальций в сыворотке крови после эксперимента снизился у животных, принимавших галоперидол с ксидифоном, на 26,7%, по сравнению с контрольной группой (табл. 1). Содержание общего кальция в сыворотке крови — достаточно вариабельный показатель, который зависит от экскреции кальция с мочой, функционирования свертывающей системы крови и многих других процессов в организме. Однако недостоверное снижение данного показателя в других группах крыс может свидетельствовать об усилении вымывания кальция из костной ткани, что подтверждают результаты других маркеров метаболизма костной ткани. При сравнении значений общего кальция до и после эксперимента было установлено, что достоверное снижение его имело место в 3-й и 4-й группах — на 15,1% и
22,7% соответственно (р<0,05). Возможно, данные антирезорбенты не оказывают существенного влияния на обмен кальция в организме, поскольку мишенями их фармакологического эффекта являются клетки костной ткани. Компенсировать антирезор-бентный побочный эффект галоперидола ксидифон и димефосфон не смогли, снизив уровень кальция больше, чем у животных, находящихся только на приеме галоперидола (табл. 1).
Щелочная фосфатаза — фермент, уровень которого повышается в сыворотке крови при усилении активности процессов костеобразования и явля-
Рисунок 1.
Патологический перелом тела позвонка грудного отдела позвоночника у животного 2-й группы на приеме галоперидола в боковой проекции
Рисунок 2.
Патологический перелом тела позвонков поясничного отдела позвоночника у животных 2-й группы на фоне приема галоперидола в прямой проекции
Рисунок 3.
Очаги остеопороза, истончение кортикальной пластинки тел позвонков грудного отдела позвоночника у животных 3-й группы на фоне приема галоперидола и димефосфона в боковой проекции
X1
4
. 1
I V**
X
ft
ется маркером формирования кости. Уровень ЩФ был увеличен во всех группах животных на приеме галоперидола после эксперимента. Но достоверно выше значение ЩФ было в группе животных на приеме только галоперидола, уровень которой повысился на 46,7% после эксперимента и на 39,9% по сравнению с контрольной группой (табл. 1). Такое значительное увеличение уровня щелочной фосфатазы может свидетельствовать о компенсаторном усилении активности коллагенсинтетиче-ской функции клеток остеобластной линии в ответ на усиление активности остеокластов. У животных, в состав терапии которых входили антирезорбенты, увеличение уровня ЩФ было недостоверным и даже ниже, чем в контрольной группе, что предположительно связано с угнетением активности как клеток остеокластной линии, так и остеобластной. Можно предположить хороший антирезорбтивный эффект как ксидифона, так и димефосфона, которые продемонстрировали одинаковую эффективность, но и одновременно отметить некоторое депрессивное влияние на коллагенсинтетическую функцию остеобластов.
Оксипролин — это продукт распада коллагена I типа, который широко представлен в костной ткани, его увеличение также свидетельствует об интенсивном процессе костной резорбции. Данный показатель также был увеличен у животных 2-й группы на 52,6%, по сравнению с показателями до эксперимента и на 29,1% по сравнению с контрольной группой (р<0,05). У животных, принимавших антирезорбенты, он был недостоверно ниже, чем до начала эксперимента. Ксидифон и димефосфон продемонстрировали хороший эффект, тормозя распад коллагена костной матрицы и компенсируя побочный эффект галоперидола.
На рентгенограммах тел позвонков подопытных животных, принимавших только галоперидол, были выявлены существенные изменения. У 30% крыс определялись патологические переломы тел позвонков, преимущественно в грудном и поясничном отделах (рис. 1, 2). В отличие от людей, ось нагрузки у животных на тела позвонков направлена не вдоль позвоночника, по причине горизонтального
положения тела. В связи с этим имелась тенденция к смещению тел позвонков, их деформации, в отличие от компрессионных переломов у людей. Определялось истончение кортикальной пластинки, очаги остеопороза (рис. 1). Трабекулы тел позвонков имели размытые контуры с очагами просветления, что свидетельствовало о выраженном остеопорозе костной ткани. На фоне обедненного трабекуляр-ного рисунка четко контурировалась кортикальная пластинка («феномен рамки»). Вдавления, изгиба тел позвонков, характерного для позвонков у человека при остеопорозе, мы не наблюдали. Это тоже может быть связано с другим вектором нагрузки у подопытных животных.
В 3-й и 4-й группах подопытных крыс выраженных изменений костной ткани нами не выявлено. В группе на приеме галоперидола с димефосфоном (3-й) на рентгенограммах позвоночника определялась некоторая порозность костной ткани, истончение трабекулярного рисунка (рис. 3). Однако зон остеопороза, выявленных во 2-й группе, мы не наблюдали. Также не было выявлено патологических переломов, деформации тел позвонков. Данные рентгенологической картины могут свидетельствовать о положительном эффекте димефосфона на костную ткань крыс.
В 4-й группе животных, принимавших галопери-дол с ксидифоном, мы фактически не выявили на рентгенограммах позвонков каких-либо патологических изменений или отличий от контрольной группы. Трабекулярный рисунок четко контурировался, деформаций кортикальной пластинки и переломов обнаружено не было. Это может свидетельствовать о выраженном антирезорбтивном эффекте ксиди-фона, который показал большую эффективность по сравнению с димефосфоном.
Обсуждение
Таким образом, в группах крыс, принимавших ксидифон и димефосфон совместно с галоперидо-лом, выявлено снижение показателей костной резорбции (щелочной фосфатазы и оксипролина), по сравнению с группой крыс, получающих монотерапию нейролептиком.
Рентгенологически остеопению можно определить при потере костной массы около 30% [8]. Поэтому можно говорить о наличии остеопороза у крыс второй группы. Патологические переломы у каждой третьей особи подтверждают нашу гипотезу. Столь быстрое развитие резорбции костной ткани может свидетельствовать о выраженном остео-поретическом эффекте галоперидола. Кроме того, отсутствие патологических переломов у крыс 3-й и 4-й групп свидетельствует о хорошем антирезорб-тивном эффекте димефосфона и ксидифона. Если сравнивать два препарата, то более выраженный эффект продемонстрировал ксидифон, в 3-й группе на рентгенограммах крыс наблюдались зоны просветления и истончение кортикальной пластинки.
Основной неблагоприятный эффект нейролептиков обусловлен блокадой D2-рецепторов в гипоталамусе, но не исключено воздействие галоперидола на серотониновые рецепторы. Поэтому большинство авторов считают, что остеопоретический эффект нейролептиков обусловлен не только повышением уровня пролактина и последующими нарушениями в механизме регуляции половых гормонов, но и снижением продукции лептина [9]. Лептин — пептидный гормон, регулирующий энергетический обмен и оказывающий опосредованное влияние на ß-адренорецепторы на поверхности остеобластов. Данное предположение подтверждается возникновением нарушений липидного, углеводного обмена у больных на приеме галоперидола, в тяжелых случаях — возникновение метаболического синдрома [2]. В связи с этим назначение только антире-зорбентов позволяет скорректировать лишь одно из звеньев сложного патогенеза развития остеопороза у психически больных. Поэтому в данном случае требуется введение препаратов, оказывающих влияние на регуляцию симпатической нервной системы путем улучшения микроциркуляции, внутриклеточного энергетического метаболизма.
Важным свойством ксидифона является его способность стабилизировать клеточные мембраны с нормализацией гомеостаза кальция на уровне клетки. Ксидифон фиксируется на поверхности клеточных мембран, включается в их структуру, обеспечивая стабильность, устойчивость к спонтанному гидролизу фосфолипидной оболочки мембраны [10]. Таким образом, обеспечивается его нормализующее влияние на обмен кальция в организме, что показали результаты нашего эксперимента.
Выводы
Длительное применение терапевтических доз галоперидола в эксперименте выявило выраженное резорбтивное действие препарата на костную ткань подопытных животных. Обнаружено благоприятное воздействие димефосфона и ксидифона на состояние костной ткани у крыс, снижение активности резорбтивных процессов и профилактики патологических переломов, что позволяет рекомендовать включение данных препаратов в комплекс лечебных мероприятий у пациентов, страдающих остеопорозом, особенно при совместном приеме с галоперидолом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Mutica M. Clinical and biological outcomes of prolonged treatment with haloperidol in schizophrenia / M. Mutica, I. Marinescu, F. Militaru, M.C. PTrlog, I. Udri^toiu // Rom J Morphol Embryol. - 2016. - №57 (2). - P. 477-81.
2. Katherine J. Trabecular bone loss after administration of the second generation antipsychotic risperidone is independent of weight gain / J. Katherine, Ingrid Dick-de-Paula // Bone. — 2012. — №50 (2). — P. 490-498.
3. Валеева И.Х. Сравнительное изучение эффективности димефосфона и ксидифона при индометацин-индуцированной гастро-патии у крыс / И.Х. Валеева, А.Ф. Титаренко, Л.Е. Зиганшина // Эксперимент. и клинич. фармакология. — 2010. — №73 (12). — С. 21-24.
4. Малышев В.Г. Применение димефосфона в медицине / В.Г. Малышев, И.В Федосейкин. — М.: Наука, 2008. — С. 84-85.
5. Бурнашева З.А. Минеральный обмен при моделировании стероидного остеопороза и его коррекция димефосфоном / З.А. Бурнашева, Л.Е. Зиганшина, И.Г. Салихов, И.Х. Валеева // Человек и лекарство: V Российский нац. конгресс. — М., 1998. — С. 24-56.
6. Валеева И.Х. Димефосфон проявляет противовоспалительную и антиоксидантную активность на модели хронического аутоиммунного воспаления / И.Х. Валеева, А.Ф. Титаренко,
B.Н. Хазиахметова, Л.Е. Зиганшина // Эксперимент. и клинич. фармакология. — 2008. — №74 (3). — С. 6-13.
7. Зиганшина Л.Е. Влияние димефосфона на процессы экссудации и пролиферации / Л.Е. Зиганшина, И.А. Студенцова, И.В. Заи-конникова и др. // Фармакология и токсикология. — 1999. — Т. 53, №1. — С. 57-59.
8. Риггз Лоренс Б. Остеопороз. Этиология, диагностика, лечение / Б. Риггз Лоренс, Л. Мелтон Джозеф, пер. с англ., под общ. ред. проф. Е.А. Лепарского. — СПб: ЗАО «Изд. БИНОМ», 2000. —
C. 278-283.
9. Hummer M. Osteoporosis in patients with schizophrenia / M. Hummer, P. Malik, W. Rudolf, M.D. and et al. // American J. of Psychiatry. — 2005. — №162. — P. 162-167.
10. Ершова А.К. О применении препарата ксидифон при нарушении кальциевого обмена / А.К. Ершова // Российский медицинский журнал. — 2010. — Т. 18, №14. — С. 884-886.
