astmedАстраханский медицинский журналAstrakhan medical journal1992-6499ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России10.17021/1992-6499-2025-1-33-39astmed-376Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL INVESTIGATIONSПрочностные характеристики большеберцовой кости у крыс с сахарным диабетом 2 типа и повторным переломом большеберцовой кости и коррекция выявленных изменений под влиянием системного и местного действия кальцияStrength features in diabetic rats after repeated fracture of the tibia and treatment of alterations by means systemic and local calcium sourceshttps://orcid.org/0000-0001-9176-8549МосягинаН. А.MosyaginaN. A.

Надежда Александровна Мосягина, ассистент кафедры анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии

Луганск

 

Nadezhda A. Mosyagina, Assistant Professor

Lugansk

mosyaginan@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8983-2257ЛузинВ. И.LuzinV. I.

Владислав Игоревич Лузин, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии человека, оперативной хирургии и топографической анатомии

Луганск

Vladyslav I. Luzin, Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Department

Lugansk

vladyslav_luzin@mail.ruЛуганский государственный медицинский университет имени Святителя ЛукиРоссияSaint Luke Lugansk State Medical UniversityRussian Federation2025230420252013339Copyright © Мосягина Н.А., Лузин В.И., 20252025Мосягина Н.А., Лузин В.И.Mosyagina N.A., Luzin V.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.astmedj.ru/jour/article/view/376

Сахарный диабет оказывает негативное влияние на различные органы и системы, включая систему скелета. При диабете возрастает риск переломов костей скелета, заживление которых также осложнено. При этом влияние последствий повторного перелома на фоне сахарного диабета на прочность костей скелета практически не изучено. Цель. Изучение прочностных характеристик большеберцовых костей крыс с диабетом 2 типа после повторного перелома и поиск возможностей коррекции нарушений при помощи общего и местного источников кальция. Материалы и методы. Объектом исследования послужили крысы-самки (168 животных), которым на фоне гипергликемии и избыточной массы тела моделировали повторный перелом в виде отверстий в бедренной и большеберцовой костях. Дефект большеберцовой кости наносили после заживления дефекта бедренной кости. После нанесения дефекта большеберцовой кости у части животных дефект оставляли не заполненным, у части животных дефект заполняли биогенным гидроксиапатитным материалом ОК-015, часть животных с незаполненным дефектом получала препарат кальция Кальцемин Адванс внутрижелудочно в терапевтической дозировке. Отдельная группа животных с заполненным дефектом большеберцовой кости также получала препарат Кальцемин Адванс. Результаты. У животных с диабетом и незаполненным дефектом отмечалось нарушение всех прочностных характеристик кости без признаков восстановления на поздних сроках эксперимента. У животных, получавших Кальцемин Адванс, улучшение прочностных характеристик за счет минерального компонента отмечалось на более поздних сроках эксперимента, однако восстановление конструкционной прочности зафиксировано и на ранних сроках наблюдения. У животных с имплантацией биогенного гидроксиапатита отмечается снижение конструкционной прочности при сопутствующем улучшении прочностных характеристик ткани органа. При одновременном использовании препарата Кальцемин Адванс и керамического гидроксиапатита отмечается улучшение всех прочностных характеристик за счет местного и системного действия кальция. Заключение. Повторный перелом при диабете 2 типа вызывает значительные нарушения прочности большеберцовой кости. Применение препарата Кальцемин Адванс и имплантация гидроксиапатитного материала улучшают прочностные характеристики кости после повторного перелома. Наиболее оптимальным является сочетание имплантации гидроксиапатитного материала и назначение препарата Кальцемин Адванс внутрь.

Diabetes exerts negative effects on different organs and systems including skeletal system. Diabetes features increase of risk of fractures and healing of such fractures is also complicated. However, the effects of fracture consequences of repeated fracture on bone strength is not well known. Aim. To test strength features of the tibia in diabetic rats after repeated fracture and to consider administration of systemic and local calcium sources for treatment purposes. Material and methods. The study involved 168 female rats with hyperglycemia and obesity. Repeated fracture was modeled as formation of consecutive openings in the femur and the tibia. Fracture of the tibia was modeled after healing of the femur fracture healing. After formation of the defect in the tibia, in several animals the defect remained empty and in other animals the defect was filled with biogenic hydroxyapatite implants (OK-015). A group of animals with empty openings received intragastric calcium drug Calcemin Advance in therapeutic dosage. Another group of animals with the implants also received intragastric Calcemin Advance. Results. Diabetic animals with empty defects exhibited deranged strength features without restoration signs up to the end of observation. In animals that received Calcemin Advance, restoration of strength was observed in later terms mostly due to restoration of mineral contents however constructional features began recovering int the beginning of observation. In animals with hydroxyapatite implants constructional features worsened yet tissue strength increased. Application of both Calcemin Advance and OK-015 results in restoration of all strength features due to systemic and local administration of calcium sources. Conclusion. Repeated fracture in animals with type 2 diabetes results in considerable derangement of strength of the tibia. Administration of Calcemin Advance and implantation of hydroxyapatite material result in restoration of strength feature of the bone. Combined action of intragastric Calcemin Advance and hydroxyapatite implants appears to be the most optimal for recovery of the tibia strength.

крысыбольшеберцовая костьповторный переломгидроксиапатитсахарный диабетratstibiarepeated fracturehydroxyapatitediabetesReferencesVan Hulten V., Rasmussen N., Driessen J. H. M., Burden A. M., Kvist A., van den Bergh J. P. Fracture Patterns in Type 1 and Type 2 Diabetes Mellitus: A Narrative Review of Recent Literature // Current Osteoporosis Reports. 2021. Vol. 19. P. 644–655. doi: 10.1007/s11914-021-00715-6.Van Hulten V., Rasmussen N., Driessen J. H. M., Burden A. M., Kvist A., van den Bergh J. P. Patterns in Type 1 and Type 2 Diabetes Mellitus: A Narrative Review of Recent Literature Current Osteoporosis Reports. 2021; 19: 644– 655. doi: 10.1007/s11914-021-00715-6.Guja C., Guja L., Dănciulescu Miulescu R. Effect of type 2 diabetes medications on fracture risk // Annals of Translational Medicine. 2019. Vol. 7, no. 20. P. 580. doi: 10.21037/atm.2019.09.51.Guja C., Guja L., Dănciulescu Miulescu R. Effect of type 2 diabetes medications on fracture risk. Annals of Translational Medicine. 2019; 7 (20): 580. doi: 10.21037/atm.2019.09.51.Araújo I. M. de, Mascarenhas Moreira M. L., Albuquerque de Paula F.J. Diabetes and bone // Archives Of Endocrinology Metabolism. 2022. Vol 66, no. 5. P. 633–641. doi: 10.20945/2359-3997000000552.de Araújo I. M., Mascarenhas Moreira M. L., Albuquerque de Paula F. J. Diabetes and bone. Archives Of Endocrinology Metabolism. 2022; 66 (5): 633–641. doi: 10.20945/2359-3997000000552.Мосягина Н. А., Савенко Л. Д. Химический состав регенерата большеберцовой кости при имплантации гидроксиапатитного материала ОК-015 у крыс при повторном переломе на фоне сахарного диабета 2 типа // Проблемы экологической и медицинской генетики и клинической иммунологии 2022. № 6, вып. 174. С. 36–46.Mosyagina N. A., Savenko L. D. Chemical content of bone regenerate after implantation of hydroxyapatite material into the tibia in diabetic rats after repeated fracture. Problemy ekologicheskoy i meditsinskoy genetiki i klinicheskoy immunologii = Problems of ecological and medical genetics and clinical immunology. 2022; 6 (174): 36–46 (In Russ.).Monahan G. E., Schiavi-Tritz J., Britton M., Vaughan T. J. Longitudinal alterations in bone morphometry, mechanical integrity and composition in Type-2 diabetes in a Zucker diabetic fatty (ZDF) rat. // Bone. 2023. No. 170. P. 116672. doi: 10.1016/j.bone.2023.116672.Monahan G. E., Schiavi-Tritz J., Britton M., Vaughan T. J. Longitudinal alterations in bone morphometry, mechanical integrity and composition in Type-2 diabetes in a Zucker diabetic fatty (ZDF) rat. Bone. 2023; 170: 116672. doi: 10.1016/j.bone.2023.116672.Лещенко Д. В., Костюк Н. В., Белякова М. Б., Егорова Е. Н., Миняев М. В., Петрова М.Б. Диетически индуцированные животные модели метаболического синдрома (обзор литературы) // Верхневолжский медицинский журнал 2015. Т. 14, вып. 2. С. 34–39.Leshchenko D. V., Kostyuk N. V., Belyakova M. B., Egorova E. N., Minyaev M. V., Petrova M. B. Diet-induced animal models of metabolic syndrome (literature review). Verkhnevolzhskiy meditsinskiy zhurnal = Upper Volga Medical Journal. 2015; 14 (2): 34–39 (In Russ.).Торба А. В. Влияние нанесения дефекта большеберцовых костей ювенильным белым крысам с стрептозотоциновым диабетом на прочность плечевой кости // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. 2022. № 1. С. 71–79. doi: 10.21685/2072-3032-2022-1-7.Torba A. V. The effect of tibia perforation on the strength of humerus in juvenile rats with streptozotocin-induced diabetes. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Povolzhskiy region. Meditsinskie nauki. = University proceedings. Volga region. Medical sciences. 2022; (1): 71–79. doi: 10.21685/2072-3032-2022-1-7 (In Russ.).Лузин В. И., Панкратьев А. А., Ивченко А. В., Головченко В. В., Бибик В. В., Соловьева И. В., Демьяненко Е. В. Химический состав большеберцовых костей после внутривенного введения мезенхимальных стволовых клеток на разных стадиях формирования костного и костно-керамического регенерата // Морфологический альманах имени В. Г. Ковешникова. 2021. Т. 19, № 2. С. 66–73.Luzin V. I., Pankratev A. A., Ivchenko A. V., Golovchenko V. V., Bibik V. V., Soloveva I. V., Demyanenko E. V. Chemical composition of tibial bones after intravenous administration of mesenchymal stem cells at different stages of bone and bone-ceramic regenerate formation. Morfologicheskiy al'manakh imeni V. G. Koveshnikova = V. G. Koveshnikov Morphological Almanac. 2021; 19 (2): 66–73 (In Russ.).Karim L., Rezaee T., Vaidya R. The Effect of Type 2 Diabetes on Bone Biomechanics // Current Osteoporosis Reports. 2019. Vol. 17, no. 5. P. 291–300. doi: 10.1007/s11914-019-00526-w.Karim L., Rezaee T., Vaidya R. The Effect of Type 2 Diabetes on Bone Biomechanics. Current Osteoporosis Reports. 2019; 17 (5): 291–300. doi: 10.1007/s11914-019-00526-w.Lekkala S., Taylor E. A., Hunt H. B., Donnelly E. Effects of diabetes on bone material properties // Current Osteoporosis Reports. 2019. Vol. 17, no. 6. P. 455–464. doi: 10.1007/s11914-019-00538-6.Lekkala S., Taylor E. A., Hunt H. B., Donnelly E. Effects of diabetes on bone material properties. Current Osteoporosis Reports. 2019; 17 (6): 455–464. doi: 10.1007/s11914-019-00538-6.Mosyagina N. Strength features of the tibia in diabetic rats after repeated fracture // Bone Reports. 2022. Vol. 16. P. 101347. doi: 10.1016/j.bonr.2022.101347.Mosyagina N. Strength features of the tibia in diabetic rats after repeated fracture Bone Reports. 2022; 16: 101347. doi: 10.1016/j.bonr.2022.101347.Xuan-Qi Zheng, Jie Huang, Jia-liang Lin, Chun-Li Song Pathophysiological mechanism of acute bone loss after fracture // Journal of Advanced Research. 2023. Vol. 49. P. 63–80. doi: 10.1016/j.jare.2022.08.019.Xuan-Qi Zheng, Jie Huang, Jia-liang Lin, Chun-Li Song Pathophysiological mechanism of acute bone loss after fracture. Journal of Advanced Research. 2023; 49: 63–80. doi: 10.1016/j.jare.2022.08.019.Imran Ullah Shah, Aysha Sameen, Muhammad Faisal Manzoor, Zahoor Ahmed, Jian Gao, Umar Farooq, Sultan Mehmood Siddiqi, Rabia Siddique, Adnan Habib, Changhao Sun, Azhari Siddeeg Association of dietary calcium, magnesium, and vitamin D with type 2 diabetes among US adults: National health and nutrition examination survey 2007–2014 – A cross-sectional study // Food Science and Nutrition. 2021. Vol. 9, no. 3. P. 1480–1490. doi: 10.1002/fsn3.2118.Imran Ullah Shah, Aysha Sameen, Muhammad Faisal Manzoor, Zahoor Ahmed, Jian Gao, Umar Farooq, Sultan Mehmood Siddiqi, Rabia Siddique, Adnan Habib, Changhao Sun, Azhari Siddeeg Association of dietary calcium, magnesium, and vitamin D with type 2 diabetes among US adults: National health and nutrition examination survey 2007-2014 – A cross-sectional study. Food Science and Nutrition 2021; 9: 1480–1490. doi: 10.1002/fsn3.2118.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.