Прочностные 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 кальция

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.

1. Van 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.