RU2541181C1

RU2541181C1 - Method for recombinant erythroietin correction of bone tissue microcirculation accompanying simulated osteoporosis and associated fractures

Info

Publication number: RU2541181C1
Application number: RU2013143186/15A
Authority: RU
Inventors: Олег Сергеевич Гудырев; Павел Павлович РЕМИЗОВ; Михаил Сергеевич Соболев; Александр Владимирович Файтельсон; Михаил Владимирович Покровский; Денсинг Самуэл Радж Раджкумар; Татьяна Григорьевна Покровская; Михаил Викторович Корокин; Владимир Исхакович Кочкаров; Анна Александровна Арустамова; Роман Александрович Нарыков; Татьяна Валерьевна Автина; Мария Алексеевна Затолокина
Priority date: 2013-09-23
Filing date: 2013-09-23
Publication date: 2015-02-10

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: osteoporosis is simulated by a bilateral ovariectomy and osteoporosis-related femoral factures in Wistar rats; the pathological conditions are corrected by a pharmacological correction with recombinant erythropoietin in a sub-erythrostimulating dose of 50 international units/kg administered once a week as a single subcutaneous injection for eight weeks, and for twelve weeks in case of the fractures associated with simulated osteoporosis.

EFFECT: invention enables preventing the negative changes in the bone tissue microcirculation accompanying osteoporosis and in a callus in the osteoporosis-related fractures.

1 ex

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к экспериментальной фармакологии, и может быть использовано для коррекции микроциркуляции в костной ткани при экспериментальном остеопорозе и переломах на его фоне.The invention relates to medicine, in particular to experimental pharmacology, and can be used to correct microcirculation in bone tissue during experimental osteoporosis and fractures against its background.

По известным литературным источникам микроциркуляция костной ткани играет значительную роль в сохранении «качества» кости и адекватного репаративного ответа на возникающие повреждения (Перспективы изучения микроциркуляции в костной ткани в поиске новых звеньев патогенеза остеопороза / О.С. Гудырев, А.В. Файтельсон, М.В. Покровский, Г.М. Дубровин // Курский научно-практический вестник «Человек и его здоровье». - 2007. - №3. - С.17-20). Вместе с тем рекомбинантный эритропоэтин посредством стимуляции эритропоэза способен увеличивать объемный кровоток в различных органах и тканях, в том числе в костной. Однако влияние рекомбинантного эритропоэтина в субэритростимулирующей дозе, - при которой не происходит увеличения числа клеток-предшественников эритроцитарного ряда и эритроцитов (Фармакологическая коррекция L-NAME индуцированного дефицита оксида азота рекомбинантным эритропоэтином / Л.В. Корокина, И.М. Колесник, М.В. Покровский и др. // Кубанский научный медицинский вестник. - 2009. - №9 (114). - С.66-70), на состояние кровоснабжения костной ткани остается до сих пор неизученным, а также представляется актуальной проблемой современной экспериментальной и клинической остеологии.According to well-known literature, microcirculation of bone tissue plays a significant role in maintaining the "quality" of the bone and an adequate reparative response to damage (Prospects for the study of microcirculation in bone tissue in search of new links in the pathogenesis of osteoporosis / O.S. Gudyrev, A.V. Faitelson, M .V. Pokrovsky, G. M. Dubrovin // Kursk scientific and practical bulletin "Man and his health." - 2007. - No. 3. - P.17-20). However, recombinant erythropoietin through the stimulation of erythropoiesis is able to increase the volumetric blood flow in various organs and tissues, including bone. However, the effect of recombinant erythropoietin in a sub-erythrostimulating dose, at which there is no increase in the number of erythrocyte precursor cells and red blood cells (Pharmacological correction of L-NAME induced nitric oxide deficiency by recombinant erythropoietin / L.V. Korokina, I.M. Kolesnik, M.V. Kolesnik, M.V. Pokrovsky et al. // Kuban Scientific Medical Bulletin. - 2009. - No. 9 (114). - P.66-70), the state of blood supply to bone tissue remains unexplored so far, and also seems to be an urgent problem of modern experiment noy and clinical osteology.

Известен способ коррекции остеопороза и профилактики возникновения остеопоротических переломов эналаприлом (RU 2369390, опубл. 10.10.2009), который характеризуется тем, что у самок крыс линии Wistar моделируют генерализованный остеопороз путем выполнения билатеральной овариэктомии. На фоне моделирования патологии проводят ее коррекцию ежедневным внутрижелудочным введением эналаприла в дозе 0,5 мг/кг в течение 56 суток. При этом степень развития морфофункциональных нарушений при остеопорозе и их коррекции эналаприлом оценивают путем измерения уровня микроциркуляции в костной ткани проксимального метафиза бедра и гистоморфометрических исследований указанной зоны.A known method for the correction of osteoporosis and the prevention of osteoporotic fractures with enalapril (RU 2369390, publ. 10.10.2009), which is characterized by the fact that in female Wistar rats model generalized osteoporosis by performing bilateral ovariectomy. Against the background of modeling the pathology, it is corrected by daily intragastric administration of enalapril at a dose of 0.5 mg / kg for 56 days. Moreover, the degree of development of morphofunctional disorders in osteoporosis and their correction with enalapril is estimated by measuring the level of microcirculation in the bone tissue of the proximal femur metaphysis and histomorphometric studies of this zone.

Основным недостатком способа является то, что не продемонстрировано влияние эналаприла на показатели микроциркуляции в костной мозоли при переломе бедренной кости.The main disadvantage of this method is that it does not demonstrate the effect of enalapril on microcirculation in bone marrow with a fracture of the femur.

Наиболее близким к заявленному решению является способ коррекции остеопороза и профилактики возникновения остеопоротических переломов лозартаном (RU 2369391, опубл. 10.10.2009), который характеризуется тем, что у самок крыс линии Wistar моделируют генерализованный остеопороз путем выполнения билатеральной овариэктомии. На фоне моделирования патологии проводят ее коррекцию ежедневным внутрижелудочным введением лозартана в дозе 6 мг/кг в течение 56 суток. При этом степень развития морфофункциональных нарушений при остеопорозе и их коррекции лозартаном оценивают путем измерения уровня микроциркуляции в костной ткани проксимального метафиза бедра и гистоморфометрических исследований указанной зоны.Closest to the claimed solution is a method for correcting osteoporosis and preventing the occurrence of osteoporotic fractures with losartan (RU 2369391, publ. 10.10.2009), which is characterized by the fact that in female Wistar rats they model generalized osteoporosis by performing bilateral ovariectomy. Against the background of modeling the pathology, it is corrected by daily intragastric administration of losartan at a dose of 6 mg / kg for 56 days. Moreover, the degree of development of morphofunctional disorders in osteoporosis and their correction with losartan is assessed by measuring the level of microcirculation in the bone tissue of the proximal femur metaphysis and histomorphometric studies of this zone.

Основным недостатком способа является то, что не продемонстрировано влияние лозартана на показатели микроциркуляции в костной мозоли при переломе бедренной кости.The main disadvantage of this method is that it does not demonstrate the effect of losartan on microcirculation in bone marrow with a fracture of the femur.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа коррекции нарушения микроциркуляции при экспериментальном остеопорозе и переломах на его фоне рекомбинантным эритропоэтином.The objective of the invention is to provide a method for correcting microcirculation disorders in experimental osteoporosis and fractures against its background by recombinant erythropoietin.

Поставленная задача решается с помощью предлагаемого способа, включающего введение лабораторному животному фармакологического средства после моделирования остеопороза с помощью билатеральной овариэктомии и остеопоротических переломов бедренной кости у самок крыс линии Wistar, причем в качестве такого средства используют рекомбинантный эритропоэтин в субэритростимулирующей дозе 50 МЕ/кг, который один раз в неделю подкожно вводят лабораторному животному однократно в сутки, на фоне моделирования остеопороза в течение восьми недель, а при переломах на фоне моделирования остеопороза в течение двенадцати недель.The problem is solved using the proposed method, which includes administering to a laboratory animal a pharmacological agent after modeling osteoporosis using bilateral ovariectomy and osteoporotic femoral fractures in female Wistar rats, and recombinant erythropoietin in a suberythrostimulating dose of 50 IU / kg, which is one once a week, subcutaneously administered to a laboratory animal once a day, against the background of modeling osteoporosis for eight weeks, and and fractures on the background of modeling osteoporosis for twelve weeks.

Экзогенное введение рекомбинантного эритропоэтина в субэритростимулирующей дозе приводит к предотвращению отрицательной динамики показателей микроциркуляции в костной ткани при остеопорозе и в костной мозоли при остеопоротических переломах.Exogenous administration of recombinant erythropoietin at a suberythrostimulating dose prevents the negative dynamics of microcirculation in bone tissue in osteoporosis and in bone marrow in osteoporotic fractures.

Основным преимуществом предлагаемого способа является его эффективность в отношении нарушенного кровоснабжения костной ткани при остеопорозе и переломах на его фоне.The main advantage of the proposed method is its effectiveness against impaired blood supply to bone tissue with osteoporosis and fractures against its background.

СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМThe method is carried out as follows.

Опыты проводят на крысах-самках линии Wistar массой 200-250 г. Овариэктомия проводится под наркозом (водный раствор хлоралгидрата внутрибрюшинно в дозе 300 мг/кг). Введение рекомбинантного эритропоэтина (подкожно в дозе 50 МЕ/кг) начинают за 1 сутки до операции и осуществляют один раз в неделю в течение восьми недель (до 56 дня эксперимента включительно). На 57 день крысы разделяются на две равные по количеству группы (распределение путем случайной выборки). В первой группе (после наркотизации раствором хлоралгидрата внутрибрюшинно в дозе 300 мг/кг) моделируется закрытый перелом проксимального метафиза бедренной кости с фиксацией спицей Киршнера, и продолжается терапия рекомбинантным эритропоэтином в дозе 50 МЕ/кг до 12 недель после начала эксперимента. Во второй группе под тем же наркозом проводится хирургический доступ к проксимальному метафизу бедра и измерение микроциркуляции. Уровень микроциркуляции измеряется при помощи оборудования компании Biopac systems: полиграфа МР150 с модулем лазерной допплеровской флоуметрии LDF100C и инвазивным датчиком TSD144, и программы AcqKnowledge версии 3.9. Через 12 недель после начала эксперимента у крыс, которым был моделирован перелом бедра, проводится оценка уровня микроциркуляции по описанной методике в ткани формирующейся костной мозоли.The experiments were performed on female Wistar rats weighing 200-250 g. An ovariectomy is performed under anesthesia (an aqueous solution of chloral hydrate intraperitoneally at a dose of 300 mg / kg). The introduction of recombinant erythropoietin (subcutaneously at a dose of 50 IU / kg) begins 1 day before the operation and is carried out once a week for eight weeks (up to 56 days of the experiment inclusive). On day 57, the rats are divided into two equal in number groups (distribution by random sampling). In the first group (after anesthesia with a solution of chloral hydrate intraperitoneally at a dose of 300 mg / kg), a closed fracture of the proximal metaphysis of the femur with fixation by the Kirschner spoke is modeled, and therapy with recombinant erythropoietin at a dose of 50 IU / kg is continued until 12 weeks after the start of the experiment. In the second group under the same anesthesia, surgical access to the proximal hip metaphysis and microcirculation measurement are performed. The microcirculation level is measured using Biopac systems equipment: MP150 polygraph with LDF100C laser Doppler flowmeter module and TSD144 invasive sensor, and AcqKnowledge software version 3.9. 12 weeks after the start of the experiment, in rats that had a hip fracture modeled, the microcirculation level is estimated using the described technique in the tissue of emerging bone marrow.

Полученные значения сравниваются с интактными животными (ложная операция овариэктомии), а также контрольными животными, у которых посредством проведения билатеральной овариэктомии моделировали генерализованный остеопороз и переломы бедренной кости на его фоне.The obtained values are compared with intact animals (false ovariectomy operation), as well as control animals, in which generalized osteoporosis and femoral fractures were simulated by bilateral oophorectomy against its background.

При статистической обработке данных рассчитывается среднее значение, величина стандартной ошибки. Различия считаются статистически значимыми при р<0,05.When statistical data processing is calculated, the average value, the standard error value. Differences are considered statistically significant at p <0.05.

ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯEXAMPLE OF SPECIFIC PERFORMANCE

Средний уровень микроциркуляции в проксимальном метафизе бедра у интактных (ложно-оперированных) животных составлял 100,5±4,4 перфузионных единиц (ПЕ). Билатеральная овариэктомия через восемь недель после начала эксперимента приводила у контрольных животных к достоверному снижению среднего уровня микроциркуляции по сравнению с интактными крысами до значения 61,5±3,7 ПЕ. Обнаруженный факт уменьшения кровоснабжения в костной ткани является дополнительным фактором развития остеопороза при гипоэстрогенном состоянии, приводящего впоследствии к возникновению остеопоротических переломов. В группе животных, получавших в течение восьми недель на фоне овариэктомии один раз в неделю подкожно рекомбинантный эритропоэтин в дозе 50 МЕ/кг, наблюдалось достоверное повышение среднего уровня микроциркуляции в проксимальном метафизе бедра по сравнению с контрольной группой до 102,1±4,7 ПЕ.The average level of microcirculation in the proximal femoral metaphysis in intact (false-operated) animals was 100.5 ± 4.4 perfusion units (PE). Bilateral oophorectomy eight weeks after the start of the experiment in control animals led to a significant decrease in the average level of microcirculation compared with intact rats to a value of 61.5 ± 3.7 PE. The discovered fact of a decrease in blood supply in bone tissue is an additional factor in the development of osteoporosis with a hypoestrogenic state, which subsequently leads to the occurrence of osteoporotic fractures. In the group of animals that received eight-weekly ovariectomy once a week subcutaneously recombinant erythropoietin at a dose of 50 IU / kg, there was a significant increase in the average level of microcirculation in the proximal femur metaphysis compared to the control group to 102.1 ± 4.7 PE .

У интактных крыс с переломами бедра средний уровень микроциркуляции в ткани костной мозоли через 12 недель после начала эксперимента был равен 87,6±6,3 ПЕ. У животных с переломами проксимального метафиза бедренной кости на фоне экспериментального остеопороза средний уровень микроциркуляции был статистически значимо ниже и равнялся 69,7±5,9 ПЕ. В группе животных, у которых был моделирован перелом бедра на фоне остеопороза и получавших в течение двенадцати недель на фоне овариэктомии один раз в неделю подкожно рекомбинантный эритропоэтин в дозе 50 МЕ/кг, наблюдалось достоверное превышение среднего уровня микроциркуляции в костной мозоли над показателями контрольной группы - 105,1±3,6 ПЕ.In intact rats with hip fractures, the average level of microcirculation in bone marrow tissue 12 weeks after the start of the experiment was 87.6 ± 6.3 PE. In animals with fractures of the proximal femoral metaphysis against experimental osteoporosis, the average level of microcirculation was statistically significantly lower and amounted to 69.7 ± 5.9 PE. In the group of animals in which a hip fracture was simulated against osteoporosis and treated for 12 weeks with ovariectomy once a week subcutaneously recombinant erythropoietin at a dose of 50 IU / kg, there was a significant excess of the average level of microcirculation in bone marrow over the control group - 105.1 ± 3.6 PE

Таким образом, использование рекомбинантного эритропоэтина в субэритростимулирующей дозе 50 МЕ/кг на фоне остеопороза, вызванного билатеральной овариэктомией, и остеопоротических переломов эффективно предотвращает падение уровня микроциркуляции в проксимальном метафизе бедра: как непосредственно в кости, так и в костной мозоли. Благодаря усилению кровоснабжения костной ткани замедляется развитие остеопороза при гипоэстрогенном состоянии и создаются благоприятные условия для успешной консолидации переломов.Thus, the use of recombinant erythropoietin in a sub-erythrostimulating dose of 50 IU / kg against osteoporosis caused by bilateral ovariectomy and osteoporotic fractures effectively prevents a drop in the level of microcirculation in the proximal hip metaphysis: both directly in the bone and in the bone marrow. Due to the increased blood supply to bone tissue, the development of osteoporosis with a hypoestrogenic state slows down and favorable conditions are created for the successful consolidation of fractures.

Claims

A method for correcting microcirculation in bone tissue during experimental osteoporosis and fractures against it, comprising administering to a laboratory animal a pharmacological agent after modeling osteoporosis using bilateral ovariectomy and osteoporotic femoral fractures in female Wistar rats, characterized in that recombinant erythropoietin is used as such agent at a suberythrostimulating dose of 50 IU / kg, which is administered subcutaneously once a week to a laboratory animal once a day, per ONET simulation of osteoporosis for eight weeks, and in fractures of osteoporotic modeling for twelve weeks.