Evaluation of osteogenesis processes against the background of experimental osteoporosis therapy

Abstract

Background. Osteoporosis is a problem all over the world with important clinical and economic consequences. A significant contribution to solving the problem of the spread of osteoporosis can be the creation of drugs based on unique biologically active compounds.

The aim was to evaluate the processes of osteogenesis, according to the formation of an organic matrix of bone tissue, as well as to evaluate markers of bone remodeling in blood serum at the stages of anti-osteoporosis therapy.

Materials and methods. The study was performed on an experimental model of osteoporosis using biochemical methods for analyzing markers of osteoporosis in blood serum, as well as atomic absorption spectroscopy and X-ray densitometry.

Results. According to the results of the study, the specific anti-osteoporotic activity of the new drug based on succinic acid salts was proved - a significant increase in the organic component – the total collagen in bone tissue and the mineral component - the main elements in bone tissue in both young and old senile animals. Evaluation of the dynamics of the content of markers of bone remodeling showed the high effectiveness of the new drug in monotherapy, and in combination with vitamin D3 in the activation of osteogenesis processes in experimental osteoporosis.

Conclusion. The effectiveness of the proposed anti-osteoporotic agent is shown, which is more pronounced in senile rats and is due to a proportional increase in the organic and mineral components of bone tissue.

Keywords

osteoporosis / experimental model / bone remodeling / collagen / markers of osteogenesis / anti-osteoporosis agent

References

[1] Bairamov AA, Maevsky EI, Shabanov PD. Correction of bone remodeling in experimental osteoporosis. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2019;17(4):43–50. (In Russ.) DOI: 10.17816/RCF17443-50

[2] Байрамов А.А., Маевский Е.И., Шабанов П.Д. Коррекция костного ремоделирования при экспериментальном остеопорозе // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2019. Т. 17, № 4. С. 43–50. DOI: 10.17816/RCF17443-50

[3] Bairamov AA, Mamina NS, Karonova TL, Shabanov PD. Possibilities of in vivo validation of a model of experimental osteoporosis. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2020;18(4):365–367. (In Russ.) DOI: 10.7816/RCF184365-367

[4] Байрамов А.А., Мамина Н.Ш., Каронова Т.Л., Шабанов П.Д. Возможности прижизненной валидации модели экспериментального остеопороза // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2020. Т. 18, № 4. С. 365–367. DOI: 10.7816/RCF184365-367

[5] Grebennikova TA, Belaya ZE, Rozhinskaya LY, Melnichenko GA. The canonical Wnt/β-catenin pathway: From the history of its discovery to clinical application. Therapeutic archive. 2016;88(10):74–81. (In Russ.) DOI: 10.17116/terarkh201688674-81

[6] Гребенникова T.А., Белая Ж.Е., Рожинская Л.Я., Мельниченко Г.А. Канонический сигнальный путь Wnt/β-катенин: от истории открытия до клинического применения // Терапевтический архив. 2016. Т. 88, № 10. С. 74–81. DOI: 10.17116/terarkh201688674-81

[7] Dobronravov VA. Current view on the pathophysiology of secondary hyperparathyroidism: role of fibroblast growth factor 23 and klotho. Nephrology (Saint-Petersburg). 2011;15(4):11–20. (In Russ.) DOI: 10.24884/1561-6274-2011-15-4-11-20

[8] Добронравов В.А. Современный взгляд на патофизиологию вторичного гиперпаратиреоза: роль фактора роста фибробластов 23 и Klotho // Нефрология. 2011. Т. 15, № 4. С. 11–20. DOI: 10.24884/1561-6274-2011-15-4-11-20

[9] Zamaraeva TV. Metod opredeleniya soderzhaniya kollagenovykh belkov po oksiprolinu. Ed. by V.N. Orekhovich. Sovremennye metody v biokhimii. Moscow: Meditsina, 1977. P. 262–264. (In Russ.)

[10] Замараева Т.В. Метод определения содержания коллагеновых белков по оксипролину. Современные методы в биохимии / под ред. В.Н. Ореховича. Москва: Медицина, 1977. C. 262–264.

[11] Kettail VM, Arki RA. Patofiziologiya ehndokrinnoi sistemy. Ed. by Yu.V. Natochin, N.A. Smirnov; transl. from eng. M.G. Koroleva, E.V. Kuchinskii. Moscow: Binom, 2022. 335 p. (In Russ.)

[12] Кеттайл В.М., Арки Р.А. Патофизиология эндокринной системы / под ред. Ю.В. Наточина, Н.А. Смирнова; пер. с англ. М.Г. Королевой, Е.В. Кучинской. Москва: Бином, 2022. 335 с.

[13] Kotel’nikov GP, Bulgakov SV. Osteoporoz. Moscow: GEOTAR-Media, 2010. 504 p. (In Russ.)

[14] Котельников Г.П., Булгаков С.В. Остеопороз. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2010. 504 с.

[15] Kronenberg GM, Melamed SH, Polonski KS, Larsen PR. Ehndokrinologiya po Vil’yamsonu. Reproduktivnaya ehndokrinologiya. Moscow: Rid Elsiver. 2011. 410 p. (In Russ.)

[16] Кроненберг Г.М., Меламед Ш., Полонски К.С., Ларсен П.Р. Эндокринология по Вильямсону. Репродуктивная эндокринология / пер. с англ. Москва: Рид Элсивер, 2011. 410 с.

[17] Levitskii AP, Makarenko OA, Den’ga OV, et al. Ehksperimental’nye metody issledovaniya stimulyatorov osteogeneza: Metodicheskie rekomendatsii. Kyiv: Avitsenna, 2005. P. 31–38. (In Russ.)

[18] Левицкий А.П., Макаренко О.А., Деньга О.В., и др. Экспериментальные методы исследования стимуляторов остеогенеза: Методические рекомендации. Киев: Авиценна, 2005. С. 31–38.

[19] Lesniak OM. Osteoporosis audit in the Russian Federation. The Russian Journal of Preventive Medicine. 2011;14(2):7–10. (In Russ.)

[20] Лесняк О.М. Аудит состояния проблемы остеопороза в Российской Федерации // Профилактическая медицина. 2011. Т. 14, № 2. С. 7–10.

[21] Maevskii EI, Grishina EV, Khaustova YaV, et al. Vnov’ o preparatakh, soderzhashchikh suktsinat. Gastroehnterologiya Sankt-Peterburga. 2017;(1):91–92. (In Russ.)

[22] Маевский Е.И., Гришина Е.В., Хаустова Я.В., и др. Вновь о препаратах, содержащих сукцинат // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2017. № 1. С. 91–92.

[23] Maevskii EI, Roshchenfel’d AS, Grishina EV, Kondrashova MN. Korrektsiya metabolicheskogo atsidoza putem podderzhaniya funktsii mitokhondrii (monografiya). Pushino: ITEHB RAN, 2001, 155 p. (In Russ.)

[24] Маевский Е.И., Рощенфельд А.С., Гришина Е.В., Кондрашова М.Н. Коррекция метаболического ацидоза путем поддержания функций митохондрий (монография). Пушино: ИТЭБ РАН, 2001. 155 с.

[25] Maevskii EI, Uchitel’ ML, Bairamov AA, et al. Korrektsiya gormonal’noi aktivnosti substratnymi kompozitsiyami u muzhchin i zhenshchin. Gastroehnterologiya Sankt-Peterburga. 2017;(2–3): 55–56. (In Russ.)

[26] Маевский Е.И., Учитель М.Л., Байрамов А.А., и др. Коррекция гормональной активности субстратными композициями у мужчин и женщин // Гастроэнтерология Санкт-Петербурга. 2017. № 2–3. С. 55–56.

[27] GOST 33044–2014 “Printsipy nadlezhashchei laboratornoi praktiki”. (In Russ.)

[28] ГОСТ 33044–2014 «Принципы надлежащей лабораторной практики».

[29] Kondrashova MN, Dynnik VV, Kaminskii YuG, et al editors. Mitokhondrial’nye protsessy vo vremennoi organizatsii zhiznedeyatel’nosti. Pushchino, 1978. 182 p. (In Russ.)

[30] Митохондриальные процессы во временной организации жизнедеятельности / под ред. М.Н. Кондрашовой, В.В. Дынника, Ю.Г. Каминский, и др. Пущино, 1978. 182 с.

[31] Kondrashova MN, Kaminskii YuG, Maevskogo EI, editors. Yantarnaya kislota v meditsine, pishchevoi promyshlennosti, sel’skom khozyaistve. Pushchino: Institut teoreticheskoi i ehksperimental’noi terapii, 1996. 300 p. (In Russ.)

[32] Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности, сельском хозяйстве / под ред. М.Н. Кондрашовой, Ю.Г. Каминского, Е.И. Маевского. Пущино: Институт теоретической и экспериментальной терапии, 1996. 300 с.

[33] Patent RU № 2582973/ 2016.04.27. Bairamov AA, Shabanov PD, Maevskii EI, et al. Antiosteoporoznoe sredstvo. (In Russ.)

[34] Патент на изобретение РФ № 2582973/ 27.04.2016. Байрамов А.А., Шабанов П.Д., Маевский Е.И., и др. Антиостеопорозное средство.

[35] Povoroznyuk VV, Grigor’eva NV. Menopauza i osteoporoz. Kyiv: Zdorov’e, 2004. 356 p. (In Russ.)

[36] Поворознюк В.В., Григорьева Н.В. Менопауза и остеопороз. Киев: Здоровье, 2004. 356 с.

[37] Riggz BL, Melton D. Osteoporoz. Ehtiologiya, diagnostika, lechenie. Moscow: Binom, 2000. P. 309–313. (In Russ.)

[38] Риггз Б.Л., Мелтон Д. Остеопороз. Этиология, диагностика, лечение. Москва: Бином, 2000. С. 309–313.

[39] Khodzhson S. Klinika Mehio ob Osteoporoze. Moscow: Astrel’, 2007. 237 p. (In Russ.)

[40] Ходжсон С. Клиника Мэйо об остеопорозе / пер. с англ. Москва: Астрель, 2007. 237 с.

[41] Kondrashova MN, editor. Terapevticheskoe deistvie yantarnoi kisloty. Pushchino: Nauchnyi tsentr biologicheskikh issledovanii AN SSSR, 1976. 255 p. (In Russ.)

[42] Терапевтическое действие янтарной кислоты / под ред. М.Н. Кондрашовой. Пущино: Научный центр биологических исследований АН СССР, 1976. 255 с.

[43] Frol’kis VV, Povoroznyuk VV, Evtushenko OA, Grigor’eva NV. Ehksperimental’nyi osteoporoz. Doctor. 2003;(6):48–52. (In Russ.)

[44] Фролькис В.В., Поворознюк В.В., Евтушенко О.А., Григорьева Н.В. Экспериментальный остеопороз // Doctor. 2003. № 6. С. 48–52.

[45] Sharaev PN. Metod opredeleniya svobodnogo i svyazannogo oksiprolina v syvorotke krovi. Laboratornoe delo. 1981;(5):283–285. (In Russ.)

[46] Шараев П.Н. Метод определения свободного и связанного оксипролина в сыворотке крови // Лабораторное дело. 1981. № 5. С. 283–285.

[47] Shutov EV. Value of the factor of growth in the fibroblasts FGF-23 in patients with chronic renal disease. Survey. LVrach. 2012;(8): 35–42. (In Russ.)

[48] Шутов Е.В. Значение фактора роста фибробластов-23 у больных хронической болезнью почек — обзор современных исследований // Лечащий врач. 2012. № 8. С. 35–42.

[49] Bolland MJ, Grey AB, Gamble GD, Reid IR. Effect of osteoporosis treatment on mortality: a meta-analysis. J Clin Endocrinol Metab. 2010;95(3):1174–1181. DOI: 10.1210/jc.2009-0852

[50] Bolland M.J., Grey A.B., Gamble G.D., Reid I.R. Effect of osteoporosis treatment on mortality: a meta-analysis // J Clin Endocrinol Metab. 2010. Vol. 95, No. 3. P. 1174–1181. DOI: 10.1210/jc.2009-0852

[51] Cauley JA, Thompson DE, Ensrud KC, et al. Risk of mortality following clinical fractures. Osteoporosis Int. 2000;11:556–561. DOI: 10.1007/s001980070075

[52] Cauley J.A., Thompson D.E., Ensrud K.C., et al. Risk of mortality following clinical fractures // Osteoporosis Int. 2000. Vol. 11. Р. 556–561. DOI: 10.1007/s001980070075

[53] EFFO, NOF. Who are candidates for prevention and treatment for osteoporosis? Osteoporos Int. 1997;7:1–6. DOI: 10.1007/BF01623453

[54] EFFO, NOF. Who are candidates for prevention and treatment for osteoporosis? // Osteoporos Int. 1997. Vol. 7. Р. 1–6. DOI: 10.1007/BF01623453

[55] IOF. Annual report. 2010. 18 p.

[56] Kanis JA, WHO Scientific Group. Assessment of osteoporosis at the primary health-care level technical report Sheffield. UK: WHO Collaborating Centre, University of Sheffield, 2008.

[57] Kanis J.A., WHO Scientific Group. Assessment of osteoporosis at the primary health-care level technical report Sheffield. UK: WHO Collaborating Centre, University of Sheffield, 2008.

[58] Kneissel M. The promise of sclerostin inhibition for the treatment of osteoporosis. IBMS BoneKEy. 2009;6(7):259–264. DOI: 10.1138/20090388

[59] Kneissel M. The promise of sclerostin inhibition for the treatment of osteoporosis // IBMS BoneKEy. 2009. Vol. 6, No. 7. Р. 259–264. DOI: 10.1138/20090388

[60] MacLean C, Newberry S, Maglione M, et al. Systematic review: comparative effectiveness of treatments to prevent fractures in men and women with low bone density or osteoporosis. Ann Intern Med. 2007;148:197–213. DOI: 10.7326/0003-4819-148-3-200802050-00198

[61] MacLean C., Newberry S., Maglione M., et al. Systematic review: comparative effectiveness of treatments to prevent fractures in men and women with low bone density or osteoporosis // Ann Intern Med. 2007. Vol. 148. Р. 197–213. DOI: 10.7326/0003-4819-148-3-200802050-00198

[62] Bonnik SL, Harris ST, Kendler DL, et al. Management of osteoporosis in postmenopausal women: 2010 position statement of the north american menopause society. Menopause. 2010;17(1):25–54. DOI: 10.1097/gme.0b013e3181c617e6

[63] Bonnik S.L., Harris S.T., Kendler D.L., et al. Management of osteoporosis in postmenopausal women: 2010 position statement of the North American Menopause Society // Menopause. 2010. Vol. 17, No. 1. Р. 25–54. DOI: 10.1097/gme.0b013e3181c617e6

[64] NOF. Disease statistics. 2004.

[65] NOF. Advocacy news and updates. American’s bone health: The state of osteoporosis and low bone mass. 2011.

[66] Silverman SL. Sclerostin. J Osteoporos. 2010;2010:941419. DOI: 10.4061/2010/941419

[67] Silverman S.L. Sclerostin // J Osteoporos. 2010. Vol. 2010. ID 941419. DOI: 10.4061/2010/941419

[68] Sims NA, Chia LY. Regulation of sclerostin expression by paracrine and endocrine factors. Clin Rev Bone Miner Metab. 2012;10:98–107. DOI: 10.1007/s12018-011-9121-7

[69] Sims N.A., Chia L.Y. Regulation of sclerostin expression by paracrine and endocrine factors // Clin Rev Bone Miner Metab. 2012. Vol. 10. Р. 98–107. DOI: 10.1007/s12018-011-9121-7

[70] Vasilieva AA, Simonova MA, Bairamov AA, et al. Сorrection of the functional state of female rats after unilateral ovariectomy using a succinate containing composition. Cardiometry. 2017;(10):86–92. DOI: 10.12710/cardiometry.2017.8692

[71] Vasilieva A.A., Simonova M.A., Bairamov A.A., et al. Сorrection of the functional state of female rats after unilateral ovariectomy using a succinate containing composition // Cardiometry. 2017. No. 10. P. 86–92. DOI: 10.12710/cardiometry.2017.8692

[72] Vega D, Maalouf NM, Sakhaee K. The role of receptor activator of nuclear factor-kappaB (RANK)/RANK ligand/osteoprotegerin: clinical implications. J Clin Endocrinol Metab. 2007;92(12):4514–4521. DOI: 10.1210/jc.2007-0646

[73] Vega D., Maalouf N.M., Sakhaee K. The role of receptor activator of nuclear factor-kappaB (RANK)/RANK ligand/osteoprotegerin: clinical implications // J Clin Endocrinol Metab. 2007. Vol. 92, No. 12. Р. 4514–4521. DOI: 10.1210/jc.2007-0646

[74] WHO. FRAX® WHO fracture risk assessment tool: calculation tool. 2011.

RIGHTS & PERMISSIONS

ECO-vector LLC