Analysis of the content of mineral elements in connective tissues in patients with bisphosphonate osteonecrosis

Abstract

BACKGROUND: The presence of a large number of pathological studies and a significant amount of literature on high bone density in patients with bisphosphonate osteonecrosis determined the conduct of this study.

AIM: To monitor micro- and macronutrients in patients with bisphosphonate osteonecrosis of the jaws, to detail their role in the pathological process.

MATERIALS AND METHODS: In 184 patients with bisphosphonate necrosis, after sequestrectomy, the micro- and macronutrient composition of bone fragments removed from the lesion was analyzed.

RESULTS: Deviations from reference values were found in such elements as sulfur (S^2-), chlorine (Cl^-), potassium (K⁺), calcium (Ca²⁺), phosphorus (P³⁺). The dynamics of micro- and macronutrients correlated with the clinical picture of the pathological process under study and the number of sessions or courses of adjuvant therapy.

CONCLUSION: It is assumed that violations of cascade physiological reactions that develop as a result of violations of the mineral composition in the connective tissue are due to the pharmacokinetic properties of bisphosphonate preparations. The study of a number of micro- and macronutrients is predetermined by their role in the life and functional activity of amino acids, enzymatic systems, importance in the structure of cells and tissues.

Keywords

bisphosphonate-associated osteonecrosis of the jaw / micronutrients / macronutrients / sequestration / bones

References

[1] Khelminskaya NM, Magomedov MM, Goncharova AV, et al. Experience of the interdisciplinary approach to diagnostics and treatment of patients with bisphosphonate osteonecrosis of the upper jaw. Bulletin of Otorhinolaryngology. 2019;84(5):44–47. (In Russ). doi: 10.17116/otorino20198405144

[2] Хелминская Н.М., Магомедов М.М., Гончарова А.В., и др. Опыт междисциплинарного подхода к диагностике и лечению пациентов с бисфосфонатным остеонекрозом верхней челюсти // Вестник оториноларингологии. 2019. Т. 84, № 5. С. 44–47. doi: 10.17116/otorino20198405144

[3] Medvedev YA, Basin EM, Milyukova DY, Fialko PV. Surgical treatment of midface jaw osteonecrosis. Russian Journal of Dentistry. 2018;22(2):92–95. (In Russ). doi: 10.18821/1728-2802-2018-22-2-92-95

[4] Медведев Ю.А., Басин Е.М., Милюкова Д.Ю., Фиалко П.В. Хирургическое лечение остеонекрозов средней зоны лицевого черепа // Российский стоматологический журнал. 2018. Т. 22, № 2. C. 92–95. doi: 10.18821/1728-2802-2018-22-2-92-95

[5] Loktionova MV, Gabbasova IV, Sletova VA, et al. Dynamics of amino acid parameters in the experimental model of bisphosphonate osteonecrosis. The Dental Institute. 2022;(2):99–100. (In Russ).

[6] Локтионова М.В., Габбасова И.В., Слетова В.А., и др. Динамика аминокислотных показателей в экспериментальной модели бисфосфонатного остеонекроза // Институт стоматологии. 2022. № 2. С. 99–100.

[7] Spevak EM, Hristoforando DYu, Gandyljan KS, Sharipov EM. Determination of the jawbone histology in patients with bisphosphonate osteonecrosis in terms of predicting outcome of disease. Medical News of North Caucasus. 2016;11(3):429–431. (In Russ). doi: 10.14300/mnnc.2016.11095

[8] Спевак Е.М., Христофорандо Д.Ю., Гандылян К.С., Шарипов Е.М. Определение гистологической картины костной ткани челюстей у больных с бисфосфонатным остеонекрозом с точки зрения прогнозирования исходов заболевания // Медицинский вестник Северного Кавказа. 2016. Т. 11, № 3. С. 429–431. doi: 10.14300/mnnc.2016.11095

[9] Yaremenko AI, Khatskevich GA, Onokhova TL, et al. Medical osteonekrosis of the upper jaw, surgical treatment (clinical case). The Dental Institute. 2021;(4):50–51. (In Russ).

[10] Яременко А.И., Хацкевич Г.А., Онохова Т.Л., и др. Медикаментозный остеонекроз верхней челюсти, хирургическое лечение (клинический случай) // Институт стоматологии. 2021. № 4. С. 50–51.

[11] Correia JA, Ferreira JR, Amaral Nunes M, et al. Prevention of mandible fractures in medication-related osteonecrosis of the jaws: the role of virtual surgical planning and computer-aided design and manufacturing in two clinical case reports. Applied Sciences. 2021;11(17):7894. doi: 10.3390/app11177894

[12] Correia J.A., Ferreira J.R., Amaral Nunes M., et al. Prevention of mandible fractures in medication-related osteonecrosis of the jaws: the role of virtual surgical planning and computer-aided design and manufacturing in two clinical case reports // Applied Sciences. 2021. Vol. 11, N 17. 7894. doi: 10.3390/app11177894

[13] Loktionova MV, Gandylyan KS, Krazhan SN, et al. Monitoring of amino acid balance in patients with bisphosphonate osteonecrosis of the jaw bones. XXI Forum stomatologov Yuga Rossii «Aktual’nyye voprosy klinicheskoy stomatologii», posvyashchennyi 75-letiyu so dnya rozhdeniya professora V.I. Grechishnikova; 2022 Apr 21–22; Stavropol. Available from: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_48516757_80905434.pdf (In Russ).

[14] Локтионова М.В., Гандылян К.С., Кражан С.Н., и др. Мониторинг показателей аминокислотного баланса у пациентов с бисфосфонатным остеонекрозом челюстных костей // XXI Форум стоматологов Юга России «Актуальные вопросы клинической стоматологии», посвящённый 75-летию со дня рождения профессора В.И. Гречишникова; апрель 21–22, 2022; Ставрополь. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_48516757_80905434.pdf

[15] Bogotova A.A. Farmakodinamika zoledronovoi kisloty. Mezhdunarodnyi zhurnal eksperimental’nogo obrazovaniya. 2014;(1–2):160–162. (In Russ).

[16] Боготова А.А. Фармакодинамика золедроновой кислоты // Международный журнал экспериментального образования. 2014. № 1–2. С. 160–162.

[17] Tselishcheva AA, Averyanov SV, Mingazeva AZ. Prevention of complications in dental surgery in patients taking bisphosphonates for the treatment of osteoporosis. Dental Forum. 2020;(4):65–66. (In Russ).

[18] Целищева А.А., Аверьянов С.В., Мингазева А.З. Предупреждение осложнений при проведении стоматологических хирургических вмешательств у пациентов, принимающих бисфосфонаты для лечения остеопороза // Dental Forum. 2020. № 4. С. 65–66.

[19] Ebetino FH, Sun S, Cherian P, et al. Bisphosphonates: The role of chemistry in understanding their biological actions and structure-activity relationships, and new directions for their therapeutic use. Bone. 2022;(156):116289. doi: 10.1016/j.bone.2021.116289

[20] Ebetino F.H., Sun S., Cherian P., et al. Bisphosphonates: The role of chemistry in understanding their biological actions and structure-activity relationships, and new directions for their therapeutic use // Bone. 2022. N 156. 116289. doi: 10.1016/j.bone.2021.116289

[21] Karakov KG, Vlasova TN, Oganyan AV, et al. Nosogenic depression in patients with pathology of the mucous oral cavity. Actual Problems in Dentistry. 2019;15(4):50–54. (In Russ). doi: 10.18481/2077-7566-2019-15-4-50-54

[22] Караков К.Г., Власова Т.Н., Оганян А.В., и др. Нозогенные депрессии у пациентов с патологией слизистой полости рта // Проблемы стоматологии. 2019. Т. 15, № 4. С. 50–54. doi: 10.18481/2077-7566-2019-15-4-50-54

[23] Shanas N, Querido W, Oswald J, et al. Infrared spectroscopy-determined bone compositional changes associated with anti-resorptive treatment of the oim/oim mouse model of osteogenesis imperfecta. Appl Spectrosc. 2022;76(4):416–427. doi: 10.1177/00037028211055477

[24] Shanas N., Querido W., Oswald J., et al. Infrared spectroscopy-determined bone compositional changes associated with anti-resorptive treatment of the oim/oim mouse model of osteogenesis imperfecta // Appl Spectrosc. 2022. Vol. 76, N 4. P. 416–427. doi: 10.1177/00037028211055477

[25] Ratzkowski B, Koth VS, Azambuja AA, et al. Effect of tyrosine kinase inhibitor sunitinib on tissue repair at tooth extraction sites. Oral Dis. 2023;29(3):1070–1079. doi: 10.1111/odi.14065

[26] Ratzkowski B., Koth V.S., Azambuja A.A., et al. Effect of tyrosine kinase inhibitor sunitinib on tissue repair at tooth extraction sites // Oral Dis. 2023. Vol. 29, N 3. P. 1070–1079. doi: 10.1111/odi.14065

[27] Chagina EA, Turmova EP, Khanina EE. Role in the pathology of disorders of water and mineral metabolism. International Journal of Humanities and Natural Sciences. 2021;(10-2):23–30. (In Russ). doi: 10.24412/2500-1000-2021-10-2-23-30

[28] Чагина Е.А., Турмова Е.П., Ханина Е.Е. Роль в патологии нарушений водно-минерального обмена // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2021. № 10-2. С. 23–30. doi: 10.24412/2500-1000-2021-10-2-23-30

[29] Karpova NYu, Rashid MA, Kazakova TV, Yadrov ME. Calcium metabolism and bone homeostasis. Farmateka. 2016;(S3):16–21. (In Russ).

[30] Карпова Н.Ю., Рашид М.А., Казакова Т.В., Ядров М.Е. Метаболизм кальция и костный гомеостаз // Фарматека. 2016. № S3. С. 16–21.

[31] Gerk SA, Golovanova OA. Trace element composition of human bone tissue in normal and pathological condition. Herald of Omsk University. 2015;(4):39–44. (In Russ).

[32] Герк С.А., Голованова О.А. Элементный состав костной ткани человека в норме и при патологии // Вестник Омского университета. 2015. № 4. С. 39–44.

[33] Elovicova TM, Karaseva VV, Ermishina EY, et al. The expiriens resulting from the perfomance of professionsl oral cavity hygiene in patient whith a chronic periodontitis in combination whith a medication-associated osteonecrosis of the jaw. Actual Problems in Dentistry. 2019;15(3):28–33. doi: 10.18481/2077-7566-2019-15-3-28-33

[34] Elovicova T.M., Karaseva V.V., Ermishina E.Y., et al. The expiriens resulting from the perfomance of professionsl oral cavity hygiene in patient whith a chronic periodontitis in combination whith a medication-associated osteonecrosis of the jaw // Actual Problems in Dentistry. 2019. Vol. 15, N 3. P. 28–33. doi: 10.18481/2077-7566-2019-15-3-28-33

[35] Semenova AN, Dutov AA, Pinelis IS. The chenges of mineral metabolism caused by the fracture of mandible. Transbaikalian Medical Bulletin. 2013;(1):78–82. (In Russ).

[36] Семенова А.Н., Дутов А.А., Пинелис И.С. Динамика показателей минерального обмена у больных с переломом нижней челюсти // Забайкальский медицинский вестник. 2013. № 1. С. 78–82.

[37] Yureneva SV, Yakushevskaya OV. Effect of zoledronic acid on bone mineral density and biochemical markers of bone turnover (the results of three-year follow-up). Effektivnaya farmakoterapiya. 2013;(52):32–37. (In Russ).

[38] Юренева С.В., Якушевская О.В. Влияние золедроновой кислоты на минеральную плотность костной ткани и биохимические маркеры костного ремоделирования (результаты трёхлетнего наблюдения) // Эффективная фармакотерапия. 2013. № 52. С. 32–37.

[39] Kosach GA, Petrosyan AL, Yaremenko AI, et al. Disorders of microcirculation in the mechanism of bisphosphonate osteonecrosis: preliminary study in rats. Br J Oral Maxillofac Surg. 2020;58(9):e38–e44. doi: 10.1016/j.bjoms.2020.05.030

[40] Kosach G.A., Petrosyan A.L., Yaremenko A.I., et al. Disorders of microcirculation in the mechanism of bisphosphonate osteonecrosis: preliminary study in rats // Br J Oral Maxillofac Surg. 2020. Vol. 58, N 9. P. e38–e44. doi: 10.1016/j.bjoms.2020.05.030

[41] Lepeshko PN. Features of hygienic rating of zoledric acid. Conference Proceedings. Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya, posvyashchennaya 100-letiyu Belorusskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta «Sovremennyye tekhnologii v meditsinskom obrazovanii»; 2021 Nov 1–5; Minsk. Available from: http://rep.bsmu.by/handle/BSMU/33326 (In Russ).

[42] Лепешко П.Н. Особенности гигиенического нормирования золедроновой кислоты // Международная научно-практическая конференция, посвящённая 100-летию Белорусского государственного медицинского университета «Современные технологии в медицинском образовании»; ноябрь 1–5, 2021; Минск. Режим доступа: http://rep.bsmu.by/handle/BSMU/33326

[43] Admakin OI, Loktionova MV, Zhidovinov AV, et al. Comparative analysis of the mineral composition of the leukocyte, erythrocyte fraction and PRP plasma in patients with bisphosphonate osteonecrosis of the jaw bones. Stomatology for All / International Dental Review. 2022;(3):32–40. (In Russ). doi: 10.35556/idr-2022-3(100)32-40

[44] Адмакин О.И., Локтионова М.В., Жидовинов А.В., и др. Сравнительный анализ показателей минерального состава лейкоцитарной, эритроцитарной фракциий и PRP-плазмы крови у пациентов с бисфосфонатным остеонекрозом челюстных костей // Стоматология для всех. 2022. № 3. С. 32–40. doi: 10.35556/idr-2022-3(100)32-40

[45] Lebedev MV, Abdullina YA, Bakhturin NA, et al. Bisphosphonate osteonecrosis of jaws as a complication of chemotherapeutic treatment in malignant processes. Ural Medical Journal. 2020;(7):115–120. (In Russ). doi: 10.25694/URMJ.2020.07.19

[46] Лебедев М.В., Абдуллина Ю.А., Бахтурин Н.А., и др. Бисфосфонатные остеонекрозы челюстей как осложнение химиотерапевтического лечения при злокачественных процессах // Уральский медицинский журнал. 2020. № 7. C. 115–120. doi: 10.25694/URMJ.2020.07.19

[47] Dubetska G. Bone mineral density and trabecular bone score, hyperuricemia and metabolic syndrome in postmenopausal women. Pain, Joints, Spine. 2021;10(1):57–60. doi: 10.22141/2224-1507.10.1.2020.199725

[48] Dubetska G. Bone mineral density and trabecular bone score, hyperuricemia and metabolic syndrome in postmenopausal women // Pain, Joints, Spine. 2021. Vol. 10, N 1. P. 57–60. doi: 10.22141/2224-1507.10.1.2020.199725

[49] Vinogradova NG, Haritonova MP. Bisphosphonatal osteonecrosis of the jaw — theories of pathogenesis, peculiarities of clinical, radiological picture. Materials of the International Congress «Dentistry of the Great Urals»; 2019 Dec 4–6; Yekaterinburg. Available from: https://dental-press.ru/ru/nauka/conference_article/4014/view (In Russ).

[50] Виноградова Н.Г., Харитонова М.П. Бисфосфонатные остеонекрозы — теории патогенеза, особенности клинической и рентгенологической картины // Международный конгресс «Стоматология Большого Урала»; декабрь 4–6, 2019; Екатеринбург. Режим доступа: https://dental-press.ru/ru/nauka/conference_article/4014/view

RIGHTS & PERMISSIONS

Eco-Vector