Фармакологическая коррекция экспериментально индуцированного остеопороза, осложненного сахарным диабетом 2-го типа

Полный текст

АКТУАЛЬНОСТЬ

По данным исследований НИИ ревматологии РАН, в России остеопороз (ОП) диагностирован у 14 млн человек (10 % населения страны), а у 20 млн человек выявлено состояние остеопении. Таким образом, 34 млн жителей нашей страны имеют реальный риск остеопоротических переломов [1, 2]. Остеопороз — это хронически прогрессирующее обменное заболевание скелета, характеризующееся снижением минеральной и органической плотности костей и нарушениями ее микроархитектоники, что приводит к увеличению риска переломов [3, 4].

Разработка новых препаратов на основе уникальных биологически активных соединений, участвующих в активации метаболизма и ремоделировании костной ткани, может стать значимым вкладом в решение проблемы распространения ОП. Сукцинаты, на основе природных конформеров янтарной кислоты, являются наиболее сильными модуляторами орфановых и сукцинатных рецепторов SUCNR1, K⁺-каналов L-типа, активируют аккумуляции Са²⁺ внутри клетки, приводят в действие лимитирующий этап в метаболизме холестерола — вход в митохондрий и последующую биотрансформацию в активные формы стероидов [5, 6]. В экспериментальном исследовании препарат, содержащий в своем составе макроэлементы костной ткани в виде солей янтарной кислоты, увеличивал минеральную и органическую плотность бедренной кости, увеличивал синтез эстрогенов и андрогенов при индуцированном гормональном дефиците в организме [7–9].

Эффективность антиостеопорозной терапии, в некоторых случаях, зависит от наличия сопутствующих заболеваний, в том числе сахарного диабета 2-го типа (СД2) и его осложнений, которые могут вызвать нарушение обменных процессов в костной ткани [10]. При этом СД сам по себе является независимым фактором риска переломов [11].

Таким образом, целью данной работы стало исследование фармакологической эффективности нового препарата в экспериментальной модели ОП в сочетании с моделью СД2 у самок крыс по данным изучения маркеров костного ремоделирования в сыворотке крови.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В экспериментальном исследовании было использовано 25 половозрелых самок крыс линии Вистар, у которых в соответствии с задачей исследования была создана экспериментальная модель патологии ОП.

Метод создания экспериментальной модели ОП и его валидации описан в ряде исследований [12–14]. Согласно методике осуществляли двустороннее хирургическое удаление яичников у самок крыс, с последующим двукратным введением преднизолона в дозе 25 мг на кг веса крысы. Для эксперимента использованы интактные самки крыс линии Вистар 4–6-месячного возраста весом 240–260 г. Двусторонняя овариоэктомия проведена в соответствии с рекомендациями, изложенными в руководстве Бунока (1968). Животных наркотизировали эфиром и фиксировали на операционном столе в положении на животе. Операционное поле на спинке выстригали и обрабатывали спиртом и разбавленным спиртовым раствором йода. Скальпелем делали продольный разрез длиной 1,5–2 см по средней линии спины. Передвигая разрез поочередно налево и направо делали прокол в задней части брюшной полости. Найдя правый или левый рог матки, выводили его через прокол наружу и отсекали яичник электрокаутером от рога матки. Аналогично удаляли и второй яичник. До наложения швов проколы брюшины и надрез спины обрабатывали стрептоцидом. Через 3 нед. после операции самкам крыс вводили раствор преднизолона внутрибрюшинно в дозе 25 мг/кг. Второе введение — с интервалом 15 дней.

Для моделирования СД через 4 нед. от начала содержания на высокожировой диете и через 2 нед. после овариоэктомии внутрибрюшинно вводился раствор никотинамида в дозе 230 мг/кг. Данная методика более подробно описана в ряде исследований [15–17]. На 2-е и 3-и сутки в случайной точке определяли уровень глюкозы в венозной крови. СД диагностировали при гликемии, равной или более 11,1 ммоль/л, зафиксированной в двух измерениях в разные дни. В ходе теста уровень гликемии определяли исходно, после чего с помощью желудочного зонда перорально вводили 40 % раствор глюкозы в дозе 3 г/кг. Повторное измерение гликемии проводили на 15, 30, 60 и 120-й минуте теста. СД диагностировали при выявлении гликемии, равной или более 11,1 ммоль/л в любой из точек [18].

После моделирования ОП и СД случайным образом были сформированы следующие группы: «СД2» (самки с СД2, без ОП, без терапии, n = 6); «ОП» (самки после ОП с СД без терапии, n = 5), «ОП–СД2+Х3+D₃» (группа с ОП и СД2, получавшая препарат Х3 и витамин D₃, n = 6),

Назначение препаратов и наблюдение за животными продолжали еще 6 нед., суммарная длительность исследования — 12 нед. По окончании эксперимента производили забор крови для определения показателей фосфорно-кальциевого обмена и маркеров костного ремоделирования — остеокальцина (OK), склеростина, остеопротегерина (OPG), фактора роста фибробластов-23 (FGF23) и лиганда активатора ядерного фактора каппа-β (RANKL) методом иммуноферментного анализа.

Объектом исследования служил новый композитный препарат на основе солей янтарной кислоты как лекарственное средство для лечения и профилактики ОП (далее — препарат Х3, патент на изобретение RU 2582973C1, НПФ «Миоран») [19]. Исследование выполнено в рамках доклинических исследований, необходимых для регистрации продукта, и направлено на установление свойства тестируемого объекта при многократном пероральном введении в фиксированной дозе (62,5 мг/кг, композит без лекарственной основы). Исследование проводилось в соответствии со стандартами лабораторных исследований GLP в Центре доклинических и трансляционных исследований ФГБУ «НМИЦ им. В.А. Алмазова» Минздрава России.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Как было описано в методике, у части экспериментальных животных была сформирована сочетанная патология ОП и СД2, с целью выяснения эффективности антиостеопорозной терапии на фоне нарушения углеводного обмена.

Полученные данные показывают, что у группы ОП–СД2+Х3+D₃ проводимая антиостеопорозная терапия в дозе 62,5 мг, усиленная добавлением в схему лечения витамина D₃ в дозе 500 МЕ на кг веса крысы в незначительной степени повлияла на коррекцию экспериментального ОП. Так, из всех маркеров костного ремоделирования только у RANKL отмечали достоверное снижение его уровня, что предполагает падение активности остеокластов. Соответственно, отмечается нормализация и рост уровня у другого маркера остеокластогенеза Skl по сравнению с интактной группой. Основные показатели остеобластогенеза остеокальцин (OK), остеопротегерин (OPG), фактора роста фибробластов-23 (FGF23) остались индифферентными на проводимую фармакотерапию препаратами Х3 и D₃ (см. рисунок).

 

Рисунок. Динамика маркеров остеопороза в сыворотке крови самок крыс с экспериментальным остеопорозом (ОП), осложненным сахарным диабетом 2-го типа (СД2) при фармакотерапии препаратами Х3 и витамином D₃. Данные интактных крыс приняты за 100 %. ОП–СД2+Х3+D₃ — группа с остеопорозом и сахарным диабетом 2-го типа, получавшая препарат Х3 и витамин D₃; Skl — склеростин; OK — остеокальцин, OPG — остеопротегерин; FGF23 — фактор роста фибробластов-23; RANKL — лиганд активатора ядерного фактора каппа-β

Figure. Dynamics of osteoporosis markers in the blood serum of female rats with experimental osteoporosis complicated by type 2 diabetes mellitus during pharmacotherapy with X3 and vitamin D₃ drugs. Data from intact rats are taken as 100%. FGF23, fibroblast growth factor-23; OP–DM2+X3+D3, group with osteoporosis and type 2 diabetes mellitus, receiving drug X3 and vitamin D₃; Skl, sklerostin; OK, osteocalcin; OPG, osteoprotegerin; RANKL, ligand of the nuclear factor kappa-β activator

 

Резюмируя данный опыт, можно сказать, что нарушения углеводного обмена являются тормозящим фактором в лечении экспериментально индуцированного ОП. Тщательный подбор лекарственной терапии СД2 — необходимое условие коррекции данной патологии для нормализации показателей кальций-фосфорного обмена, уровня маркеров костного ремоделирования в сыворотке крови и восстановления микроархитектоники костной ткани на фоне проводимой антиостеопорозной терапии.

В проведенном ранее в экспериментальном исследовании нами показано, что нелегко добиться эффективной терапии ОП при коморбидном состоянии. Применение современных сахароснижающих препаратов, которые доказали свою эффективность как низкоселективного ингибитора натрий-глюкозного котранспортера-2 (иНГЛТ-2) канаглифлозина, так и агониста рецепторов глюкагоноподобного пептида-1 лираглутида значимо не повлияли на показатели фосфорно-кальциевого обмена и концентрацию склеростина и остеокальцина [17]. При этом применение иНГЛТ-2 канаглифлозина было ассоциировано со снижением количества костных балок эпифизарной области бедренной кости.

Таким образом, назначение антиостеопорозного препарата Х3 по схеме монотерапии и в комбинации с витамином D₃ приводит к значимому росту концентрации маркеров костного ремоделирования в сыворотке крови, что свидетельствует об усилении остеогенеза, остеобластогенеза. Нарушение углеводного обмена при СД2 делает неэффективным проводимую терапию экспериментально индуцированного ОП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разрабатываемый препарат Х3 на экспериментальной модели патологии «постменопаузального» ОП показал высокую эффективность за счет увеличения биодоступности и усвоения макро- и микроэлементов из состава препарата костной тканью [9, 14, 20]. Биодоступность компонентов препарата увеличена за счет применения в препарате солей природных конформеров янтарной кислоты и его сигнальной функции — лиганд-рецепторного взаимодействия сукцината с рецептором SUCNR1 [5, 7, 8]. Активация системы SUCNR/SUCNR1 приводит к усилению метаболизма костной ткани, усилению остеогенеза, остео бластогенеза. Соответственно, нарушение углеводного метаболизма в виде СД2 подавляет процесс остеобластогенеза и снижает фармакологическую эффективность препарата Х3.

Таким образом, назначение антиостеопорозного препарата Х3 в комбинации с витамином D₃ самкам крыс с моделью патологии ОП приводит к нормализации маркеров костного ремоделирования в сыворотке крови. Нарушение углеводного обмена в сочетанной патологии ОП и СД2 делает неэффективным проводимую антиостеопорозную терапию, что предполагает необходимость предварительной коррекции СД2 сахароснижающими препаратами.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Личный вклад каждого автора: А.А. Байрамов, Н.Ш. Мамина, Т.Л. Каронова, А.В. Симаненкова, М.В. Кожурин, Г.П. Косякова — написание статьи, анализ данных; А.А. Байрамов, П.Д. Шабанов — редактирование статьи, разработка общей концепции.

Финансирование. Работа выполнена при поддержке Комитета по науке и высшей школе Санкт-Петербурга (грант № 13-ЗДР от 2023 г.)

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study. The contribution of each author: A.A. Bairamov, N.Sh. Mamina, T.L. Karonova, A.V. Simanenkova, M.V. Kozhurin, G.P. Kosyakova — manuscript drafting, writing and pilot data analyses; A.A. Bairamov, P.D. Shabanov — paper reconceptualization and general concept discussion.

Funding source. The work was supported by the Committee for Science and Higher Education of St. Petersburg (grant No. 13-ZDR of 2023).

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Об авторах

Алекбер Азизович Байрамов

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова; Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: alekber@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0673-8722
SPIN-код: 9802-9988

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Наиля Шамилевна Мамина

Институт экспериментальной медицины

Email: nelya-mamina@yandex.ru
Россия, Санкт-Петербург

Татьяна Леонидовна Каронова

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: karonova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1547-0123
SPIN-код: 3337-4071

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Анна Владимировна Симаненкова

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: annasimanenkova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3300-1280
SPIN-код: 3675-9216

канд. мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Михаил Васильевич Кожурин

Институт экспериментальной медицины

Email: ssrkog@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Галина Павловна Косякова

Институт экспериментальной медицины

Email: galkos1@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7211-7839
SPIN-код: 9987-7041

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Петр Дмитриевич Шабанов

Институт экспериментальной медицины

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-код: 8974-7477

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы