ОБМЕН КОЛЛАГЕНА И СОДЕРЖАНИЕ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В КОСТНОЙ ТКАНИ ЖИВОТНЫХ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДИАБЕТОМ

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2020-02-05

Н.В. Савинова, кандидат медицинских наук, О.В. Данилова, кандидат медицинских наук, Е.Г. Бутолин, доктор медицинских наук, профессор, В.А. Вяткин, кандидат медицинских наук ФГБОУ ВО «Ижевская государственная медицинская академия» Минздрава России, Российская Федеpация, Республика Удмуртия, 426034, Ижевск, ул. Коммунаров, 281 E-mail: biochem2017@mail.ru

Введение. Риск развития поражений костной ткани, приводящих к инвалидизации больных сахарным диабетом, актуали- зирует изучение механизмов развития диабетической остеопатии. Цель исследования: изучить показатели обмена коллагена, содержание компонентов минерального матрикса компактной и губчатой костной ткани крыс при аллоксановом диабете. Методы. В диафизе бедренной кости и теле L-позвонка крыс определяли уровень карбокситерминального телопептида коллагена I типа методом твердофазного иммуноферментного анализа (β-CrossLaps; ИФА, ELISA); количество суммарного коллагена, а также нейтральносолерастворимого коллагена по концентрации гидроксипролина колориметрическим методом; содержание кальция и фосфора – методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно-связанной плазмой. Перечислен- ные показатели исследовали на 7,14, 21 и 28-й дни после введения аллоксана тетрагидрата. Результаты. В костной ткани экспериментальных крыс отмечалось снижение количества нейтральносолерастворимого коллагена, что указывает на угнетение синтеза данного биополимера. С 14-го дня опыта в исследуемых тканях повышалась концентрация β-CrossLaps – маркера распада коллагена. Содержание суммарного коллагена в бедренной кости было понижено на 21-й и 28-й дни опыта, а в позвонке – на протяжении всего периода наблюдения. Активация процессов катаболизма колла- гена сопровождалась уменьшением содержания кальция и фосфора в бедренной кости и позвонке. Заключение. В костной ткани аллоксаниндуцированных крыс преобладали процессы деградации, приводящие к уменьшению содержания суммарного коллагена и компонентов минерального матрикса.
Ключевые слова: 
коллаген

Список литературы: 
  1. Дедов И.И. Сахарный диабет: развитие технологий в диагностике, лечении и про- филактике. Сахарный диабет. 2010; 3: 6–13. [Dedov I.I. Saharnyj diabet: razvitie tehnologij v diagnostike, lechenii i pro- filaktike. Saharnyj diabet. 2010; 3: 6–13 (in Russian)]
  2. Erdal N., Gürgül S., Demirel C., Yildiz A. The effect of insulin therapy on biomechani- cal deterioration of bone in streptozotocin (STZ)-induced type 1 diabetes mellitus in rats. Diabetes Res Clin Pract. 2012; 97 (3): 461–7. https://doi.org/10.1016/j.dia- bres.2012.03.005
  3. Jiao H., Xiao E., Graves D.T. Diabetes and Its Effect on Bone and Fracture Healing. Curr Osteoporos Rep. 2015; 13 (5): 327–35. https://doi.org/10.1007/s11914-015-0286-8.
  4. Vestergaard P. Diabetes and Bone. Diabetes Metab. 2011; 1. http:/dx.doi. org/10.4172/2155-6156.S1-001
  5. Nyman J.S., Even J.L., Jo C.H., Herbert E.G., Murry M.R., Cockrell G.E., Wahl E.C., Bunn R.C., Lumpkin C.K.Jr., Fowlkes J.L., Thrailkill K.M. Increasing duration of type 1 diabetes perturbs the strengthstructure relation ship and increases brittleness of bone. Bone. 2011; 48 (4): 733–40. https://doi. org/10.1016/j.bone.2010.12.016
  6. Weber D.R., Haynes K., Leonard M.B., Willi S.M., Denburg M.R. Type 1 diabetes is as- sociated with an increased risk of fracture across the life span: A population-based cohort study using the health improvement network (THIN). Diabetes Care. 2015; 38 (10): 1913–20. https://doi.org/10.2337/dc15-0783
  7. Wang J., You W., Jing Z., Wang R., Fu Z., Wang Y. Increased risk of vertebral fracture in patients with diabetes: a meta-analysis of cohort studies. Int Orthop. 2016; 40 (6): 1299–307. https://doi.org/10.1007/s00264- 016-3146-y.
  8. Vashishth D. The Role of the Collagen Matrix in Skeletal Fragility. Curr Osteopo- rosis Rep. 2007; 5 (2): 62–6. https://doi. org/10.1007/s11914-007-0004-2.
  9. Nudelman F., Lausch A.J., Sommerdijk N.A.J.M., Sone E.D. In vitro models of col- lagen biomineralization. J. Struct. Biol. 2013; 183 (2): 258–69. https://doi.org/10.1016/j. jsb.2013.04.003.
  10. Пальчикова Н.А., Кузнецова Н.В., Кузми- нова О.И., Селятицкая В.Г. Гормонально- биохимические особенности аллокса- новой и стрептозотоциновой моделей экспериментального диабета. Бюлле- тень СО РАМН. 2013; 33 (6): 18–24. [Pal’chikova N.A., Kuznecova N.V., Kuzminova O.I., Seljatickaja V.G. Gormonal’no-biohimicheskie osobennosti alloksanovoj i streptozotocinovoj modelej jeksperimental’nogo diabeta. Bjulleten’ SO RAMN. 2013; 33 (6): 18–24 (in Russian)]
  11. Шараев П.Н., Сахабутдинова Е.П., Ле- комцева О.И., Кошикова С.В. Опреде- ление свободного и пептидосвязанного гидроксипролина в сыворотке крови. Клин. лаб. диагностика. 2009; 1: 7–9. [Sharaev P.N., Sahabutdinova E.P., Lekomceva O.I., Koshikova S.V. Opredele- nie svobodnogo i peptidosvjazannogo gidroksiprolina v syvorotke krovi. Klin. lab. diagnostika. 2009; 1: 7–9 (in Russian)]
  12. Прошина Л.Я., Приваленко М.Н. Ис- следование фракционного состава коллагена в ткани печени. Вопросы мед химии. 1982; 1: 115–9. [Proshina L.Ja., Privalenko M.N. Issledo- vanie frakcionnogo sostava kollagena v tkani pecheni. Voprosy med himii. 1982; 1: 115–9 (in Russian)]
  13. Резников А.Г. Методы определения гор- монов. Киев: Наукова думка; 1980; 399. [Reznikov A.G. Metody opredelenija gor- monov. Kiev: Naukova dumka; 1980; 399 (in Russian)]
  14. Starup-Linde J., Vestergaard P. Biochemi- cal bone turnover markers in diabetes mellitus – A systematic review. Bone. 2016; 82: 69–78. https://doi.org/10.1016/j. bone.2015.02.019.
  15. Омельяненко Н.П., Слуцкий Л.И. Со- единительная ткань (гистофизиология и биохимия). Под ред. С.П. Миронова. М.: Известия, 2009; 1: 380. [Omel’janenko N.P., Sluckij L.I. Soedinitel’naja tkan’ (gistofiziologija i bio- himija). Рod red. S.P. Mironova. M.: Izvestija, 2009; 1: 380.
  16. Yang J., Zhang X., Wang W., Liu J. Insulin stimulates osteoblast proliferation and dif- ferentiation through ERK and PI3K in MG-63 cells. Cell Biochem Funct. 2010; 28 (4): 334–41. https://doi.org/10.1002/cbf.1668
  17. Garcia-Hernandez A., Arzate H., Gil- Chavarria I., Rojo R., Moreno-Fierros L. High glucose concentrations alter the biomin- eralization process in human osteoblastic cells. Bone. 2012; 50 (1): 276–88. https://doi. org/10.1016/j.bone.2011.10.032
  18. Dong X. N., Qin A., Xu J., Wang X. In situ accumulation of advanced glycation endproducts (AGEs) in bone matrix and its correlation with osteoclastic bone resorp- tion. Bone. 2011; 49: 174–83. https://doi. org/10.1016/j.bone.2011.04.009
  19. Compston J. Glucocorticoid-induced osteoporosis: an update. Endocrine. 2018; 61 (1): 7–16. https://doi.org/0.1007/s12020- 018-1588-2
  20. Thrailkill K.M., Fowlkes J.L. The role of vitamin D in the metabolic homeostasis of diabetic bone. Clin. Rev Bone Miner Metab. 2013; 11 (1): 28–37. https://doi.org/10.1007/ s12018-012-9127-9
  21. Wahl P., Xie H., Scialla J., Anderson C.A.M., Bellovich K., Brecklin C., Chen J., Feld- man H., Gutierrez O.M., Lash J., Leonard M.B., Negrea L., Rosas S.E., Anderson A.H., Townsend R.R., Wolf M., Isakova T. Earlier onset and greater severity of disordered mineral metabolism in diabetic patients with chronic kidney disease. Diabetes Care. 2012; 35 (5): 994–1001. https://doi. org/10.2337/dc11-2235