CALCIUM AND PHOSPHORUS CONTENT OF THE COMPACT BONE IN RATS WITH ALLOXAN DIABETES

Introduction: Most of the socio-economic importance of diabetes is an early disability of patients suffering from it. Among the chronic complications of diabetes, there are also abnormal changes in bone tissue. Aim: The aim of our work was to study the changes in the amount of calcium and phosphorus (the main inorganic constituents of bone) in a compact bone tissue in alloxan-induced diabetes in rats at different stages of the disease. Materials and Methods: The experiment was conducted on 70 white mongrel male rats weighing 180 to 220 g. Using the method of atomic emission spectroscopy with inductively coupled plasma we determined the content of calcium and phosphorus in the samples - femoral shafts weighting 5 mg. In homogenates of samples, we determined the activity of alkaline phosphatase. The entire list of measurements was repeated at 7, 14, 21 and 28 days of experiment. Results: The work revealed the decreases in the content of calcium at 7, 14 and 28 days of observation and phosphorus throughout the experiment with maximum changes on the 7th day of the experiment: 25% (p = 0.00002) and 15% (p = 0.002), respectively, compared with control values (median: 1.9 mg -calcium, 0.73 mg - phosphorus). There was a strong direct correlation between calcium and phosphorus (r = 0.086; p <0.01) and an inhibition of activity of alkaline phosphatase on day 28 of the experiment. Conclusions: For the first time, we show that alloxan diabetes in rats is accompanied by a decrease in phosphorus and calcium content of the compact bone with a maximum change at day 7 of the experiment. There are phase changes in the activity of alkaline phosphatase characterized by an increase at day 7 and inhibition by day 28 of the experiment.

calcium, phosphorus, diabetic osteopathy, compact bone tissue, alkaline phosphatase, alloxan diabetes, atomic emission spectroscopy

1. Сахарный диабет в цифрах: действительность и прогнозы [доступ от 25.12.2014]. Доступ по ссылке httр: //диабет.рф/about-diabetes/risk-factors/diabetes-in-figures.

2. Шишкова Ю.А., Суркова Е.В., Мотовилин О.Г., Майоров А.Ю. Качество жизни при сахарном диабете: определение понятия, современные подходы к оценке, инструменты для исследования. Сахарный диабет. 2011; (3): 70-75. [Shishkova J.A., Surkova E.V., Motovilin O.G., Mayorov A.Yu. Quality of life diabetes mellitus: definitions, modern research approaches, tool for evaluation. Diabetes mellitus. 2011; (3): 70-75].

3. Шишкин А.Н., Мануленко В.Н. Диабетическая остеопатия. Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 11. 2008; (3): 70-79. [Shishkin A.N., Manulenko V.V. Diabetic osteopathy. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta. Ser.11 2008; (3): 70-79].

4. Дедов И.И., Шестакова М.В., редакторы. Сахарный диабет: острые и хронические осложнения. М.: ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство»; 2011.

5. Hofbauer L.C., Brueck, C.C., Singh S.K., Dobnig H. Osteoporosis in Patients With Diabetes Mellitus. J. Bone Miner. Res. 2007; 22(9): 1317-1328. DOI: http://dx.doi.org/10.1359/JBMR.070510.

6. Шепелькевич А.П. Состояние показателей костного метаболизма у пациентов с сахарным диабетом 1-го типа. Военная медицина.2012; 25(4): 42-50. [Shepelkevich A.P. Condition of indicators of a bone metabolism at patients with diabetes of the 1st type. Voennaya medicina. 2012; 25(4): 42-50].

7. Qi W., Zhang Y., Yan Y.B., Lei W., Wu Z.X., Liu N., Lie S., Shi L., Fan Y. The protective effect of cordymin, a peptide purified from the medicinal mushroom Cordyceps sinensis on diabetic osteopenia in alloxan-induced rats. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2013 Aug. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2013/985636.

8. Савинова Н.В. Изменение показателей обмена коллагена костной ткани при аллоксановом диабете и стрессе [диссертация на соискание ученой степени]. Казань: Казанский государственный медицинский университет; 2004.

9. Щербак И.Г. Биологическая химия: Учебник. СПб.: Издательство СПбГМУ; 2005.

10. Савинова Н.В., Переведенцева С.Е., Виленская М.П., Вольхина И.В., Бутолин Е.Г Биохимия минерализованных тканей и соединительнотканного матрикса: уч. пособие. Бутолин Е.Г., редактор. Ижевск; 2012.

11. Sirasanagandla S.R., Karkala SR.P., Potu B.K., Bhat KMR. Beneficial effect of Cissus quadrangularis Linn. on osteopenia associated with streptozotocin-induced diabetes mellitus in male Wistar rats. Adv Pharmacol Sci. 2014 Apr. DOI: http://dx.doi.org/10.1155/2014/483051.

12. Пальчикова Н.А., Селятицкая В.Г., Шорин Ю.П. Количественная оценка чувствительности экспериментальных животных к диабетогенному действию аллоксана. Проблемы эндокринологии. 1987; (4): 65-68. [Palchikova N.A., Selyatickaya-VG, Shorin Yu.P. Kolichestvennaya ocenka chuvstvitelnosti ehksperimentalnyh zhivotnyh k diabetogennomu dejstviyu alloksana. Problemy ehndokrinologii. 1987; (4): 65-68].

13. Данилова О.В. Обмен коллагена костной ткани крыс при воздействии преднизолоном в условиях экспериментального диабета [диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук]. Уфа; 2010.

14. Vestergaard P. Diabetes and Bone. J Diabetes Metab. 2011; S: 1. DOI: http://dx.doi.org/10.4172/2155-6156.S1-001.

15. Goh S., Cooper M.E. The Role of Advanced Glycation End Products in Progression and Complications of Diabetes. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2008; 93(4): 1143-1152. DOI: http:// dx.doi.org/10.1210/jc.2007-1817.

16. Zhou Z., Immel D., Xi C., Bierhaus A., Feng X., Mei L., Nawroth P., Stern D.M., Xiong W. Regulation of osteoclast function and bone mass by RAGE. J. Exp. Med. 2006; 203(4): 1067-1080. DOI: http://dx.doi.org/10.1084/jem.20051947.

17. Поровознюк В.В., Мазур И.П. Костная система и заболевания пародонта. К.: Книга Плюс; 2004.

18. Vestergaard P. Diabetes and bone fracture: risk factors for old and young. Diabetologia. 2014; 57(10): 2007-2008. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/s00125-014-3338-1.

19. Hie M., Shimono M., Fujii K., Tsukamoto I. Increased cathepsin K and tartrate-resistant acid phosphatase expression in bone of streptozotocin-induced diabetic rats. Bone. 2007; 41(6): 1045-1050. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/). bone.2007.08.030. PubMed PMID: 17916452.

20. Слуцкий Л.И. Биохимия нормальной и патологически изменённой соединительной ткани. Л.: Медицина; 1969.

21. Lenzen S. The mechanisms of alloxan- and streptozotocininduced diabetes. Diabetologia. 2008; 51(2): 216-226.