Violations of cell-molecular mechanisms of bone remodeling under influence of glucocorticoids

Abstract

The fact is disturbance of the processes of bone tissue remodeling leads to a change in the balance between synthesis and resorption of bone and the development of osteoporosis. The most common cause of secondary osteoporosis is the use of glucocorticoid therapy. The aim of this study is to investigate the cellular-molecular mechanisms of disturbance of the processes of bone remodeling regulation, reflected by hormones and intercellular mediators (for example parathyroid hormone, calcitonin, RANKL, osteoprotegerin, P-selectin, interleukin-17, transforming growth factor-β1, adiponectin and visfatin) on the background experimental glucocorticoid osteoporosis. The experimental study carried out in two groups of white female rats. Disturbance of bone tissue remodeling was verified by histological examination of the femoral head, vertebrae of the thoracic and lumbar spine of rats and the measurement of bone density. The study of the levels of hormones and intercellular mediators in the blood serum of animals was carried out by the method of enzyme immunoassay. The bone mineral density of the experimental group was reduced compared to the bone mineral density of the control group. The study of the histostructure of the femoral head and vertebrae in rats of the experimental group in comparison with the animals of the control group revealed changes in the structural organization of bone tissue, confirmed by histomorphometry, indicating inhibition of the processes of osteosynthesis. The article analyzes the nature of the involvement of hormones and cytokines in pathogenetic mechanisms of development of bone tissue disorders. The levels of cytokines RANKL, osteoprotegerin, interleukin-17 and calcitonin in the blood serum of animals of the group with the violation of bone tissue remodeling by glucocorticoids were higher than in intact animals. Serum levels of P-selectin, parathyroid hormone, transforming growth factor-β1, adiponectin and visfatin were lower than similar levels in animals from the control group. The use of glucocorticoids increases the expression of RANKL and inhibits the synthesis of osteoprotegerin, resulting in stimulation of bone resorption. The effect of glucocorticoids in the experimental model is realized by changing the production of the studied hormones, cytokines and adhesion molecules. These changes stimulate the apoptosis of osteoblasts and inhibit their proliferation and differentiation, which is another mechanism of bone loss. Correlations found during the study reflect the relationship in the system of regulation of bone tissue remodeling under the influence of glucocorticoids. A complex system for regulating bone remodeling, which includes many regulatory pathways and their interactions, requires further study.

Bone remodeling features in elderly and senile patients with the proximal femur fractures after hip replacement

“…One of the manifestations of the age-related problem of decreasing physiological reserves is a decrease in adrenocortical sensitivity to surgical stress, which is characteristic of the elderly against the background of an increase in the baseline level of cortisol [18]. This increase may lead to a decrease in the synthesis of OPG, increased expression of RANKL and inhibition of the synthesis of IL-6 [19]. These data are consistent with the observed decrease in the level of serum OPG and lower levels of IL-6 in patients of group 2 relative to group 1.…”

Immune features of the bone remodelling after the hip arthroplasty in elderly and senile patients with proximal femur fractures

“…Найважливішим чинником, що регулює запальну реакцію на хірургічне втручання, є вік пацієнта [24]. Одним із основних проявів, що пов'язаний із віком, є зменшення фізіологічних резервів і зниження адренокортикальної чутливості до хірургічного стресу, що характерно для осіб похилого та старечого віку на фоні підвищення базового рівня кортизолу [25] й може призводити до пригнічення синтезу OPG і IL-6, збільшення експресії RANKL [26], що в нашому випадку проявилося зниженням рівнів OPG і IL-6 у хворих II групи порівняно з I. Спотворена експресія цитокінів спричинює активацію ремоделювання кісткової тканини зі збільшенням швидкості резорбції без компенсаторного утворення кісткової тканини, унаслідок чого відбувається швидка втрата кісткової речовини та порушується послідовність стадій репаративного остеогенезу.…”

State of Connective Tissue Metabolism in Mitral Valve Prolapse in Combination with Type 1 Diabetes Mellitus

“…Згідно сучасним уявленням, сполучна тканина (СТ) розглядається як фізіологічна система, реакція якої на пошкодження багато в чому визначає перебіг патологічного процесу [1]. Проведені нами раніше дослідження показали провідну роль патологічної відповіді та порушення регуляторної рівноваги СТ для розвитку та перебігу захворювань різного етіологічного походження [2,3]. Прикладом хронічного порушення регуляторної рівноваги СТ можна вважати позасиндромні (недиференційовані) форми дисплазії СТ (ДСТ), які достатньо широко розповсюджені в популяції, і зустрічаються з частотою за даними різних авторів від 14 до 85% [4,5].…”