Effect of Preparations Based on Lanthanide Ions and Calcium on the Bone Density in Rats with a Femur Fracture

Cover Page

Abstract

Purpose of the study — to evaluate bone density at the femur fracture site with local introduction of preparations based on etidronate lanthanide ions and calcium in the experiment. Materials and Methods. The experiment included 45 male rats divided into three comparable groups equal in quantity. The experiment in control group was performed without stimulation of bone formation, preparation based on etidronate lanthanide ions and calcium were introduced to the animals of the first group and preparation containing etidronate and calcium (without lanthanide ions) were used in the second group. Preparation was introduced twice at the site of femoral fracture in the study groups of animals. The authors performed daily clinical monitoring and measured the density of the cortical bone at the fracture site using computer tomography. Results. Earlier support on the operated limb was observed after introduction of etidronate lanthanide ions and calcium. In the respective study group after introduction of the preparation the authors reported statistically significant 20% higher cortex density at earlier terms in contrast to the control group, and 24% higher density as compared to group with introduction of etidronates and calcium (without lanthanide ions). By day 30 cortical plate density in the group with introduction of preparation based on lanthanide ions was statistically significantly higher at 37% as compared to two other groups. Conclusion. The authors observed a positive effect of studied preparations on bone regenerate formation in rats. Data of the present research allows to conclude that periosteal introduction of preparations based on etidronate lanthanide ions and calcium at the osteotomy site provides formation of a cortical plate with improved density properties, and normalization of density indicators in the present group occurred in earlier terms that in the group with preparation based on etidronates and calcium (without lanthanide ions).

About the authors

I. F. Akhtyamov

Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: yalta60@mail.ru

Ildar F. Akhtyamov — Dr. Sci. (Med.), Рrofessor, Head of Traumatology, Orthopedics and Surgery of Extreme States Department

Kazan

Russian Federation

F. V. Shakirova

Bauman Kazan State Academy of Veterinary Medicine

Email: fake@neicon.ru

Shakirova Faina V. — Dr. Sci. (Vet.), Associate Professor, Рrofessor, Surgery, Obstetrics, and Pathology of Companion Animals Department

Kazan

Russian Federation

D. A. Korobeynikova

Bauman Kazan State Academy of Veterinary Medicine

Email: fake@neicon.ru

Darya A. Korobeynikova — PhD Student, Surgery, Obstetrics, and Pathology of Companion Animals Department

Kazan

Russian Federation

Han Hao Zhi

Kazan State Medical University

Email: fake@neicon.ru

Han Hao Zhi — PhD Student, Traumatology, Orthopedics and Surgery of Extreme States Department

Kazan

Russian Federation

R. I. Sadykov

Kazan State Medical University; City Clinical Hospital No. 7

Email: fake@neicon.ru

Rustem I. Sadykov — Assistant, Traumatology, Orthopedics and Surgery of Extreme States Department, Kazan State Medical University; Head of the Trauma Center, City Clinical Hospital No. 7

Kazan

Russian Federation

References

  1. Мироманов А.М., Усков С.А. Способ п вания нарушения регенерации костной ткани при переломах длинных костей конечностей в послеоперационном периоде. Гений ортопедии. 2011; (4):26-30.
  2. Кавалерский Г.М., Петров Н.В., Бровкин С.В., Карев А.С., Целищева Е.Ю. Использование перфторана при лечении открытых переломов длинных трубчатых костей в остром периоде травматической болезни. Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н.И. Пирогова. 2017;12(2):81-84.
  3. Еманов А.А., Горбач Е.Н., Антонов Н.И., Мартель И.И. Особенности остеогенеза при лечении диафизарных переломов бедренной кости в зависимости от тяжести травмы (экспериментальное исследование). Актуальные вопросы ветеринарной биологии. 2013;3(19):72-77.
  4. Климовицкий В.Г, Оксимец В.М., Попандопуло А.Г., Черныш В.Ю., Гребенюк А.М., Буше В.В. и др. Клеточные механизмы нарушения репаративного остеогенеза. Ортопедия, травматология и протезирование. 2011;(2):5-16.
  5. Копылов В.А., Миханов В.А., Сафронов А.А. Лечение открытых переломов с помощью метаболитов Bacillus subtilis 804, содержащих фактор роста фибробластов. Гений ортопедии. 2016;(2):78-83. doi: 10.18019/1028-4427-2016-2-78-83.
  6. Кирпичев И.В., Маслов Л.Б., Коровин Д.И. Актуальные междисциплинарные проблемы применения современных пористых имплантатов для замещения костных дефектов. Современные проблемы науки и образования. 2016;(1). Режим доступа: http://science-education.ru/ru/article/view?id=24045.
  7. Резник Л.Б., Рожков К.Ю., Ерофеев С.А., Дзюба Г.Г., Котов Д.В. Применение физических факторов для оптимизации костной регенерации (обзор литературы). Гений ортопедии. 2015;(1):89-95.
  8. Ирьянов Ю.М., Ирьянова Т.Ю., Дюрягина О.В. Заживление перелома в условиях возбуждения локального очага остеогенеза в контралатеральной конечности. Гений ортопедии. 2010;(3):28-33.
  9. Мамуладзе Т.З., Базлов В.А., Павлов В.В., Садовой М.А. Использование современных синтетических материалов при заменене костных дефектов методом индивидуальной контурной пластики. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016; (11-3):451-455. Режим доступа: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=10516.
  10. Костив Р.Е. Калиниченко С.Г., Матвеева Н.Ю. Трофические факторы роста костной ткани, их морфогенетическая характеристика и клиническое значение. Тихоокеанский медицинский журнал. 2017;(1): 10-16. doi: 10.17238/PmJ1609-1175.2017.1.10-16.
  11. Шайхалиев А.И., Стрецкий Г.М., Краснов М.С., Рыбакова Е.Ю., Тихонов В.Е., Ямскова В.П., Ямсков И.А. Действие новых композиций на восстановление костных дефектов у крыс в эксперименте. Фундаментальные исследования. 2013;(9-2):271-276. Режим доступа: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=32259.
  12. Bishop G.B., Einhorn T.A. Current and future clinical applications of bone morphogenetic proteins in orthopaedic trauma surgery. Int Orthop. 2007;31: 721-727. doi: 10.1007/s00264-007-0424-8.
  13. Горбач Е.Н., Силантьева Т.А. Морфологическая х теристика заживления полуциркулярных дефектов длинных трубчатых костей в условиях чрескостного остеосинтеза с применением препарата «Литар». Успехи современного естествознания. 2015;(5): 66-70. Режим доступа: http://www.natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35101.
  14. Берченко Г.Н., Кесян Г.А., Уразгильдеев Р.З., Арсеньев И.Г., Микелаишвили Д.С., Болбут М.В. Сравнительное экспериментально-морфологическое исследование влияния некоторых используемых в травматолого – ортопедической практике кальций – фосфатных материалов на активизацию репаративного остеогенеза. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2006;4(50):327-331.
  15. Balena R., Toolan B.C., Shea M., Markatos A., Myers E.R., Lee S.C. et al. The effects of 2-year treatment with the aminobisphosphonate alendronate on bone metabolism, bone histomorphometry, and bone strength in ovariectomized nonhuman primates. J Clin Invest. 1993;92:2577-2586. doi: 10.1172/JCI116872.
  16. Storm T., Steiniche T., Thamsborg G., Melsen F. Changes in bone histomorphometry after long-term treatment with intermittent, cyclic etidronate for postmenopausal osteoporosis. J Bone Miner Res. 1993;8:199-208. doi: 10.1002/jbmr.5650080211.
  17. Boyce R.W., Paddock C.L., Gleason J.R., Sletsema W.K., Eriksen E.F. The effects of risedronate on canine cancellous bone remodeling: three-dimensional kinetic reconstruction of the remodeling site. J Bone Miner Res. 1995;10:211-221. doi: 10.1002/jbmr.5650100207.
  18. Хоменко А.И., Лобко С.С. Бисфосфонаты в к нике лечения остеопороза. Медицинские новости. 2014;(7):27-31.
  19. Tsuchimoto M., Azuma Y., Higuchi O., Sugimoto I., Hirata N., Kiyoki M., Yamamoto I. Alendronate modulates osteogenesis of human osteoblastic cells in vitro. Jpn J Pharmacol. 1994;66:25-33. doi: 10.1254/jjp.66.25.
  20. Лекишвили М.В., Склянчук Е.Д., Акатов В.С., Очкуренко А.А., Гурьев В.В., Рагинов И.С. и др. Костнопластические остеоиндуктивные материалы в травматологии и ортопедии. Гений ортопедии. 2015; (4):61-67. doi: 10.18019/1028-4427-2015-4-61-67.
  21. Barradas A.M., Yuan H., Blitterswijk C.A., Habibovic P. Osteoinductive biomaterials: current knowledge of properties, experimental models and biological mechanisms. Eur Cell Mater. 2011;21:407-429.
  22. Reszka A.A., Rodan G.A. Mechanism of action of bisphosphonates. Curr Osteoporos Rep. 2003;1(2):45-52.
  23. Масленникова Д.А., Слесарев С.М, Слесарева Е.В., Харин А.И., Столбовская О.В., Хохлова А.В. и др. Изучение характера распределения солей лютеция и изменений в органах и тканях крыс после их введения. Ульяновский медико-биологический журнал. 2017;(2):135-143.
  24. Endo N., Rutledge S.J., Opas E.E., Vogel R., Rodan G.A., Schmidt A. Human protein tyrosine phosphatasesigma: alternative splicing and inhibition by bisphosphonates. J Bone Miner Res. 1996;11:535-543. doi: 10.1002/jbmr.5650110415.
  25. Торопцова Н.В., Добровольская О.А., Никитинская О.А. Лечение остеопороза в клинической практике: фокус на бисфосфонаты. Эффективная фармакотерапия. 2016;(17):6-10.
  26. De Oliveira L.A.A., Guarniero R., Rodrigues C.J., Santana P.J., Batista M.A. The evaluation of the Sodic Risedronate effect in the fractures consolidation experimental study with rats. Acta Orthop Bras. 2004; 12(2):77-83. doi: 10.1590/S1413-78522004000200002.
  27. Peter C., Cook W., Nunamaker D. Provost M.T., Seedor J.G., Rodan G.A. Effect of alendronate on fracture healing and bone remodeling in dogs. J Orthop Res.1996;14:74-79. doi: 10.1002/jor.1100140113
  28. Li C., Mori S., Li J., Kaji Y., Akiyama T., Kawanishi J., Norimatsu H. Long-term effect of incadronate disodium (YM-175) on fracture healing of femoral shaft in growing rats. J Bone Miner Res. 2001;16(3):429-436. doi: 10.1359/jbmr.2001.16.3.429.
  29. Manabe T., Mori S., Mashiba T., Kaji Y., Iwata K., Komatsubara S., Yamamoto T. Effect of dosing interval duration of intermittent ibandronate treatment on the healing process of femoral osteotomy in a rat fracture model. Calcif Tissue Int. 2012;90(3):193-201. doi: 10.1007/s00223-011-9563-4.
  30. Goodship A.E., Walker P.C., McNally D., Chambers T., Green J.R. Use of a bisphosphonate (pamidronate) to modulate fracture repair in ovine bone. Ann Oncol. 1994;5 Suppl 7:S53-S55.
  31. Fleisch H. Can bisphosphonates be given to patients with fractures? J Bone Miner Res. 2001;16(3):437-440. doi: 10.1359/jbmr.2001.16.3.437.
  32. Harinck H.I., Papapoulos S.E., Blanksma H.J., Mo A.J., Vermeij P., Bijvoet O.L. Paget’s disease of bone: early and late responses to three different modes of treatment with aminohydroxypropylidene bisphosphonate (APD). Br Med J (Clin Res Ed). 1987;295(6609):1301-1305. doi: 10.1136/bmj.295.6609.1301.
  33. Amanat N., McDonald M., Godfrey C., Bilston L., Little D. Optimal timing of a single dose of zoledronic acid to increase strength in rat fracture repair. J Bone Miner Res. 2007;22(6):867-876. doi: 10.1359/jbmr.070318.

Statistics

Views

Abstract: 330

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX


Copyright (c)



This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies