Title
Uporedna analiza efekata holekalciferola i alfakalcidola kao sastavni delovi implantata na proces zarastanja defekata u femuru ovariektomisanih pacova
Creator
Rajković, Jelena, 1982-
Copyright date
2015
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
D-2887
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 23.10.2015.
Other responsibilities
mentor
Najman, Stevo J.
član komisije
Štajn, Andraš, 1951-
član komisije
Ognjanović, Branka, 1962-
član komisije
Đorđević, Ljubiša
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
Academic Title
-
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Prirodno-matematički fakultet
Title translated
Alternative title
Comparative analysis of the effects of cholecalciferol and alfacalcidol as
integral parts of the implants on the healing of femur defects in ovariectomized rats
Publisher
Kragujevac : [J. Rajković],
Format
PDF/A (167 listova)
description
Prilozi.
Biografija autora str. [168]
Umnoženo za odbranu.
Univerzitet u Kragujevcu, Prirodno-matematički fakultet, 20151023, doktor nauka - biološke nauke, biološke nauke.
Bibliografija: listovi [169-173]
Izvod ; Summary.
Abstract (sr)
Postmenopauzna osteoporoza je sistemska skeletna bolest koja se karakteriše
smanjenom koštanom masom i narušenom mikroarhitekturom kosti koje su posledica
nedostatka estrogena. Smanjena sinteza estrogena u menopauzi dovodi do narušenog
balansa između razgradnje i izgradnje kosti, usled čega dolazi do gubitka koštanog
tkiva u pojedinim delovima skeleta i nastanka fraktura. Osteoporoza predstavlja
veliki problem u stomatologiji i ortopediji zbog smanjenog kapaciteta
osteoporotične kosti da obezbedi neophodnu potporu implantatima i omogući
adekvatnu fiksaciju preloma.
Zarastanje fraktura u osteoporotičnim uslovima je otežano zbog čega je
poželjno korišćenje lekova i koštanih zamenika koji bi unapredili regeneraciju
kosti i ojačali prelomljeno mesto. Pokazano je da vitamin D i njegovi analozi, koji se
koriste u prevenciji i tretmanu osteoporoze, povoljno utiču na zarastanje preloma.
Međutim, visoke doze ovog vitamina koje su neophodne za ostvarivanje direktnih
anaboličkih efekata na kost, dovode do pojave hiperkalcemije. Kako bi se izbegli
neželjeni efekti sistemske administracije visokih doza vitamina D, jedna od
mogućnosti je njihova lokalna primena u mesto defekta.
Glavni cilj doktorske disertacije je ispitivanje uticaja lokalno primenjenih
holekalciferola i alfakalcidola, kao sastavnih delova implantata sačinjenih od
mineralnog matriksa kosti (MMK) i plazme obogaćene trombocitima (PRP), na proces
zarastanja defekata u osteoporotičnoj kosti pacova. Uporedni pregled osteogenih
efekata holekalciferola i alfakalcidola, kao i poređenje dobijenih rezultata sa
spontanom regeneracijom osteoporotične kosti i regeneracijom uz pomoć implantata
sastavljenih samo od mineralnog matriksa kosti i PRP, su takođe analizirani u
okviru disertacije. S tim u vezi, cilj disertacije je i uspostavljanje i verifikovanje
eksperimentalnog modela osteoporoze izazvane ovariektomijom ženki pacova Wistar
soja koji bi bio pogodan za ovakvu vrstu istraživanja.
Prema postavljenim ciljevima istraživanja urađene su dve eksperimentalne
studije. U prvoj studiji eksperimentalna osteoporoza je izazvana bilateralnom
ovariektomijom i vreme koje je potrebno za razvoj osteoporotičnih znakova i nastanak
promena u femoralnoj kosti je procenjivano endokrinološkim, biohemijskim i
radiološkim metodama. U okviru druge eksperimentalne studije, nakon dobijanja
modela osteoporoze kod pacova, kreirani su defekti do kostne srži u distalnom delu
oba femura. Defekti su ostavljeni da spontano zarastaju (SR grupa) ili su
ispunjavani implantatima sačinjenim od mineralnog matriksa kosti i PRP, koji su
Jelena Rajković Doktorska disertacija
primenjeni sami (SC grupa), ili u kombinaciji sa ispitivanim formama vitamina D,
holekalciferolom (HC grupa) i alfakalcidolom (AC grupa). Mineralni matriks
kosti se inače koristi kao koštani zamenik i skafold za naseljavanje ćelija, a u ovim
ispitivanjima je služio i kao nosač za PRP i ispitivane forme vitamina D. Za
praćenje regeneracije osteoporotične kosti korišćene su biohemijske, histološke,
imunohistohemijske, histomorfometrijske i skening-elektronomikroskopske metode
i analizirani su periodi dve nedelje i osam nedelja od kreiranja defekata u femuru
pacova.
Rezultati prve studije pokazuju da je do značajnog opadanja koncentracije
estradiola, nakon njegovih početnih fluktuacija, došlo u trećem mesecu nakon
ovariektomije pacova Wistar soja. Aktivnosti enzima ALP i AP su povišene tokom
ispitivanog perioda u grupi ovariektomisanih pacova, dok je koncentracija Ca u
serumu niža u četvrtom, a koncentracija P u drugom mesecu nakon ovariektomije u
odnosu na pacove iz kontrolne grupe. Radiološka analiza je pokazala smanjenje
koštane gustine u distalnom delu femura nakon tri meseca od ovariektomije.
Rezultati druge studije pokazuju da lokalno primenjeni holekalciferol i
alfakalcidol, u korišćenom eksperimentalnom dizajnu i primenjenoj dozi, odlažu
rani proces zarastanja kosti i sprečavaju nastanak fibroze kod ovariektomisanog
modela pacova. Obe ispitivane forme vitamina D smanjuju resorpciju partikula
MMK u mestu defekta, što predstavlja smetnju za formiranje nove kosti u grupi
tretiranoj alfakalcidolom. Alfakalcidol dovodi do nastanka slabo
mineralizovanog kalusa koji se karakteriše intenzivnom balansiranom
remodelacijom, kompaktnošću i dobrom integracijom u okolnu osteoporotičnu kost.
Pod uticajem holekalciferola razvija se velika količina kalusa koji se odlikuje
dobrom mineralizacijom, ali takođe i poroznošću i slabom integracijom, što su
karakteristike kalusa slične onim u grupi sa spontanom regeneracijom.
Holekalciferol i alfakalcidol su pokazali brojne efekte u korišćenom
eksperimentalnom dizajnu na osnovu kojih se može sugerisati njihova primena kao
potencijalnih agenasa u rešavanju različitih problema u regeneraciji
osteoporotične kosti. Izbor odgovarajuće forme vitamina D, kao i biomaterijala
koji bi bio korišćen kao implantat za popunjavanje defekata u kosti, treba biti
napravljen u skladu sa ciljem tretmana.
Rezultati ove doktorske disertacije su doprinos boljem razumevanju
mehanizama delovanja alfakalcidola i holekalciferola na regeneraciju
osteoporotične kosti, sa praktičnom primenom u otvaranju novih terapeutskih
pristupa lečenju defekata kosti u osteoporotičnim uslovima.
Abstract (en)
Postmenopausal osteoporosis is a systemic skeletal disease caused by lack of estrogen
and characterized by low bone mass and impaired microarchitecture. Reduced synthesis of
estrogen in menopause leads to impaired balance between bone resorption and bone
formation, causing a loss of bone tissue in some parts of the skeleton and susceptibility to
fractures. Osteoporosis is a major problem in dentistry and orthopedics due to reduced
capacity of osteoporotic bone to provide the necessary support to implants and enable
adequate fracture fixation.
Osteoporotic fractures are very difficult to heal in osteoporotic conditions, therefore,
it is favourable to use drugs and bone substitutes that will improve the bone regeneration and
strengthen the site of the fracture. It has been shown that vitamin D and its analogues, which
are widely used in the treatment of osteoporosis, have a positive effect on the healing of
fractures. However, high doses of vitamin D, which are necessary for obtaining the direct
anabolic effects on bone, lead to the appearance of hypercalcemia. To avoid side effects of
systemic administration of high vitamin D doses, one of the possibilities is their local
application into the site of defect.
Тhe main objective of this PhD thesis is to examine the impact of cholecalciferol and
alfacalcidol, as integral parts of the implants consisting of bone mineral matrix (BMM)
supplemented with platelet-rich plasma (PRP), on femur defect healing in osteoporotic rat
bone. Comparative overview of osteogenic effect of cholecalciferol and alfacalcidol as well
as comparison of results with the spontaneous regeneration of osteoporotic bone and
regeneration with the help of implants composed only of BMM and PRP, were also analyzed
in the dissertation. In this regard, the aim of the dissertation is to establish and verify an
experimental model of osteoporosis in Wistar rats that is suitable for this type of research.
According to the objectives of the research, two experimental studies were conducted.
In the first study, experimental osteoporosis was induced by bilateral ovariectomy and the
time required for development of osteoporotic conditions and the occurrence of changes in
femoral bone was evaluated by using endocrinological, biochemical and radiological
analysis. In the second experimental study, after obtaining osteoporotic rat model, defects
were created up to the bone marrow in the distal part of the both femoral diaphysis. The
defects were left to heal spontaneously (SR group) or filled with implants composed of bone
mineral matrix supplemented with PRP, applied alone (SC group), or as carriers for the
examined forms of vitamin D, cholecalciferol (HC group) and alfacalcidol (AC group). Bone
mineral matrix serves as a bone substitute and a scaffold for cell colonization, and in these
studies it has also served as a carrier for the PRP and tested forms of vitamin D.
Јелена Рајковић Докторска дисертација
Healing of defects and the quality of the newly formed bone tissue were observed by
biochemical, histological, immunohistochemical, histomorphometric and scanning electron
microscopy analyses. Regeneration process was monitored two and eight weeks after the
creation of defects in the femurs of rats.
Results of the first study show that a significant decline in estradiol concentration,
after its initial fluctuations, occurred in the third month after ovariectomy. The ALP and AP
activity in serum were increased during the examined period, while the concentration of Ca
was lower in the fourth and the concentration of P in the second month after ovariectomy
compared to control rats. Radiographic analysis showed decrease in bone density in the distal
part of the femur, three months after ovariectomy.
Results of the second study show that locally applied cholecalciferol and alfacalcidol,
in the used experimental design and applied doses, delay early bone healing and prevent
fibrosis in ovariectomized rat model. Both of the examined vitamins decreased the resorption
of BMM particles in defects which is a barrier to the formation of new bone in the group
treated with alfacalcidol. Alfacalcidol leads to the formation of poorly mineralized callus
which is characterized by intense balanced remodeling, compactness and good integration
with the surrounding osteoporotic bone. A large amount of callus develops under the
influence of cholecalciferol and it is characterized by good mineralization, but also porosity
and weak integration, which are characteristics of callus similar to those in the group with
spontaneous regeneration.
Cholecalciferol and alfacalcidol showed many effects in the used experimental design
on the basis of which their use as potential agents in solving various problems related to the
osteoporotic bones regeneration can be assessed. The choice of the appropriate form of
vitamin D, as well as biomaterials that would be used as an implant to fill bone defects,
should be made in accordance with the objective of treatment.
The results of this PhD thesis contribute to a better understanding of the mechanisms
of alfacalcidol and cholecalciferol actions in osteoporotic bone regeneration, with practical
application in opening new therapeutic approach to the treatment of bone defects in
osteoporotic conditions.
Authors Key words
Fiziologija životinja
Classification
591.169.1:599.323.45(043.3)
Type
monograph
manuscript text - theses
Text
Abstract (sr)
Postmenopauzna osteoporoza je sistemska skeletna bolest koja se karakteriše
smanjenom koštanom masom i narušenom mikroarhitekturom kosti koje su posledica
nedostatka estrogena. Smanjena sinteza estrogena u menopauzi dovodi do narušenog
balansa između razgradnje i izgradnje kosti, usled čega dolazi do gubitka koštanog
tkiva u pojedinim delovima skeleta i nastanka fraktura. Osteoporoza predstavlja
veliki problem u stomatologiji i ortopediji zbog smanjenog kapaciteta
osteoporotične kosti da obezbedi neophodnu potporu implantatima i omogući
adekvatnu fiksaciju preloma.
Zarastanje fraktura u osteoporotičnim uslovima je otežano zbog čega je
poželjno korišćenje lekova i koštanih zamenika koji bi unapredili regeneraciju
kosti i ojačali prelomljeno mesto. Pokazano je da vitamin D i njegovi analozi, koji se
koriste u prevenciji i tretmanu osteoporoze, povoljno utiču na zarastanje preloma.
Međutim, visoke doze ovog vitamina koje su neophodne za ostvarivanje direktnih
anaboličkih efekata na kost, dovode do pojave hiperkalcemije. Kako bi se izbegli
neželjeni efekti sistemske administracije visokih doza vitamina D, jedna od
mogućnosti je njihova lokalna primena u mesto defekta.
Glavni cilj doktorske disertacije je ispitivanje uticaja lokalno primenjenih
holekalciferola i alfakalcidola, kao sastavnih delova implantata sačinjenih od
mineralnog matriksa kosti (MMK) i plazme obogaćene trombocitima (PRP), na proces
zarastanja defekata u osteoporotičnoj kosti pacova. Uporedni pregled osteogenih
efekata holekalciferola i alfakalcidola, kao i poređenje dobijenih rezultata sa
spontanom regeneracijom osteoporotične kosti i regeneracijom uz pomoć implantata
sastavljenih samo od mineralnog matriksa kosti i PRP, su takođe analizirani u
okviru disertacije. S tim u vezi, cilj disertacije je i uspostavljanje i verifikovanje
eksperimentalnog modela osteoporoze izazvane ovariektomijom ženki pacova Wistar
soja koji bi bio pogodan za ovakvu vrstu istraživanja.
Prema postavljenim ciljevima istraživanja urađene su dve eksperimentalne
studije. U prvoj studiji eksperimentalna osteoporoza je izazvana bilateralnom
ovariektomijom i vreme koje je potrebno za razvoj osteoporotičnih znakova i nastanak
promena u femoralnoj kosti je procenjivano endokrinološkim, biohemijskim i
radiološkim metodama. U okviru druge eksperimentalne studije, nakon dobijanja
modela osteoporoze kod pacova, kreirani su defekti do kostne srži u distalnom delu
oba femura. Defekti su ostavljeni da spontano zarastaju (SR grupa) ili su
ispunjavani implantatima sačinjenim od mineralnog matriksa kosti i PRP, koji su
Jelena Rajković Doktorska disertacija
primenjeni sami (SC grupa), ili u kombinaciji sa ispitivanim formama vitamina D,
holekalciferolom (HC grupa) i alfakalcidolom (AC grupa). Mineralni matriks
kosti se inače koristi kao koštani zamenik i skafold za naseljavanje ćelija, a u ovim
ispitivanjima je služio i kao nosač za PRP i ispitivane forme vitamina D. Za
praćenje regeneracije osteoporotične kosti korišćene su biohemijske, histološke,
imunohistohemijske, histomorfometrijske i skening-elektronomikroskopske metode
i analizirani su periodi dve nedelje i osam nedelja od kreiranja defekata u femuru
pacova.
Rezultati prve studije pokazuju da je do značajnog opadanja koncentracije
estradiola, nakon njegovih početnih fluktuacija, došlo u trećem mesecu nakon
ovariektomije pacova Wistar soja. Aktivnosti enzima ALP i AP su povišene tokom
ispitivanog perioda u grupi ovariektomisanih pacova, dok je koncentracija Ca u
serumu niža u četvrtom, a koncentracija P u drugom mesecu nakon ovariektomije u
odnosu na pacove iz kontrolne grupe. Radiološka analiza je pokazala smanjenje
koštane gustine u distalnom delu femura nakon tri meseca od ovariektomije.
Rezultati druge studije pokazuju da lokalno primenjeni holekalciferol i
alfakalcidol, u korišćenom eksperimentalnom dizajnu i primenjenoj dozi, odlažu
rani proces zarastanja kosti i sprečavaju nastanak fibroze kod ovariektomisanog
modela pacova. Obe ispitivane forme vitamina D smanjuju resorpciju partikula
MMK u mestu defekta, što predstavlja smetnju za formiranje nove kosti u grupi
tretiranoj alfakalcidolom. Alfakalcidol dovodi do nastanka slabo
mineralizovanog kalusa koji se karakteriše intenzivnom balansiranom
remodelacijom, kompaktnošću i dobrom integracijom u okolnu osteoporotičnu kost.
Pod uticajem holekalciferola razvija se velika količina kalusa koji se odlikuje
dobrom mineralizacijom, ali takođe i poroznošću i slabom integracijom, što su
karakteristike kalusa slične onim u grupi sa spontanom regeneracijom.
Holekalciferol i alfakalcidol su pokazali brojne efekte u korišćenom
eksperimentalnom dizajnu na osnovu kojih se može sugerisati njihova primena kao
potencijalnih agenasa u rešavanju različitih problema u regeneraciji
osteoporotične kosti. Izbor odgovarajuće forme vitamina D, kao i biomaterijala
koji bi bio korišćen kao implantat za popunjavanje defekata u kosti, treba biti
napravljen u skladu sa ciljem tretmana.
Rezultati ove doktorske disertacije su doprinos boljem razumevanju
mehanizama delovanja alfakalcidola i holekalciferola na regeneraciju
osteoporotične kosti, sa praktičnom primenom u otvaranju novih terapeutskih
pristupa lečenju defekata kosti u osteoporotičnim uslovima.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.