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Kurzzeitige Glukokortikoid-Behandlung verursacht eine schwere Osteoporose in Wirbelkörpern von ovariektomierten Sprague-Dawley Ratten
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Published: | October 23, 2013 |
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Fragestellung: Beim Menschen ist der Glukokortikoid-induzierte Knochenverlust der häufigste Grund einer Medikamenten-verursachten Osteoporose. Diese Form der Osteoporose ist nach der postmenopausalen Osteoporose der zweithäufigste Grund für diese Erkrankung. Neuere klinische Daten zeigen, dass eine Glukokortikoid-Therapie das Frakturrisiko innerhalb von 3 Monaten erhöhen kann. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass das Glukokortikoid-induzierte Frakturrisiko bei postmenopausalen Frauen am höchsten ist. Ziel dieser Studie war es ein neues Rattenmodel der Glukokortikoid-induzierten postmenopausalen vertebralen Osteoporose zu entwickeln, das nach kurzer Zeit (3 Monate) eine Osteoporose in den Wirbelkörpern entwickelt.
Methodik: 50 Sprague-Dawley Ratten wurden randomisiert in 3 Gruppen: unbehandelte Kontrollen, Sham-operierte oder ovariektomierte Tiere, die mit Glukokortikoiden (Dexamethason) behandelt wurden. Kontrolltiere wurden zum Zeitpunkt 0 untersucht, während die Sham-Gruppe und die behandelten Tiere nach 1 und 3 Monaten analysiert wurden. Es wurden die Wirbelkörper der Tiere mittels Dual energy x-ray absorptiometry (DEXA), micro-Computertomographie (µCT), Histologie (TRAP, ALP), mRNA Expression von kollagenen und nicht-kollagenen Matrixproteinen zusammen mit Osteoklastenmarkern zum Zeitpunkt 0, 1 und 3 Monate untersucht. Biomechanische Kompressionstestungen der Wirbelkörper wurden nach 0 und 3 Monaten durchgeführt.
Ergebnisse und Schlussfolgerung: Nach 3 Monaten Behandlung mit Dexamethason zeigte sich in der DEXA-Messung eine signifikante Abnahme der Knochendichte (BMD) in den ovariektomierten Ratten im Vergleich zu Sham-operierten Tieren (p < 0.0001). Der Z-Score erreichte einen Wert von -5 im Wirbelkörper, wie er typischerweise bei einer schweren Osteoporose gesehen wird. In der histologischen Untersuchung der Wirbelkörper zeigte sich eine erhöhte TRAP- und eine reduzierte ALP-Färbung, was eine Hinweis auf eine induzierte Osteoklastogenese und eine verringerte Osteoblastogenese ist. In der µCT-Analyse zeigte sich eine signifikante Reduktion des Knochenvolumens (BV/TV%) (p < 0.0001), eine signifikant erhöhter Trabekelabstand (Tb.S) (p < 0.0001) mit einer verringerten Trabekelanzahl (Tb.N) (p < 0.001) und einem kompletten Verlust der trabekulären Struktur in Glukokortikoid-behandelten ovariektomierten Ratten. Die Expressionsanalyse der molekularen Marker aus den Wirbelkörpern zeigte keinen Unterschied bei Kathepsin K, MMP 9, MMP 14, Col1alpha1, Biglycan, Fibronectin, LRP-5, CAR 2 und TNC. In den biomechanischen Studien zeigte sich eine signifikante Reduktion der Kompressionsstabilität der Wirbelkörper (p < 0.0001).
Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass eine 3-monatige Behandlung mit Dexamethason in ovariektomierten Sprague-Dawley Ratten zu einer schweren Osteoporose in der Wirbelsäule führt. Dieses Tiermodell ist deshalb sehr gut geeignet um neue operative und nicht-operative Therapien an der osteoporotischen Wirbelsäule zu untersuchen.