Osteoporotik ratlarda oluşturulan kırık modelinin iyileşmesine zoledronik asit tedavisinin histolojik ve biyomekanik etkileri

Abstract

Osteoporoz; kemik gücünde azalma ile karakterize, kemik kırıklarına yol açan bir hastalıktır. Osteoporoz hastalarında osteoporotik kırıklar sık görülmekte ve hayat kalitesini azaltmaktadır. Zoledronat; en potent bifosfonattır ve remodelizasyon üzerindeki etkilerinden dolayı kırık tamiri ve iyileşmesindeki rolü diğer ilaçlardan daha fazladır. Çalışmamızda; osteoporotik ratlarda oluşturulan kırık modelinin iyileşmesinde zoledronik asit tedavisinin, kemik histolojisine ve kemiğin biyomekanik özelliklerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, ağırlıkları 300- 350 gr olan toplam 48 adet Sprague- Dawley cinsi rat kullanılmıştır. Tüm ratlara overektomi uygulanarak, 1 hafta sonra 2IU/g subkütan heparin tedavisine başlanmıştır. Tedaviye başlamadan önce ve 4 hafta boyunca günlük enjeksiyon tedavisi sonrasında rastgele seçilen 4 ratın vertebra kemik mineral dansitesi ölçülmüş ve süreç sonunda ratlarda preoperatif ölçümlere göre osteoporoz oluştuğu tespit edilmiştir. Osteoporotik ratlar rastgele 4 gruba ayrılmıştır. Bu gruplardan kontrol grubu olan A grubundaki ratlara kırık modeli oluşturulup herhangi bir tedavi verilmemiştir. B grubundaki ratlara kırık modeli oluşturup 6 hafta D vitamini ve kalsiyum kompleksi oral gavaj olarak günlük verilmiştir. C grubundaki ratlara kırık modeli oluşturulup ameliyat sonrası 2. Haftada zoledronik asit 0.1 mgr/kg, subkutan verilmiştir. D grubundaki ratlara ise kırık modeli oluşturduktan sonra hem 6 hafta D vitamini ve kalsiyum kompleksi verilmiş hem 2. Haftada zoledronik asit subkutan enjeksiyonu yapılmıştır. 6 hafta sonra bütün ratlar sakrifiye edilmiştir. Sakrifikasyonun ardından sol tibialar rezeke edilerek çıkartılmış, histopatolojik ve biyomekanik incelemeleri yapılmıştır. Biyomekanik olarak maksimum burulma güçleri ve maksimum burulma açıları ölçülmüş ve burulma sertlikleri hesaplanmıştır. B grubundan 1 , C ve D gruplarından 2 şer adet örnek histopatolojik olarak incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. Biyomekanik çalışmaların istatistiksel analizi IBM SPSS Statistics 20 programı kullanılarak yapılmıştır. İstatistiksel değerlendirilmesi için Kruskall Wallis H testi kullanılmıştır. Kruskall Wallis H testi sonuçları anlamlı çıktığında, çoklu karşılaştırma için Bonferroni'nin belirlediği Mann - Withney U testi kullanılmıştır. Zoledronik asit tedavisi alan 3. grubun maksimum burulma gücü değerleri kontrol (grup 1) ve sadece kalsiyum ve D-vitamini alan gruplara (grup 2) göre anlamlı derecede yüksek bulunmuştur. Zoledronik asit tedavisine ek olarak kalsiyum ve D-vitamini alan grubun (grup 4) maksimum burulma gücü değerleri kontrol grubuna (grup 1) göre anlamlı olarak daha yüksek bulunmuştur. Kırılma sertliği değerlendirilmiş ve sonuçta yine Zoledronik asit ve Zoledronik asit ve D vitamini verilen gruplarda kontrol ve kalsiyum ve D vitamini verilen gruplara göre daha yüksek bulunmuş fakat istatistiksel anlamlı fark bulunamamıştır. Sonuç olarak; osteoporotik ratlarda oluşturulan kırık modelinde tek doz zoledronik asit tedavisi kırık iyileşmesini biyomekanik ve histolojik olarak olumlu yönde etkilemiştir. Günlük verilen kalsiyum ve D vitamini ile yapılan tedavi kırık iyileşmesini etkilememiştir. Zoledronik asit tedavisine kalsiyum ve D vitamini eklenmesinin kırık iyileşmesine ek bir katkısı olmamıştır. Klinik kullanımda osteoporotik kırık tedavisi sırasında tek doz zoledronik asit tedavisi verilmesi kırık iyileşmesine olumlu katkıda bulunacaktır. Yapılacak klinik çalışmalar ile tek doz zoledronik asit uygulamasının osteoporotik kırık tedavisininde faydalı olabileceğini düşünüyoruz.

Osteoporosis is a disease which decrease bone strength and cause bone fracture. Osteoporotic fractures are common in osteoporotic people and decrease the quality of life. Zoledronat is the most potent bisfosfonate and the role of zoledronate in fracture repair and healing is better than other drugs because of its effect on bone remodelization. Aim of our study is to explore the effects of zoledronate therapy on histological and biomechanical properties of bone healing via a fracture model generated on rats tibiae. İn this study, we used total 48 spraque dawley rat which weight 300- 350gr. Overectomy was performed in all rats, after one week, we started 2IU/gr heparine injection subcutaneously. After 4 weeks of daily injections, 4 rats were randomly chosen and bone mineral dansity were measured. Osteoporosis was defined according to preoperatively measured bone mineral dansity. Osteoporotic rats were seperated in to four groups randomly. Rats in group A deserved as a control in which only fracture model was made and no treatmentwas given. Rats in group B received oral gavage containing calcium and vitamine D daily for six weeks. Rats in group C received 0,1 mgr/kg Zoledronat acid subcutaneously at the second week of the index operation namely ovariectomy. Rats in group D, had combination of the treatment modalilities in group B and C. Postoperatively at week six rats were sacrified and then left tibias were resected and preserved for the study. . Histological and biomecanical test were conducted. Maximum torsion power, maximum torsion angle were measured biomechanically and torsion stiffness was calculated. One sample in group B and two samples group C and group D were evaluated histopatologically. We used IBM SPSS Statistics 20 program for statically analisis for biomechanical studies. Kruskall Wallis H test was used to compare the peak torque, torsion angle and torsional stiffness among groups. When Kruskall Wallis H test result was significant, Bonferroni adjusted Mann-Whitney U test was used in the multiple comparison. We found values of the maximum torsional force in the group C in which Zoledronic asid was given; are significantly higher than control group (group A) and calcium and vitamine D given group (group B). Also we found values of the maximum torsional force in the group D which both Zoledronic asit and calcium and vitamine D were given,are significantly higher than control group (group A). Stiffness values were calculated and stiffness of the tibiae in the group which zoledronic asit and both zoledronic asit and calcium and vitamine D were higher rather than control group and Calcium and vitamine D group, however this result was not statistically significant. In conclusion; single dose Zoledronate treatement improves fracture healing proven with histopatological findings and biomechanical test results in osteoporotic rat fracture model. Daily given calcium and vitamine D treatment had no effect on fracture healing. There is no additional improvement in fracture healing if you give calcium and Vitamine D to Zoledronic asit treatment. In clinical use; zoledronic asit treatement night have positive effect on fracture healing in osteoporotic fracture management. With future clinical studies zoledronic asit will become an important part of osteoporotic fracture treatment.