Structural-metabolic peculiarities of the bone tissue and reparative osteogenesis in conditions of experimental glucocorticoid-induced osteoporosis (a literature review)

Authors

  • Ninel Dedukh
  • Inna Batura

DOI:

https://doi.org/10.15674/0030-598720103133-138

Keywords:

glucocorticoids, bone tissue, reparative osteogenesis, osteoporosis

Abstract

The authors analysed scientific information on the problem of glucocorticoid-induced osteoporosis in medicine and biology during past 15 years. Mechanisms of the glucocorticoid effects on the osseous tissue, its metabolism and reparative osteogenesis were examined. The authors’ own experimental researches and literature data are comparatively analysed.

References

  1. Батура І. О. Вплив екзогенного гідрокортизону на ріст, будову та регенерацію стегнової кістки щурів різного віку [Текст]: автореф. дис… канд. біол. наук: 03.00.11 / Інна Олександрівна Батура. — Київ, 2008. –20 с.
  2. Батура И. А. Морфологическое исследование репаративного остеогенеза при нарушении метаболизма кальция в костной ткани [Текст] / И. А. Батура, О. А. Никольченко: мат. научн. конф. «Фундаментальные проблемы гистологии. Гистогенез и регенерация тканей»: тезисы докладов. — СПб., 2004. — С. 84–85.
  3. Батура И. А. Регенерация кости при экспериментально-индуцированном нарушении баланса глюкокортикоидов у белых лабораторных крыс [Текст] / И. А. Батура, Н. А. Ашукина, А. А. Шаповалов // Таврич. медико-биол. вестник. — 2004. — Т. 7, № 4. — С. 134–136.
  4. Бенгус Л. М. Ремоделирование губчатой костной ткани при элементарном дефиците кальция и на фоне длительного применения глюкокортикоидов [Текст] / Л. М. Бенгус // Укр. морфол. альманах. — 2003. — Т.1, № 1. — С. 10–13.
  5. Головач І. Ю. Структурно-функціональний стан кісткової тканини при тривалому застосуванні глюкокортикоїдів [Текст] / І. Ю. Головач // Проблеми остеології. — 2002. — Т. 5, № 1. — С. 52–54.
  6. Гормональные и локальные регуляторы моделирования и ремоделирования кости: Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение [Текст] / Н. А. Корж, В. В. Поворознюк, Н. В. Дедух и др.: Акад. мед. наук Украины. — Х.: Золотые страницы, 2002. — С. 30–42.
  7. Корж Н. А. Репаративная регенерация кости: современный взгляд на проблему. Стадии регенерации (сообщение 1) [Текст] / Н. А. Корж, Н. В. Дедух // Ортопед. травматол. — 2006. — № 1. — С. 77–84.
  8. Насонов Е. Л. Глюкокортикоидный остеопороз: современные рекомендации [Текст] / Е. Л. Насонов // Новости медицины и фармации. — 2004. — № 7. — С. 8–9.
  9. Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, про¬филактика и лечение [Текст] / Н. А. Корж, В. В. Поворознюк, Н. В. Дедух и др.: Акад. мед. наук Украины. — Х.: Золотые страницы, 2002. — 648 c.
  10. Поворознюк В. В. Глюкокортикоїд-індукований остеопороз [Текст] / В. В. Поворознюк, І. Ю. Головач // Проблеми остеології. — 2000. — Т. 3, № 1. — С. 26–36.
  11. Поворознюк В. В. Глюкокортикоїд-індукований остеопороз [Текст] / В. В. Поворознюк, Є. М. Нейко, І. Ю. Головач — К.: «ТМК», 2000. — 208 с.
  12. Поворознюк В. В. Захворювання кістково-м’язової системи у людей різного віку [Текст] / В. В. Поворознюк. — Київ, 2004. — Т. 1. — 480 с.
  13. Поворознюк В. В. Захворювання кістково-м’язової системи у людей різного віку [Текст] / В. В. Поворознюк. — Київ, 2009. — Т. 3. — 664 с.
  14. Фролькис В. В. Экспериментальный остеопороз (модели, механизмы развития возрастного остеопороза) [Текст] / В. В. Фролькис, В. В. Поворознюк, О. А. Евтушенко // Остеопороз: эпидемиология, клиника, диагностика, профилактика и лечение: Акад. мед. наук Украины. — Х.: Золотые страницы, 2002. — С. 512–538.
  15. Чинники ризику, діагностика та лікування порушень репаративного остеогенезу при діафізарних переломах довгих кісток [Текст] / М. О. Корж, Л. Д. Горидова, К. К. Романенко, Н. В. Дєдух — Харків, 2005. — 20 с.
  16. Andress D. L. Human osteoblast-derived insulin-like growth factor (IGF) binding protein-5 stimulates osteoblast mitogenesis and potentiates IGF action [Text] / D. L. Andress, R. S. Birnbaum // J. Biol. Chem. — 1992. — Vol. 267, № 31. — P. 22467–22472.
  17. Aslan M. Effects of short-term treatment with systemic pred¬nisone on bone healing: an experimental study in rats [Text] / M. Aslan, G. Simsek, U. Yildirim // Dent. Traumatol. — Vol. 21, № 4. — 2005. — P. 222–225.
  18. Bellows C. G. Phisiological concentrations of glucococrticoids stimulate formation of bone nobules from isolated rat calvaria cells in vitro [Text] / C. G. Bellows, J. E. Aubine, J. N. Heersche // Endocrinology. — 1992. — Vol. 121. — P. 1985–1992.
  19. Boland E. W. Management of rheumatoid arthritis with smaller (maintenance) doses of cortisone acetate [Text] / E. W. Boland, N. E. Headley // JAMA. — 1950. — Vol. 19. — P. 365–372.
  20. Canalis E. Editorial: Inhibitory actions of on skeletal growth. Is local insulin-like growth factor I to blame? [Text] / E. Canalis // Endocrinology. — 1998. — Vol. 139, № 7. — P. 3041–3042.
  21. Canalis E. Effects of glucocorticoids on the skeleton [Text] / E. Canalis, R. C. Pereira, A. M. Delany // J. Pediatr. Endocrinol. Metab. — 2002. — Vol. 15, Suppl. 5. — P. 1341–1345.
  22. Canalis E. Mechanisms of glucocorticoid action in bone [Text] / E. Canalis // Curr. Osteoporos. Rep. — 2005. — Vol. 3, № 3. — P. 98–102.
  23. Centrella M. Glucocorticoid regulation of transforming growth factor-β1 activity and binding in osteoblast-enriched cultures from fetal rat cone [Text] / M. Centrella, T. L. McCarthy, E. Canalis // Molec. Cell. Biology. — 1991. — Vol. 11. — P. 4490–4496.
  24. Comparison between the effects of dexamethasone and indomethacin on bone wound healing [Text] / S. Sato, T. Kim, T. Arai et al. // Jpn. J. Pharmacol. — 1996. — Vol. 42, № 1. — P. 71–78.
  25. Cooper M. S. Sensitivity of bone to glucocorticoids [Text] / M. S. Cooper // Clinical Science. — 2004. — Vol. 107. — P. 111–123.
  26. Cortisol increases interstitial collagenase expression in osteoblasts by post-transcriptional mechanisms [Text] / A. M. Delany, J. J. Jeffrey, S. Rydziel et al. // J. Biol. Chem. — 1995. — Vol. 270, № 44. — P. 26607–26612.
  27. Cushing H. W. The basophil adenomas of the pituitary body and their clinical manifestation (pituitary basophilism) [Text] / H. W. Cushing // Bull. Johns Hopkins Hospital. — 1932. — Vol. 50. — P. 137–195.
  28. Delany A. M. Mechanisms of glucocorticoid action in bone cells [Text] / A. M. Delany, Y. Dong, E. Canalis // J. Cell Biochem. — 1994. — Vol. 56, № 3. — Р. 295–302.
  29. Doherty W. J. The effect of Clucocorticoids on Osteoblast Function [Text] / W. J. Doherty, M. E. DeRome, M. McCarthy // J. Bone Joint Surg. — 1995. — Vol. 77-A, № 3. — P. 396–404.
  30. Eberhardt A.W. Regional trabecular bone matrix degeneration and osteocyte death in femora of glucocorticoid-treated rabbits [Text] / A.W. Eberhardt, A. Yeager-Jones, H.C. Blair // Endo¬crinology. — 2001. — Vol. 142, № 142. — P. 1333–1340.
  31. Evaluation of apoptosis and the glucocorticoid receptor in the cartilage growth plate and metaphyseal bone cells of rats after high-dose treatment with corticosterone [Text] / G. Silvestrini, P. Ballanti, F. R. Patacchioli et al. // Bone. — 2000. — Vol. 26. — P. 33–42.
  32. Glucocorticoid Inhibits Bone Regeneration after Osteonecrosis of Femoral Head in Aged Female Rats [Text] / R. Takano-Murakami et al. // Tohoku J. Med. — 2009. — Vol. 217. — P. 51–58.
  33. Glucocorticoids inhibit bone resorption by isolated rat osteoclasts by enhancing apoptosis [Text] / D. W. Dempster, B. S. Moonga, L. S. Stein et al. // J. Endocrinol. — 1997. — Vol. 154. — P. 397–406.
  34. Harada I. The effects of glucocorticoids on angiogenesis in vitro [Text] / I. Harada // Nippon Seikeigeka Gakkai Zasshi. — 1992. — Vol. 66, № 7. — P. 763–770.
  35. Hattersley A.T. The effect of long- and short-term corticosteroids on plasma calcitonin and parathyroid hormone levels [Text] / A. T. Hattersley, K. Meeran, J. Burrin // Calcif. Tissue Int. — 1994. — Vol. 54, № 3. — P. 198–202.
  36. Hirayama T. Effect of corticosteroids on human osteoclast formation and activity [Text] / T. Hirayama, A. Sabokbar, N. A. Athanasou // J. Endocrinol. — 2002. — Vol. 175, № 1. — P. 155–163.
  37. Hodson S. F. Corticosteroid-induce osteoporosis [Text] / S. F. Hodson // Endocr. Metab. Clin. N. Amer. — 1990. — Vol. 19. — P. 95–110.
  38. Hofbauer L. C. Stimulation of osteoprotegerin ligand and inhibition of osteoprotegerin production by glucocorticoids in human osteoblastic lineage cells: potential paracrine mechanisms of glucocorticoid-induced osteoporosis [Text] / L. C. Hofbauer, F. Gori, B. L. Riggs // Endocrinology. — 1999. — Vol. 140, № 10. — P. 4382–4389.
  39. Hogevold H.E. Effects of short-term treatment with corticos¬teroids and indomethacin on bone healing. A mechanical study of osteotomies in rats [Text] / H.E. Hogevold, B. Grogaard, O. Reikeras // Acta Orthop. Scand. — 1992. — Vol. 63, № 6. — P. 607–611.
  40. Interactions between GH, IGF-I, glucocorticoids, and thyroid hormones during skeletal growth [Text] / H. Robson, T. Siebler, S. M. Shalet et al. // Pediatr. Res. — 2002. — Vol. 52, № 2. — P. 137–147.
  41. Ishida Y. Pharmacologic doses of medroxyprogesterone may cause bone loss through glucocorticoid activity: an hypothesis [Text] / Y. Ishida, Y. Ishida, J. N. Heersche // Osteoporos Int. — 2002. — Vol. 13, №8. — Р. 601–605.
  42. Krieger N. S. Cortisol inhibits acid-induced bone resorption in vitro [Text] / N. S. Krieger, K. K. Frick, D. A. Bushinsky // J. Am. Soc. Nephrol. — 2002. — Vol. 13, №10. — P. 2534–2539.
  43. Lian J. B. The developmental stages of osteoblast growth and differentiation exhibit selective responses of genes to growth factors (TGF beta 1) and hormones (vitamin D and glucocorticoids) [Text] / J. B. Lian, G. S. Stein // J. Oral. Implantol. — 1993. — Vol. 19, № 2. — Р. 95–105.
  44. Luppen C. A. Recombinant human bone morphogenetic protein-2 enhances osteotomy healing in glucocorticoid- treated rabbits [Text] / C. A. Luppen, C. A. Blake, K. M. Ammirati // J. Bone Miner. Res. — 2002. — Vol. 17, № 2. — Р. 301–310.
  45. Patschan D. Molecular mechanisms of glucocorticoid-induced osteoporosis [Text] / D. Patschan, K. Loddenkemper, F. Buttgereit // Bone. — 2001. — Vol. 29, № 6. — P. 498–505.
  46. Paz-Pacheco E. Intact parathyroid hormone levels are not elevated in glucocorticoid-treated subjects [Text] / E. Paz-Pacheco, G. E. Fuleihan, M. S. LeBoff // J. Bone Miner. Res. — 1995. — Vol. 10, №11. — P. 1713–1718.
  47. Porter R.M. Examination of Glucocorticoid Treatment on Bone Marrow Stroma: Implications for Bone Disease and Applied Bone Regeneration [Text] / R.M. Porter // Blacksburg, 2002. — 122 p.
  48. Qualitative alterations of cortical bone in female rats after long-term administration of growth hormone and glucocorticoid [Text] / G. Ortoft, H. Oxlund // Bone. — 1996. — Vol. 18. — P. 581–590.
  49. Reduction of tumor necrosis factor alpha and interleukin-1 beta levels in human synovial tissue by interleukin-4 and glucocorticoid [Text] / A. Bendrups, A. Hilton, A. Meager et al. // Rheumatol. Int. — 1993. — Vol. 12, № 6. — Р. 217–220.
  50. Roux C. Calcitonin in glucocorticoid-induced osteoporosis [Text] / C. Roux, M. Dougados // Front. Horm. Res. — 2002. — Vol. 30. — P. 145–149.
  51. Scutt A. The role of glucococrticoids and prostaglandin E2 in recruitment of bone marrow mesenchymal cells to the osteoblastic lineage: positive and negative [Text] / A. Scutt, P. Bertram, M. Brautigam // Calcif. Tissue Inter. — 1996. — Vol. 59 (3). — P. 154–162.
  52. Shalhoub V. Glucocorticoids promote development of the osteoblast phenotype by selectively modulating expression of cell growth and differentiation associated genes [Text] / V. Shalhoub, D. Conlon, M. Tassinari at al. // J. Cell Biochem. — 1992. — Vol. 50, №4. — P. 425–440.
  53. Skrtic S. Cortisol decreases hepatocyte growth factor levels in human osteoblast-like cells [Text] / S. Skrtic, C. Ohlsson // Calcif. Tissue Int. — 2000 — Vol. 66. — P. 108–112.
  54. Systemic corticosteroids inhibit bone healing in a rabbit ulnar osteotomy model [Text] / R. V. Waters, S. C. Gamradt, P. Asnis at al. // Acta Orthop. Scand. — 2000. — Vol. 71, № 3. — P. 316–321.
  55. Urena P. Regulation of parathyroid hormone (PTH)/PTH-related peptide receptor messenger ribonucleic acid by glucocorticoids and PTH in ROS 17/2.8 and OK cells [Text] / P. Urena, A. Iida-Klein, X. F. Kong at al. // Endocrinology. — 1994. — Vol. 134, № 1. — P. 451–456.
  56. Weinstein R. S. Inhibition of osteoblastogenesis and promotion of apoptosis of osteoblasts and osteocytes by glucocorticoids [Text] / R. S. Weinstein, R. L. Jilka, A. M. Parfitt // J. Clinical Investigation. — 1998. — Vol. 102, № 2. — P. 274–282.
  57. Ziegler R. Glucocorticoid-induced osteoporosis: prevention and treatment [Text] / R. Ziegler, C. Kasperk // Steroids. — 1998. — Vol. 63, №5-6. — P. 344–348.

Downloads

How to Cite

Dedukh, N., & Batura, I. (2010). Structural-metabolic peculiarities of the bone tissue and reparative osteogenesis in conditions of experimental glucocorticoid-induced osteoporosis (a literature review). ORTHOPAEDICS TRAUMATOLOGY and PROSTHETICS, (3), 133–138. https://doi.org/10.15674/0030-598720103133-138

Issue

No. 3 (2010)

Section

DIGESTS AND REVIEWS

License

Copyright (c) 2014 Ninel Diedukh, Inna Batura

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The authors retain the right of authorship of their manuscript and pass the journal the right of the first publication of this article, which automatically become available from the date of publication under the terms of Creative Commons Attribution License, which allows others to freely distribute the published manuscript with mandatory linking to authors of the original research and the first publication of this one in this journal.

Authors have the right to enter into a separate supplemental agreement on the additional non-exclusive distribution of manuscript in the form in which it was published by the journal (i.e. to put work in electronic storage of an institution or publish as a part of the book) while maintaining the reference to the first publication of the manuscript in this journal.

The editorial policy of the journal allows authors and encourages manuscript accommodation online (i.e. in storage of an institution or on the personal websites) as before submission of the manuscript to the editorial office, and during its editorial processing because it contributes to productive scientific discussion and positively affects the efficiency and dynamics of the published manuscript citation (see The Effect of Open Access).