Dilek Aygün Keşim; Dicle Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizik Tedavi Ve Rehabilitasyon Anabilim Dalı Diyarbakır, Türkiye e-mail: dilekaygunkesim@gmail.com

Investigation of Changes in Bone Tissue Developing with Time in Experimental Diabetic Rat Model

Abstract

Objective: It was aimed to investigate the effect of diabetes induced by streptozotocin (STZ) on the bone metabolism.

Methods: In the study, 28 male Wistar albino rats weighing 350-400 g were used. 7 rats were used in each group. The rats were divided into 4 groups: 2-week control and diabetes (streptozotocin), 8-week control and diabetes. The diabetic groups were injected with a single dose of streptozotocin 45 mg / kg into the abdominal cavity. Blood and right tibia samples were taken by sacrificing rats with cardiac puncture under ketamine anesthesia in the specified weeks. Histopathological images were obtained by staining the tibia with hematoxylindye. Tibia lengths were measured and recorded. Vitamin D, calcium, magnesium, phosphate and alkaline phosphatase values were measured from blood serum samples.

Results: A significant decrease was observed in body weight of both two week and eight week diabetic groups compared to their own control(p <0.01). While fasting blood glucose was 385 ml/dl in the diabetic group on the 2nd week, it was measured as 496 mg/dl in the diabetic group on the 8th week. In histopathological examinations, there was no difference between the control and diabetic groups in the first 2 weeks, while degeneration was found in osteocyte cells in the bones of 8-week old diabetic rats. While there was no significant difference in tibia length between the groups in the 2nd week (p˃0,01), a significant decrease was found in the diabetic group at the 8th week compared to the control (p˂0,01). In biochemical serum values in 2-week diabetic group, compared to its own control, significant changes occurred in Ca and ALP values (p˂0,01). Significant differences were found against diabetes in the 8-week diabetic group in terms of serum Mg (p˂0,05), Ca, P and ALP values (p<0,01) compared to the control.

Conclusion: While in diabetic models created with STZ, no pathology is seen in bone in the early period, degeneration in osteocyte cells, decrease in bone formation and defects in serum biochemical markers occur in the long term. In addition, defects in vitamin D and Ca metabolism due to hyperglycemia may lead to low bone mass and increase the possibility of fracture. Bone health should not be neglected in diabetic patients and early precautions should be taken.

Keywords: diabetes mellitus, bone, rat, streptozotocin, tibia, osteocyte.

Deneysel Diyabetik Sıçan Modelinde Zamana Bağlı Gelişen Kemik Dokusundaki Değişikliklerin İncelenmesi       

Öz

Amaç: Streptozotocin (STZ) ile oluşturulan diyabetin, kemik metabolizması üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmıştır.

Yöntemler: Çalışmada 28 adet 350-400 gr ağırlığında Wistar albino türü erkek sıçanlar kullanıldı. Her bir grupta 7 adet sıçan kullanıldı. Sıçanlar 2 haftalık kontrol ve diyabet (streptozotocin), 8 haftalık kontrol ve diyabet olmak üzere toplam 4 gruba ayrıldı. Diyabetli gruplara tek seferlik streptozotocin 45 mg/kg doz karın boşluğuna enjekte edildi. Sıçanlar belirlenen haftalarda ketamin anestezisi altında kardiyak ponksiyonla feda edilerek, kan ve sağ tibia örnekleri alındı. Tibiaları hemotoksilen boya ile boyanıp, histopatolojik görüntüleri elde edildi. Tibia uzunlukları ölçülüp kaydedildi. Kan serum örneklerinden vitamin D, kalsiyum, magnezyum, fosfat ve alkalen fosfataz değerleri ölçüldü.

Bulgular: Hem iki hem de sekiz haftalık diyabetik grupların kendi kontrollerine kıyasla vücut ağırlığında anlamlı azalma göründü (p<0,01). Açlık kan şekeri ortalaması 2. Haftadaki diyabetli grupta 385 mg/dl iken 8. Haftadaki diyabetli grupta 496 mg/dl olarak ölçüldü. Histopatolojik incelemelerde ilk 2 hafta olan kontrol ve diyabetli gruplar arasında fark görünmezken, 8 haftalık diyabetli gruptaki sıçanların kemiklerinde osteosit hücrelerde dejenerasyon bulundu. Tibia uzunluğunda 2.haftadaki gruplar arasında anlamlı fark bulunmazken (p˃0,05), 8. Haftadaki diyabetli grupta kontrolüne kıyasla anlamlı azalma bulundu(p˂0,01). Biyokimyasal serum değerlerinde 2 haftalık diyabetli grupta kendi kontrol grubuna kıyasla Ca ve ALP düzeylerinde anlamlı değişiklikler meydana geldi(p˂0,01). 8 haftalık diyabetli olan grupta kontrole kıyasla serum Mg (p˂0,05), Ca, P ve ALP değerlerinde (p<0,01) diyabet aleyhine anlamlı farklılıklar bulundu.

Sonuç: STZ ile oluşturulan diyabetik modellerde erken dönemde kemikte herhangi bir patolojiye rastlanmazken, uzun vadede osteosit hücrelerde dejenerasyon, kemik oluşumunda azalma ve serum biyokimyasal değerlerinde bozukluklar ortaya çıkmaktadır. Ayrıca hiperglisemiye bağlı gelişen D vitamini ve Ca metabolizmasındaki bozukluklar düşük kemik kütlesine yol açabilir ve kırık olasılığını artırabilir. Diyabetik hastalarda kemik sağlığı ihmal edilmemeli ve erken dönemde önlemler alınmalıdır.

Anahtar kelimeler: Diabetes mellitus, kemik, rat, streptozotocin, tibia, osteosit

Dicle Med J  2021; 48 (2): 344-351

Doi: 10.5798/dicletip.944399