Wpływ diosminu na układ kostny w cukrzycy typu 1 – badanie eksperymentalne

Jak opracowano eksperymentalny model cukrzycy i leczenia diosminem?

W badaniu eksperymentalnym analizowano wpływ diosminu na układ kostny szczurów z cukrzycą typu 1 wywołaną streptozotocyną (STZ). Badanie miało charakter interwencyjny, gdzie porównywano efekty dwóch dawek diosminu (50 mg/kg i 100 mg/kg p.o.) z grupą kontrolną zdrowych szczurów oraz grupą diabetyczną bez leczenia.

Badana populacja obejmowała trzymiesięczne samce szczurów Wistar, u których indukowano cukrzycę typu 1 poprzez pojedyncze wstrzyknięcie STZ (60 mg/kg i.p.). Szczury zostały podzielone na cztery grupy: grupę kontrolną zdrowych zwierząt, grupę kontrolną diabetyków oraz dwie grupy diabetyków otrzymujących diosmin w dawkach 50 mg/kg lub 100 mg/kg p.o. przez 4 tygodnie. U wszystkich zwierząt w grupach diabetycznych utrzymywały się wysokie poziomy glukozy we krwi (powyżej 500 mg/dl), a podawanie diosminu nie wpłynęło na poziom glikemii.

Jakie zmiany w układzie kostnym ujawniono u szczurów z cukrzycą?

Przeprowadzona analiza wykazała, że cukrzyca typu 1 wywołała głębokie zaburzenia w metabolizmie kostnym szczurów. Obejmowały one zmniejszenie masy kostnej, parametrów makrometrycznych, gęstości kości, zawartości minerałów oraz pogorszenie właściwości mechanicznych zarówno kości gąbczastej (w przynasadzie piszczelowej bliższej), jak i kości zbitej (w trzonie kości udowej). W surowicy krwi obserwowano podwyższony marker resorpcji kostnej (CTX-I), obniżony marker tworzenia kości (osteokalcyna) oraz zwiększone stężenie wapnia. Administracja diosminu nie złagodziła większości tych zmian. Jedynie w przypadku dawki 50 mg/kg zaobserwowano niewielką poprawę w niektórych parametrach mechanicznych kości – zwiększenie modułu Younga w przynasadzie piszczelowej oraz zwiększenie wartości obciążenia i energii dla punktu granicy plastyczności w trzonie kości udowej. Co ciekawe, wyższa dawka diosminu (100 mg/kg) nie wykazała istotnego wpływu na badane parametry.

Analiza składu kości wykazała, że cukrzyca spowodowała istotne zmniejszenie masy kości, parametrów makrometrycznych, gęstości kości, masy minerałów kostnych i zawartości minerałów, a także masy wody kostnej i substancji organicznych w porównaniu ze zdrowymi szczurami kontrolnymi. Podobne efekty zaobserwowano w kręgu L4. Podawanie diosminu szczurom z cukrzycą nie miało istotnego wpływu na badane parametry dotyczące masy kości i mineralizacji w porównaniu z diabetycznymi kontrolami.

Cukrzyca typu 1 znacząco pogorszyła właściwości mechaniczne przynasady piszczelowej bliższej (składającej się głównie z kości gąbczastej) u szczurów. Wykazano zmniejszone wartości obciążenia, energii i naprężenia dla punktu granicy plastyczności, a także nieistotne zmniejszenie modułu Younga w przynasadzie piszczelowej szczurów z grupy kontrolnej diabetycznej w porównaniu ze zdrowymi kontrolami. Podawanie diosminu w dawce 50 mg/kg p.o. zwiększyło moduł Younga w przynasadzie piszczelowej bliższej w porównaniu ze szczurami z grupy kontrolnej diabetycznej. Podawanie diosminu nie wpłynęło na żadne inne parametry mechaniczne kości gąbczastej przynasady piszczelowej u szczurów diabetycznych.

Wpływ cukrzycy na właściwości mechaniczne kości zbitej trzonu kości udowej był znacznie słabszy niż w przypadku przynasady piszczelowej bliższej. Zaobserwowano jedynie istotne zmniejszenie obciążenia i energii dla punktu granicy plastyczności oraz wartości maksymalnego obciążenia i obciążenia złamania u szczurów z grupy kontrolnej diabetycznej w porównaniu ze zdrowymi szczurami kontrolnymi. Podawanie diosminu w dawce 50 mg/kg p.o. diabetycznym szczurom zwiększyło wartości obciążenia i energii dla punktu granicy plastyczności w trzonie kości udowej w stosunku do diabetycznych kontroli. Analiza głównych składowych (PCA) potwierdziła nieznaczny korzystny wpływ diosminu podawanego w niższej dawce na właściwości mechaniczne trzonu kości udowej u szczurów diabetycznych.

Czy diosmin może wpływać na ochronę kości przy cukrzycy?

W badaniu histomorfometrycznym u szczurów z grupy kontrolnej diabetycznej wartości stosunku objętości kości do objętości tkanki (BV/TV) oraz grubości beleczek kostnych (Tb.Th) w dystalnej przynasadzie kości udowej były nieistotnie zmniejszone w porównaniu ze zdrowymi szczurami kontrolnymi. W trzonie kości udowej cukrzyca zmniejszyła wartości pola przekroju poprzecznego kości korowej (Ct.Ar) oraz pola przekroju poprzecznego całego trzonu (Tt.Ar), bez istotnego wpływu na pole przekroju poprzecznego jamy szpikowej (Ma.Ar) i stosunek pola przekroju poprzecznego jamy szpikowej do całkowitego pola trzonu (Ma.Ar/Tt.Ar). Podawanie diosminu szczurom diabetycznym nie miało istotnego wpływu na parametry histomorfometryczne przynasady i trzonu kości udowej w stosunku do szczurów z grupy kontrolnej diabetycznej.

Diosmin jest flawonoidem występującym w niewielkich ilościach w kilku roślinach, w tym w Scrophularia nodosa L. i owocach cytrusowych. Jest szeroko stosowany jako lek/suplement diety w leczeniu zaburzeń naczyniowych, takich jak przewlekła choroba żylna czy choroba hemoroidalna. Wykazuje działanie antyoksydacyjne, przeciwzapalne i korzystnie wpływa na układ naczyniowy. Wcześniejsze badania wykazały korzystny wpływ diosminu na układ kostny w modelach osteoporozy wywołanej nadmiarem glikokortykoidów, niedoborem estrogenów oraz w zaburzeniach kostnych spowodowanych przewlekłą chorobą nerek u szczurów.

Wyniki tego badania sugerują, że mimo udokumentowanych właściwości antyoksydacyjnych i przeciwzapalnych, diosmin wykazuje jedynie bardzo słaby korzystny wpływ na właściwości mechaniczne kości u szczurów w warunkach wysokiej hiperglikemii. Efekt ten był zbyt słaby, aby wnioskować o potencjale diosminu w zapobieganiu powikłaniom szkieletowym cukrzycy, zwłaszcza biorąc pod uwagę brak zależnego od dawki efektu diosminu. Chociaż wyniki obecnego badania nie potwierdzają stosowania diosminu w celu przeciwdziałania powikłaniom szkieletowym cukrzycy, brak wpływu diosminu na kości wskazuje, że długotrwałe stosowanie diosminu w przewlekłej chorobie żylnej u pacjentów z cukrzycą może być bezpieczne dla układu szkieletowego.

Słaby efekt diosminu na układ kostny w warunkach hiperglikemii może wynikać z faktu, że zmiany indukowane przez cukrzycę typu 1 w układzie kostnym są zbyt głębokie, aby można je było przeciwdziałać za pomocą diosminu. Brak odpowiedzi zależnej od dawki obserwowany w tym badaniu mógł być spowodowany prawdopodobnie lepszym działaniem antyoksydacyjnym niższej dawki diosminu w warunkach hiperglikemii. Taki efekt wykazano dla diosminu in vitro. Fakt, że diosmin ma bardzo słabą rozpuszczalność w wodzie i ograniczoną biodostępność, mógł przyczynić się do jego nieznacznego wpływu na układ kostny szczurów w obecnym badaniu.

Podsumowanie

Przeprowadzone badanie eksperymentalne oceniało skuteczność diosminu w leczeniu zaburzeń kostnych u szczurów z cukrzycą typu 1 wywołaną streptozotocyną. Cukrzyca spowodowała znaczące zmiany w metabolizmie kostnym, obejmujące zmniejszenie masy kostnej, gęstości kości, zawartości minerałów oraz pogorszenie właściwości mechanicznych. Podawanie diosminu w dawkach 50 mg/kg i 100 mg/kg przez 4 tygodnie nie złagodziło większości obserwowanych zmian. Jedynie niższa dawka wykazała niewielką poprawę niektórych parametrów mechanicznych kości. Wyniki wskazują, że diosmin ma ograniczony potencjał w zapobieganiu powikłaniom szkieletowym cukrzycy, jednak jego stosowanie w przewlekłej chorobie żylnej u pacjentów diabetycznych wydaje się bezpieczne dla układu kostnego.