مطالعه اثرات کلینیکی، رادیولوژیک و هیستوپاتولوژیک، آندروژن ها در استخوان سازی و التیام شکستگی ها

استروئیدهای جنسی برای رشد اسکلتی و کسب سلامت استخوانی در طول بلوغ لازم و ضروری هستند و کمبود استروژن در پوکی استخوان نقش دارد. مکانیسمهای تأثیرات اسکلتی استروئیدهای جنسی هنوز بطور کامل شناخته نشده اند، اما در سالهای اخیر پیشرفتهای قابل ملاحظه ای در دانش ما نسبت به استروژن ها ، و به میزان نسبتاً کمتری آندروژنها در بازسازی استخوان بوجود آمده است. بینش های جدیدی در مورد گیرنده های استروژن، کشفیات اخیر در زمینه افزایش فعالیت استئوکلاست ها و آموخته هایی برگرفته از جهشهای ژنتیکی در انسان و حیوان،‌همه و همه در افزایش درک ما از تأثیرات اسکلتی استروژن در نر و ماده دخیل هستند.

مقدمه

در چند دهه اخیر پیشرفتهای چشم گیری در فهم ما از چگونگی تأثیر استروئیدی جنسی برای رشد اسکلتی و کسب سلامت استخوان در دوره بلوغ لازم و ضروری هستند کمبود استروژن عمده ترین عامل در پیشرفت پوکی استخوان است.

مکانیسم های تأثیرات اسکلتی استروئیدی جنسی هنوز به طور کامل شناخته شده نیست (22و31و57).

اما در سالهای اخیر پیشرفتهای قابل ملاحظه ای در دانش ما نسبت به استروژنها و به میزان کمتری آندروژنها در بازسازی استخوان بوجود آمده است (31).

بینش های جدیدی در مورد گیرنده های استروژن، کشفیات اخیر در زمینه افزایش فعالیت استئوکلاست ها و آموخته هایی برگرفته از جهشهای ژنتیکی در انسان و حیوان، همه و همه در افزایش درک ما از تاثیرات اسکلتی استروژن در نر و ماده دقیق هستند (30و33).

از طرفی عموماً ترمیم شکستگی استخوان در یک شیوه منظم و با اجزاء تشکیل دهنده مکانیکی و بیولوژیکی مناسب که در حال حاضر موجود است دنبال می شود .

تکنیکهای جراحی بهبود یافته و جراحی های پیوند زدن به جراحان این اجازه را می‌دهد که شکستگی های استخوانی نسبتاً پیچیده را با نتیجه موفقیت آمیزی معالجه نمایند با وجود این بعضی عوارض متعاقب شکستگی ها در استخوان بوجود می آید که به دیر جوش خوردن استخوان،‌عدم جوش خوردن استخوان و بد جوش خوردن استخوان شکسته منجر می شود. هدف از این مطالعه عبارت از بهبود و افزایش قدرت مکانیکی و عمل استخوان برای وزن گیری بهتر و سریعتر ، جلوگیری از تاخیر در جوش خوردگی و عدم جوش خوردگی و در نهایت برگشت کارایی استخوان آسیب دیده است.

مسئله و ضرورت تحقیق

استروئیدهای جنسی نقش ضروری در حفظ سلامت استخوان در سرتاسر عمر دارند و تأثیرات بد کمبود هورمون در حیوانات نر و ماده پیر و جوان دیده می شود، نحوه عملکرد این تأثیرات بطور کامل شناخته نشده اند و موضوعی برای تلاش گسترده تحقیقی می باشند اگر چه پیامدهای درمانی بالقوه در این زمینه قابل ملاحظه است. سوالی که در این مرحله مطرح می شود این است که آیا این هورمونها به صورت آماری می توانند نقش معنی دار و تعیین کننده ای در استخوان سازی و التیام آن داشته باشند.

هدف

هورمونهای استروئیدی چگونه به عنوان یک راهکار و شاخص در شکستگیها و التیام استخوان در حیوانات نر عقیم شده و یا عقیم نشده و حتی در حیوانات ماده و حیواناتی که بنحوی دچار کمبود و اختلال هورمونهای استروئیدی هستند بکار گرفته شود.

روش تحقیق: مطالعه تجربی

جامعه آماری و شرح مراحل اجرا

ده رأس خرگوش نر بالغ ظاهراً سالم از نوع آزمایشگاهی انتخاب شد و به روش اسکروتال عقیم گردیدند و روی استخوان درشت نی از سمت جانب چهار سوراخ به قطر 1 و 2 و 3 و 4 میلی متر در طول استخوان تعبیه شد و سپس به دو گروه تقسیم شدند.

گروه اول: در فواصل روزهای صفر و 7 و 14 و 21 و 28 و 35 و 42 و 50 و 57 داروی ناندرولون دکانوات بصورت عضلانی تزریق شد.

گروه دوم: داروی سیپروترون یک روز در میان تا روز 57 به خرگوشها خورانده شد.

متغیرهای مستقل: ناندرولون دکانوات و سیپروترون استات

متغیرهای وابسته: میزان تشکیل بافت استخوانی – میزان تشکیل کالوس – تحمل فشار

فرضیه

آندروژنها تا چه اندازه در التیام و بازسازی استخوان موثر هستند.

روش جمع آوری داده ها: ارزیابی رادیوگرافیک که در روزهای صفر و 15 و 30 و 45 و 60 انجام شد.

ارزیابی هیستوپاتولوژیک که در روز آخر (60 روز) نمونه های استخوانی به آزمایشگاه پاتولوژی ارسال گردید.

ارزیابی وضعیت گام که در روزهای 1 و 7 و 14 و 28 و 35 و 42 و 50 و 60 انجام شد.

روش آماری تجزیه و تحلیل اطلاعات

در مورد ارزیابی زمانی رادیو گرافها که از توزیع طبیعی برخوردار بود از تستهای آنالیز واریانس[1] در سطح معنی دار 05/0 استفاده شد.

در مورد وضعیت گام که در مقیاس رتبه ای قرار داشتند.

آزمون کروسکال – ‌والیس[2] استفاده گردید محاسبات آماری با استفاده از برنامه آماری SPSS [3]انجام گردید.

نتایج: وضعیت گام خرگوشها در هر دو گروه از روز یک تا روز 60 بطور معنی داری بهبود می یابد. از طرفی بین دو گروه در زمانهای مختلف و بین زمانهای مختلف در هر گروه اختلاف معنی داری وجود ندارد. بجز در مورد روز یک و هفتم که این اختلاف کاملاً طبیعی است.

در ارتباط با میزان کالوس تشکیل شده در دو گروه اختلاف معنی داری در بعضی زمانها وجود دارد به لحاظ پاتولوژی ارزیابی گروه اول و دوم بیانگر وقوع ترمیم و تشکیل کال استخوانی هر دو گروه بود ولی بطور مقایسه ای گروه اول کال وسیع تر و حجیم تری داشتند و کل روند ترمیم مراحل پیشرفته تری داشت.

واژه های کلیدی: ناندرولون – سیپروترون – التیام استخوان.

نتایج مربوط به وضعیت گام

در جدول شماره (1-4) میانگین و انحراف معیار امتیازات مربوط به وضعیت گام فروکشها در دو گروه ثبت گردیده است. چنانچه مشخص است وضعیت گام در هر گروه از روز یک تا 60 روز به طور معنی داری بهبود می یابد. (05/0 P< ). از طرفی بین دو گروه در زمانهای مختلف و بین زمانهای مختلف در هر گروه اختلاف معنی داری وجود ندارد (05/0 P> ).

بجز در مورد روز یک و روز هفتم که در هر دو گروه اختلاف معنی دار وجود دارد    (05/0 P< ) که کاملاً طبیعی است.

بطور مثال وضعیت گام در هر دو گروه در روز هفتم 80 درصد و از روز چهاردهم به بعد تقریباً 100% بهبودی را نشان می دهد.

نتایج رادیوگرافیک

در جدول شماره (2-4) و (تصاویر 1-4 تا 10-4)  میانگین و انحراف معیار میزان کالوس تشکیل شده در مدت 60 روز پس از عمل ثبت گردیده است چنانچه مشخص است اختلاف معنی داری بین میزان کالوس تشکیل شده در دو گروه در بعضی زمانها اختلاف معنی داری وجود دارد. (05/0 P<).

بدین ترتیب که میزان کالوس تشکیل شده تا روز سی ام در دو گروه اختلاف معنی داری وجود ندارد. (05/0 P> ).

ولی بین روز سی ام و روز چهل و پنجم و روز چهل و پنجم تا روز شصت اختلاف معنی داری در هر دو گروه وجود دارد.

بطوریکه در گروه یک سوراخ به قطر یک و دو میلی متری پر شده است (تصویر 4-4) و در روز شصت سوراخهای به قطر 3 و 4 میلی متری پر شده است. (تصویر 5-4). در گروه دوم تا روز سی ام کالوس تشکیل شده است (تصاویر 6-4 تا 8-4).

در روز چهل و پنجم سوراخ به قطر 2 میلی متر پر شده است (تصویر 9-4) که اختلاف معنی داری از روز سی ام تا روز شصت (تصویر 10-4) در هر دو گروه وجود دارد (05/0 P< ) . ولی از روز صفر تا روز سی ام اختلاف معنی داری وجود ندارد (05/0 P> ).

بین دو گروه در بعضی زمانها اختلاف معنی داری وجود دارد (05/0 P< ) و در بعضی زمانها اختلاف معنی داری وجود ندارد (05/0 P> ). بطوریکه در روزهای صفر و 15 و 30 بین دو گروه اختلاف معنی دار وجود ندارد ولی در روزهای 45 و 60 بین دو گروه اختلاف معنی دار وجود دارد. (05/0 P< ).

نتایج آسیب شناسی

ارزیابی بافت شناختی مقاطع تهیه شده از خرگوشهای گروه اول و دوم بیانگر وقوع ترمیم و تشکیل پینه استخوانی در هر دو گروه بود. اگر چه به مقایسه مقاطع بدست آمده از این دو گروه نشان داد که به لحاظ کیفی تشکیل پینه استخوانی در خرگوشهای گروه اول وسیع تر و حجیم تر بوده و اساساً کل روند ترمیم استخوان مرحله پیشرفته تری را نسبت به حیوانات گروه 2 نشان داد. در مطالعه هیستولوژیک بافتهای نرم تغییرات مشاهده شده همگی غیر اختصاصی و از اهمیت خاصی برخوردار نبودند.

[1] – Anaysis  of Variance

[2] – Kruskal – Wallis test

[3] – Statistical Package for social sciences

1. Abdalla, HI., Hart, DM., Lindsay, R., Leggate, I., and Hook, A., (1985). Prevention of bone mineral loss in postmenopausal women by norethisterone. Obstet Gynecol 66:789-792, [ISI], [Medline].
2. Adami, S., Fossaluzza, V., (1991). The prevention of corticosteroid induced osteoporosis with nandrolone decanoate. Bone and Mineral , Volume 15, Issue 1, pp: 73-81.
3. Areyl, B., (1968). Human histology. A text book in outline form. 3rd ed. WB saunders co. philadelphia, London & Toronto.
4. Biller, BMK., Saxe V, Herzog, DB., Rosenthal, DI., Holzman, S., and Klibanski, A., (1989). Mechanism of osteoporosis in adult and adolescent women with anorexia nervosa. J Clin Endocrinol Metab 68:548-554, [Abstract].
5. Birkenhager, JC., Erdtsieck, R.J., (1992).Can nandrolone add to the effect of hormonal replacement therapy in postmenopausal osteoporosis. Bone and mineral, Volume 18, Issue 3, pp: 251-265.
6. Bonjour, Jp., Theintz, G., Buchs, B., slosman, D., and Rizzoli , R., (1991). Critical year and stages of puberty for spinal and femoral bone mass accumulation during adolescence. Jcline Endocrinol Metab 73:555-563, [Abstract].
7. Bonjour, Jp., and Rizzoli, R., (1996). Bone acquisition in adolescence. In: osteoporosis, edited by Marcus, R., Feldman, D., Academic, P.465-476.
8. Brighton, CT., Hunt, RM., (1978). The role of mitochondria in growth plate calcification as demonstrated in a rachitic Model.J Bone joint surg AM60: 630.
9. Brubaker, KD., and Gay, CV., (1997). Evidence for plasma membrane estrogen receptors and rapid signalling events in osteoclasts (abstract). J Bone Miner Res 12 supl: S134, 1997.
10. Bubenik, G A., schams, D., (1987). The effect of artificial photoperiodicity and antiandrogen treatment on the antler growth and plasma levels of LH, FSH, testosterone, prolactin and alkaline phosphatase in the male white – tailed deer.
11. Buchanan, JR., Hospodar, P., Myers C, Leuenberger, p., and Demers, LM., (1988). Effect of excess endogenous androgens on bone density in young women.J Clin Endocrinol Metab 67:973-943, [Abstract].
12. Canalis, E., and Raisz , LG., (1978). Effects of sex steroids on bone collagen synthesis in vitro.Calcif Tissue Rs25:105-110, 1978[ISI](Medline].
13. Carter, Dr., spengler, DM., (1982). Biomechanics of fractures.In sumner – smith G(ed): Bone in clinical orthopedics.WB saunders, philadelphia , P305.
14. Catanese, J., et, al., (1999). Characterization of the mechanical and ultrastructural properties of heat – treated cortical bone for use asa.
15. Comparison of erythropoietic response to androgen in young and old senescence accelerated mice.Mechanisms of Ageing and Development , Volume 109, Issue 2, Pages 125-139.
16. Cornell, CN., (1999). Osteoconductive materials and their role as substitutes for autogenous bone grafts. Orthop clin North Am 30:591. Dellmann, HD., and Brown, EM., (1985). Textbook of veterinary histology. 2nd ed. Lea & febiger, philadelphia.
17. Einhorn, TA., (1995). Enhancement of fracture healing. J Bone Joint surg Am 77:940.
    18- Feldmann, S., Minne, HW., (1989).Anti Estrogen and antiandrogen administration reduce bone mass in the rat.Bone and Mineral, Volume 7, Issue 3, Pages 245-254.
18. Gadeletal, S J., Boskey, AL.,A physical, chemical, and mechanical study of lumbar vertebrae from normal, ovariectomized, and nandrolone decanoate – treated cynomolgus monkeys (macaca fascicularis).
19. Bone, Volume 27, Issue 4, Pages 541-550. Saitoh, t., Morimoto, K., (1999).
20. Glimcher, MJ., (1998). The nature of the mineral phase in bone : Biological and clinical implications. In Aviol: LV, kane sM (eds): Metabolic Bone Diseases and clinically related Disorders, 3rd ed. Academic press, san Diego, P:23.
21. Goulding, A., and Gold, E., (1993). Flutamide – mediated androgen blockade evokes osteopenia in the female rat. J Bone Miner Res 8:763-769, [ISI] {Medline].
22. Greep, RO., (1966) Histology. 2nd ed.The Blakiston Division MCGraw Hill Co.Inc. New York, London, Sydney & toronto.
23. Ham, Am., (1991). Histology. 8th ed. Pitman medical Publishing co. Ltd. London and JB Lippincott co Philadelphia & Toronto.
24. Hassager, C., Jensen, LT., (1991).The carboxy- terminal propeptide of type I procollagen in serum as a marker of bone formation: the effect of nandrolone decanoate and female sex hormones.Metabolism, Volume 40, Issue 2 , Pages 205-208.
25. 25- Heckman, JD., (1999). Bone morphogenic Protein but not transforming growth factor – beta enhances bore formation in carine diaphyseal nonunions implanted with a biodegradable composite Polymer. J Bone Joint surg Am 81:1717.
26. Higano, C.S., (2003).Side effects of androgen deprivation therapy: monitoring and minimizing toxicity.Urology, Volume 61, Issue 2, Supplement 1, Pages 32-38
27. Huang, Ry., Miller, Lm., (2002).Characterization of bone mineral composition in the proximal tibia of Cynomolgus monkeys: effect of ovariectomy and nandrolone decanoate treatment.Bone, volume 30, Issue 3, Pages 492-497.
28. Huang, Ry., Miller, LM., (2003).In situ chemistry of osteoporosis revealed by synchrotron infrared microspectroscopy.
29. Hughes, DE., and Boyce, BF., (1997) Apoptosis in bone physiology and disease. J clin pathol 50! 132-137.
30. Johansson, AG., (1993): Growth hormone, insulin – like growth factor Ig and bone:A clinical review. J intern Med 234:553
31. Johnson, EE., (1988). Bone morphogenetic protein augmentation grafting of resistant femoral nonunions. A preliminary report. Clin orthopedic 230:257.
32. Kaderly, RE., (1993). Delayed union , nonunion, and malunion. In slatter D(ed): textbook of small Animal surgery, 2nd ed. WB saunders, philadelphia, P:1676.
33. kraus, KH., (1999). Critically sized oste – periosteal femoral defects: A dog model. J Invest surg 12:115.
34. Laron, Z., Kauli, R., (1981).D-TRP6-ANALOGUE OF LUTEINISING HORMONE RELEASING HORMONE IN COMBINATION WITH CYPROTERONE ACETATE TO TREAT PRECOCIOUS PUBERTY.The Lancet, Volume 318, Issue 8253, Pages 955-956.
35. Lavelle, DG., (1998). Delayed union and nonunion of fractures. In canale st (ed: campbell’s operative orthopaedics. 9th ed. Mosby. St. louis. P: 2579.
36. Mac Donald, JM., Matthiesen, DT., (1991). Treatment of forelimb growth plate deformity in 11 dogs by radial dome osteotomy and external coaptation. Vet sug 20: 402.
37. Markel, MD., (1995). Atrophic nonunion can be predicted with dual energy x-ray absorptiometry in a canine ostectomy model. J orthop Res 13: 869.
38. 38- Martinez M., (1997).Gonadotropin – releasing hormone analog plus an oral contraceptive containing desogestrel in women with severe hirsutism: Effects on hair , Bone , and hormone profile after 1-year use.Metabolism Volume 46, Issue 4, pages 437-440.
39. Millis, DL., (1998) Radiographic , densitometric. And biomechanical effects of recombinant canine somatotropin in an unstable ostectomy gab Model of bone healing in dogs. Vet surg 27: 85.
40. 40- Millis, DL., probst, CW., (1993). Disease (conditions affecting bone healing. In Bojrab, Mj., Disease Mechanisms in small Animal surgery. 2nd ed. Lea & Febiger, philadelphia P:700.
41. Need, AG, Horowitz, M., (1989).Cross- over study of fat – corrected forearm mineral content during nandrolone decanoate therapy for osteoporosis. Bone, Volume 10, Issue 1, Pages 3-6.
42. Nordin, M., Frankel, V., (1989) Biomechanics of the Musculoskeletal system, 2nd ed. Lea & Febiger, philadelphia, P:3.
43. Nunamaker, DM., (1985). Delayed union, nonunion, malunion. In Newton CD, Nunmaker DM(eds):Textbook of small Animal orthopaedics.
    JB Lippincott , philadelphia, P: 511.
44. Perren, S., (1981). Primary bone healing. In bograb MJ (ed): pathophysiology in small Animal surgery. Lea and febiger, philadelphia, P: 519.
45. Perren, S., Rahn, BA., (1978) Biomechanics of fracture healing. | : Historical review and mechanical aspects of internal fixation. Orthop surg 2:108.
46. Pharmacology of antiandrogens. Journal of Steroid Biochemistry, Volume 25, Issue 5, Part 2,
47. Piermattei, DL., F10, Gl., (1997). Delayed union and nonunion. In piermattei, DL., F10, G1., (eds).Handbook of small Animal orthopedics and fracture repair., 3rd ed. WB saunders, philadelphia, P: 154.
48. Reading En., (1979) practical Biomechanics for the orthopedic surgeon. John wiley & sons, New york, P43.
49. Rahn, BA., (1982). Bone healing. Histologic and physiologic concepts. In sumner – smith G (ed): Bone in clinical orthopedics. WB saunders, philadelphia, p: 335.
50. Rhinelander, FW., (1985). Normal bone anatomy. In Newton CD, Nunamaker.DM (eds): Textbook of small Animal orthopaedics.
    JB Lippincott, philadelphia, P12.
51. Robello, GT., Aron, DN., (1992). Delayed and nonunion fractures. Semin vet Med surg small Anim 7:98.
52. Sato, W., (1999). Acceleration of increase in bone mineral content by low intensity ultrasound energy in leg lengthening. J ultrasound Med 18:899.
53. Sidenius, J., Hassager, C., Treatment of postmenopausal osteoporosis: is the anabolic steroid nandrolone decanoate a candidate?Bone and Mineral, Volume 6, Issue 1, Pages 77-86.
54. Stead, AC., (1984) Osteomyelitis in dog and cat. Small Anim Pract 25:10.
55. Substitute. J Biomed mater res 45:327.Dong, y., Qiu, QQ., Debear, J., Lathrop WF, and tamburing (1998). Hydroxysteroid dehydrogenases in human bone cells. J Bone Miner Res 13:1539-15469 [ISI] [medline].
56. Sumner – smith, G., (1991). Delayed unions and nonunions: Diagnosis, Pathophysiology, and treatment. Vet clin north Am small Anim pract 21:745.
57. The androgenic anabolic steroid nandrolone decanoate prevents osteopenia and inhibits bone turnover in ovariectomized cynomolgus monkeys.Bone, Volume 20, Issue 4, Pages 355-364.
58. Toombs, JP.,(1985) Evaluation of key’s hypothesis in the feline tibia: An experimental model for augmented bone healing studies.Am J Vet Res 46: 513.
59. vaananen, MK., (2000). The cell biology of osteoclast function. J cell sci 113:377.