BIOCHEMICAL, HISTOPATHOLOGICAL AND IMMUNOHISTOCHEMICAL EVALUATION OF ALTERATIONS IN BLOOD AND TIBIAL BONE TISSUES OF OVARIECTOMIZED RATS IN THE ACUTE PHASE

Year 2020, Volume: 21 Issue: 4, 306 - 311, 14.10.2020

Murat Baloğlu , Ebru Gökalp-özkorkmaz

https://doi.org/10.18229/kocatepetip.569041

Abstract

OBJECTIVE: Postmenopausal osteoporosis results in decreased bone mass and deterioration of bone tissue. symptoms of osteopo-rosis are observed after ovarectomy and due to the fact that bone resorption is more than bone formation, it causes bone loss. ADAMs transmembrane proteins are involved in many physiological proces-ses, including reconstruction of the extracellular matrix and embr-yonic development, cell migration, adhesion, and angiogenesis. The aim of our study was to investigate the biochemical, histopathologi-cal and immunohistochemical alterations in blood values and tibia bone tissue of ovariectomized rats in the acute phase.MATERIAL AND METHODS: Twenty healthy and female adult Wis-tar albino rats were divided into two groups as control (n:10) and bilateral ovariectomy (n: 10). A 2-cm incision was performed from the ovarian cervix under anesthesia, and two dorsolateral incisions were made from the uterine apex and the bilateral ovaries were re-moved with a silk thread. One week after ovariectomy, experimental animals were sacrificed. Blood samples were taken from each ani-mal to determine serum estrogen, calcium and alkaline phosphate values. Tibia bones were removed and placed into formalin solution for fixation, then they were decalcified and paraffin blocks were pre-pared after routine histological procedures. Semi-thin sections were cut and stained with Hematoxylin-Eosin for histopathological exa-mination. For immunohistochemical analysis, the antigen retrieval process was performed with hydrogen peroxide after administrati-on to citrate buffer. Anti-ADAMTS-1 primary antibody was applied to the sections and evaluated under a light microscope.RESULTS: In the control group, while the Haversian and Volkmann canals were distributed in raider style, collagen fibers were in pa-rallel and regular. In the ovariectomy group, degenerative changes in the bone matrix, deterioration of lamellar bone structure were observed. ADAMTS-1 expression was positive in the control group osteoblast and osteocyte cells and fine collagen fibers in the bone matrix. In the ovariectomy group, increased ADAMTS-1 expression in osteoclast cells in the degenerative area, ADAMTS-1 positive exp-ression in endothelial cells was observed in osteon structures. There was a significant decrease in ovarian estrogen values in the ovarie-ctomy group compared to the control group. Calcium values of the control and ovariectomy groups were close to each other. Alkaline phosphatase levels were increased in the ovariectomy group (P = 0.01).CONCLUSIONS: In the light of data we obtained from our study, we suggest that the inclusion of ADAMTS-1 protein may support the new treatment methods in the treatment of osteoporosis.

Keywords

Osteoporosis, Ovariectomy, Tibia, ADAMTS-1, Estrogen

OVAREKTOMİZE SIÇANLARDA KAN VE TİBİA KEMİK DOKULARINDA AKUT DÖNEMDE MEYDANA GELEN DEĞİŞİKLİKLERİN BİYOKİMYASAL, HİSTOPATOLOJİK VE İMMÜNOHİSTOKİMYASAL YÖNDEN DEĞERLENDİRİLMESİ

Abstract

AMAÇ: Menopoz sonrası meydana gelen osteoporoz, kemik kütlesinde azalma ve kemik dokunun yapısında bozulma ile sonuçlanır. Ovariektomi sonrası, osteoporoz bulgularına rastlanmakta ve kemik yıkımı kemik oluşumundan fazla olduğundan kemik kaybına neden olmaktadır. ADAMs transmembran proteinleri ekstrasellüler matriksin yeniden yapılandırılmasında ve embriyonik gelişim, hücre göçü, adezyon, anjiyogenez olmak üzere birçok fizyolojik süreçte rol alırlar. Çalışmamızın amacı, ovariektomi oluşturulan sıçanlarda kan ve kemik dokusunda akut dönemde meydana gelen değişikleri biyokimyasal, histopatolojik ve immünohistokimyasal yöntemlerle araştırmaktır.
GEREÇ VE YÖNTEM: Sağlıklı ve dişi 20 adet erişkin Wistar albino sıçan kontrol (n:10) ve bilateral ovariektomi uygulanan grup (n:10) olmak üzere 2 gruba ayrıldı. Anestezi altında yumurtalık rahim boynu kısmından 2 cm'lik kesi yapılarak, iki dorsolateral insizyon ile uterus apeksinden çift taraflı yumurtalıklar ipek iplikle çıkarıldı. Ovariektomi den 1 hafta sonra, deney hayvanları feda edildi. Serum östrojen, kalsiyum ve alkalin fosfat değerlerini ölçmek için her hayvandan kan örnekleri alındı, tibia kemikleri çıkarılarak formalin çözeltisine alınarak tespit edildikten sonra, dekalsifiye etme işlemine tabi tutuldu ve rutin histolojik işlemlerin ardından parafin blokları hazırlandı, yarı-ince kesitleri alınarak histopatolojik incelemeler için Hematoksilen Eozin boyası ile boyandı. İmmünohistokimyasal analiz için, antijen retrival işlemini uygulamak üzere sitrat tamponuna alındıktan sonra hidrojen peroksit ile muamele edildi. Kesitlere anti-ADAMTS-1 primer antikoru uygulandı, ışık mikroskobunda değerlendirildi.
BULGULAR: Kontrol grubunda radiyal tarzda dağılmış havers kanalları ve volkman kanalları izlenirken, kollajen lifler birbirine paralel ve düzenliydi. Ovariektomi grubunda ise kemik matriksinde dejeneratif değişiklikler, lamelli kemik yapısında bozulma izlendi. ADAMTS-1 ekspresyonu açısından, kontrol grubu osteoblast ve osteosit hücrelerinde ve kemik matriksindeki ince kollajen liflerde ekspresyon pozitifti. Ovariektomi grubunda, dejeneratif alanda yer alan osteoklast hücrelerinde ADAMTS-1 ekspresyonunda artış, osteon yapılarında, endotel hücrelerinde ADAMTS-1 pozitif ekspresyonu izlendi. Kanda östrojen değerleri açısından, ovariektomi grubunda kontrol grubuna göre anlamlı bir düşüş gözlendi. Kalsiyum değerlerinde ise kontrol ve ovariektomi gruplarının değerleri birbirine yakındı. Alkalen fosfataz değerlerinin ovariektomi grubunda yükseldiği görüldü(p=0,01).
SONUÇ: Çalışmamız sonucu elde ettiğimiz veriler ışığında, osteoporoz tedavisine ADAMTS-1 proteinlerinin dahil edilmesinin yeni tedavi yöntemlerini destekleyebileceği düşüncesindeyiz.

Keywords

Osteoporoz, Ovariektomi, Tibia, ADAMTS-1, Östrojen

References

• Nevitt MC, Felson DT. Sex hormones and the risk of osteoarthritis in women: epidemiological evidence. Ann Rheum Dis 1996; 55: 673-6.
• Felson DT, Nevitt MC. The effect of estrogen on osteoarthritis. Curr Opin Rheumatol 1998; 10: 269-72.
• Öztürk Ö, Güçtekin A, Giniş Z, Erdoğan S. Hipertiroidi ve subklinik hipertiroidide kemik ve mineral metabolizmasının idrar piridinyum çapraz bağlarıyla değerlendirilmesi. Genel Tıp Dergisi 2007;17(2):71-6.
• Lelovas PP, Xanthos TT, Thoma SE, Lyritis GP, Dontas IA. The laboratory rat as an animal model for osteoporosis research. Comp Med 2008;58(5):424-30.
• Porter S, Clark IM, Kevorkıan L, Edwards DR. The ADAMTS metalloproteinases. Biochem J 2005; 386, 15–27.
• Tortorella MD, Malfait F, Barve RA, Shieh HS, Malfait AM. A review of the ADAMTS family, pharmaceutical targets of the future. Curr Pharm Des 2009; 15(20): 2359-74.
• Demircan K, Comertoglu I, Akyol S, Yigitoglu BN, Sarikaya E. A new biological marker candidate in female reproductive system diseases: Matrix metalloproteinase with thrombospondin motifs (ADAMTS). J Turk Ger Gynecol Assoc 2014; 15(4): 250-5.
• Masui T, Hosotani R, Tsuji S, Miyamoto Y, Yasuda S, Ida J, et al. Expression of METH-1 and METH-2 in pancreatic cancer. Clin Cancer Res 2001; 11, 3437–43.
• Miles RR, Sluka JP, Halladay DL, Santerre RF, Hale LV, Bloem L, Thirunavukkarasu K, Galvin RJ, Hock JM, Onyia JE. ADAMTS-1: a cellular disintegrin and metalloprotease with thrombospondin motifs is a target for parathyroid hormone in bone. Endocrinol 2000; 141:4533–42.
• Park SB, Lee yj, Chung CK. Bone Mineral Density Changes after Ovariectomy in Rats as an Osteopenic Model: Stepwise Description of Double Dorso-Lateral Approach. J Korean Neurosurg Soc 48: 309-312.
• Kutsal GY, Özdemir O, Çalışkan A, İnanıcı F, Karahan S, Doğan A ve ark. Fiziatristlerin Antiosteoporotik ilaç tercihleri: Çok Merkezli Tanımlayıcı Araştırma. Türk Osteoporoz Dergisi 2012;18: 42-6.
• Sheng MH, Taper LJ, Veit H, Thomas EA, Ritchey SJ, Lau KH. Dietary boron supplementation enhances the effects of estrogen on bone mineral balance in ovariectomized rats. Biol Trace Elem Res 2001; 81(1):29-45.
• Ömeroğlu S, Erdoğan D, Take G,Ilgaz C, Görgün M, Lortlar N. Ovariektomi Yapılmış Sıçanlarda aralıklı yüksek doz östrojen tedavisinin kemik yapısı üzerine etkisi. Acta Orthop Traumatol Turc 2003; 37(5):400-5.
• Celik O, Hascalık S, Tamser M, Turkoz Y, Kekilli E, Yagmur C, Boz M. Enfluence of resveratrol against ovariectomy induced bone loss in rats: comparison with conjugated equine estrogen tibolone and raloxifene. Gynecol Obstet Reprod Med 2007;13:292-9.
• Wronski TJ, Dann LM, Scott KS, Cintron M Long-term effects of ovariectomy and aging on the rat skeleton. Calcif Tissue Int 1989; 45: 360–66.
• Tolomio S, Ermolao A, Lalli A, Zaccaria M. The effect of a multicomponent dual-modality exercise program targeting osteoporosis on bone health status and physical function capacity of postmenopausal women. J Women Aging 2010; 22:241-54.
• Rittweger J, Beller G, Armbrecht G, Mulder E, Buehring B, Gast U, et al. Prevention of bone loss during 56 days of strict bed rest by side-alternating resistive vibration exercise. Bone 2010; 46: 137-47.
• Lijuan H, Kenneth BJ, Andersén H, Edenro A, Bohlooly-YM, Melhus H et al. Over-expression of Adamts1 in mice alters bone mineral density. J Bone Min Metabol 2012; 30(3): 304–31
• Rehn AP, Birch MA, Karlström E, et al. ADAMTS-1 increases the three-dimensional growth of osteoblasts through type I collagen processing. Bone 2007; 41: 231–238.