Tsüstilise fibroosiga luuhaiguse hiiremudel näitab osteopeeniat ja sooga seotud erinevusi luukoe moodustumisel | laste uuringud

Tsüstilise fibroosiga luuhaiguse hiiremudel näitab osteopeeniat ja sooga seotud erinevusi luukoe moodustumisel | laste uuringud

Anonim

Abstraktne

Kuna tsüstilise fibroosi (CF) luuhaiguste esinemissagedus suureneb, analüüsisime patogeensete teadmiste saamiseks CF transmembraanse juhtivuse regulaatori (CFTR) puudulikkusega hiiri (CF hiired). Nendes uuringutes, kus võrreldi täiskasvanud (14 nädal) CF- ja C57BL / 6J-hiirtel, vähenes CF-hiirtel nii luu pikkus kui ka kogupindala. Samuti vähenes metafüüsi trabekulaarne ja kortikaalne tihedus, aga ka diafüüsi kortikaalne ja kogu tihedus. CF hiirtel vähenes trabekulaarse luu maht. Emastel CF-hiirtel ilmnes võrreldes C57BL / 6J-ga trabekulaarse laiuse ja arvu vähenemine, samal ajal kui meestel ei ilmnenud trabekulaarse arvu erinevust. Emastel CF-hiirtel oli mineraliseerunud pinna ja luude moodustumise kiirus vähenenud. Vastupidiselt oli isastel CF-hiirtel võrreldes C57BL / 6J isastega suurenenud mineraliseerumise pind, mineraalide määramine ja luude moodustumise kiirus. Luude moodustumise määr oli meestel suurem kui emastel CF hiirtel. Väiksemad luud, mille CF tihedus on vähenenud, viitavad CF transmembraanse juhtivuse regulaatorile, hoolimata osteoblastide ja osteoklastide pindade erinevustest, luurakkude aktiivsusest kui arvust. CF hiirte luude moodustumise kiiruse erinevused viitavad ebapiisavale luude moodustumisele emastel, kuid luude moodustumise suurenemisel isastel. See proanaboliline tähelepanek isastel CF-hiirtel on kooskõlas teiste CF kliiniliste sooliste erinevustega.

Peamine

Tsüstiline fibroos (CF) on suhteliselt tavaline ühe geeni häire, mida iseloomustab kloriidikanali talitlushäire mitmetes elundisüsteemides, millest mitmed põhjustavad enamikul patsientidest süsteemse põletikulise seisundi (1, 2). Kaukaaslastel on see juhtiv elu piirav retsessiivne geneetiline haigus ja pärineb tsüstilise fibroosi transmembraanse juhtivuse regulaatori ( CFTR ) geeni mutatsioonist (3). Esimesed kliinilised ilmingud võivad ilmneda loote perioodil koos soolesulguse ja soolestiku perforatsiooniga. Peamised nähtused, mis neid inimesi vaevavad, hõlmavad suutmatust absorbeerida rasvu ja muid toitaineid soolestikust, samuti hingamisteede põletiku ja infektsiooni tagajärjel tekkinud kopsude halba funktsiooni. Muud CF-ga seotud probleemid hõlmavad diabeeti, luu mineraalhaigust, kehva kasvu, maksahaigusi, viljatust ja kroonilist sinusiiti. 1938. aastal oli CF-ga laste keskmine eluiga alla ühe aasta (4). Viimase 30 aasta jooksul on CF-ravi põdevate laste eluiga Ameerika Ühendriikides pikenenud 16-aastaselt 37-aastaseks (2, 4). Selle muudatuse põhjuseks on hingamisteede kliirensi, antibiootikumide ja toitumise toetamine.

Kuna CF-patsientide eeldatav eluiga on pikenenud, on häire kroonilised komplikatsioonid muutunud silmatorkavamaks. Luuhaigus on CF-raviga noorukite ja noorte täiskasvanute elukvaliteedi ja üldise tervise oluline takistus (5). CF-i luuhaiguste esinemissagedus on kasvanud 16, 7% -ni ligi 25 000-st patsiendist, kes on praegu kantud CF-i fondi patsientide registrisse (2). Praegu soovitab CF-fond kõigil üle 18-aastastel patsientidel osteoporoosi skriinida (6, 7). Ehkki CF-ga patsientide hulgas on vaieldeid selle üle, kas luumurrud on suurenenud, on tõsiste tagajärgede juhtumid endiselt teada (5, 8, 9). Ühel äärmuslikul juhul on Latzin jt. (10) kirjeldab 16-aastast tütarlast, kellel on CF ja osteoporoos, kes suri hingamispuudulikkuse tagajärjel kesknärva spontaanse murru tagajärjel.

Kuid luu vähenenud mineraaltiheduse (BMD) ja selle patogeneesi täielik mõju CF-le ei ole teada. Paljud tegurid mõjutavad CF-ga inimeste normaalse luu tervise arengut. CF-ga patsiendi lapseea-aastatel tekivad mõned probleemid, sealhulgas kehv toitumine, D-vitamiini imendumishäire, kehv kasv ja puberteedi hilinenud areng (7). Pankrease puudulikkuse tagajärjel tekkinud rasvade ja valkude malabsorptsiooni on täheldatud 59% CF-iga vastsündinutest ja ühel eluaastal on see mõjutatud 90% -l (4). Sellest tulenev võimetus imenduda rasvlahustuvaid vitamiine, mis kõige tähtsam on D-vitamiin, aga ka K-vitamiin, on seotud luude mineraalainete ainevahetuse häiretega (11, 12). Imendumisprobleemid põhjustavad loomuomaselt kehva kasvu, ehkki piisava toitumise korral gastrostoomia söötmise korral võib kasv siiski olla kahjustatud (13). Muud luuhaiguse tekitajad, mis kipuvad ilmnema inimese vananedes, hõlmavad kroonilisi kopsuinfektsioone, vähenenud kehalist aktiivsust, hüpogonadismi ja kortikosteroidide kasutamist (6, 7).

Elkin jt. (14) illustreerivad CF luuhaiguse keerukust, võrreldes luu moodustumise kiirust CF indiviididel kontrollidega. Ehkki see näitas CF-uuringus osalejatel luude moodustumise vähenemist, piirdus uuring kõhunäärme puudulikkuse, käimasoleva kopsuhaiguse ja kroonilise kortikosteroidraviga. Kortikosteroidid häirivad luude moodustumist ja suurendavad luu resorptsiooni (15, 16). Loommudelite, näiteks CFTR- puudulike hiirte kasutamine võimaldab uurijatel eraldada muutujad.

Meie hüpotees on, et luu mineraalide metabolismi loomupärased talitlushäired on otseselt seotud CF-i CFTR-i talitlushäiretega ja seejärel põhjustab normaalse funktsiooni kadumine hiiremudeli luutiheduse vähenemist. Varasemates uuringutes, kus kasutati CFTR- puudulikke hiirt ilma soolestiku korrigeerimiseta, kirjeldati luutiheduse vähenemist ilma sugupõhiste erinevuste tõenditeta (17–19). Meie andmetel on see esimene ja kõige põhjalikum luu analüüs soolestikus korrigeeritud CF hiirtel, sealhulgas dünaamilised tõendid luude moodustumise erinevuste kohta sugude vahel.

MEETODID

Hiired.

Selles uuringus kasutatud CFTR-i primaarseks tüsistuseks oli Cftr S489 × - / - neo insertsioon C57BL / 6J hiirtesse, mis töötati algselt välja Põhja-Carolina ülikoolis ja mida modifitseeriti seejärel soolestiku spetsiifilise CFTR-i transgeense üleekspressiooniga rasvhappest siduvat promootorit soolesulguse ärahoidmiseks, mis võimaldab võõrutada tavalise tahke toidulauaga ja parandab üldiselt elujõulisust. C57BL6 Cftr (- / -) rasvhapete sidumise promootor - hCftr (+ / +) on C57BL / 6J hiirega üle 10 põlvkonna tagasi ristunud, pakkudes väljalülituse võrdlust C57BL / 6J hiirega. Hiired kasvatatakse heterosügootide paljunduspaaride kaudu ja peetakse konkreetsetes patogeenivabades tingimustes Florida ülikooli loomahooldusteenuste osariikides vastavalt riiklike tervishoiuinstituutide juhenditele ning neile lubatakse toitu ja vett ad libitum . Kõik eksperimentaalsed protseduurid kiitis heaks Florida ülikooli IACUC.

Prenekropsia ja lahkamise protseduurid.

Kõigile hiirtele süstiti 5. ja 2. päeval enne surmamist vastavalt fluorokroomühendite deklomütsiini ja kaltseiini annustes 15 mg / kg kehakaalu kohta (20). Kümme CF hiirt (viis isast ja viis naissoost) ja 14 C57BL / 6J hiirt (viis isast ja üheksa naist) tapeti 14 nädala vanuses. Pärast tapmist eemaldati mõlemalt loomalt mõlemad reieluud ja lihased viidi 10% fosfaatpuhverdatud formaliini (pH 7, 4) 24 tunniks kudede fikseerimiseks. Seejärel viidi need luuproovid 70% etanooli ja töödeldi vastavalt allpool kirjeldatule.

Ex vivo luude struktuurianalüüsid.

Vasaku reieluu pikkust mõõdeti igal loomal täpsusliibriga (General Hardware, New York, NY), mille järel skaneeriti need pikad luud perifeerse kvantitatiivse kompuutertomograafia (pQCT) abil Stratec XCT Research M instrumendiga (Norland Medical) Systems, Fort Atkinson, WI). Skaneerimised tehti vastavalt reieluu distaalse otsa lähedusse 2, 5 ja 7, 5 mm, et mõõta vastavalt luuõõne luukoe struktuuri. Esimene koht (2, 5 mm) oli reieluu distaalse metafüüsi sekundaarse spongiosa tasemel, teine ​​koht (7, 5 mm) oli reieluu diafüüsis, mis koosnes täielikult kortikaalsest luust. Mõõdetud struktuurimuutujateks on mineraalide üldsisaldus, trabekulaarne sisaldus, kortikaalne sisaldus, mineraalide kogu tihedus, trabekulaarne tihedus, kortikaalne tihedus, kogupindala, trabekulaarne piirkond, kortikaalne piirkond, luuüdi piirkond, kortikaalne paksus ja periosteaalne ümbermõõt.

Luude kvantitatiivne histomorfomeetria.

Iga looma parem distaalne reie dehüdreeriti etanooli suurenevates kontsentratsioonides ja manustati kaltsifitseerimata modifitseeritud metüülmetakrülaati (21). Varjatud luud lõigati pikisuunas läbi Leica / Jung 2050 või 2165 mikrotoomidega paksusega 4 ja 8 μm. 4 μm paksused lõigud värviti Von Kossa meetodi järgi tetrakromi pealiskihiga. Nendes sektsioonides mõõdeti struktuurseid ja rakulisi muutujaid Osteometrics System (Atlanta, GA) ja Bioquant Elite Bone Morphometry System (R&M Biometrics, Nashville, TN) abil. Proovi piirkond reieluu distaalses metafüüsis algas primaarse spongiosa välistamiseks kasvuplaadi lähedal proovis 1 mm. Mõõdeti õhukestes lõikudes järgmised luude muutujad: tühine luumaht (%), trabekulaarne arv (# / mm), trabekulaarne eraldus (μm), trabekulaarne laius (μm), osteoblasti pind (%) ja osteoklasti pind (%). . Lisaks koguti sama kvantitatiivse süsteemiga värvimata, 8 μm paksustest luulõikudest järgmised fluorokroomipõhised andmed: mineraliseeruv pind (%), mineraalainete määramisaste (μm / päevas) ja luude moodustumise kiirus (pinnaviide, μm) 3 / μm 2 / d).

Statistiline analüüs.

Andmeid analüüsiti paarimata t- testi abil. Tulemused on esitatud SD keskmiste väärtustena. Kõik statistilised analüüsid viidi läbi tarkvara GraphPad Prism 5.0 abil, kahepoolne p <0, 05, mida peetakse oluliseks (GraphPad Software, San Diego, CA).

TULEMUSED

Cftr - / - genotüübi tagajärjel väheneb reieluu suurus.

C57BL / 6J ja CF hiirte reieluu suurust võrreldi (tabel 1), lähtudes reieluu pikkusest (mõõdetuna täpsuskangidega) ja pindalast (saadud pQCT abil). Reieluu pikkus oli nii isastel kui ka emastel CF-hiirtel lühem kui sooliselt sobitatud C57BL / 6J kontrollrühmadel (isastel p <0, 001 ja emastel p <0, 0001). Nii isastel kui emastel CF-hiirtel oli vähenenud metafüüsi kogupindala (mõlemal p <0, 001), aga ka diafüüsi üldpindala (vastavalt p <0, 01 ja p <0, 001). Lisaks vähenes nii isastel kui ka emastel CF hiirtel kortikaalse luu pindala nii metafüüsi kui ka diafüüsi korral (metafüüs: isastel p <0, 001 ja emastel p <0, 0001; diafüüs: isastel p <0, 01 ja emastel p <0, 0001).

Täissuuruses tabel

CF hiirtel on vähenenud luusisaldus ja tihedus.

Luude sisaldust ja tihedust võrreldi pQCT abil (tabel 2 ja joonis 1) nii metafüüsi kui ka diafüüsi korral isastel ja emastel CF hiirtel ja C57BL / 6J kontrollides. Metafüüsi ajal on CF hiirtel vähenenud luudesisaldus ja tihedus (luusisaldus: isastel p <0, 001 ja emastel p <0, 0001; luutihedus: meestel p <0, 01 ja emastel p <0, 001). CF hiirtel vähenes trabekulaarse luude sisaldus ja tihedus (luusisaldus: isastel p <0, 01 ja emastel p <0, 001; luutihedus: isastel p <0, 05 ja emastel p <0, 01). Lisaks vähenes CF hiirtel ajukoore luude sisaldus ja tihedus võrreldes C57BL / 6J kontrollidega (luusisaldus: isastel p <0, 01 ja emastel p <0, 0001; luutihedus: isastel p <0, 05 ja emastel p <0, 0001).

Täissuuruses tabel

Image

Perifeerset kvantitatiivset kompuutertomograafiat (pQCT) võrreldi reieluu metafüüsiga täiskasvanud naissoost (14 nädalat) C57BL / 6J (1A, n = 9) ja C57BL / 6J Cftr - / - (1B, n = 5) hiirtelt. C57BL / 6J Cftr - / - hiirte kogu- , kortikaalne ja trabekulaarne tihedus vähenes. C57BL / 6J Cftr - / - hiirtel väiksema trabekulaarse tiheduse näitajad on vähendatud punased alad. Üksikasjalikud tulemused on toodud tabelis 2. Skaalaribad = 1 mm.

Täissuuruses pilt

CF hiirtel vähenes diafüüsi ajal luude üldine sisaldus ja tihedus võrreldes C57BL / 6J hiirtega (luusisaldus: isastel p <0, 001 ja emastel p <0, 0001; luutihedus: meestel p <0, 001 ja emastel p <0, 05). Ajukoore luude sisaldus ja tihedus vähenesid CF hiirtel (ajukoore luude sisaldus: isastel p <0, 001 ja emastel p <0, 0001; ajukoore luutihedus: meestel p <0, 0001 ja emastel p <0, 001). Lisaks oli ajukoore paksus ja periosteaalne ümbermõõt isastel ja emastel CF-hiirtel väiksem (ajukoore paksus: isastel p <0, 01 ja emastel p <0, 001; periostaalümbermõõt: meestel p <0, 01 ja emastel p <0, 001).

Luude kvantitatiivne histomorfomeetria.

Distaalse reieluu luu histomorfomeetria (tabel 3) näitas trabekulaarse luumahu vähenemist CF hiirtel (isastel p <0, 05 ja emastel p <0, 01) ning trabekulaarse laiuse ja arvu vähenemist (trabekulaarne laius: meestel p <0, 05 ja emastel p <0, 01; trabekulaarsel) arv: isastel p = NS ja naistel p <0, 01). Lisaks suurenes emastel CF hiirtel trabekulaarne eraldamine ( p <0, 01). Trabekulaarse luu osteoklastide pinna protsendimäärades erinevust ei tuvastatud, kuigi CF emaste hiirte osteoblastide pinna protsent vähenes märkimisväärselt ( p = 0, 09). Vaadake üksikasjalikke väärtusi ja SD tabelist 3. Joonis 2 näitab C57BL / 6J ja CF hiirte tüüpilisi distaalseid reieluusid.

Täissuuruses tabel

Image

Histomorfoloogilised lõigud, mis saadi 14-nädalase isase C57BL / 6J (2A, n = 5), isase C57BL / 6J Cftr - / - (2B, n = 5), emase C57BL / 6J (2C, n = 9) distaalsetest reieluudest ) ja emased C57BL / 6J Cftr - / - (2D, n = 5) hiired 20X juures. C57BL / 6J Cftr - / - hiirtel on trabekulaarse luumaht vähenenud ja trabekulaarse laius vähenenud. Musta värviga katkestatud luuümbriste vähenenud arv on eriti ilmne naissoost C57BL / 6J Cftr - / - hiire puhul. Suurendus = × 20, skaalaribad = 1 mm.

Täissuuruses pilt

Tabelis 3 on toodud luude dünaamiliste mõõtmiste keskmised väärtused ja SD. Emastel CF hiirtel vähenes mineraliseeruva pinna protsent ( p <0, 0001), kuid suurenes isastel CF hiirtel ( p <0, 001). Lisaks tõsteti isaste CF-hiirte mineraalainete määramist ( p <0, 05) ja lähenes emaste CF-hiirte olulisele vähenemisele ( p = 0, 09). Emastel CF emastel hiirtel vähenes arvutatud luude moodustumise kiirus võrreldes kontrollidega ( p <0, 0001) ja isastel CF hiirtel suurenes isaste kontrollide ( p <0, 01) ja emaste CF hiirtel ( p <0, 05) (joonis 3).

Image

Tühja luu moodustumise kiirus on suurem (* p <0, 05) isastel C57BL / 6J Cftr - / - hiirtel ( n = 5) kui C57BL / 6J Cftr - / - emastel hiirtel ( n = 5).

Täissuuruses pilt

ARUTELU

CF luuhaiguste esinemissagedus kasvab jätkuvalt, kuna CF patsientide keskmine eluiga kasvab jätkuvalt (2, 5, 6). Osteoporoosi päritolu arvatakse olevat tervetel inimestel multifaktuaalne. CF-i puhul näivad luuhaigusega seotud tegurid intensiivistuvat. CF geneetilise tausta panus on haiguse mehhanismide kohale jõudnud alles hiljuti. Meie uued leiud ei tõenda mitte ainult luu tiheduse vähenemist täiskasvanud CF hiirtel, vaid kajastavad ka sooga seotud erinevusi luu metabolismis. Meie mudel põhineb CFTR- puudulikel hiirtel, kellel on transgeense inimese soolestiku korrektsioon. Selle mudeli eeliseks on see, et see parandab hiirte elujõulisust ja eeldatavat eluiga ning välistab mure soolestiku imendumise ja toitumisvaeguse osas.

Aastaid oli CF-i luutiheduse vähenemises süüdistatud suurenenud kortikosteroidide kasutamises. Kortikosteroidid häirivad kaltsiumi imendumist soolestikust, vähendavad neerude tubulaarset reabsorptsiooni neerudes, pärsivad uue luu osteoblastilist teket ja vähendavad sugunäärmete hormooni tootmist (15). Luu resorptsiooni osas suurendavad kortikosteroidid osteoklastogeneesi tuumafaktori kappa B ligandi retseptori aktivaatori suurema produtseerimise kaudu (16). Tuumafaktori kappa B retseptori aktivaatori stimuleerimine põhjustab osteoklastogeneesi. Aris jt. (22) kirjeldasid CF-i luu voolavuse suurenenud markereid, teatades kõrgenenud uriini N-telopeptiidide ja seerumi luuspetsiifilise aluselise fosfataasi sisaldust CF-ga isikutel võrreldes tervete eakohaste kontrollidega.

Uued teadmised osteoporoosi arengust viitavad kroonilise süsteemse põletiku mõjule luumassi kadumisele (23). Põletikulised mõjud võivad pärineda luuüdist, perifeersest verest või otse luust. Aruanded näitavad, et põletikulised tsütokiinid ja muud biokeemilised signaalid mõjutavad CF-i osteoklastogeneesi. Kõige tavalisem CFTR-mutatsioon (delta F508) on missense-mutatsioon, mis tekitab CFTR-i valesti volditud versiooni, mis on osutunud vallandamaks endoplasmaatilist retikulumi ülekoormusreaktsiooni rakkudes (24), põhjustades ulatuslikke muutusi geeniekspressioonis (25–28). ). Nendest muutustest kõige silmatorkavamate hulgas on kaasasündinud immuunsusega seotud põletikuliste tsütokiinide ülesreguleerimine (26). See võib olla korrelatsioonis tähelepanekuga, et CF-patsientidel (29) ja CF-hiirtel (30) ilmneb põletikuvastane tsütokiinide vastus bakteriaalsele väljakutsele, võrreldes normaalsete indiviidide või kontroll-hiire tüvedega. See sama põletikueelsete tsütokiinide ülesreguleerimine võib soodustada osteoklastide moodustumist ja sellele järgnevat luukaotust. Haworth jt uurimus põletiku mõjust CF mineraalainete sisaldusele . (31) teatasid osteoklastide aktiivsuse uriinimarkerite taseme tõusust seoses IL-6 sisaldusega seerumis. Shead jt. (23) tuvastasid nakkuslike ägenemiste ajal CF-patsientide osteoklastide eellaste suurenenud taseme, eriti CD14 + CD33 + CD45 + CD34 - rakupopulatsioonide korral. Ühes varasemas uuringus on Haworth jt. (32) näitasid luu histomorfoloogia kaudu vähenenud osteoblastilist ja suurenenud osteoklastilist aktiivsust täiskasvanud CF-patsientidel. Kui vähenenud osteoblastiline aktiivsus oli tingitud nii vähenenud osteoblastide arvust kui ka vähenenud toimest osteoidi tootmise, suurema osteoklastide arvu ja suurenenud imendumise tõendite põhjal, siis suurenes osteoklastiline aktiivsus. Oma uuringus ei täheldanud me mõlema soo CF hiirtel osteoklastide pindade erinevust. Meie avastused viitavad sellele, et luu resorptsiooni suurenemine nendel loomadel on tingitud pigem osteoklastide aktiivsuse kui osteoklastide arvu suurenemisest. Ehkki see erineb pisut varem inimestel kirjeldatud leidudest, aitavad edasised uuringud põletiku esilekutsumiseks selles hiiremudelis suhet piiritleda.

Vaatamata kindlatele tõenditele süsteemsete modulaatorite kohta, ei tohi me unustada CFTRi enda võimalikku mõju luukoe moodustumisele. Algselt kirjeldasid seda 2004. aastal Dif et al. (17), 3-nädalastel CFTR-defitsiitsetel hiirtel oli vähenenud luutihedus ja luude moodustumine võrreldes heterosügooti ( Cftr - / + ) ja metsiktüüpi ( Cftr + / +) kontrollidega. CFTR-puuduliku hiiremudel, mida kasutasid Dif et al. tavaliselt nõrgeneb soole obstruktsioon, kui võõrutada tahke toiduga. Nii võrreldi hiiri enne võõrutamist ja ainult emaste hiirte kasutamist, kelle suhtes kontrolliti soolisi erinevusi. Edasi tõestasid CFTR-i olulisus luu metabolismis, kui Shead jt . (33) näitas CFTR ekspressiooni inimese osteoblastides, osteotsüütides ja osteoklastides. Nagu ka teiste kehakudede puhul, ei tähenda CFTR-i ekspressioon tingimata toimimist.

Kahes hiljutises uuringus on kirjeldatud CFTR-puudulike hiirte luu tiheduse vähenemist täiskasvanueas (18, 19). Mõlemas uuringus kasutati CFTR-puudulikke hiiri ilma soolestiku korrigeerimiseta ja nõuti täiendavat sööta. Haston jt. (19) kirjeldasid vähenenud luutihedust nii 12- kui ka 28-nädalastes CFTR-puudulikes hiirtes, kuid ei leidnud erinevust isastel ega emastel hiirtel. Meie CF-i luuhaiguste mudel ei vaja täiendavaid toidulisandeid, et vältida soolesulgust, kõrvaldada meditsiinilise sekkumise mõjud ja parandada looma üldist toitumisvõimet.

Lisaks CFTR-i otsesele panusele luu metabolismi, millele viitab valgu ekspressioon, tuleb kaudselt kaaluda luude uuendamisel osalevate anaboolsete hormoonide tootmist. Ehkki CF-ga patsientidel on teatatud normaalsetest kasvuhormooni väärtustest, kirjeldatakse järgneva toote IGF-I vähenenud taset (34). Mõlemad on seotud luude ainevahetuse ja kasvuga. IGF-I, mis on toitumissõltuv kasvuhormooni juhitav luu kasvu regulaator, väheneb CF-ga lastel isegi gastrostoomiaga toidulisandite kasutamisel (13). Lisaks sellele olid Rosenberg jt. (35) IGF-I ja maksa IGF-I mRNA detailsed vähenenud kontsentratsioonid nii isastel kui emastel CFTR-puudulikes hiirtes.

Meie uuringus kasutatud CF-hiirte soolestiku korrigeerimine, kuigi võimaldab normaalset toitumist, ei paranda kasvu. Rosenberg jt. (35) näitasid CFTR-puudulike hiirte kasvuhäireid (kaalu ja pikkust). Suuruse erinevuste kontrollimiseks kasutasime luulõikude analüüsimiseks pQCT-d. Mõõdetud BMD suurendab kunstlikult kahemõõtmelise analüüsi abil kahesuunalise energiaga röntgenkiirguse absorptiomeetria abil, mis mõõdab pindala BMD (g / cm 2) . pQCT kõrvaldab need esemed ja mõõdab mahulist BMD-d (g / cm3). Võrrelda võib erineva suurusega luud, erineva raskusega isenditelt (36).

Kuid pQCT ei eemalda puberteedi staatuse erinevusi. Varasemad uuringud CFTR-puudulike hiirtega uurisid loomi 3 nädala pärast (prepubertaalne) ja samuti proovisid hiired hinnata puberteedieas 8 nädalat (17, 19). 8 nädala vanuste CFTR-puudulike hiirte võrdlus on problemaatiline puberteedi progresseerumise erinevuste tõttu. Pubertsiaalsus (määratakse tupe avanemise järgi) lükatakse CF hiirtel kuni 4 nädalani (37). Jini jt uurimuses ilmnes puberteet metsiktüüpi emaste hiirte puhul 31, 3 ± 1, 4 d, CFTR-puudulike emaste puhul 48, 9 ± 9, 3 d. Muutujate edasiseks kõrvaldamiseks meie uuringus võrreldi BMD-d ainult samast soost hiirtel. Isaste ja emaste hiirte võrdlusi tehti luude moodustumise kiiruse järgi, mis arvutati histomorfomeetria põhjal.

Huvitaval kombel leidsime isastel CF-hiirtel suurenenud luude moodustumist võrreldes emasloomadega. See kajastab CF-ga meeste ja naiste haiguse fenotüübi üldisi kliinilisi erinevusi. CF-i sooliste erinevuste kontseptsioon on hästi välja kujunenud. Need erinevused on hõlmanud kopsufunktsiooni kiiremat langust (38), ninaepiteeli pinge muutusi (mõõdetuna nasaalse potentsiaalierinevuse erinevusega) sõltuvalt menstruaaltsüklitest (39), kolonisatsiooni Pseudomonas aeruginosaga (40) ja isegi emotsionaalset mõju haiguse (41). Üks silmapaistvamaid erinevusi CF-i meestel ja naistel esineb CF-iga seotud diabeediga. Milla jt. (42) teatasid CF-ga seotud diabeediga naiste elulemuse vähenemisest 16, 3 aasta võrra, samas kui meeste puhul ainult 2, 1 aasta võrra. Nende erinevuste etioloogia on endiselt ebaselge.

Hodges jt. (43) CFTR-puudulike emaste hiirte üksikasjalik vähenenud viljakus. Nad leidsid emaka ja munasarjade vähenenud suurust, vähenenud ovulatsiooni kiirust ja estroossete tsüklite kõrvalekaldeid. Gonadotropiinid, folliikuleid stimuleerivad hormoonid ja LH, olid hiirtel normi piires. Lisaks korrigeeris inimese eksogeenne kooriongonadotropiin erinevusi CFTR-puudulike hiirte elundi suuruses ja ovulatsioonis. See viitab hüpotalamuse hüpogonadismile, mis on suguhormoonide tootmise keskne düsfunktsioon. Sarnased leiud esinevad ka CF-ga naistel, sealhulgas puberteediea hilinemine ja hüpotalamuse tekkele viitavad hormoonide tootmise kõrvalekalded (44–47). CF naistel seostatakse amenorröa, anovulatsiooni, ebaregulaarsete tsüklite, väiksema emaka ja östrogeeni taseme langusega (45, 48). Veelgi enam, östrogeen on luude tervise, kasvu ja uuenemise peamine panustaja. Mõju on peamiselt proosteoblastiline ja antiosteoklastiline nii otsese kui ka kaudse signaali kaudu (49).

Suurenenud luu moodustumise kiirus isastel CF-hiirtel võib eeldada isastel CF-hiirtel suuremat luutihedust, võrreldes kontrollidega. Luutihedus määratakse siiski tasakaalu (või tasakaalu puudumise) järgi luu moodustumise ja luu resorptsiooni vahel (6, 22, 49). Suurenenud luukoe moodustumine koos vähenenud luutihedusega viitab luude hõrenemisele luu suurenenud resorptsiooni kaudu. Nendel loomadel luu resorptsiooni täielikuks üksikasjalikuks muutmiseks on vaja täiendavaid osteoklastide dünaamika uuringuid ja luude lagunemise markereid. Just see vähendatud luukoe moodustumise ja suurenenud luu resorptsiooni ebavõrdsus viib CF-i põhjustatud osteopeenia seisundini.

Kokkuvõtlikult võib öelda, et CF-ga seotud luuhaigus on põhiline multifaktuaalne haigus. Andmed toetavad geneetilist vastuvõtlikkust, mis on kombineeritud modifikaatoririkka keskkonnaga, et suurendada luu resorptsiooni ja soodustada luukoe moodustumist. Haiguse soolised erinevused tähistavad nende modifikaatorite suurendusi. CF-iga seotud luuhaigustest arusaamise parandamine võib vähendada esinemissagedust, töötada välja paremaid ravimeetodeid ja edendada metaboolse luuhaiguse mehhanismide üldist mõistmist.

Sõnastik

CF

tsüstiline fibroos

CFTR

tsüstilise fibroosi transmembraanse juhtivuse regulaator

BMD

luude mineraalne tihedus