Effects of sodium fluoride on bone metabolism and structural changes of the mandible in ovariectomized rats

• Autorzy: Bohatyrewicz A. , Wiechowska M. , Machoy-Mokrzyńska A. , Jurewicz A. , Leźnicka K. , Grocholewicz K. , Karaczun M. , Weyna E.

Warianty tytułu

PL

Wpływ fluorku sodu na metabolizm tkanki kostnej i zmiany strukturalne w żuchwach szczurów poddanych owariektormii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Introduction and aim: The role of fluorides in caries prevention is widely known, however, due to a large number of factors affecting the metabolism of bone tissue (e.g. estrogens), the evaluation of the effect of these compounds on the masticatory system requires comprehensive studies. The aim of the study was to examine the effect of fluorides on the chosen biochemical markers of bone remodelling, on the bone mass and structural changes in the lower jaw (mandible) of castrated rats, after six-week exposure to sodium fluoride in different doses. Material and methods: The experiment was conducted on an animal model using female Wistar rats divided into four groups: a control group and three research groups (ovariectomized and exposed to fluoride compounds in different doses in the drinking water). In order to evaluate the effect of estrogens shortage induced by double-sided ovariectomy and to analyze the fluorides influence on bone metabolism and structural changes of the mandible, tests of bone tissue metabolism markers, bone mineral content in the mandible, height of a molar tooth, height of alveolar appendix and index of rats' alveolar appendices heights were performed. Results: Ovariectomy procedure led to the appearance of higher concentrations of bone tissue resorption markers and lower mineral weight of mandible, but did not exert a considerable impact on mineral weight index in animals receiving fluorides. There was no statistical difference in the heights of molar teeth between all experimental groups. Conclusion: Eestrogens shortage, due to ovariectomy, reduces mineral weight of lower jaw bones and mineral weight index, and the fluoride supply prevents the loss of minerals from an osseous tissue.

PL

Wstęp i cel pracy: Rola fluorków w profilaktyce próchnicy jest powszechnie znana, jednakże ze względu na dużą liczbę czynników wpływających na metabolizm tkanki kostnej (np. estrogeny), ocena wpływu tych związków na układ żucia wymaga kompleksowych badań. Celem tego badania było zbadanie wpływu fluorków na wybrane markery przebudowy kości, na masę kości i strukturalne zmiany w dolnej szczęce (żuchwie) kastrowanych szczurów po sześciotygodniowej ekspozycji na różne dawki fluorku sodu. Materiał i metody: Doświadczenie przeprowadzono na modelu zwierzęcym, w którym samice szczurów Wistar podzielono na cztery grupy: grupę kontrolną i trzy grupy badawcze (poddane owariektomii i eksponowane różne dawki związków fluoru podawanych w wodzie pitnej). Aby ocenić wpływ niedoboru estrogenów wywołanego obustronną owariektomią i aby przeanalizować wpływ fluorków na metabolizm kostny i zmiany strukturalne żuchwy, konieczne było przeprowadzenie badań markerów metabolizmu kostnego oraz zawartości związków mineralnych w kości żuchwy, a także dokonanie pomiarów wysokości zęba trzonowego, wysokości wyrostka zębodołowego i wskaźnika wysokości wyrostków zębodołowych u badanych szczurów. Wyniki: Na skutek przeprowadzonej owariektomii zaobserwowano wyższe stężenia markerów resorpcji tkanki kostnej oraz niższą masę mineralną kości szczęki dolnej. Zabieg ten jednak nie miał znaczącego wpływu na wskaźnik masy mineralnej u zwierząt otrzymujących fluorki. Nie stwierdzono statystycznej różnicy w wysokości zębów trzonowych pomiędzy grupami eksperymentalnymi. Wnioski: Niedobór estrogenów spowodowany wycięciem jajników prowadzi do obniżenia masy mineralnej kości żuchwy oraz wskaźnika masy mineralnej, a fluorki zapobiegają utracie minerałów z tkanki kostnej.

Słowa kluczowe

EN

rats; ovariectomy; mandible; fluoride; bone remodelling markers; bone mineral content

PL

szczury; wycięcie jajników; owareiektomia; żuchwa; fluorki; markery przebudowy kości; składniki mineralne kości; zawartość

• Wydawca: Wyższa Szkoła Techniczno-Ekonomiczna w Szczecinie
• Czasopismo: Problemy Nauk Stosowanych
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 8
• Strony: 137--146
• Opis fizyczny: Bibliogr. 37 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bohatyrewicz A.

• Pomeranian Medical University in Szczecin, Department of Orthopaedics and Traumatology

autor

Wiechowska M.

• Individual Dental Practice, SONOMED, Dentistry, Szczecin

autor

Machoy-Mokrzyńska A.

• Pomeranian Medical University in Szczecin, Department of Experimental and Clinical Pharmacology

autor

Jurewicz A.

• Pomeranian Medical University in Szczecin, Department of Orthopaedics and Traumatology

autor

Leźnicka K.

• Gdansk University of Physical Education and Sport, Faculty of Physical Education

autor

Grocholewicz K.

• Pomeranian Medical University in Szczecin, Department of Integrated Dentistry

autor

Karaczun M.

• Pomeranian Medical University in Szczecin, Department of Orthopaedics and Traumatology

autor

Weyna E.

• Pomeranian Medical University in Szczecin, Department of Integrated Dentistry

Bibliografia

• [1] Hadjidakis D.J.: Androulakis II. Bone remodeling. Ann N Y Acad Sci. 2006 Dec; 1092: 385-96.
• [2] Kanis J.A.: Treatment of symptomatic osteoporosis with fluoride. Am J Med 1993; 95 (suppl. 5A): 53-61.
• [3] Kalu D.N.: The ovariectomized rat model of postmenopausal bone loss. Bone Minera1 1991; 15: 175-92.
• [4] Duursma S.A.: Oestrogens and osteoporosis. Post Nauk Med 1999; 3(4): 179-83 (in Polish).
• [5] Ozola B., Slaidina A., Laurina L., Soboleva U., Lejnieks A.: The influence of bone mineral density and body mass index on resorption of edentulous jaws. Stomatologija. 2011; 13(1): 19-24.
• [6] Elovic R.P., Hipp J.A., Hayes W.C.: Maxillary molar extraction decreases stiffness of the mandible in ovariectomized rats. J Dent Res 1994; 73: 1735-41.
• [7] Hsieh Y.D., Devlin H., McCord F.: The effect of ovariectomy on the healing tooth socked of the rat. Archs Oral Biol 1995; 40: 529-31.
• [8] Pytlik M., Nowińska B., Janiec W., Czubak E.: Effects of sodium fluoride on development of osteopenia induced by ovariectomy in rats). Post Osteoartrol 1998; 10: 99-108 (in Polish).
• [9] Thorndike E.A., Turner A.S.: In search of an animal model for postmenopausal diseases. Front Biosci. 1998 Apr 16; 3: c17-26.
• [10] Govindarajan P., Schlewitz G., Schliefke N., Weisweiler D., Alt V., Thormann U., Lips K.S., Wenisch S., Langheinrich A.C., Zahner D., Hemdan N.Y., Böcker W., Schnettler R., Heiss C.: Implications of combined ovariectomy/multi-deficiency diet on rat bone with age-related variation in bone parameters and bone loss at multiple skeletal sites by DEXA. Med Sci Monit Basic Res. 2013 Feb 28; 19: 76-86.
• [11] Gasser J.A., Ingold P., Venturiere A., Shen V., Green J.R.: Long-term protective effects of zoledronic acid on cancellous and cortical bone in the ovariectomized rat. J Bone Miner Res. 2008 Apr; 23(4): 544-51.
• [12] Adamowicz-Klepalska B.: Computerized morphometry of periodontium and humerus in albino rats after administration of low and high fIuorine concentrations in drinking water. Czas Stomat 1994; 47(4): 267-71 (in Polish).
• [13] Gołębiewska M., Bielaczyc A.: Scanning electron microscopy of the influence of dietary calcium and vitamin D-deficiency on periodontium in the adult rats. Ann Acad Med Bio 1997; 42 Suppl 2: 159-65.
• [14] Tallgren A.: The continuing reduction of the residual alveolar ridges in complete denture wearers:a mixed-longitudinal study covering 25 years. J Prosthet Dent 1972; 27:120-32.
• [15] Grabowska S.Z., Rogowski F., Citko A.: Selected biochemical markers in the process of bone remodeling. Czas Stomat 1996; 49(6): 436-40 (in Polish).
• [16] Singer F.R., Eyre D.R.: Using biochemical markers of bone turnover in clinical practice. Cleve Clin J Med. 2008 Oct; 75(10): 739-50.
• [17] Lotz J., Streeger D., Hatner G., Erhenthal W., Heine J., Prellwitz W.: Biochemical bone markers compared with bone density measurements by energy x-ray absorptiometry. Calcif Tissue Int 1995; 57: 253-7.
• [18] Bettica P., Moro L.: Biochemical markers of bone metabolism in the assessment of osteoporosis. JFCC 1995; 7(1): 16-22.
• [19] Eriksen H.A., Sharp C.A., Robins S.P., Sassi M.L., Risteli L., Risteli J.: Differently cross-linked and uncross-linked carboxy-terminal telopeptides of type I collagen in human mineralised bone. Bone. 2004 Apr; 34(4): 720-7.
• [20] Romagnoli E., Minisola G., Camevale V., Scillitani A., Frusciante V., Aliberti G., et al.: Assessment of serum total and bone alkaline phosphatase measurement in clinical practice. Clin Chem Lab Med 1998; 36(3): 163-8.
• [21] Gaumet N., Seibel M.J., Braillon P., Giry J., Lebecque P., Oavicco M.J., et al.: Influence of ovariectomy on bone metabolism in very old rats. Calcif Tissue Int 1996; 58: 256-62.
• [22] Elovic R.P., Hipp J.A., Hayes W.C.: Ovariectomy decreases the bone area traction of the rat mandible. Calcif Tissue Int 1995; 56: 305-10.
• [23] Johnston B.D., Ward W.E.: The ovariectomized rat as a model for studying alveolar bone loss in postmenopausal women. Biomed Res Int. 2015; 2015: 1-12.
• [24] Bohatyrewicz A., Białecki P., Larysz D., Gusta A.: Compressive strength of cancellous bone in fluoride-treated rats. Fluoride 2001; 34: 236-41.
• [25] Reginster J.Y., Felsenberg D., Pavo I., Stepan J., Payer J., Resch H., Glüer C.C., Mühlenbacher D., Quail D., Schmitt H., Nickelsen T.: Effect of raloxifene combined with monofluorophosphate as compared with monofluorophosphate alone in postmenopausal women with low bone mass:a randomized, controlled trial. Osteoporos Int. 2003 Sep; 14(9): 741-9.
• [26] Guna Sherlin D.M., Verma R.J.: Vitamin D ameliorates fluoride-induced embryotoxicity in pregnant rats. Fluoride 2001; 34(3): 184-5.
• [27] Chinoy N.J., Sharma M., Michael M.: Beneficial effects of ascorbic acid and calcium on reversal of fluoride toxicity in male rats. Fluoride 1993; 26(1): 45-56.
• [28] Banu Priya C.A.Y., Anitha K., Murali Mohan E., Pillai K.S., Murthy P.B.: Toxicity of fluoride to diabetic rats. Fluoride 1997; 30(1): 51-8.
• [29] Bords J., Keszler P., Csikos G., Kalasz H.: Fluoride intake, distribution and bone content in diabetic rats consuming fluoridated drinking water. Fluoride 1998; 31(1): 33-42.
• [30] Calero J.A., De la Piedra C., Oiaz Curiel M.: Usefulness of serum pyridinoline cross- linked carboxy-terminal telepeptides of type I collagen and osteocalcin in the study of the bone resorption rate in oophorectomized rats. Miner Electrolyte Metab 1998; 24: 303-6.
• [31] Srivastava A.K., Bhattacharyya S., Castillo G., Wergedal J., Mohan S., Baylink D.J.: Development and application of serum C-telepeptide and osteocalcin assay to measure bone turnover in an ovariectomized rat model. Calcif Tissue Int 2000; 66: 435-42.
• [32] Phipps K.R., Orwoll E.S., Mason J.D., Cauley J.A.: Community water fluoridation, bone mineral density, and fractures: prospective study of effects in older women. BMJ. 2000 Oct 7; 321(7265): 860-4.
• [33] Cheng P.T., Huang L., Low N.: Sodium fluoride does not build bone in aged ovariectomized rats. Fluoride 1995; 28(3): 157-8.
• [34] Li X., Nishimura J.: Altered bone remodeling pattern of the residua’ ridge in ovariectomized rats. J Prosthet Dent 1994; 72: 324-30.
• [35] Louridis O., Bazopoulou-Kyrkanides, Demetriuo N.: Histometric studies on the periodontium of albino rats drinking fluoridated water. J Periodont 1970; 41: 483-6.
• [36] Chachra D., Limeback H., Willett T.L., Grynpas M.D.: The long-term effects of water fluoridation on the human skeleton. J Dent Res. 2010 Nov; 89(11): 1219-23.
• [37] Klemetti E., Kröger H., Lassila L.: Fluoridated drinking water, oestrogen therapy and residual ridge resorption. J Oral Rehabil 1997; 24: 47-51.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).