Influence of copper-zinc sulfide ores elements on bone tissue remodeling and regulative factors

Cover Page


Cite item

Full Text

Abstract

Aim. Characterize the intensity of bone remodeling, balance of hormones and local cytokines regulating bone remodeling and bone metabolism, at chronic intake of copper-zinc sulfide ores elements.

Methods. A total of 101 miner, producing copper-zinc sulfide ore by underground mining, and 30 employees of ground services of OAO «Uchaly Mining and Processing Plant», were examined. Experimental studies were performed on 60 white adult male rats, distributed to control and experimental groups. The experimental animals of the study group got copper-zinc sulfide ore powder in a 2% starch solution daily for 3 months as a suspension at the dose of 60 mg per 100 g of body weight. The serum levels of testosterone, parathyroid hormone, total thyroxine and triiodothyronine, cortisol, 25-hydroxyvitamin D, soluble Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand, osteoprotegerin, sclerostin and C-terminal telopeptide of collagen type I, as well as bone alkaline phosphatase activity were determined.

Results. Miners who were diagnosed with decreased bone density had increased level of C-terminal telopeptide of collagen type I, with bone alkaline phosphatase activity similar to the control group. In miners with physiological level of bone density, there was no statistically significant decrease in blood testosterone level, in the groups with low and very low bone mineral density there was a statistically significant decrease in testosterone level and increased level of parathyroid hormone. Experimental animals exposed to sulfide ore had serum levels of testosterone, 25-hydroxyvitamin D, thyroxine and triiodothyronine decreased, and increased level of parathyroid hormone and cortisol. Together with that, blood concentration of sclerostin was increased, level of osteoprotegerin - decreased, and soluble Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand was not changed.

Conclusion. Long-term intake of copper-zinc sulfide ore leads to an imbalance of bone remodeling with a predominance of resorption. It is associated with the reduction of testosterone, calcidiol and thyroid hormones levels providing anabolic and anti-catabolic effect on bone metabolism, and overproduction of parathyroid hormone and cortisol, stimulating osteolysis. Receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand / osteoprotegerin ratio and sclerostin level increases.

About the authors

E R Farshatova

Bashkir State Medical University, Ufa, Russia

Author for correspondence.
Email: bro-raops@yandex.ru

T I Ganeev

Bashkir State Medical University, Ufa, Russia

Email: bro-raops@yandex.ru

I A Men’shikova

Bashkir State Medical University, Ufa, Russia

Email: bro-raops@yandex.ru

L V Sarmeneeva

Izhevsk State Medical Academy, Izhevsk, Russia

Email: bro-raops@yandex.ru

N V Nurgaleev

Bashkir State Medical University, Ufa, Russia

Email: bro-raops@yandex.ru

F Kh Kamilov

Bashkir State Medical University, Ufa, Russia

Email: bro-raops@yandex.ru

References

  1. Аглетдинов Э.Ф., Нургалеев Н.В., Фаршатова Е.Р. и др. Влияние полиметаллической пыли медно-цинковых колчеданных руд на состояние минерального обмена и костной ткани // Вестн. Оренбургского ГУ. - 2011. - №15 (134). - С. 15-18.
  2. Апетов С.С., Калинченко С.Ю. Роль половых гормонов: андрогенов и эстрогенов, в профилактике и терапии остеопороза у мужчин и женщин // Фарматека. - 2013. - №S2. - С. 43-45.
  3. Аскарова З.Ф., Чащин В.П., Денисов Э.И. Профессиональный риск у работников горнодобывающих предприятий. - СПб.: Норд-медиздат, 2010. - 216 с.
  4. Баттакова Ж.Е., Исмагилова А.А., Султанбекова З.К. и др. Оценка общей и профессиональной заболеваемости на предприятиях горнорудной промышленности Казахстана // Мед. труда и пром. экология. - 2008. - №2. - С. 1-5.
  5. Белая Ж.Е., Рожинская Л.Я., Драгунова Н.В. и др. Сывороточные концентрации белков регуляторов остеобластогенеза и остеокластогенеза у пациентов с эндогенным гиперкортицизмом // Остеопороз и остеопатии. - 2012. - №2 - С. 3-8.
  6. Дыдыкина С.И., Веткова Е.С. Склеростин и его роль в регуляции метаболизма кости // Науч.-практ. ревматол. - 2013. - Т. 51, №3. - С. 296-301.
  7. Камилов Ф.Х., Фаршатова Е.Р., Нургалеев Н.В. и др. Особенности обмена костной ткани при хронической интоксикации элементами, содержащимися в медно-цинковых колчеданных рудах // Мед. наука и образование Урала. - 2013. - Т. 14, №1. - С. 76-79.
  8. Кушлинский Н.Е., Тимофеев Ю.А., Герштейн Е.С. Система RANK/RANKL/OPG при метастазах и первичных новообразованиях костей // Молекул. мед. - 2013. - №6. - С. 3-10.
  9. Мсхалая Г.Ж., Калинченко С.Ю. Возрастной андрогенный дефицит мужчин и остеопороз. Обзор литературы и собственные данные // Остеопороз и остеопатии. - 2004. - №1. - С. 26-32.
  10. Нургалеев Н.В., Аглетдинов Э.Ф., Фаршатова Е.Р. и др. Гистологическая структура трубчатых костей у белых крыс при действии компонентов медно-цинковых колчеданных руд // Мед. вестн. Башкортостана. - 2013. - Т. 8, №1. - С. 89-92.
  11. Омельяненко Н.П., Слуцкий Л.И. Соединительная ткань (гистофизиология и биохимия) / Под ред. С.П. Миронова. - М.: Известия, 2010. - Т. II. - 600 с.
  12. Профессиональная и производственно обусловленная заболеваемость у горнорабочих: особенности формирования и профилактика / Под ред. З.С. Терегуловой, Л.К. Каримовой, А.Б. Бакирова. - Уфа, 2010. - 176 с.
  13. Bernardo G.D., Galderisi U., Fiorito C. et al. Dual role parathyroid horme in endothelial g progenitor cells and marrow stromal mesenchymal stem cells // J. Cell. Physiolog. - 2009. - Vol. 222. - Р. 474-480. http://dx.doi.org/10.1002/jcp.21976
  14. Canalis E., Mazziotti G., Giustina A., Belizikian J.P. Glucocorticoid - induced osteoporosis: pathophysiology and therapy // Osteoporosis Inter. - 2007. - Vol. 18. - Р. 1319-1328. http://dx.doi.org/10.1007/s00198-007-0394-0
  15. Sigalovsky S., Schonert M. RANKL-RANK-OPG system and bone remodeling: a new approach on the treatment of osteoporosis // Clin. Exprt. Pathol. - 2011. - Vol. 10, N 2. - P. 146-153.
  16. Syed F., Khosla S. Mechanisms of sex steroid effects on bone // Biochem. Biophys. Res. Commun. - 2005. - Vol. 328, N 3. - P. 688-696. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbrc.2004.11.097

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

© 2015 Farshatova E.R., Ganeev T.I., Men’shikova I.A., Sarmeneeva L.V., Nurgaleev N.V., Kamilov F.K.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.





This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies