Date of Award
12-2022
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Medical Sciences (Biochemistry and Molecular Biology)
Department
Biochemistry & Molecular Biology
First Advisor
Sahar Mohsin
Second Advisor
Ernest Adeghate
Abstract
Lipocalin 2 (LCN2), also known as neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL), plays an important role in the innate immune response and functions as a growth factor. The role of LCN2 as an anti-inflammatory protein and its function in bone metabolism is poorly understood. It is hypothesized that the administration of Lipocalin-2 in diabetic and non-diabetic rats will positively improve the bone microstructure. This study investigated the effect of lipocalin2 on bone metabolism in type 1 diabetic osteopathy (T1DO). Three-month-old male Wistar rats (n=24) were obtained from the animal house facility at United Arab Emirates University (UAEU) for this study. All animal procedures were approved by the animal ethical committee at the UAEU. The animals were equally divided into four groups; (a) control-treated (b) control-untreated (c) diabetic treated (d) diabetic-untreated animals. Animals were made diabetic by injecting them with an intraperitoneal injection (IP) of streptozotocin (STZ), 60 mg/kg. After one week, the treated groups were injected with lipocalin-2 (2 ug/ml) IP per animal, 5 times a week for two weeks. All animals were humanely killed, 60 days after injecting the STZ in diabetic groups, and subsequently, bones were dissected from agematched control and diabetic animals for analysis. The specimens were fixed with 4% paraformaldehyde prior to decalcification using 10% ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) followed by paraffin infiltration and embedding. Histological changes in the proximal part of the femur were analyzed using histological stains. Bone resorption markers, and bone formation markers levels were measured by ELISA, and the proinflammatory cytokines (IL-6, IL-1b, and TNFalpha), Runx2, RANKL were measured by the western blot. Furthermore, SOST and OPG expressions were detected by PCR. The results of the study showed that T1DM deteriorates the bone microstructure and moreover, bones become porous, due to low bone formation, and high bone resorption. LCN-2 treatments improved the bone quality in T1DM rats by enhancing the bone formation and suppressing bone resorption. In conclusion, the data from this study demonstrated an improvement in the number of healthy bone cells and a decrease in the osteoclasts and mast cells in the diabetic-treated group.
Arabic Abstract
دور ليبوكالين 2 في العظم السكري من النوع 1
الهدف من هذه الأطروحة هو دراسة الدور الذي تلعبه الليبوكالين 2 (Lipocalin)، المعروف أيضًا باسم الليبوكالين المرتبط بالجيلاتينيز (LCN2)، دورًا مهمًا في الاستجابة المناعية الفطرية ويعمل كعامل نمو. إن دور LCN2 كبروتين مضاد للالتهابات ووظيفته في استقلاب العظام غير مفهوم جيدًا. من المفترض أن إعطاء Lipocalin-2 في الجرذان المصابة بداء السكري وغير المصابة بمرض السكري سيحسن بشكل إيجابي البنية المجهرية للعظام. الهدف من هذه الدراسة هو البحث عن تأثير الليبوكالين 2 على استقلاب العظام في النوع الأول من اعتلال العظام السكري. تم الحصول على ذكور فئران من النوع ويستار البالغة من العمر ثلاثة أشهر (ن=24) من منشأة بيت الحيوانات في جامعة الإمارات العربية المتحدة من أجل هذه الدراسة. تمت الموافقة على جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات من قبل لجنة أخلاقيات الحيوان في جامعة الإمارات العربية المتحدة. تم تقسيم الحيوانات بالتساوي إلى أربع مجموعات؛ (أ) الطبيعي المعالج (ب) الطبيعي غير المعالج (ج) مرضى السكري المعالج (د) مرضى السكري غير المعالج. تم إصابة الحيوانات غير المعالجة بمرض السكري عن طريق حقنها بالستربتوزوتوسين (STZ) 60 مجم/كجم وبعد أسبوع من ذلك تم حقن المجموعات المعالجة بالليبوكالين 2 (2 ug/ml) خمس مرات بالاسبوع لمدة أسبوعين. تم التضحيه بجميع الحيوانات بعد مرور ستين يوم من حقن الـ(STZ) في الحيوانات من المجموعات مرضى السكري وثم تم تشريح العظام. تم إصلاح العينات باستخدام 4% بارافورمالدهيد قبل إزالة الكلس باستخدام 10٪ حمض إيثيل ين ديامينيترا أسيتيك (EDTA) متبوعًا بتسلل البارافين وتضمينه. تم تحليل التغيرات النسيجية في الجزء القريب من عظم الفخذ باستخدام الصبغات النسيجية. اما قياس علامات ارتشاف العظام، وقياس مستويات علامات تكوين العظام تمت بواسطة ELISA. واضافة على ذلك تم فحص مستويات السيتوكينات المؤيدة للالتهابات (IL-6, IL-1b, و TNFalpha)، Runx و RANKLبواسطة western blot.
أهم نتائج هذه الدراسة أن مرض السكري من النوع الأول يؤدي إلى تدهور البنية المجهرية للعظام، وتصبح العظام مسامية، وضعيفة الجودة مع انخفاض علامات تكوين العظام وارتفاع علامات ارتشاف العظام. أدت علاجات LCN-2 إلى تحسين جودة العظام عن طريق زيادة جودة العظام وقوتها علاوة على رفع علامة تكوينات العظام وانخفاض علامات ارتشاف العظام. أظهرت بياناتنا أيضًا في المجموعات المعالجة تحسنًا في عدد خلايا العظام السليمة وانخفاض في ناقضات العظم والخلايا البدينة.
Recommended Citation
Bdair, Rawan Mahmoud, "THE ROLE OF LIPOCALIN 2 IN TYPE 1 DIABETIC OSTEOPATHY" (2022). Theses. 1240.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/all_theses/1240
