The effect of a bisphosphonate on bone volume and eggshell structure in the hen

Summary

Bisphosphonates, used in the prevention and treatment of osteoporosis, in man, can prevent bone loss in experimental models of osteoporosis in mammals. In egg‐laying hens there is a high incidence of bone fractures which are due to osteoporosis. Alendronate, a bisphosphonate, was given to three groups of hens in mid‐lay. Different doses of alendronate were given to each group and group 4 was a control. The birds were killed after 2 weeks of treatment. The hens receiving the highest dosage of alendronate (1 mg/kg every 2nd day) ceased laying and had reduced serum calcium concentrations. Lower dosages of alendronate (0.1 and 0.01 mg/kg every 2nd day) resulted in normal egg production and serum calcium concentrations. Egg shells with ultra‐structural features indicative of reduced shell quality were produced by hens on the two higher dosages, but the egg shells from the controls and from the hens on the lowest dosage were considered normal. When alendronate was administered to hens in mid‐lay there was no effect on trabecular bone volumes, but there was a reduction in mean medullary bone volume in some groups.

In a second experiment, pullets were treated with alendronate (0.01 mg/kg twice a week) before the onset of lay. The pullets were killed after laying their first egg. In the pullets treated with alendronate, this protocol resulted in a significantly greater volume of trabecular (structural) bone at the onset of lay.

Resume

Les bisphosphonates utilisés pour la prévention et le traitement de l'ostéoporose chez l'homme peuvent prévenir les pertes osseuses dans les modèles expérimentaux de l'ostéoporose chez les mammifères. Chez les pondeuses, les fractures osseuses dues à l'ostéoporose sont très fréquentes. L'alendronate, un bisphosphonate, a été administré à trois groupes de poules en milieu de ponte. Chaque groupe a reçu une dose différente d'alendronate, le groupe 4 servait de groupe témoin. Les sujets ont été sacrifiés après 2 semaines de traitement. Les poules qui ont reçu la plus forte dose d'alendronate (1 mg/kg tous les 2 jours) ont cessé de pondre et leur concentration de calcium sérique a été réduite. Les poules qui ont reçu des doses plus faibles d'alendronate (0.1 et 0.01 mg/kg tous les 2 jours) présentaient une production d'oeufs et des concentrations de calcium sérique normales. Des coquilles d'oeufs, ayant des particularités ultrastructurales caractéristiques des coquilles de moindre qualité, ont été produites par des poules traitées avec les deux doses les plus élevées. Les coquilles des poules témoins et celles des poules ayant reçu la plus faible dose étaient considérées comme normales. Lorsque l'alendronate a été administré aux poules en milieu de ponte, aucun effet sur le volume de l'os trabéculaire n'a été observé, cependant le volume de l'os médullaire moyen a diminué dans certains groupes.

Lors d'une deuxième étude, des poulettes ont été traitées à l'alendronate (0.01 mg/kg deux fois par semaine) avant le début de la ponte. Les poulettes ont été sacrifiées après avoir pondu leur premier oeuf. Chez les poulettes traitées à l'alendronate, le volume de l'os trabéculaire était nettement plus élevé en début de ponte.

Zusammenfassung

Biphosphonate, bei der Prophylaxe und Behandlung der Osteoporose beim Menschen verwendet, können Knochenverlust in Osteoporose‐Versuchsmodellen bei Säugern verhüten. Bei legenden Hennen gibt es häufig Knochenbrüche, die auf Osteoporose zurückzuführen sind. Alendronat, ein Biphosphonat, wurde drei Hennengruppen in der Mitte der Legeperiode verabreicht. Den Gruppen wurden unterschiedliche Alendronatdosen verabreicht, und Gruppe 4 diente als Kontrolle. Die Tiere wurden nach zwei Behandlungswochen getötet. Die Hennen, die Alendronat in der höchsten Dosierung erhielten (1 mg/kg alle 2 Tage), hörten auf zu legen und hatten verminderte Serumkalziumspiegel. Bei niedrigeren Alendronatdosen (0.1 und 0.01 mg/kg alle 2 Tage) blieben Legeleistung und Serumkalziumspiegel normal. Eischalen mit ultrastrukturellen Besonderheiten, die eine verminderte Schalenqualität anzeigen, wurden von Hennen mit den zwei höheren Dosierungen gebildet, aber die Eischalen von den Kontrollen und von den mit der niedrigsten Dosis behandelten Hennen wurden für normal gehalten. Wenn Alendronat an Hennen in der Mitte der Legeperiode verabreicht wurde, hatte es keinen Einfluß auf das Volumen der trabekulären Knochen, aber in manchen Gruppen gab es eine Reduzierung des mittleren Volumens der Markknochen.

In einem zweiten Versuch wurden Junghennen vor Legebeginn mit Alendronat behandelt (0.01 mg/kg zweimal wöchentlich). Die Junghennen wurden getötet, nachdem sie ihr erstes Ei gelegt hatten. Bei den mit Alendronat behandelten Junghennen führte das zu einem signifikant vergrößerten Volumen der trabekulären (strukturellen) Knochen zur Zeit des Legebeginns.

Resumen

Los biofosfonatos utilizados en la prevención y tratamiento de la osteoporosis humana pueden prevenir la pérdida de hueso producida en modelos experimentales de osteoporosis en los mamíferos. Existe una gran incidencia de fracturas óseas en las gallinas ponedoras que son debidas a un cuadro de osteoporosis. Se administró alendronato, un biofosfonato, a tres grupos de gallinas ponedoras en la mitad de la puesta. Se administraron diferentes concentraciones de alendronato a cada grupo y se empleó el grupo 4 como control. Se sacrificaron las aves a las dos semanas del comienzo del tratamiento. Las gallinas que habían recibido la dosis máxima de alendronato > 1 mg/kg a intervalos de dos días) dejaron de poner y presentaron unas concentraciones reducidas de calcio sérico. Dosis inferiores de alendronato (0.1 y 0.001 mg/kg cada dos días) no alteraron la producción huevera normal ni las concentraciones de calcio sérico. Las aves que recibieron las dos dosis más elevadas de biofosfonato presentaron ultraestructuralmente signos de una reducción en la calidad de la cáscara de los huevos producidos, considerándose normales las cáscaras de los huevos procedentes de las aves control y de las aves que recibieron la dosis más baja. La administración de alendronato durante la puesta no afectó al volumen del hueso trabecular pero hubo una reducción en el volumen medular óseo medio en algunos grupos.

En un segundo experimento, se trataron pollitas con alendronato (0.01 mg/kg dos veces a la semana) antes del comienzo de la puesta. Las pollitas fueron sacrificadas tras el comienzo de la puesta. Las aves tratadas con alendronato mostraron un incremento significativo del volumen de hueso trabecular (estructural) al comienzo de la puesta.