FEATURES OF BONE METABOLISM UNDER THE CONDITIONS OF DIETARY-INDUCED ZINC DEFICIENCY IN THYROID, CARBOHYDRATE HOMEOSTASIS DISORDERS AND OBESITY

Authors

DOI:

https://doi.org/10.11603/2311-9624.2025.2.15543

Keywords:

zinc; calcium, magnesium, hypothyroidism, diabetes mellitus, obesity, bone metabolism, acid and alkaline phosphatases, enzymes of energy metabolism.

Abstract

Periodontal tissue diseases are prevalent in the adult population of Ukraine and reach 90%. Among the causes of their development are inflammatory processes of various genesis, oxidative stress, metabolic disorders, endocrine pathology, and microelement imbalance. Purpose of the study. To study in an experiment the features of bone metabolism, energy supply and distribution of bioelements in the blood and periodontal tissues under conditions of diet-induced zinc deficiency against the background of thyroid and carbohydrate homeostasis disorders and obesity. Material and methods of the study. The studies were conducted on 100 white outbred sexually mature male rats (150–180 g), which were fed a standard diet (control group), zinc and iodine-deficient diets, high-carbohydrate or highfat feeding for two months. The content of zinc, calcium and magnesium was determined in the cementum of the tooth root, the alveolar process and part, and the erythrocyte mass. The state of bone metabolism, energy supply, thyroid status and carbohydrate metabolism were assessed in the animals, and the body mass index was determined. Results of the study and their discussion. As a result of the study, in rats of all experimental groups, a decrease in the content of zinc, calcium and magnesium in the erythrocyte mass was established relative to the values in intact animals. In rats that were on a zinc-deficient diet, in the cementum of the tooth root and the alveolar process and part, a significant decrease in the content of zinc (by 27.28 and 53.67%) and an increase in the concentration of magnesium (by 2.81 times and by 12.45%, respectively) relative to the control were found. Under conditions of iodine-deficient and highcalorie diets, a decrease in the content of zinc (by 44.35–56.17%), calcium (by 71.96–91.69%), magnesium (by 86.28–92.52%) relative to the initial values was observed in the alveolar process and part. In the cementum of the tooth root under conditions of iodine deprivation and a high-carbohydrate diet, the level of zinc and magnesium increased, but the calcium content decreased, and under a high-fat diet, the concentration of zinc and calcium decreased, but magnesium increased. Against the background of microelement imbalance, an increase in the activity of acid phosphatase (by 36.13–88.53%) and inhibition of alkaline phosphatase (by 17.98–51.68%) in the blood serum were established. Under the studied conditions, the activity of succinate dehydrogenase and lactate dehydrogenase decreased, but malate dehydrogenase was activated (only after high-calorie feeding). The detected diet-induced changes in the hormonal profile (hypothyroid dysfunction, insulin resistance and obesity) are a risk of progression of periodontal tissue lesions. Conclusion. Zinc deficiency diet is accompanied by redistribution of zinc, calcium and magnesium in periodontal tissues, affects the dynamic balance of re-/demineralization of tissues of the dento-maxillary system, disrupts energy supply processes. Such changes are a trigger of the inflammatory process, significantly affect the formation of dental plaque and tartar formation. Zinc deficiency causes the development of hypothyroid dysfunction, insulin resistance and weight gain, which increases the risk of developing dental pathology. One of the links in the damage to periodontal tissues in conditions of hypothyroidism, diabetes mellitus and obesity may be a violation of the zinc balance, which stimulates the progression of the inflammatory process, oxidative stress, changes in bone metabolism processes and the development of destructive processes.

References

Случевська О.О, Павленко О.В, Мочалов Ю.О, Шупяцький І.М. Окремі аспекти поширеності важких форм генералізованого пародонтиту у населення України. Вісник соціальної гігієни та організації охорони здоров’я України. 2021; 4(90): 19–24. DOI: https://doi.org/ 10.11603/1681-2786.2021.4.12848

Холодняк О.В. Поширеність та структура захворювань тканин пародонта в осіб молодого віку. Клінічна та експериментальна патологія. 2015, 14 (3): 159–62.

Lang N.P, Bartold N.P. Periodontal health. J. Clin. Periodontol. 2018, 45: 9–16. DOI: https://doi.org/10.1002/ jper.16-0517

Василишин І.В. Співвідношення тиреоїдного гомеостазу та маркерів вуглеводного обміну, ліпідного спектру крові за умов дефіциту цинку та йоду, інсулінорезистентності й ожиріння в експерименті. Прикарпатський вісник наукового товариства імені Шевченка ПУЛЬС. 2024; 22 (75): 71–8. DOI: http://dx.doi.org/10.21802/2304-7437-2024-22(75)- 71-81

Акімов О.Є, КузнецоваТ.Ю, Соловова Н.В, Міщенко А.В, Заколодна О.Е, Соловйов В.В. Роль цинку в організмі людини та шляхи подолання його дефіциту. Актуальні проблеми сучасної медицини: Вісник Української медичної стоматологічної академії. 2023; 23 (3): 246–9. DOI: https://doi.org/10.31718/2077-1096.23. 3.246

Фартушок Н.В, Фартушок Т.В, Федевич Ю.М, Бучковська А.Ю. Роль цинку в метаболічних процесах живих організмів. Грааль науки. 2024; 36: 478–87. DOI: https://doi.org/10.36074/grail-of-science.16.02.2024.083

Гуртова Я.М, Шнайдер С.А, Дєньга О.В, Годованець О.І, Балега М.І, Дем’янчук Ю.В, Ходорчук К.В. Особливості ступеня мінералізації кісткової тканини пародонта щурів на тлі перекисного пародонтиту, аліментарного дефіциту білку та лікувально-профілактичних заходів. Світ медицини та біології. 2025; 1 (91): 163–66. DOI: http://dx.doi.org/10.26724/2079-8334-2025-1- 91-163-166 (WoS, Q4).

Годованець О.І, Котельбан А.В. Особливості мікроелементного забезпечення організму дітей та його вплив на стоматологічне здоров’я. Експериментальна і клінічна медицина. 2023; 92 (2): 44–9. DOI: https://doi.org/10.35339/ekm.2023.92.2.gok

Prasad A.S. Clinical, immunological, anti-infl ammatory and antioxidant roles of zinc. Exp Gerontol. 2008; 43 (5): 370–7. DOI: https://doi.org/10.1016/j.exger.2007.10.013

Guranych S.P, Tsymbala E.M, Stetseviat V.B, Todoriv T.V, Danyliuk I.M, Guranych T.V, et al. Metabolic polyorganic disorders in rats with insulin resistance on the background of iodine deficiency. World of Medicine and Biology. 2021; 17 (77): 208–14. DOI: http://dx.doi.org/ 10.26724/2079-8334-2021-3-77-208-214

Шупрович А.А, Гуріна Н.М, Корпачева- Зінич О.В. Порушення обміну сечової кислоти у щурів з експериментальним інсулінорезистентним синдромом, індукованим фруктозою. Фізіол. журн. 2011; 57 (1): 72–81. DOI: https://doi.org/10.15407/ fz57.01.072

Цапенко П.К., Василенко М.І., Алієв Р.Б., Завгородній М.О., Козловська М.Г., Топчанюк Л.Я. та ін. Вплив високожирової дієти на розвиток інсулінорезистентності та метаболічного синдрому у щурів. Український журнал медицини, біології та спорту. 2020; 5 (3): 441–4. DOI: http://doi.org/10.26693/jmbs05.03.441

Майбородіна Д. Стан вуглеводного обміну у хворих на генералізований пародонтит на фоні ожиріння. Психологічне здоров’я. 2021; 1 (6). С. 6–10. DOI: https:// doi.org/10.32689/2663-0672-2021-1-1

Марущак М.І, Антонишин І.В, Габор Г.Г, Бржиський А.В. Вплив дисбалансу мікроелементів на регуляцію апоптозу в щурів з аліментарним ожирінням. Вісник наукових досліджень. 2015, 3: 97–100. DOI: https://doi.org /10.11603/2415-8798.2015.3.5206

Кузняк Н.Б, Бойцанюк С.І, Суховолець І.О. Використання біохімічних маркерів кісткового метаболізму в стоматології. Хірургічна стоматологія. 2015; 1: 99–104.

Published

2025-09-10

How to Cite

Bodnar, R. V., & Voronych-Semchenko, N. M. (2025). FEATURES OF BONE METABOLISM UNDER THE CONDITIONS OF DIETARY-INDUCED ZINC DEFICIENCY IN THYROID, CARBOHYDRATE HOMEOSTASIS DISORDERS AND OBESITY. CLINICAL DENTISTRY, (2), 82–90. https://doi.org/10.11603/2311-9624.2025.2.15543

Issue

Section

Experimental researches