Treatment with eldecalcitol (ED-71) and raloxifene combined increases cancellous and cortical bone strength in ovariectomized rats.

S d ki S k i S t hi T k d A k Shi i hi N b K ik M hik Mih d K i hi E dSadaoki Sakai, Satoshi Takeda, Ayako Shiraishi, Nobuo Koike, Masahiko Mihara and Koichi EndoProduct Research Dept., Chugai Pharmaceutical Co., Ltd., Gotemba, Japan

Backgrounds•Eldecalcitol (ED‐71; ELD), a 2β‐hydroxypropyloxy derivative of 1α,25(OH)2D3, was approved for treatment of osteoporosis in Japan in 2011.•ELD significantly reduced the incidence of vertebral and wrist fractures compared with alfacalcidol, a prodrug of 1α,25(OH)2D3, in a 3‐year clinical study [1].

ObjectiveTo compare the effects of combining ELD and RAL against each monotherapy in osteoporotic rats. 

Summary

The combination treatment with ELD and RAL•ELD inhibited osteoclastic bone resorption and increased bone mass more potently than alfacalcidol in ovariectomized (OVX) rats [2].•Raloxifene (RAL), a selective estrogen receptor modulator, is globally approved for the treatment and prevention of postmenopausal osteoporosis.•There are no reports describing the efficacy of combination treatment of ELD with RAL in osteoporosis patients or in animal models.

[1] Matsumoto T et al. Bone 49: 605 (2011) [2] Uchiyama Y et al. Bone 30: 582 (2002)

Results

The combination treatment with ELD and RALimproved bone mechanical strength by suppressing bone turnover and increasing BMD more than either monotherapyreduced the rise of blood Ca and urinary Ca excretion seen in ELD monotherapy.may avoid excessive reduction of bone turnover.showed additive effect on inhibition of mouse bone marrow osteoclastogenesis.

Fig. 1 Bone resorption marker

4 wks 8 wks 12 wks

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVXShamVehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

ShamVehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

0

20

40

60

80

100

120

0

20

40

60

80

100

120

0

20

40

60

80

100

120

DP

D/C

re(n

mo

l/mm

ol)

s

v v

v,e,r

s

v,rv

v,es

v,rv

v,e

ELD + RAL significantly decreased urinary DPD compared with ELD (4 wks) or RAL (4, 8 and 12 wks) monotherapy.

Fig. 2 Bone mineral density

Ult

imat

e L

oad

(N

)

Wo

rk t

o f

ailu

re (

mJ)

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL0

200

400

600

800

0

50

100

150

200

250

s

v

s

v

Ultimate load Work to failure

Fig. 3 Mechanical strength of lumbar vertebra (L5) and femoral midshaft

Compression test of L5

Fig. 4 Bone histomorphometry

0

2

4

6

8

Oc.

S/B

S (

%)

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

s

v

v,e

v,r

Osteoclast surface

0

1

2

3

N.O

c/B

S (

/mm

)

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

s

v

v,e

v,r

Osteoclast number

O t bl t f O t id f

ELD + RAL decreased the number of osteoclast compared with RAL monotherapy, and lowered bone formation parameters to sham control levels.

The combination treatment increased the mechanical strength of lumbar vertebra and femoral midshaft.

g y

BM

D (

mg

/cm

2 )

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

Lumbar spine Femur (whole)

0

50

100

150

200

250

0

50

100

150

200

s

v,e,rv

v,es

v vv,e,r

ELD + RAL significantly increased BMD of lumbar spine and femur compared with either monotherapy.

OVX OVX

Ult

imat

e L

oad

(N

)

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

0

50

100

150

200

250

300

0

20

40

60

80

100

120

140v,rv,r

ve

Wo

rk t

o f

ailu

re (

mJ)

Ultimate load Work to failure

3‐point bending test of femoral midshaft

0

5

10

15

20

Ob

.S/B

S (

%)

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

s

vv

v,e,r

Osteoblast surface

0

5

10

15

20

25

OS

/BS

(%

)

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

s

v

v,e,r

Osteoid surface

1

1.5

2

2.5

R (μ

m/d

ay) s

v,r

Mineral apposition rate

0.1

0.15

0.2

s

v

e

Bone formation rate

mm

3 /m

m2 /

year

)

Methods

BM

D (

mg

/cm

2 )

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVXSham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

Proximal femur Mid femur Distal femur

0

50

100

150

200

0

50

100

150

200

0

50

100

150

200

sv v

v,e,rs

v vv,r

sv v,r

Mean + SD  s P < 0.05 vs. sham by unpaired t‐test.v P < 0.05 vs. OVX + vehicle, e P < 0.05 vs. OVX + ELD, r P < 0.05 vs. OVX + RAL by Tukey’s multiple comparison test.

OVX

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

Serum Ca (mg/dL) 10.34±0.31 9.92±0.23 s 10.72±0.36v 9.62±0.24 10.25±0.34 e,r

Urinary Ca/Cre 0.037±0.011 0.038±0.011 0.346±0.058 v 0.042±0.054 0.198±0.046v,e,r

e

e

Table 1 Serum Ca and urinary Ca/Cre (12 wk)

ELD + RAL reduced the increase in serum Ca and urinary Ca/Cre by ELD.Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL

OVX

0

0.5

MA

OVX

Sham Vehicle ELD RAL ELD+RAL0

0.05 v,r

Fig. 5 In vitro osteoclastogenesis In vivo In vitro

BF

R/B

S (m

Animals: 8‐month‐old female Wistar‐Imamichi ratsTreatment: Daily, 12 weeks, by oral gavageGroups: (n = 10)

Sham   VehicleOVX  VehicleOVX ELD 7.5 ng/kgOVX     RAL 0.3 mg/kgOVX     ELD 7.5 ng/kg + RAL 0.3 mg/kg

samplesOVX

Treatment ( daily, oral gavage)

0 4 8 12 wks

urineurine

Vehicle ELD

RAL ELD + RAL

40

60

80

100

120

140

160

180

Number of TRAP positive multinucleated osteoclasts

v, r

vv

with or without10‐7M  ELD     10‐6M  RAL10‐7M  ELD  + 10‐6M RAL

Mouse Bone Marrow 30 ng/mL M‐CSF30 ng/mL RANKL

Count a number of TRAP positive multinucleated osteoclast.

The combination treatment with ELD and RAL showed additive effect on inhibition of mouse bone marrow osteoclastogenesis.

7 days

bone, urine, serum

(/well)

Measurements:Bone resorption marker: Urinary deoxypyridinoline (DPD)BMD: Lumbar spine (L2‐L4), femurBone biomechanical strength: Lumbar vertebral body (L5), femurBone histomorphometry: Lumbar vertebral body (L3)Serum calcium (Ca), urinary Ca, urinary creatinine (Cre)

n=3v  p<0.05 vs Vehicle by Tukey’s multiple comparison testr  p<0.05 vs RAL by Tukey’s multiple comparison test

0

20

40

V ELD7 RAL6 COMVehicle ELD ELD + RALRAL 

【COI】 All authors are employees of Chugai Pharmaceutical Co., Ltd.