Efeitos do desuso e da deficiência de estrógeno sobre a microarquitetura óssea e suas propriedades biomecânicas

Abstract

The objective of this study was to analyze whether there are differences in the effect of disuse and estrogen deficiency on trabecular and cortical bone tissue, and whether these effects influence the quality of bone tissue increasing its fragility. For this study, 30 Wistar rats with 19 weeks old, were divided into groups: control (CON), hindlimb unloading (HLU) and ovariectomy (OVX). In vivo analysis of bone density (DXA) from femurs and tibias and plasma levels of calcium, phosphorus, alkaline phosphatase, TRAP (spectrophotometry) and E2 (ELISA) were performed at the beginning and end of the experiment, and 19 age 27 weeks, respectively. In the 27th week, the femur and tibia were disjointed and stored to assess the microstructure of trabecular and cortical bone (microcomputed tomography) and biomechanical properties of the femoral neck and femoral shaft and tibial (mechanical tests). The HLU group showed a decrease in plasma calcium concentration and total alkaline phosphatase activity, decreased femoral BMAD with increased cortical porosity and decrease in bone strength, however, there were no such changes in the tibia. The OVX group showed a decrease in plasma concentrations of calcium, decreased femoral BMAD, trabecular deterioration in the femur and tibia, with further deterioration in the tibial trabecular bone, with no change in bone strength in both bones. These results demonstrate that although the HLU and OVX group showed changes in bone mineral density and bone microarchitecture, we can conclude that the in disuse determined higher cortical tissue loss and bone strength relative to estrogen deficiency. Therefore, the analysis of the cortical tissue structure, such as cortical porosity can be prevalent to predict fracture risk

O objetivo desse estudo foi analisar se há diferenças no efeito do desuso e da deficiência de estrógeno sobre o tecido ósseo trabecular e cortical, e se estes efeitos influenciam na qualidade do tecido ósseo aumentando sua fragilidade. Para este estudo, 30 ratas Wistar com 19 semanas de idade foram distribuídas nos grupos: controle (CON), descarregamento dos membros posteriores (HLU) e ovariectomizado (OVX). As análises da densidade óssea in vivo (DXA) dos fêmures e tíbias e as dosagens plasmáticas de cálcio, fósforo, fosfatase alcalina, TRAP (espectrofotometria) e E2 (ELISA) foram realizadas no início e fim do experimento, com 19 e 27 semanas de idade respectivamente. Na 27a semana, os fêmures e as tíbias foram desarticulados e armazenados para avaliar a microestrutura do osso trabecular e cortical (microtomografia computadorizada), além das propriedades biomecânicas do colo femoral e da diáfise femoral e tibial (ensaio mecânico). O grupo HLU apresentou diminuição na concentração plasmática de cálcio e atividade da fosfatase alcalina total, diminuição na DMOa do fêmur com aumento na porosidade cortical e diminuição na resistência óssea, entretanto, não foram observadas estas alterações na tíbia. O grupo OVX apresentou diminuição nas concentrações plasmáticas de cálcio, diminuição da DMOa do fêmur, deterioração trabecular no fêmur e na tíbia, com maior deterioração nas trabéculas ósseas tibiais, sem alteração na resistência óssea em ambos os ossos. Esses resultados demonstram que apesar do grupo HLU e OVX apresentassem alterações na densidade mineral óssea e microarquitetura óssea, podemos concluir que o desuso determinou maior perda no tecido cortical e na resistência óssea em relação à deficiência de estrógeno. Portanto, as análises da estrutura do tecido cortical, como a porosidade cortical, podem ser preponderantes para prever o risco de fratura