Evaluation of femur of orchiectomized guinea pigs by bone densitometry using dual-energy x-ray absortiometry (DXA) and mechanical testing

Abstract

The aim of this study was to evaluate the effects of castration on bones in the male guinea pigs and to observe whether mechanical testing correlates with dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Twelve male guinea pigs (Cavia porcellus), aged 21-27 days, and with average initial weight of 279 grams were used. The animals were equally allocated to two groups: GI - orchiectomized animals and GII - intact control animals. They underwent euthanasia at seven months following surgery. DXA measurement was performed at the mid-third of the right femoral diaphysis in the cortical region and at the left femoral neck in order to verify its correlation with results of mechanical testing. Three-point bending test of right femur and axial compression test of left femur were performed. Bone mineral density of GI was significantly lower only at femoral neck. No differences were observed in the maximum load values between GI and GII for both bending and axial compression tests. The bending test revealed lower bone stiffness in GI compared to GII, but in the axial compression test no differences between groups were observed. Only left femur showed positive correlation coefficient between maximum load and bone mineral density according to Pearson's correlation coefficient. The results suggest that hormonal deprivation in guinea pigs induces reduction of bone mineral density, especially in the femoral neck area and reduction of bone stiffness in the mid-femoral diaphysis.

El objetivo de este estudio fue evaluar los aspectos efectivos de la castración en huesos de cobayos y observar si pruebas mecánicas se correlacionan con la absorciometria radiológica de energía dupla (DXA). Fueron utilizados doce conejillos de india (Cavia porcellus) machos, entre 21 a 27 días de edad y con peso inicial de 279 gr. los animales fueron distribuidos igualmente en dos grupos: GI – animales orquiectomizados y GII – animales enteros (control). Estos fueron sometidos a la eutanasia siete meses posteriores a la cirugía. Se realizó la medición de DXA en la región cortical del tercio medio de la diáfisis femural derecha y en el cuello femural izquierdo, a fin de verificar su relación con los resultados de las pruebas mecánicas. Fueron ejecutadas pruebas de flexión en tres puntos del fémur derecho y la prueba de compresión axial en el fémur izquierdo. La densidad mineral ósea del GI fue significativamente menor apenas en el cuello del fémur. No fueron observadas diferencias en los valores de carga máxima entre GI y GII, tanto para las pruebas de flexión como para las de compresión axial. La prueba de flexión reveló menor rigidez del hueso en el GI con relación al GII, sin embargo en las pruebas de compresión axial, no fueron observadas diferencias entre los grupos. Apenas el fémur izquierdo demostró un coeficiente de correlación positivo entre la carga máxima y densidad mineral ósea de acuerdo con el coeficiente de correlación de Pearson. Los resultados sugieren que la privación hormonal en los cobayos induce a una reducción de la densidad mineral ósea, especialmente en la región del cuello femural y reducción de la rigidez ósea en la diáfisis femural media.

O objetivo do estudo foi avaliar os efeitos da orquiectomia nos ossos de cobaios e observar se havia correlação entre os testes mecânicos e a absortometria radiológica de dupla energia (DXA). Foram utilizados 12 porquinhos-da-índia (Cavia porcellus), machos, com idade variando de 21 a 27 dias e peso inicial médio de 279 gramas, distribuídos em dois grupos experimentais equitativos: GI - castrado e GII – inteiro (controle). Todos os animais foram submetidos à eutanásia sete meses após a realização do procedimento cirúrgico. Foi realizada aferição pelo DXA na região cortical do terço médio da diáfise femoral direita e no colo femoral esquerdo, a fim de verificar correlação com os resultados dos ensaios mecânicos. No fêmur direito realizou-se ensaio de flexão de três pontos e no fêmur esquerdo ensaio de compressão axial. A densidade mineral óssea do GI foi significativamente menor somente no colo do fêmur. Não foram observadas diferenças nos valores de carga máxima entre GI e GII, tanto para os ensaios de flexão como para os de compressão axial. O ensaio de flexão revelou menor rigidez do osso no GI em relação ao GII, mas no ensaio de compressão axial não foram observadas diferenças entre os grupos. Apenas o fêmur esquerdo demonstrou um coeficiente de correlação positiva entre a carga máxima e densidade mineral óssea, de acordo com o coeficiente de correlação de Pearson. Os resultados sugerem que a privação hormonal em porquinhos-da-índia induz a redução da densidade mineral óssea, especialmente no colo femoral, e redução da rigidez óssea na porção média da diáfise femoral.