RESUMO
ABSTRACT For decades, conventional histomorphometry has been the gold standard for analyzing trabecular bone microarchitecture. In recent years, micro-computed tomography (μCT) devices have been validated and are now considered the gold standard for quantifying bone microstructure Aim The aim of this preliminary report is to evaluate the usefulness of CBCT to assess trabecular mandible microstructural properties in normal ewes and to compare the quantitative changes associated with ovariectomy and antiresorptive treatment Material and Method Twelve adult Corriedale ewes (n=4/group) aged 3-4 years were divided into 3 groups and studied for 28 months. Eight ewes were ovariectomized (OVX) and divided into OVX and OVX+ZOL groups (n=4/group) which were treated as follows, by jugular injection: OVX received saline solution and OVX+ZOL received zoledronate (Zol) (Gador SA, CABA, Argentina) (4 mg/month). Another four ewes were subjected to sham surgery (SHAM group) and received saline solution Results Densitometry showed that jaw mineral content (BMC) and density (BMD) were significantly lower in OVX than in SHAM and OVX+ZOL ewes; no difference was observed between OVX+ ZOL and SHAM groups. CBCT analysis showed that bone volume (BV/TV%); trabecular thickness (TbTh); connectivity density (CD) and anisotropy degree (AD) were significantly lower, and trabecular spacing (TbSp), significantly higher in OVX than in SHAM ewes. AD was significantly higher and TbSp significantly lower in OVX+ZOL than in OVX groups. BV/TV%, TbTh and CD showed a clear tendency to being higher in OVX+ZOL than in OVX groups. No statistical difference was observed between OVX+ZOL and SHAM ewes. CBCT in a nondestructive, fast, very precise procedure for measuring bone morphometric indices without biopsies, which are not indicated for morphometric evaluation in osteoporosis Conclusions The current study demonstrated the potential of the high-resolution CBCT imaging to assess in vivo quantitative bone morphometry and bone quality of lower jaw cancellous bone under normal conditions and to differentiate changes associated with excessive bone loss induced by estrogen withdrawal and antiresorptive intervention.
RESUMEN Objetivo El presente informe preliminar evaluó la utilidad de Tomografía Computada de Haz Cónico (CBCT) para analizar las propiedades microestructurales trabeculares del maxilar inferior de ovejas y comparar los cambios cuantitativos asociados con la ovariectomía y tratamiento antirresortivo. Se estudiaron dieciséis ovejas Corriedale adultas de 3-4 años Materiales y Método Doce ovejas fueron ovariectomizadas (OVX) y divididas en 2 grupos: OVX y OVX+ZOL (n=4/grupo) cuyo tratamiento por inyección endovenosa en la yugular durante 28 meses fue el siguiente: OVX con solución salina y OVX+ZOL con zoledronato (Gador S.A. CABA. Argentina) (Zol) (4 mg/mes); 4 ovejas fueron sometidas a cirugía simulada (grupo SHAM) Resultados La densitometría (Lunar DPX) mostró que el contenido mineral del hueso maxilar (CMO) y la densidad (DMO) fueron significativamente más bajos en OVX que en SHAM y OVX+ZOL; no se observaron diferencias entre los grupos OVX+ZOL y SHAM. El análisis de las imágenes por CBCT (Planmeca Promax 3D Classic) mostró que el volumen óseo (BV/TV%); el espesor trabecular (TbTh); la densidad de conectividad (CD) y el grado de anisotropía (AD) fueron significativamente menores (p<0.05), y el espaciado trabecular (TbSp), significativamente mayor en OVX que en SHAM (p<0.05). AD fue significativamente mayor (p<0.05) y TbSp, significativamente menor en OVX+ZOL que en OVX (p<0.05). BV/TV%, TbTh y CD mostró una clara tendencia a ser mayor en OVX+ZOL que en OVX. No se observaron diferencias estadísticas entre OVX+ZOL y SHAM Conclusiones En base a nuestros resultados consideramos que CBCT presenta suficiente confiabilidad y validez para evaluar in vivo la morfometría cuantitativa y la calidad del hueso esponjoso del maxilar inferior en condiciones normales, así como para diferenciar los cambios en dichos parámetros asociados a la pérdida ósea excesiva por la caída estrogénica e intervención antirresortiva. Aunque se necesitan estudios futuros, nuestros resultados agregarían una herramienta no invasiva adicional para diferenciar la microestructura del hueso trabecular mandibular en estudios preclínicos , sentando las bases para su futura aplicación en la práctica clínica.
RESUMO
Las mitocondrias generan especies reactivas de oxígeno (ERO) que cumplen con una multiplicidad de procesos celulares; cuando se producen en exceso son responsables del estrés oxidativo y de múltiples procesos patológicos, incluyendo osteoporosis. Los factores de transcripción FoxO 1, 3 y 4 actúan como moléculas sensoras de ERO convirtiendo la señal de estrés oxidativo en la inducción de mecanismos de protección o señales apoptóticas. La insulina y los factores de crecimiento insulínicos (IGFs) regulan negativamente a FoxOs en mamíferos. Las ERO están involucradas en el remodelamiento óseo a través del efecto que ejercen sobre osteoblastos y osteoclastos. Los FoxOs controlan la acción de ERO sobre la osteoblastogénesis y la osteoclastogénesis. Con la edad, el aumento del estrés oxidativo acelera la adipogénesis a expensas de la osteoblastogénesis, al mismo tiempo que aumenta la oxidación de ácidos grasos generando compuestos pro-oxidantes que incrementan el estrés oxidativo. Asimismo, la caída estrogénica acelera la osteoclastogénesis por vía genómica o no genómica. Dada la importancia de FoxOs y ERO en la fisiología ósea y durante el envejecimiento, clarificar los eventos celulares y pasos moleculares involucrados en el control del estrés oxidativo sería vital para entender la regulación de la osteoporosis relacionada a la edad.
Reactive oxygen species (ROS) are key players in oxidative stress, and they are generated as by-products of cellular metabolism, primarily in the mitochondria. ROS are well recognised for playing a dual role as both deleterious and beneficial species. FoxOs transcription factors are activated in oxidative stress responses and participate in the regulation of cellular functions, including cell cycle arrest, cell death, and protection from stress stimuli. FoxO activity is inhibited by growth factors and the insulin signaling pathways. They play a fundamental role in skeletal homeostasis by exerting both ROS céludependent and independent effects on bone cells. FoxOs modulate osteoblastogenesis and attenuate osteoclastogenesis through both cell autonomous and indirect mechanisms. With aging there is an inevitable increment in oxidative stress that accelerates adipogenesis at the expense of osteoblastogenesis. There is also an increment in lipid oxidation to form pro-oxidant products that enhance oxidative stress generation. In addition, the estrogen withdrawal accelerates osteoclastogenesis. Given the importance of both FoxOs and ROS in aging and bone biology, understanding the cellular events and molecular pathways that are controlled by FoxOs during aging may be vital to our understanding of the regulation of age-related osteoporosis.
Mitocôndrias geram espécies reativas de oxigênio (ERO) que cumprem uma grande variedade de processos celulares; se produzidas em excesso são responsáveis pelo estresse oxidativo e por múltiplos processos patológicos, incluindo a osteoporose. Os fatores de transcrição FoxO 1.3 e 4 funcionam como moléculas sensoras de ERO transformando o sinal de estresse oxidativo na indução de mecanismos de proteção ou sinais apoptóticos. A insulina e os fatores de crescimento insulínicos (IGFs) regulam em forma negativa Foxos em mamíferos. As ERO estão envolvidos na remodelação óssea através do seu efeito nos osteoblastos e osteoclastos. Os Foxos controlam a ação de ERO na osteoblastogênese e na osteoclastogênese. Com a idade, o aumento do estresse oxidativo acelera a adipogênese à custa de osteoblastogênese; ao mesmo tempo que aumentam a oxidação de ácidos graxos gerando compostos pró-oxidantes que incrementam o estresse oxidativo. Além disso, a queda estrogênica acelera a osteoclastogênese por via genômica ou não genômica. Devido à importância de FoxOs e ERO na fisiologia óssea e durante o envelhecimento, esclarecer os eventos celulares e passos moleculares envolvidos no controle do estresse oxidativo seria vital para a compreensão da regulação da osteoporose relacionada com a idade.