Efeito do diabetes mellitus tipo I na organização espacial das trabéculas ósseas: análise por meio do processo de esqueletonização / Effects of type I diabetes mellitus on the spatial organization of bone trabeculae: analysis by skeletonization

RESUMO

Introdução: Diabetes mellitus é uma doença metabólica que afeta vários órgãos-alvo, incluindo os ossos. Objetivo: Avaliar pelo método de esqueletonização o efeito do Diabetes mellitus tipo I (DM1) na microarquitetura de osso esponjoso. Material e métodos: Quatorze ratos Wistar foram divididos em Saudável (S, n=7) e Diabético (D, n=7). O DM1 foi induzido por meio de injeção endovenosa de estreptozotocina no grupo D, sendo a confirmação da condição realizada por checagem do nível glicêmico. Os animais foram sacrificados após 35 dias da indução no grupo D, juntamente com os do grupo S. As epífises femorais foram seccionadas, removidas, desmineralizadas e incluídas em parafina. Dois cortes (5 µm) foram obtidos, corados em Hematoxilina e Eosina, e analisados ao Microscópio de Luz. Foi realizada a delimitação interativa das trabéculas ósseas, seguido pelo processo de binarização utilizando threshold global, feita por dois operadores distintos. Depois, foi realizado o processo de esqueletonização para acesso às características das trabéculas e da rede de interconexão entre elas. Os parâmetros avaliados foram Área óssea em micrômetros quadrados (B.Ar, seguido pela proporção em porcentagem BV/TV), Índice de Modelo estrutural (SMI), Dimensão Fractal (FD), Número de trabéculas (Tb.N), Número de ramos (B.N), Número total de junções (Junc.N), Média de pontos terminais (End.p), Média de extensão de cada ramo (R.Le) e Número de junções triplas (Triple.points.N). Resultados: Houve diferença significante apenas no parâmetro SMI para os diferentes operadores (p<0,0001), sendo o mesmo retirado da análise entre diabetes vs saudável. Houve diferença significante na quantidade óssea, sendo maior no grupo S (0,46±0,09) comparado ao grupo D (0,41±0,07) (p=0,0082). Os demais parâmetros não mostraram diferença significante. Conclusão: Conclui-se que a área óssea no grupo saudável é maior em comparação ao DM1. Dentro das limitações deste estudo, parece que a distribuição espacial das trabéculas e suas características de interconexão não são alteradas no diabetes.

ABSTRACT

Introduction: Diabetes is a metabolic disease that affects several target-organs, including bone. Objective: Analyze the effects of Diabetes Mellitus Type 1 (DM1) on the trabecular bone microarchitecture by using the skeletonization process. Material and methods: Fourteen Wistar rats were divided in two groups Health (S, n=7) and Diabetic (D, n=7). DM1 was induced with streptozotocin in D group, and glycemic levels were tested on peripheral blood samples. After 35 days, the animals were euthanized and had their femurs removed. The epiphysis were decalcified and embedded in paraffin. Five microns sections were stained in Hematoxylin and Eosin, and analyzed at the light microscope. Bone trabeculae were manually delimited, and then the binarization process with a global threshold was performed for each image. The whole process were conducted by two operators separately. Skeletonization was applied to binary images in order to evaluate the trabeculae characteristics and their network. Bone area (B.Ar), Bone proportion (BV/TV) Strucutre Model Index (SMI), Fractal Dimension (FD), Trabeculae number (Tb.N), Mean branches (B.N), Mean junction points (Junc.N), Mean End-points (End.p), Mean branches length (B.Le), and Mean triple points (Triple.points.N) were evaluated. Results: There was a significant difference only for SMI between different operators (p<0.0001), being this parameter excluded for the evaluation between health and diabetic groups. There was a significant difference between S and D for bone area, with S (0.46±0.09) higher than D (0.41±0.07) (p=0.0082). The other parameters analyzed were not significantly different. Conclusion: Bone trabecular area was higher in health compared with diabetes. Within the limitations of this study, one could suggest that there are no alterations of the spatial distribution of the trabeculae with their network and their inner structural characteristics.