Abstract

Arhitectura trabeculară femurală tridimensională a fost investigată la șobolani tineri în creștere cu suspensie la coadă și au fost de asemenea examinate efectele exercițiului de săritură în perioada de suspendare a cozii. Șobolanii masculi Wistar, în vârstă de opt săptămâni (n = 24), au fost repartizați aleatoriu în trei grupuri potrivite cu greutatea corporală: un grup cu coadă suspendată (SUS, n = 8); un grup de control sedentar (CON, n = 8) și șobolanii amorsați cu exerciții de salt în perioada de suspendare a cozii (JUM, n = 8). Protocolul de exercițiu de salt a constat în 30 de salturi/zi, cinci zile/săptămână, cu o înălțime de salt de 40 cm. După 3 săptămâni de exercițiu de sărituri, densitatea minerală osoasă (DMO) a întregului femur drept a fost măsurată utilizând absorptiometria cu raze X cu energie duală. Arhitectura osoasă trabeculară tridimensională la metafiza femurală distală a fost evaluată folosind tomografia microcomputată (micro-CT). Suspensia cozii a cauzat o scădere a DMO femural (-5%, p

Introducere

S-a demonstrat că expunerea de lungă durată la un mediu cu microgravitație are efecte dăunătoare asupra sistemului osos uman. Datele navelor spațiale sovietice/ruse Mir și ale Stației Spațiale Internaționale au indicat faptul că densitatea minerală osoasă areală (aBMD) s-a pierdut cu o rată medie lunară de 1,06% la nivelul coloanei vertebrale și 1,0 - 1,6% la șold (LeBlanc și colab. 2000). Alte studii au arătat efecte nocive similare asupra osului în timpul repausului prelungit la pat (Armbrecht și colab. 2011) și după leziuni ale măduvei spinării (Modlesky și colab. 2004).

Consensul general în rândul fiziologilor de exerciții fizice a fost că exercițiul este necesar ca o contramăsură pentru a menține sănătatea oaselor la echipajele din timpul și după zborul spațial, precum și la pacienții cu osteoporoză de uzură (Rittweger și colab. 2005; Shackelford și colab. 2004). În plus față de exerciții fizice, au fost considerate diverse alte tehnici, cum ar fi stimularea electrică, costumele de încărcare, terapia farmacologică și gravitația artificială, pentru a atenua efectele negative ale microgravitației asupra sistemului osos (Rubin și colab. 2002). Exercițiul aerob a fost folosit ca strategie de contramăsurare pentru echipajele care zboară în spațiu încă din zilele Skylab. Cu toate acestea, această contramăsură a făcut puțin pentru a preveni pierderea osoasă asociată cu un zbor spațial (LeBlanc și colab. 2000). Exercițiul de salt pare să ofere o promovare a formării osoase superioare celei exercițiilor aerobe, cum ar fi alergarea atât la oameni, cât și la animale (Judex și Zernicke 2000; Umemura și colab. 1997). S-a stabilit bine că sarcinile maxime și ratele de încărcare sunt factori mai importanți decât numărul de repetări în menținerea densității minerale osoase (Rubin și Lanyon 1985). Prin urmare, exercițiul de săritură poate oferi mai multă protecție împotriva pierderii osoase în caz de uzură decât exercițiul aerob.

Metode

Îngrijire animale

Suspensie coada

Protocol de exerciții

Detaliile protocolului exercițiului de sărituri au fost descrise anterior (Ju și colab. 2012; Ju și colab. 2008). Șobolanii din grupurile de exerciții de săritură au fost așezate individual în partea de jos a unei cutii speciale din lemn înconjurate cu scânduri după scoaterea din aparatul de suspendare a cozii. Șobolanii au fost inițial forțați cu stimul electric să sară și să prindă partea superioară a plăcii cu membrele anterioare și să urce pe tablă. Șobolanul a fost apoi readus la podeaua cuștii pentru a repeta procedura. Pe măsură ce șobolanii s-au obișnuit cu exercițiul de salt, stimulul electric a fost aplicat după câteva zile de exercițiu. Programul de exerciții de salt a constat în 30 de salturi/zi, cinci zile/săptămână timp de trei săptămâni. Înălțimea inițială a cutiei a fost de 15 cm, iar aceasta a fost mărită treptat la 40 cm în prima săptămână. Protocolul de treizeci de salturi a necesitat aproximativ un minut pentru finalizare. Fiecare sesiune de exerciții de salt a fost efectuată în timpul perioadei întunecate la aceeași oră în fiecare zi. Șobolanii din grupul SUS au fost scoși din starea de suspensie a cozii (timp de un minut) în timp ce șobolanii din grupul JUM făceau exerciții. Pentru a evita mediul gravitațional prelungit, șobolanii grupului JUM și SUS au fost readuși imediat în starea de suspensie a cozii la sfârșitul sesiunii de exerciții de salt.

Măsurători ale densității minerale osoase (BMD)

BMD femurală a fost măsurată cu absorptiometrie cu raze X cu energie dublă utilizând o unitate QDR-2000 (Hologic, Waltham, MA, SUA) la modul de scanare cu rezoluție ultra-înaltă pentru animale mici, începând de la capătul distal al femurului, după cum sa raportat anterior și colab ., 2003). Pe scurt, instrumentul a fost setat pe modul de rezoluție ultra-înaltă, cu distanța dintre linii de 0,254 mm, rezoluție punctuală de 0,127 mm și un diametru colimator de 0,9 mm. Femurele excizate au fost plasate în decubit dorsal pe masă și scanate în timp ce erau scufundate în soluție salină.

Scanare micro-CT

timpul

Volumele de interes pentru femur (secțiunea sagitală a metafizei femurale distale).