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Master's Dissertation
Document
Author
Full name
Iara Inácio Botega
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Ribeirão Preto, 2018
Supervisor
Committee
Volpon, José Batista (President)
Garcia, Flávio Luís
Rocha, Murilo Antônio
Paula, Francisco Jose Albuquerque de
Title in Portuguese
Efeitos da restrição alimentar no processo de consolidação óssea de fraturas em ratos
Keywords in Portuguese
Calo ósseo
Desnutrição
Fraturas ósseas
Osteoporose
Ratos
Abstract in Portuguese
A otimização do nível máximo de massa óssea alcançada durante a maturação esquelética pode reduzir o risco de fraturas ósseas e a incidência de osteoporose na vida adulta. Sabe-se que uma ingesta nutricional adequada desempenha um papel importante na maximização da aquisição esquelética. Por outro lado, a desnutrição e a má qualidade óssea são duas condições relacionadas, bem documentadas na literatura. No entanto, pouco se sabe sobre os efeitos da restrição alimentar na consolidação de fraturas ósseas. Desta forma, objetivamos avaliar a influência da restrição alimentar na reparação da fratura e na qualidade do calo ósseo. Foram utilizados 68 ratos machos Wistar, com massa corporal inicial de 70 gramas, divididos em dois grupos experimentais: (1) CON: ratos controle submetidos à fratura óssea e; (2) RA: ratos submetidos à restrição alimentar e fratura óssea. Cada grupo experimental foi subdividido em dois, totalizando quatro subgrupos. Os subgrupos se diferenciaram de acordo como período de observação pós-fratura; 14 e 28 dias, correspondentes às fases de calo mole e calo duro, respectivamente. Durante o experimento, os animais permaneceram em gaiola individual, a restrição alimentar foi de 50% em relação à ingesta dos controles, realizada por seis semanas a partir do desmame (três semanas de vida). A fratura foi realizada na diáfise femoral pelo método fechado e fixada com implante intramedular. Ao término do período experimental, os ossos foram submetidos às análises macroscópica, microtomográfica (avaliação qualitativa e quantitativa da microarquitetura do calo ósseo), densitométrica (DXA), histomorfométrica (quantificação de tecido neoformado e colágeno), de expressão gênica e resistência mecânica. O nível de significância estatística foi de 5%. A restrição alimentar diminuiu significativamente a massa corporal dos animais, os parâmetros macroscópicos dos fêmures e ocasionou várias alterações fenotípicas no calo ósseo (atraso na proliferação e diferenciação celular, menor deposição de colágeno e osso neoformado, redução na área e densidade do calo, diminuição do volume tridimensional, deterioração da microestrutura, menor resistência ao esforço mecânico de torção), além de reduzir a expressão gênica relacionada à osteoblastogênese (Runx2 e Col1a1). Concluiu-se que a restrição alimentar afetou negativamente a consolidação óssea, com atraso na formação do calo ósseo pósfratura e calo de pior qualidade.
Title in English
The effects of food restriction on bone fracture healing in rats
Keywords in English
Bone fractures
Bony callus
Malnutrition
Osteoporosis
Rats
Abstract in English
Optimizing the peak level of bone mass achieved during skeletal maturation may reduce bone fracture risk and osteoporosis incidence later in life. An adequate nutritional intake is known to play an important role at maximizing the skeletal acquisition. On the other hand, undernutrition and poor bone quality are two related conditions well documented in literature. However, little is known about the effects of food restriction on bone fracture healing. Therefore, we aimed to evaluate the effects of food restriction on fracture healing and bone callus quality. A total of 68 male Wistar rats weighing 70g were randomly assigned into two groups: (1) CON: Control rats sustaining a bone fracture and; (2) RA: food restricted rats with bone fracture. Each group was subdivided into two subgroups, according to the post-operative follow-up period: 14 and 28 days, which represent soft and hard callus formation, respectively. All rats were individually housed during the course of experiment. After weaning, food restricted rats were fed 50% of the ad libitum food intake. Forty-two days after food restriction, animals underwent bone fracture at the right mid-femur by the closed method, followed by surgical stabilization of bone fragments. On days 14 and 28 post-fracture, the rats were euthanized and the fractured femurs were dissected, weighed, measured and analyzed by micro-computed tomography (qualitative and quantitative analysis of bone callus michoarchitecture), densitometry (DXA), histomorphometry (quantity of newly formed bone and collagen deposition), gene expression assessment and mechanical test. Statistical significance was set at 5%. Food restriction decreased body mass gain, morphological measurements and resulted in several phenotypic changes at the bone callus (a delay in cell proliferation and differentiation; lower rate of newly formed bone and collagen deposition; reductions in bone callus density and size; decrease in tridimensional callus volume, deterioration in bone callus microstructure and reduction in callus strength), together with the downregulated expression of osteoblast-related genes (i.e. Runx2, Col1a1). We concluded that food restriction had detrimental effects on osseous healing, with a delay in bone callus formation and lower quality.
 
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Publishing Date
2019-06-11
 
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