Modalities of exercise training on liver fat accretion and inflammatory markers in ovariectomized rats

Les facteurs de risque des maladies cardiovasculaires, telle, que la détérioration du profil lipidique, deviennent plus prononcés après la ménopause, ce qui fait de la maladie coronarienne, l’une des principales causes de décès chez les femmes ménopausées. Une proportion importante de femmes prennent du poids après la ménopause en particulier dans la région abdominale entraînant par conséquent des perturbations métaboliques. Des données récentes suggèrent également que l’absence des œstrogènes observée à la ménopause favorise le développement de la stéatose hépatique. Cette dernière a été incriminée pour incriminée dans le développement de la résistance à l'insuline, et est de ce fait considérée comme une composante hépatique du syndrome métabolique. Il est impératif d'établir des stratégies visant à contrecarrer l'accumulation de graisse dans le foie et l’accroissement du tissu adipeux chez les femmes ménopausées, en tenant compte que l'utilisation de l'hormonothérapie substitutive est de nos jours moins soutenue. Les quatre études de la présente thèse ont été conduites pour tenter de fournir des informations sur le traitement et la prévention de l’augmentation de la masse graisseuse et de la stéatose hépatique qu’entraîne la suppression des œstrogènes, à travers les modifications du mode de vie (diète et exercice physique) chez la rate ovariectomizée (Ovx); un modèle animal de la ménopause. Dans les deux premières études nous nous sommes concentrés sur l’augmentation de la masse graisseuse et sa reprise suite à une perte de poids. Dans la première étude, nous avons montré que les rates Ovx qui ont suivi un programme de restriction alimentaire (FR) ont diminué significativement (P < 0.01) leur poids corporel, leur contenu en graisses intra-abdominales ainsi que leurs triacylglycérols (TAG) hépatiques, comparativement aux rates Ovx nourries à la diète normale. De plus, l’entraînement en résistance (RT) a prévenu la reprise de poids corporel ainsi que l’accroissement du tissu adipeux et l’accumulation de lipides dans le foie des rates Ovx, après l’arrêt du régime amaigrissant. Les résultats de la deuxième étude ont confirmé l'efficacité de la restriction alimentaire associée à l’entraînement en résistance (FR + RT) dans la réduction du poids corporel, des lipides dans le foie et le tissu adipeux chez les rates Ovx. Tenant compte des résultats de notre première étude, l’entraînement en résistance seulement a constitué un atout pour atténuer le poids corporel et la masse grasse reprise par les rates Ovx suite à un programme de perte de poids (FR + RT); bien que l'impact ait été moindre comparé au maintien seul de la restriction alimentaire. De la même manière que la supplémentation en œstrogènes, les résultats de la troisième étude indiquent que l'entraînement en endurance mené concurremment avec l’ovariectomie a significativement atténué l'accumulation de lipides dans le foie ainsi que dans le tissu adipeux. Toutefois, l’entraînement en endurance effectué avant l'ovariectomie n'a pas protégé contre l'accumulation des graisses qu’entraîne l'ovariectomie, si celui-ci est interrompu après l'ovariectomie. Enfin, pour compléter les résultats antérieurs, nous avons montré dans la quatrième étude que l’expression des gènes impliqués dans la synthèse de lipide; SREBP-1c, SCD-1, ChREBP, et ACC dans le foie a augmenté après le retrait des œstrogènes, tandis qu’une diminution (P < 0.01) des niveaux d'ARNm de PPAR-α a été observée. De plus, l'expression hépatique des gènes des cytokines pro-inflammatoires incluant IKKβ, IL-6 ainsi que le contenu protéinique de NF-кB étaient augmentés (P < 0.01) chez les rates Ovx par rapport aux rates ayant subi une Ovx simulée (Sham). Toutes ces perturbations ont été améliorées avec la supplémentation en œstrogènes seulement, ainsi qu'avec l'entraînement en endurance seulement. Dans l'ensemble, nos résultats indiquent que l'exercice physique (en résistance ou en endurance) a un impact significatif sur la réduction de l'accumulation des lipides dans le foie et dans le tissu adipeux des rates Ovx. De plus, chez les rates Ovx, l’entraînement en endurance mimerait les effets des œstrogènes sur l'expression des gènes impliqués dans l'accumulation de lipides et l’inflammation préclinique dans le foie.

Effets de l’ovariectomie et de l’activité physique sur l’homéostasie du glucose chez les rates ZDF

Introduction: La ménopause est associée à l’insulino-résistance et augmente le risque de diabète de type 2 (DT2) chez les sujets sains. Cependant, peu d’informations existent à savoir comment la ménopause et l’activité physique peuvent influencer l’homéostasie du glucose chez des sujets insulino-résistants. Objectifs: Déterminer 1) l’effet du retrait des œstrogènes ovariens par ovariectomie sur l’homéostasie du glucose des rates ZDF (Zucker Diabetic Fatty; prédisposées au diabète de type 2) et 2) évaluer l’influence de l’activité physique volontaire sur ces réponses. Méthodologie: Vingt-quatre rates furent d’abord nourries et hébergées dans des cages conventionnelles les 28 premiers jours pour ensuite subir une ovariectomie (OVX, n=16) ou une opération simulée (SHAM-Inactive, n=8). Les rates ovariectomisées furent ensuite assignées au groupe entraîné volontairement dans une cage à roue (OVX-Active, n=8) ou demeurèrent sédentaires (OVX-Inactive, n=8) pendant les 44 jours suivants. Résultats: Au jour 56, la glycémie à l’état nourri fut significativement augmentée par l’ovariectomie (p<0,01) et ramenée au niveau initial chez les rates OVX-Active (p<0,01). L’ovariectomie diminua la captation de glucose induite par l’insuline dans le muscle de façon significative (0,63 ± 0,08 vs 1,13 ± 0,27 μmol•g-1•h-1). L’entraînement améliora la tolérance au glucose (p<0,01) ainsi que la prise de glucose induite par l’insuline dans le muscle (p<0,05). Conclusion: Le retrait des estrogènes ovariens par ovariectomie perturbe l’homéostasie du glucose chez les rates ZDF femelles, sans pour autant provoquer le diabète de type 2. L’activité physique a un effet bénéfique sur l’homéostasie du glucose malgré la perte d’estrogènes ovariens.

Estrogen withdrawal and liver fat accumulation : contribution of hepatic VLDL-TG production and effect of exercise training

L’accumulation de triglycérides (TG) dans les hépatocytes est caractéristique de la stéatose hépatique non-alcoolique (SHNA). Cette dernière se produit dans diverses conditions dont le facteur commun est le métabolisme anormal des lipides. Le processus conduisant à l'accumulation des lipides dans le foie n’a pas encore été totalement élucidé. Toutefois, des lipides s'accumulent dans le foie lorsque les mécanismes qui favorisent leur exportation (oxydation et sécrétion) sont insuffisants par rapport aux mécanismes qui favorisent leur importation ou leur biosynthèse. De nos jours il est admis que la carence en œstrogènes est associée au développement de la stéatose hépatique. Bien que les résultats des études récentes révèlent l'implication des hormones ovariennes dans l'accumulation de lipides dans le foie, les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène doivent encore être étudiés. En conséquence, les trois études présentées dans cette thèse ont été menées sur des rates ovariectomizées (Ovx), comme modèle animal de femmes post-ménopausées, pour étudier les effets du retrait des œstrogènes sur le métabolisme des lipides dans le foie, en considérant l'entraînement physique comme étant un élément positif pouvant contrecarrer ces effets. Il a été démontré que l'entraînement physique peut réduire l'accumulation de graisses dans le foie chez les rates Ovx. Dans la première étude, nous avons montré que chez les rates Ovx nourries à la diète riche en lipides (HF), les contenus de TG hépatiques étaient élevées (P < 0.01) comparativement aux rates Sham, 5 semaines après la chirurgie. Le changement de la diète HF par la diète standard (SD) chez les rates Sham a diminué l’accumulation de lipides dans le foie. Toutefois, chez les rates Ovx, 8 semaines après le changement de la HF par la SD le niveau de TG dans le foie était maintenu aussi élevé que chez les rates nourries continuellement avec la diète HF. Lorsque les TG hépatiques mesurés à la 13e semaine ont été comparés aux valeurs correspondant au retrait initial de la diète HF effectué à la 5e semaine, les niveaux de TG hépatiques chez les animaux Ovx ont été maintenus, indépendamment du changement du régime alimentaire; tandis que chez les rats Sham le passage à la SD a réduit (P < 0.05) les TG dans le foie. Les mêmes comparaisons avec la concentration des TG plasmatiques ont révélé une relation inverse. Ces résultats suggèrent que la résorption des lipides au foie est contrée par l'absence des œstrogènes. Dans cette continuité, nous avons utilisé une approche physiologique dans notre seconde étude pour investiguer la façon dont la carence en œstrogènes entraîne l’accumulation de graisses dans le foie, en nous focalisant sur la voie de l'exportation des lipides du foie. Les résultats de cette étude ont révélé que le retrait des œstrogènes a entraîné une augmentation (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie en concomitance avec la baisse (P < 0.01) de production de VLDL-TG et une réduction l'ARNm et de la teneur en protéines microsomales de transfert des triglycérides (MTP). Tous ces effets ont été corrigés par la supplémentation en œstrogènes chez les rates Ovx. En outre, l'entraînement physique chez les rates Ovx a entraîné une réduction (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie ainsi qu’une diminution (P < 0.01) de production de VLDL-TG accompagnée de celle de l'expression des gènes MTP et DGAT-2 (diacylglycérol acyltransférase-2). Des études récentes suggèrent que le peptide natriurétique auriculaire (ANP) devrait être au centre des intérêts des recherches sur les métabolismes énergétiques et lipidiques. Le ANP est relâché dans le plasma par les cellules cardiaques lorsque stimulée par l’oxytocine et exerce ses fonctions en se liant à son récepteur, le guanylyl cyclase-A (GC-A). En conséquence, dans la troisième étude, nous avons étudié les effets du blocage du système ocytocine-peptide natriurétique auriculaire (OT-ANP) en utilisant un antagoniste de l’ocytocine (OTA), sur l'expression des gènes guanylyl cyclase-A et certains marqueurs de l’inflammation dans le foie de rates Ovx. Nous avons observé une diminution (P < 0.05) de l’ARNm de la GC-A chez les rates Ovx et Sham sédentaires traitées avec l’OTA, tandis qu’une augmentation (P < 0.05) de l'expression de l’ARNm de la protéine C-réactive (CRP) hépatique a été notée chez ces animaux. L’exercice physique n'a apporté aucun changement sur l'expression hépatique de ces gènes que ce soit chez les rates Ovx ou Sham traitées avec l’OTA. En résumé, pour expliquer l’observation selon laquelle l’accumulation et la résorption de lipides dans le foie dépendent des mécanismes associés à des niveaux d’œstrogènes, nos résultats suggèrent que la diminution de production de VLDL-TG induite par une déficience en œstrogènes, pourrait être un des mecanismes responsables de l’accumulation de lipides dans le foie. L’exercice physique quant à lui diminue l'infiltration de lipides dans le foie ainsi que la production de VLDL-TG indépendamment des niveaux d'œstrogènes. En outre, l'expression des récepteurs de l’ANP a diminué par l'OTA chez les rates Ovx et Sham suggérant une action indirecte de l’ocytocine (OT) au niveau du foie indépendamment de la présence ou non des estrogènes. L’axe ocytocine-peptide natriurétique auriculaire, dans des conditions physiologiques normales, protègerait le foie contre l'inflammation à travers la modulation de l’expression de la GC-A.

Carence en œstrogènes et bases moléculaires du métabolisme des triglycérides et du cholestérol dans le foie et l'intestin : effet de l'exercice physique

La stéatose hépatique et la détérioration du profil lipidique plasmatique sont des pathologies métaboliques favorisées par la carence œstrogénique post-ménopausique. Cependant les mécanismes à la base de ces pathologies n’ont été que très peu étudiés. Le but de cette thèse a été d’investiguer les mécanismes moléculaires possibles à l’origine de l’hypercholestérolémie et de l’accumulation des lipides (triglycérides : TG et cholestérol) dans le foie en utilisant un modèle animal de la ménopause, la rate Sprague Dawley ovariectomisée (Ovx). Nous avons également examiné si le changement des habitudes de vie comme la pratique de l’exercice physique pouvait prévenir ou corriger les modifications induites par l’Ovx. Enfin, rosuvastatine (statine) a été utilisée comme thérapie pharmacologique de l’hypercholestérolémie dans le but de comprendre son effet au niveau moléculaire chez la rate Ovx. L’objectif de la première étude était de déterminer comment l’Ovx peut affecter les niveaux de TG et de cholestérol dans le foie des rates nourries avec une diète riche en lipides (HF : 42% gras). Les rates ont été soumises à la diète HF ou normale pendant 6 semaines avant d’être Ovx ou Sham (ovariectomie simulée), puis maintenues aux mêmes conditions diététiques pour 6 autres semaines. L’Ovx a provoqué une accumulation de TG dans le foie, mais pas la diète HF seule. Cependant, lorsque l’Ovx était combinée à la diète HF, l’accumulation des TG était beaucoup plus importante comparé à ce qui était observé chez les rates Ovx soumises à la diète normale. L’expression génique (ARNm) de CPT1 (Carnitine palmitoyltransferase 1), PGC1α (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1) et PPARα (Peroxysome proliferetor activated receptor alpha) intervenant dans l’oxydation des acides gras dans le foie était augmentée par la diète HF (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectivement) ; mais atténuée (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectivement) lorsque les rates ont été Ovx, favorisant ainsi l’accumulation des TG dans le foie. La combinaison de la diète HF à l’Ovx a également provoqué une hypercholestérolémie et une accumulation de cholestérol dans le foie malgré la diminution de l’expression de la HMGCoA-r (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol. Ceci était associé à l’inhibition de l’expression génique de CYP7a1 (Cytochrome P450, family 7, subfamily a, polypeptide 1), suggérant une diminution de la synthèse des acides biliaires. Ayant constaté dans la première étude que l’Ovx élevait les niveaux de cholestérol hépatique et plasmatique, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude d’évaluer les effets de l’Ovx sur l’expression génique des transporteurs et enzymes responsables du métabolisme du cholestérol et des acides biliaires dans le foie et l’intestin, et de vérifier si l’exercice sur tapis roulant pouvait prévenir ou corriger les changements causés par l’Ovx. L’hypercholestérolémie constatée chez les rates Ovx comparativement aux Sham était accompagnée de la diminution de l’expression génique des récepteurs des LDL (R-LDL), des résidus de lipoprotéines (LRP1), de SREBP-2 (Sterol regulatory element binding protein 2) et de PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) dans le foie, suggérant une défaillance dans la clairance des lipoprotéines plasmatiques. L’Ovx a aussi inhibé l’expression génique de la MTP (Microsomal triglyceride transfer protein) et stimulé celle de SR-B1 (Scavenger receptor class B, member 1); mais aucun changement n’a été observé avec CYP7a1. Ces changements moléculaires pourraient par conséquent favoriser l’accumulation de cholestérol dans le foie. L’exercice physique n’a pas corrigé les modifications causées par l’Ovx sur l’expression génique de ces molécules au niveau hépatique à l’exception de SREBP-2. Par contre, au niveau intestinal (iléum), l’exercice sur tapis roulant a inhibé l’expression génique des marqueurs moléculaires intervenant dans l’absorption des acides biliaires (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) et du cholestérol (LXRα, NCP1L1) au niveau de l’iléum chez les rates Sham entraînées. Ces adaptations pourraient prévenir le développement de l’hypercholestérolémie protégeant en partie contre la survenue de l’athérosclérose. Au vue des effets délétères (hypercholestérolémie et diminution de l’expression du R-LDL, PCSK9, LRP1, SREBP-2 et HMGCOA-r dans le foie) causés par l’Ovx sur le métabolisme du cholestérol constatés dans l’étude 2, la 3ième étude a été conçue pour évaluer l’efficacité de rosuvastatine (Ros) sur l’expression génique de ces marqueurs moléculaires chez les rates Ovx sédentaires ou soumises à l’entraînement volontaire. Ros a été administrée aux rates Ovx pendant 21 jours par voie sous-cutanée à la dose de 5mg/kg/j à partir de la 9ième semaine après l’Ovx. Ros n’a pas diminué la concentration plasmatique de LDL-C et de TC chez les rates Ovx. Par contre, Ros a stimulé (P ˂ 0.05) l’expression génique de PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r et ACAT2 (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) mais pas significativement (P = 0.3) celle du R-LDL dans le foie des rates Ovx sédentaires et entraînées. Ros n’a pas réduit la concentration plasmatique de LDL-C probablement à cause de l’induction plus importante de PCSK9 par rapport au R-LDL. Cependant, la stimulation de LRP1 par Ros protège partiellement contre la survenue des maladies cardiovasculaires. En conclusion, les études de cette thèse indiquent que la baisse du niveau des œstrogènes entraîne des changements radicaux du métabolisme hépatique des TG et du cholestérol provoqués par des altérations de l’expression des gènes clés des voies métaboliques associées.

Interactions entre la réduction de nourriture, l'entraînement en résistance et l'ovariectomie chez la rate : modèle animal de la femme ménopausée

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Interactions entre la réduction de nourriture, l'entraînement en résistance et l'ovariectomie chez la rate : modèle animal de la femme ménopausée

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Application of Low-Level Laser Irradiation (LLLI) and rhBMP-2 in Critical Bone Defect of Ovariectomized Rats: Histomorphometric Evaluation

Objectives: The aim of this study was to evaluate the osteogenic potential of recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) and low-level laser irradiation (LLLI), isolated or combined in critical bone defects (5mm) in parietal bone using ovariectomized female rats as an experimental animal model. Materials and Methods: Forty-nine female Wistar rats, bilaterally ovariectomized (OVX), were divided into seven treatment groups of seven animals each: (I) laser in a single application, (II) 7 mu g of pure rhBMP-2, (III) laser and 7 mu g of pure rhBMP-2, (IV) 7 mu g of rhBMP-2/monoolein gel, (V) laser and 7 mu g of rhBMP-2/monoolein gel, (VI) laser and pure monoolein gel, and (VII) critical bone defect controls. The low-level laser source used was a gallium aluminum arsenide semiconductor diode laser device (lambda = 780 nm, D = 120 J/cm(2)). Results: Groups II and III presented higher levels of newly formed bone than all other groups with levels of 40.57% and 40.39%, respectively (p < 0.05). The levels of newly formed bone of groups I, IV, V, and VI were similar with levels of 29.67%, 25.75%, 27.75%, and 30.64%, respectively (p > 0.05). The area of new bone formation in group VII was 20.96%, which is significantly lower than groups I, II, III, and VI. Conclusions: It was concluded that pure rhBMP-2 and a single dose of laser application stimulated new bone formation, but the new bone formation area was significantly increased when only rhBMP-2 was used. Additionally, the laser application in combination with other treatments did not influence the bone formation area.

Hormone-regulated expression and distribution of versican in mouse uterine tissues

Background: Remodeling of the extracellular matrix is one of the most striking features observed in the uterus during the estrous cycle and after hormone replacement. Versican (VER) is a hyaluronan-binding proteoglycan that undergoes RNA alternative splicing, generating four distinct isoforms. This study analyzed the synthesis and distribution of VER in mouse uterine tissues during the estrous cycle, in ovariectomized (OVX) animals and after 17beta-estradiol (E2) and medroxyprogesterone (MPA) treatments, either alone or in combination. Methods: Uteri from mice in all phases of the estrous cycle, and animals subjected to ovariectomy and hormone replacement were collected for immunoperoxidase staining for versican, as well as PCR and quantitative Real Time PCR. Results: In diestrus and proestrus, VER was exclusively expressed in the endometrial stroma. In estrus and metaestrus, VER was present in both endometrial stroma and myometrium. In OVX mice, VER immunoreaction was abolished in all uterine tissues. VER expression was restored by E2, MPA and E2+MPA treatments. Real Time PCR analysis showed that VER expression increases considerably in the MPA-treated group. Analysis of mRNA identified isoforms V0, V1 and V3 in the mouse uterus. Conclusion: These results show that the expression of versican in uterine tissues is modulated by ovarian steroid hormones, in a tissue-specific manner. VER is induced in the myometrium exclusively by E2, whereas MPA induces VER deposition only in the endometrial stroma.

Female sex hormones mediate the allergic lung reaction by regulating the release of inflammatory mediators and the expression of lung E-selectin in rats

Background: Fluctuations of estradiol and progesterone levels caused by the menstrual cycle worsen asthma symptoms. Conflicting data are reported in literature regarding pro and anti-inflammatory properties of estradiol and progesterone. Methods: Female Wistar rats were ovalbumin (OVA) sensitized 1 day after resection of the ovaries (OVx). Control group consisted of sensitized-rats with intact ovaries (Sham-OVx). Allergic challenge was performed by aerosol (OVA 1%, 15 min) two weeks later. Twenty four hours after challenge, BAL, bone marrow and total blood cells were counted. Lung tissues were used as explants, for expontaneous cytokine secretion in vitro or for immunostaining of E-selectin. Results: We observed an exacerbated cell recruitment into the lungs of OVx rats, reduced blood leukocytes counting and increased the number of bone marrow cells. Estradiol-treated OVx allergic rats reduced, and those treated with progesterone increased, respectively, the number of cells in the BAL and bone marrow. Lungs of OVx allergic rats significantly increased the E-selectin expression, an effect prevented by estradiol but not by progesterone treatment. Systemically, estradiol treatment increased the number of peripheral blood leukocytes in OVx allergic rats when compared to non treated-OVx allergic rats. Cultured-BAL cells of OVx allergic rats released elevated amounts of LTB(4) and nitrites while bone marrow cells increased the release of TNF-alpha and nitrites. Estradiol treatment of OVx allergic rats was associated with a decreased release of TNF-alpha, IL-10, LTB4 and nitrites by bone marrow cells incubates. In contrast, estradiol caused an increase in IL-10 and NO release by cultured-BAL cells. Progesterone significantly increased TNF-alpha by cultured BAL cells and bone marrow cells. Conclusions: Data presented here suggest that upon hormonal oscillations the immune sensitization might trigger an allergic lung inflammation whose phenotype is under control of estradiol. Our data could contribute to the understanding of the protective role of estradiol in some cases of asthma symptoms in fertile ans post-menopausal women clinically observed.

Is Nitric Oxide a Mediator of the Effects of Low-Intensity Electrical Stimulation on Bone in Ovariectomized Rats?

Low-intensity electrical stimulation (LIES) may counteract the effects of ovariectomy (OVX) on nitric oxide synthase (NOS) expression, osteocyte viability, bone structure, and microarchitecture in rats (Lirani-Galvo et al., Calcif Tissue Int 84:502-509, 2009). The aim of the present study was to investigate if these effects of LIES could be mediated by NO. We analyzed the effects of NO blockage (by l-NAME) in the response to LIES on osteocyte viability, bone structure, and microarchitecture in OVX rats. Sixty rats (200-220 g) were divided into six groups: sham, sham-l-NAME (6 mg/kg/day), OVX, OVX-l-NAME, OVX-LIES, and OVX-LIES-l-NAME. After 12 weeks, rats were killed and tibiae collected for histomorphometric analysis and immunohistochemical detection of endothelial NOS (eNOS), inducible NOS (iNOS), and osteocyte apoptosis (caspase-3 and TUNEL). In the presence of l-NAME, LIES did not counteract the OVX-induced effects on bone volume and trabecular number (as on OVX-LIES). l-NAME blocked the stimulatory effects of LIES on iNOS and eNOS expression of OVX rats. Both l-NAME and LIES decreased osteocyte apoptosis. Our results showed that in OVX rats l-NAME partially blocks the effects of LIES on bone structure, turnover, and expression of iNOS and eNOS, suggesting that NO may be a mediator of some positive effects of LIES on bone.

Low-Intensity Electrical Stimulation Counteracts the Effects of Ovariectomy on Bone Tissue of Rats: Effects on Bone Microarchitecture, Viability of Osteocytes, and Nitric Oxide Expression

Low Intensity Electrical Stimulation (LIES) has been used for bone repair, but little is known about its effects on bone after menopause. Osteocytes probably play a role in mediating this physical stimulus and they could act as transducers through the release of biochemical signals, such as nitric oxide (NO). The aim of the present study was to investigate the effects of LIES on bone structure and remodeling, NOS expression and osteocyte viability in ovariectomized (OVX) rats. Thirty rats (200-220 g) were divided into 3 groups: SHAM, OVX, and OVX subjected to LIES (OVX + LIES) for 12 weeks. Following the protocol, rats were sacrificed and tibias were collected for histomorphometric analysis and immunohistochemical detection of endothelial NO synthase (eNOS), inducible NOS (iNOS), and osteocyte apoptosis (caspase-3 and TUNEL). OVX rats showed significant (p < 0.05 vs. SHAM) decreased bone volume (10% vs. 25%) and trabecular number (1.7 vs. 3.9), and increased eroded surfaces (4.7% vs. 3.2%) and mineralization surfaces (15.9% vs. 7.7%). In contrast, after LIES, all these parameters were significantly different from OVX but not different from SHAM. eNOS and iNOS were similarly expressed in subperiosteal regions of tibiae cortices of SHAM, not expressed in OVX, and similarly expressed in OVX + LIES when compared to SHAM. In OVX, the percentage of apoptotic osteocytes (24%) was significantly increased when compared to SHAM (11%) and OVX + LIES (8%). Our results suggest that LIES counteracts some effects of OVX on bone tissue preserving bone structure and microarchitecture, iNOS and eNOS expression, and osteocyte viability.

Gender-specific vascular effects elicited by chronic ethanol consumption in rats: a role for inducible nitric oxide synthase

Background and purpose: Epidemiological data suggest that the risk of ethanol-associated cardiovascular disease is greater in men than in women. This study investigates the mechanisms underlying gender-specific vascular effects elicited by chronic ethanol consumption in rats. Experimental approach: Vascular reactivity experiments using standard muscle bath procedures were performed on isolated thoracic aortae from rats. mRNA and protein for inducible NO synthase (iNOS) and for endothelial NOS (eNOS) was assessed by RT-PCR or western blotting, respectively. Key results: In male rats, chronic ethanol consumption enhanced phenylephrine-induced contraction in both endothelium-intact and denuded aortic rings. However, in female rats, chronic ethanol consumption enhanced phenylephrine-induced contraction only in endothelium denuded aortic rings. After pre-incubation of endothelium-intact rings with L-NAME, both male and female ethanol-treated rats showed larger phenylephrine-induced contractions in aortic rings, compared to the control group. Acetylcholine-induced relaxation was not affected by ethanol consumption. The effects of ethanol on responses to phenylephrine were similar in ovariectomized (OVX) and intact (non-OVX) female rats. In the presence of aminoguanidine, but not 7-nitroindazole, the contractions to phenylephrine in rings from ethanol-treated female rats were greater than that found in control tissues in the presence of the inhibitors. mRNA levels for eNOS and iNOS were not altered by ethanol consumption. Ethanol intake reduced eNOS protein levels and increased iNOS protein levels in aorta from female rats. Conclusions and implications: Gender differences in the vascular effects elicited by chronic ethanol consumption were not related to ovarian hormones but seemed to involve the upregulation of iNOS.

Influence of ovariectomy and masticatory hypofunction on mandibular bone remodeling

Introduction: This study was designed to examine the effect of masticatory hypofunction and estrogen deficiency on mandible bone mass and compare this site with spine and femoral bone. Methods: Twenty-four rats were ovariectomized (OVX) or Sham-operated (Sham) and analyzed after feeding with hard diet (Hard) or soft diet (Soft). They were divided into four groups: (GI)Sham-Hard; (GII)OVX-Hard; (GIII)Sham-Soft and (GIV)OVX-Soft. Bone mineral density (BMD) was measured in the spine and femur in the baseline and at the end of the study, and Delta BMD (final BMD - baseline BMD) was calculated. In mandible bone, BMD and histomorphometry were analyzed at the end of the experiment. Results: Sham rats showed higher spine (GI: 13.5%vs GII: 0.74%, P < 0.01; GIII: 10.67%vs GIV: -4.36%, P < 0.001) and femur Delta BMD (GI: 14.43%vs GII: 4.42%, P < 0.01; GIII: 10.58%vs GIV: 0.49%, P < 0.001) than OVX, but no difference was observed in mandible BMD among these groups (P > 0.05). Soft-diet groups showed decreased mandible BMD compared with hard-diet groups (GIV vs GII, P < 0.01; GIII vs GI, P < 0.01). Similarly, mandibular condyle histomorphometry showed that soft-diet groups presented a significant decrease in trabecular thickness and volume (GIV vs GII, P < 0.05; GIII vs GI, P < 0.01) compared with hard diet. Conclusion: Our results suggest that mandibular bone loss resulted from decreased of mechanical loading during mastication, and was not affect by estrogen depletion.

The effect of oestrogen and alendronate therapies on postmenopausal bone loss around osseointegrated titanium implants

Objectives This study evaluated the influence of oestrogen deficiency and its therapies on bone tissue around osseointegrated implants. Methods Implants were placed in 66 female rats tibiae. The animals were assigned into five groups: control (CTL), sham, ovariectomy (OVX), oestrogen (EST), and alendronate (ALE). While CTL was sacrificed 60 days after implant placement, other groups were subjected to ovariectomy or sham surgery according to group and euthanized after 90 days. Blood and urine samples were collected at sacrifice day for osteocalcin (OCN) and deoxypyridinoline (DPD) quantification. Densitometry of femur and lumbar vertebrae was performed in order to evaluate rats` skeletal impairment. Non-decalcified sections were referred to fluorescent and light microscopy for analyses of mineral apposition rate (MAR), eroded and osteoclastic surfaces, bone-to-implant contact (BIC), and bone area fraction occupancy (BAFO). Results Results from the OVX group showed significantly lower bone mineral density (BMD), BIC, BAFO, and MAR, while OCN, deoxipiridinoline, eroded surface and ostecoclastic surface were increased compared with the other groups of the study. ALE reduced OCN and DPD concentrations, MAR, osteoclastic and eroded surfaces, and no difference was in BIC and BAFO relative to SHAM. EST and CTL showed similar results to SHAM for measurements. Conclusions Oestrogen deficiency exerted a negative influence on bone tissue around implants, while oestrogen replacement therapy and alendronate were effective against its effects. Although alendronate therapy maintained the quantity of bone around implants, studies evaluating bone turnover kinetics are warranted. To cite this article:Giro G, Coelho PG, Pereira RMR, Jorgetti V, Marcantonio E Jr, Orrico SRP. The effect of oestrogen and alendronate therapies on postmenopausal bone loss around osseointegrated titanium implants.Clin. Oral Impl. Res. 22, 2011; 259-264.doi: 10.1111/j.1600-0501.2010.01989.x.

Influence of Estrogen Deficiency on Bone Around Osseointegrated Dental Implants: An Experimental Study in the Rat Jaw Model

Purpose: The aim of this study was to evaluate the influence of estrogen deficiency on bone around osseointegrated dental implants in a rat jaw model. Materials and Methods: This study used 16 female rats that had the first molars bilaterally extracted and were allowed to heal for 30 days before implant placement. Sixty days after implant placement, the animals were randomly subjected to sham surgery or ovariectomy (OVX). The animals were euthanized 90 days after OVX. Bone-to-implant contact, bone area fraction occupancy between implant threads, mineral density, turnover markers, and cells positive for tartrate-resistant acid phosphatase were assessed for the 2 groups. Results: The results showed that OVX group presented a decrease of systemic bone density, alterations in bone turnover markers, and an increase of cells positive for tartrate-resistant acid phosphatase compared with the sham-surgery group. However, no difference relative to bone-to-implant contact and bone area fraction occupancy was observed between groups. Conclusions: The findings of this study demonstrate that estrogen deficiency may not be considered a risk factor for osseointegrated implant failure in jaw bone. (C) 2011 American Association of Oral and Maxillofacial Surgeons J Oral Maxillofac Surg 69:1911-1918, 2011