Examining the Impact of Acute Binge Alcohol Consumption on Trabecular Morphometry and Tensile Strength in Adolescent Sprague Dawley Rat Mandibles / Análisis del Impacto del Consumo Excesivo de Alcohol en la Morfometría Trabecular y la Resistencia a la Tracción en Mandíbulas de Ratas Adolescentes Sprague Dawley

SUMMARY: Underage drinking has become a major public concern having a negative impact on the growth and development of the skeleton. Peak bone mass is attained during adolescence hence the aim of the study was to investigate the effect of acute binge alcohol consumption on trabecular morphometry and tensile strength of the adolescent mandible in the Sprague Dawley (SD) rat. The study comprised of 24 SD rats, aged 7 weeks, placed into either the alcohol-exposed [n=12 (6 males and 6 female)] or pair-fed control group [n=12 (6 male and 6 female)]. The treatment of the groups was as follows; the alcohol exposed group and the pair-fed control were administered a single daily dose of 3 g/kg of 20 % alcohol 3 days a week (alternate days) for 7 days and a caloric equivalent dose of maltose dextrin via oral gavage, respectively. The animals were terminated on day 7 via pentobarbital injection. The mandibles were harvested and scanned using a Nikon XTH 255L 3D-microCT scanner (Nikon Metrology, Leuven, Belgium), and biomechanical tests were done using a Shimadzu universal tensile strength testing machine (China). Following scanning and reconstruction, the trabecular morphometry was assessed using Volume Graphics Studio® software. A 3-point bending test was used to evaluate the tensile strength of the bone. Findings from our study showed changes in some trabecular parameters in the female alcohol-exposed group, while the male groups remained unaffected. No changes in tensile strength were seen when comparing male pair-fed control and alcohol-exposed groups and when comparing female pair-fed control and alcohol-exposed groups. Trabecular and tensile strength differences were observed between the sexes when comparing male pair-fed control and alcohol-exposed groups to female pair-fed control and alcohol-exposed groups. These findings do suggest that acute binge alcohol consumption has detrimental effects on the bone micro-architecture in female alcohol-exposed rats and that differences are seen between the sexes.

El consumo de alcohol entre menores de edad se ha convertido en una importante preocupación pública que tiene un impacto negativo en el crecimiento y desarrollo del esqueleto. La masa ósea máxima se alcanza durante la adolescencia, por lo que el objetivo del estudio fue investigar el efecto del consumo excesivo de alcohol en forma aguda sobre la morfometría trabecular y la resistencia a la tracción de la mandíbula en ratas adolescente Sprague Dawley (SD). El estudio estuvo compuesto por 24 ratas, de 7 semanas de edad, colocadas en el grupo control expuesto al alcohol [n=12 (6 machos y 6 hembras)] y alimentado en parejas [n=12 (6 machos y 6 hembras)]. El tratamiento de los grupos fue el siguiente; al grupo expuesto al alcohol y al control alimentado en parejas se les administró una dosis única diaria de 3 g/kg de alcohol al 20 % 3 días a la semana (días alternos) durante 7 días y una dosis equivalente calórica de maltosa dextrina mediante sonda oral, respectivamente. Los animales fueron sacrificados el día 7 mediante inyección de pentobarbital. Las mandíbulas se recolectaron y se escanearon utilizando un escáner 3D-microCT Nikon XTH 255L (Nikon Metrology, Lovaina, Bélgica), y las pruebas biomecánicas se realizaron utilizando una máquina de prueba de resistencia a la tracción universal Shimadzu (China). Después del escaneo y la reconstrucción, la morfometría trabecular se evaluó utilizando el software Volume Graphics Studio®. Se utilizó una prueba de flexión de 3 puntos para evaluar la resistencia a la tracción del hueso. Los hallazgos de nuestro estudio mostraron cambios en algunos parámetros trabeculares en el grupo de hembras expuestas al alcohol, mientras que los grupos de machos no se vieron afectados. No se observaron cambios en la resistencia a la tracción al comparar los grupos control de machos alimentados en parejas y los grupos expuestos al alcohol y al comparar los grupos control de las hembras alimentadas en parejas y los grupos expuestos al alcohol. Se observaron diferencias trabeculares y de resistencia a la tracción entre los sexos al comparar los grupos control de los machos alimentados en parejas y expuestos al alcohol con los grupos de control de hembras alimentadas en parejas y expuestas al alcohol. Estos hallazgos sugieren que el consumo excesivo de alcohol tiene efectos perjudiciales sobre la microarquitectura ósea en ratas hembras expuestas al alcohol y que se observan diferencias entre los sexos.

Effect of a Dose-Dependent Administration of Binge Alcohol on the Mandible in the Adolescent Sprague Dawley Rat / Efecto de una Administración Dosis-Dependiente de Alcohol en Exceso en la Mandíbula de la Rata Sprague Dawley Adolescente

SUMMARY: Binge drinking in adolescents has a negative effect on the developing skeleton and the attainment of peak bone mass. Our study aimed to examine the effect of binge drinking on the growth and functional integrity of the adolescent Sprague Dawley rat mandible and to determine if a dosage of 1.5 g/kg is sufficient to produce a binge-model of consumption. A total of eight 7-week-old adolescent (male) Sprague Dawley rats were randomly placed into 4 groups with two rats each: 1-week alcohol-exposed rats, 1-week pair- fed control rats, 4-week alcohol-exposed rats and 4-week pair-fed control rats. The alcohol exposed groups were administered a single daily dose via oral gavage of 1.5 g/kg of 20 % alcohol 3 days a week (alternate days) for 7 or 28 days. The pair-fed control groups were administered a caloric equivalent dose of maltose dextrin via oral gavage on the same days as the alcohol-exposed rats. The one-week alcohol exposed, and control rats were terminated on day 7 and the four-week alcohol exposed and control rats on day 28. The mandibles were dissected out and osteometric measurements determined using a digital vernier caliper. Bones were scanned using a 3D-microCT scanner (Nikon XTH 255L). Biomechanical tests were done using a Shimadzu universal testing machine. Differences observed were regarding mandibular osteometry, which showed a reduced height in the central portion of the alveolar bone (Al'-Me), and an increase in the height of the condylar head (Cd-Ag) in the 1-week alcohol-exposed rats when compared to the 1-week pair-fed control rats. No other differences were noted. Lack of significant changes seen between the alcohol and pair-fed control groups in both acute binge and chronic binge exposed rats is likely due to the low dose of alcohol administered to the rats in the study thus a higher dose is proposed.

El consumo excesivo de alcohol en adolescentes tiene un efecto negativo en el desarrollo del esqueleto y en la consecución de la masa ósea máxima. Nuestro estudio tuvo como objetivo examinar el efecto del consumo excesivo de alcohol sobre el crecimiento y la integridad funcional de la mandíbula de la rata adolescente Sprague Dawley y determinar si una dosis de 1,5 g/kg es suficiente para producir un modelo de consumo compulsivo. Un total de ocho ratas Sprague Dawley adolescentes (machos) de 7 semanas de edad se colocaron aleatoriamente en 4 grupos con dos ratas cada uno: ratas expuestas al alcohol durante 1 semana, ratas de control alimentadas en parejas durante 1 semana, ratas expuestas al alcohol durante 4 semanas, y ratas de control alimentadas en parejas durante 4 semanas. A los grupos expuestos al alcohol se les administró una dosis única diaria mediante sonda oral de 1,5 g/kg de alcohol al 20 % 3 días a la semana (días alternos) durante 7 o 28 días. A los grupos de control alimentados por parejas se les administró una dosis calórica equivalente de maltosa dextrina mediante sonda oral los mismos días que a las ratas expuestas al alcohol. Las ratas expuestas al alcohol durante una semana, las ratas de control al día 7, las ratas expuestas al alcohol durante cuatro semanas y las ratas de control al día 28. Se diseccionaron las mandíbulas y se determinaron las mediciones osteométricas utilizando un calibre vernier digital. Los huesos se escanearon utilizando un escáner 3D-microCT (Nikon XTH 255L). Las pruebas biomecánicas se realizaron utilizando una máquina de pruebas universal Shimadzu. Las diferencias observadas se relacionaron con la osteometría mandibular, que mostró una altura reducida en la porción central del hueso alveolar (Al'-Me) y un aumento en la altura de la cabeza condilar (Cd-Ag) en las ratas expuestas al alcohol durante una semana, en comparación con las ratas control alimentadas en parejas durante una semana. No se observaron otras diferencias. La falta de diferencias significativas entre los grupos de alcohol y de control alimentados en parejas expuestas a ebriedad aguda y ebriedad crónica, probablemente se deba a la baja dosis de alcohol administrada a las ratas en el estudio, por lo que se propone una dosis más alta.

The Effects of Acute Binge Alcohol Consumption on the Trabecular Morphometry and Tensile Strength of Adolescent Sprague Dawley Rat Femora

SUMMARY: Excessive alcohol consumption adversely affects bone metabolism, thus resulting in reduced bone length, density, and strength. Moreover, these deficits in bone density and strength are likely to increase the risk of fragility fractures and the early onset of osteoporosis. While excessive alcohol consumption is an established risk factor for osteoporotic fractures, there remains a dearth of information in literature about bone effects of binge alcohol consumption in adolescents. Therefore, our study aimed to examine the effects of acute binge alcohol consumption on the adolescent bone micro-architecture and tensile strength. Twelve male Sprague Dawley rats aged 7 weeks were randomly placed in 2 groups: alcohol (n =6), receiving alcohol (3g/kg) and pair-fed control (n = 6), receiving an isocaloric equivalent of maltose dextrin via oral gavage for 3 days in one week (on alternative days). The femora were dissected and scanned using a Micro-Focus X-ray Computed Tomography (3D-µCT). Following reconstruction, trabecular morphometry was assessed in both the proximal and distal epiphysis, using a Volume Graphics Studio® software. A three-point bending test was employed to examine the effect of alcohol on the tensile strength of the bone. Results showed trabeculae parameters to be affected in the distal epiphysis of the femur, while in the proximal epiphysis it remained unaffected. Tensile strength parameters were also not affected by the consumption of alcohol. These findings may suggest that acute binge alcohol consumption has detrimental effects on the bone micro-architecture specific to the distal epiphysis.

El consumo excesivo de alcohol afecta negativamente al metabolismo óseo, lo que resulta en una reducción de la longitud, densidad y resistencia de los huesos. Además, es probable que estos déficits en la densidad y la fuerza ósea aumenten el riesgo de fracturas por fragilidad y la aparición temprana de osteoporosis. Si bien el consumo excesivo de alcohol es un factor de riesgo establecido para las fracturas osteoporóticas, existe escasa información en la literatura sobre los efectos óseos del consumo excesivo de alcohol en adolescentes. Por lo tanto, nuestro estudio tuvo como objetivo examinar los efectos del consumo excesivo de alcohol en la microarquitectura ósea y la resistencia a la tracción e n ratas adolescentes. Doce ratas macho Sprague Dawley de 7 semanas de edad se colocaron aleatoriamente en 2 grupos: alcohol (n = 6), que recibieron alcohol (3 g/kg) y control (n = 6), que recibieron un equivalente isocalórico de maltosa dextrina mediante sonda oral, durante 3 días en una semana (en días alternos). Los fémures se diseccionaron y escanearon mediante una tomografía computarizada de rayos X con microenfoque (3D-mCT). Después de la reconstrucción, se evaluó la morfometría trabecular tanto en la epífisis proximal como en la distal, utilizando un software Volume Graphics Studio®. Se empleó una prueba de flexión de tres puntos para examinar el efecto del alcohol sobre la resistencia a la tracción del hueso. Los resultados mostraron que los parámetros de las trabéculas se vieron afectados en la epífisis distal del fémur, mientras que en la epífisis proximal no se observaron afectados. Los parámetros de resistencia a la tracción tampoco se vieron afectados por el consumo de alcohol. Estos hallazgos pueden sugerir que el consumo excesivo de alcohol tiene efectos perjudiciales sobre la microarquitectura ósea específica de la epífisis distal del hueso.

Intrauterine alcohol exposure disturbs trabecular morphology in the Sprague Dawley rat humerus epiphysis up to 3- weeks postnatally / La exposición al alcohol intrauterino altera la morfología trabecular en la epífisis del húmero de la rata Sprague Dawley hasta 3 semanas después del nacimiento

SUMMARY: Gestational alcohol exposure inhibits neurological as well as bone growth and development both in fetal and postnatal life. Stunted stature, osteoporosis and fractures in adult life are some of the adverse effects. While the impact of intrauterine alcohol on the brain has been extensively investigated, studies on the effects on bone are relatively few. Therefore, our study aimed to examine the impact of prenatal alcohol exposure on bone microarchitecture in 3-week-old rats using Micro-focus X-Ray Computed Tomography (Micro CT). Time mated pregnant Sprague Dawley dams (13) were randomly placed into 3 groups: ethanol (n=5), saline control (n=5) and untreated control (n=3). The former 2 groups received treatment with 0.015ml/g of 25.2 % ethanol and 0.9 % saline, respectively, for the first 19 days of gestation. The untreated group received no treatment. The pups remained with their dams until termination at 21 days of age. From each dam, 2 pups were collected resulting in: ethanol (n=10), saline controls (n= 10) and untreated controls (n = 6). The humeri of the pups were dissected and scanned using a 3D-μCT scanner (Nikon XTH 225L) at 15μm resolution. Trabecular and cortical parameters were analysed using Volume Graphics Studio® software following reconstruction. Results showed a decrease in trabecular size, spaces, thickness, and volume. There was a decrease in cortical bone area in the ethanol group compared to the controls. These findings may suggest that osteoporosis and fractures seen as gestational alcohol effects may be due to compromised trabecular structure.

RESUMEN: La exposición al alcohol durante la gestación inhibe el crecimiento y desarrollo neurológico y óseo tanto en la vida fetal como posnatal. Algunos de los efectos adversos incluyen la estatura atrofiada, osteoporosis y fracturas en la vida adulta. Si bien se ha estudiado el impacto del alcohol intrauterino en el cerebro, los estudios sobre los efectos en los huesos son escasos. Por lo tanto, nuestro estudio tuvo como objetivo examinar el impacto de la exposición prenatal al alcohol en la microarquitectura ósea en ratas de 3 semanas de edad utilizando Tomografía Computarizada de Rayos X Micro-focus (Micro CT). Las hembras de Sprague Dawley preñadas con apareamiento temporal (13) se colocaron aleatoriamente en 3 grupos: etanol (n = 5), control de solución salina (n = 5) y control sin tratar (n = 3). Los primeros 2 grupos recibieron tratamiento con 0,015 ml /g de etanol al 25,2 % y solución salina al 0,9 %, respectivamente, durante los primeros 19 días de gestación. El grupo no tratado no recibió tratamiento. Las crías permanecieron con sus madres hasta la terminación a los 21 días de edad. De cada madre, se recolectaron 2 crías que dieron como resultado: etanol (n = 10), controles salinos (n = 10) y controles no tratados (n = 6). Se diseccionaron y escanearon los húmero de las crías usando un escáner 3D-μCT (Nikon XTH 225L) a una resolución de 15 μm. Los parámetros trabeculares y corticales se analizaron utilizando el software Volume Graphics Studio® después de la reconstrucción. Los resultados mostraron una disminución en el tamaño trabecular, los espacios, el grosor y el volumen. Hubo una disminución en el área del hueso cortical en el grupo de etanol en comparación con los controles. Estos hallazgos pueden sugerir que la osteoporosis y las fracturas por causa de los efectos del alcohol gestacional se pueden deber a una estructura trabecular comprometida.

Variations in the configuration of the celiac trunk among South Africans: clinical relevance / Variaciones en la configuración del tronco celíaco en sudafricanos: relevancia clínica

SUMMARY: The celiac trunk is the first major unpaired branch of the abdominal aorta found at the twelfth vertebral level (T12). It gives off branches supplying the spleen, liver and the stomach. However, the branching patterns of the celiac trunk tend to vary by population throughout the world. We sought to investigate the branching patterns of the celiac trunk in a South African Caucasian sample. The celiac trunk was assessed by visual observation in 66 dissected bodies comprised of both males (n= 30) and females (n=36). These samples were obtained at the School of Anatomical Sciences, University of the Witwatersrand, Johannesburg. The celiac trunk arose directly from the abdominal aorta in all cases, with none connected to the superior mesenteric artery. We observed celiac trunk trifurcation in 84.84 % of the sample, although a celiac trunk with four branches was observed in 10.61 %. Bifurcation into the common hepatic and splenic arteries forming a hepatosplenic trunk (2 females) or into the left gastric artery and splenic artery forming a splenogastric trunk (1 male) was also observed. The results are largely comparable with other studies in Caucasians, showing a high rate of celiac trunk trifurcation (above 75 %). Our sample exhibited fewer variations than reported in previous studies worldwide. Therefore, a larger study with more samples may be required in the future to ascertain all the existing celiac trunk branching patterns in the South African Caucasian population.

RESUMEN: El tronco celíaco es la primera rama principal de la parte abdominal de la aorta en el nivel de la duodécima vértebra torácica (T12), con ramas que irrigan el bazo, el hígado y el estómago. Sin embargo a nivel mundial, las ramificaciones del tronco celíaco tienden a variar según la población. En este estudio se investigaron los patrones de ramificación del tronco celíaco en una muestra caucásica sudafricana. El tronco celíaco se analizó mediante observación visual en 66 cuerpos disecados compuestos por hombres (n = 30) y mujeres (n = 36). Estas muestras se obtuvieron en la Facultad de Ciencias Anatómicas de la Universidad de Witwatersrand, Johannesburgo. El tronco celíaco surgió directamente de la parte abdominal de la aorta en todos los casos, sin que ninguno estuviera unido a la arteria mesentérica superior. Se observó trifurcación del tronco celíaco en el 84,84 % de la muestra, aunque en el 10,61 % se observó un tronco celíaco con cuatro ramas. También se observó bifurcación en las arterias hepática y esplénica común formando un tronco hepatoesplénico (2 mujeres) o en la arteria gástrica izquierda y la arteria esplénica formando un tronco esplenogástrico (1 hombre). Los resultados son comparables con otros estudios en caucásicos que muestran una alta tasa de trifurcación del tronco celíaco (mayor al 75%). Nuestra muestra presentó menos variaciones que las reportadas en estudios previos. Por lo tanto, es posible que se requieran estudios más amplios con más muestras en el futuro, para determinar todos los patrones de ramificación del tronco celíaco en la población caucásica sudafricana.