Efectos de la concentración y calidad de las proteínas dietarias sobre la calidad ósea de la diáfisis femoral de la rata asociados con el crecimiento / Growth-dependent effects of dietary protein concentration and quality on the biomechanical properties of the diaphyseal rat femur

Objetivos Este estudio compara los efectos sobre las propiedades morfométricas y biomecánicas de la diáfisis femoral de ratas en edad de crecimiento de dos proteínas dietarias, caseína (C) y gluten de trigo (G), que muestran características biológicas diferentes, ofrecidas en concentraciones crecientes en las dietas utilizadas. Material y métodos Ratas hembras fueron alimentadas entre los días 30 y 90 de sus vidas con una de diez dietas que contenían concentraciones diferentes (5-30%) de C y G (Controles = C al 20%). Se estimaron las propiedades biomecánicas estructurales de la parte media de la diáfisis del fémur derecho mediante la prueba mecánica de flexión a tres puntos calculándose, además, algunos indicadores de las propiedades biomecánicas del material óseo. Resultados Los tratamientos afectaron al peso corporal y a la talla, con valores más elevados en aquellas ratas alimentadas con la dieta C al 20%. Las dietas conteniendo G afectaron en forma negativa a ambos parámetros. Los cambios en la geometría de la sección transversal (áreas de la sección transversal de la parte media de la diáfisis y cortical, volumen del fémur y momento rectangular de inercia) mostraron una correlación positiva con la concentración de C en las dietas, mientras que fueron severa y negativamente afectados por la presencia de G en las mismas. Se observaron comportamientos similares en las propiedades estructurales del hueso (carga o resistencia a fractura, punto de cesión, rigidez diafisaria y absorción de energía durante el período elástico). Cuando los valores de rigidez y resistencia diafisarias fueron normalizados por el peso corporal, desaparecieron las diferencias. Los indicadores de la calidad biomecánica del material óseo (módulo de elasticidad, estrés elástico (..) (AU)

Objectives This study compares the effects of feeding growing rats with increasing concentrations of casein (C) and wheat gluten (G), proteins that show different biological qualities, on the morphometrical and biomechanical properties of the femoral diaphysis. Materials and methods Female rats were fed with one of ten diets containing different concentrations (5-30%) of C and G between the 30th and 90th days of life (Control=C-20%). Biomechanical structural properties of the right femur middiaphysis were estimated using a 3-point bending mechanical test with calculation of some indicators of bone material properties. Results Body weight and length were affected by treatments, values being highest in rats fed the C-20% diet. G diets affected negatively both parameters. Changes in cross-sectional geometry (mid-diaphyseal cross-sectional and cortical areas, femoral volume, and rectangular moment of inertia) were positively related to the C content of the diet, while they were severely and negatively affected by G diets. Similar behaviors were observed in the bone structural properties (fracture load, yielding load, diaphyseal stiffness and elastic energy absorption). When values of strength and stiffness were normalized for body weight, the differences disappeared. The bone material quality indicators (elastic modulus, yielding stress, elastic energy absorption/volume) did not differ significantly among all studied groups. Femoral calcium concentration in ashes was not significantly different among groups. Conclusion The clear differences in strength and stiffness of bone beams induced by dietary protein concentration and quality seemed to be the result of an induced subnormal gain in bone structural properties as a consequence of a correlative subnormal gain in bone growth and mass, yet not in bone material properties (AU)

Growth-dependent effects of dietary protein concentration and quality on the biomechanical properties of the diaphyseal rat femur.

OBJECTIVES: This study compares the effects of feeding growing rats with increasing concentrations of casein (C) and wheat gluten (G), proteins that show different biological qualities, on the morphometrical and biomechanical properties of the femoral diaphysis. MATERIALS AND METHODS: Female rats were fed with one of ten diets containing different concentrations (5-30%) of C and G between the 30th and 90th days of life (Control=C-20%). Biomechanical structural properties of the right femur middiaphysis were estimated using a 3-point bending mechanical test with calculation of some indicators of bone material properties. RESULTS: Body weight and length were affected by treatments, values being highest in rats fed the C-20% diet. G diets affected negatively both parameters. Changes in cross-sectional geometry (mid-diaphyseal cross-sectional and cortical areas, femoral volume, and rectangular moment of inertia) were positively related to the C content of the diet, while they were severely and negatively affected by G diets. Similar behaviors were observed in the bone structural properties (fracture load, yielding load, diaphyseal stiffness and elastic energy absorption). When values of strength and stiffness were normalized for body weight, the differences disappeared. The bone material quality indicators (elastic modulus, yielding stress, elastic energy absorption/volume) did not differ significantly among all studied groups. Femoral calcium concentration in ashes was not significantly different among groups. CONCLUSION: The clear differences in strength and stiffness of bone beams induced by dietary protein concentration and quality seemed to be the result of an induced subnormal gain in bone structural properties as a consequence of a correlative subnormal gain in bone growth and mass, yet not in bone material properties.

Long-term exposure to hypobaric hypoxia in rat affects femur cross-sectional geometry and bone tissue material properties.

Hypoxia leads to an increase in erythropoiesis, which induces hypertrophy of the erythropoietic marrow and may induce bone resorption. This study investigates the effect of chronic hypobaric hypoxia (simulated high altitude, SHA) on the biomechanics of rat femurs by mechanical tests of diaphyseal stiffness and strength and calculation of some indicators of bone material properties. Adult female rats were exposed to SHA (5500 m, 23.5h/d for 60 d =HX rats; NX=normoxic). This treatment induced reticulocytosis and polycythemia. Bone mineral content did not differ between NX and HX rats at the end of the study. To determine cortical bone mechanical properties, the right femur was assessed using a 3-point bending test. Endosteum and periosteum moved away from the central axis in HX rats as deduced by an increase in the cross-sectional moment of inertia. The two indicators of bone material properties, the elastic modulus and stress at the yielding point, were significantly reduced. However, the strength of the femur as an intact organ ("load capacity" parameters) was not compromised by exposure to SHA. It is thus proposed that the negative effect of SHA on bone material quality was completely offset by an improvement in diaphyseal cross-sectional design, thus allowing a normal biomechanical response to bending of the femur as a whole.

Depressed plasma erythropoietin levels in rats with hemodynamically-mediated acute renal failure

Ratas adultas hembra de la cepa Wistar fueron inyectadas con metahemoglobina (M-Hb), (125 mg/Kg de peso corporal) con el propósito de inducir un primer episodio de insuficiencia renal aguda mediada hemodinámicamente (HMARF). Luego de once días de este tratamiento, un grupo de ratas fue inyectado nevamente con M-Hb con el fin de provocar un segundo episodio de HMARF. La evolución de la función exocrina renal, los estudios plasmáticos y renalaes de inmunoeritropoyetina (iEpo), en condiciones de normoxia e hipoxia, fueron determinados en los días 1, 2, 3, 5 y 10 post-M-Hb. La inyección de M-Hb provocó: a) aumentos transitorios en la concentración plasmática de urea, excreción fracción de sodio y volumen urinario, y b) una significativa disminución de las osmolalidad urinaria. En relación con las determinaciones citadas, los mayores efectos ocurrieron luego de la primera inyección de M-Hb y en el día 5§ post pigmento. El examen histológico mostró infiltración celular intersticial, descamación del epitelio tubular proximal y colapso o dilatación de la luz tubular. El tratamiento con M-Hb disminuyó significativamente los niveles plasmáticos y renales de iEpo en condiciones de normoxia e hipoxia. Las disminuciones observadas fueron más pronunciadas luego de la primera inyección de M-Hb en relación con los valores obtenidos luego del segundo intento de inducir HMARF. Los resultados obtenidos indican la existencia de correlación entre el daño tubular y la producción de Epo en condiciones de normoxia e hipoxia. Estos hallazgos apoyan el concepto de que la producción de Epo está relacionada con la función del tubo proximal del nefron

Depressed plasma erythropoietin levels in rats with hemodynamically-mediated acute renal failure

Ratas adultas hembra de la cepa Wistar fueron inyectadas con metahemoglobina (M-Hb), (125 mg/Kg de peso corporal) con el propósito de inducir un primer episodio de insuficiencia renal aguda mediada hemodinámicamente (HMARF). Luego de once días de este tratamiento, un grupo de ratas fue inyectado nevamente con M-Hb con el fin de provocar un segundo episodio de HMARF. La evolución de la función exocrina renal, los estudios plasmáticos y renalaes de inmunoeritropoyetina (iEpo), en condiciones de normoxia e hipoxia, fueron determinados en los días 1, 2, 3, 5 y 10 post-M-Hb. La inyección de M-Hb provocó: a) aumentos transitorios en la concentración plasmática de urea, excreción fracción de sodio y volumen urinario, y b) una significativa disminución de las osmolalidad urinaria. En relación con las determinaciones citadas, los mayores efectos ocurrieron luego de la primera inyección de M-Hb y en el día 5º post pigmento. El examen histológico mostró infiltración celular intersticial, descamación del epitelio tubular proximal y colapso o dilatación de la luz tubular. El tratamiento con M-Hb disminuyó significativamente los niveles plasmáticos y renales de iEpo en condiciones de normoxia e hipoxia. Las disminuciones observadas fueron más pronunciadas luego de la primera inyección de M-Hb en relación con los valores obtenidos luego del segundo intento de inducir HMARF. Los resultados obtenidos indican la existencia de correlación entre el daño tubular y la producción de Epo en condiciones de normoxia e hipoxia. Estos hallazgos apoyan el concepto de que la producción de Epo está relacionada con la función del tubo proximal del nefron (AU)