A microtomografia computadorizada (uCT) é uma técnica de ensaio não destrutivo, frequentemente utilizada no estudo da estrutura interna de ossos, com uma resolução espacial da ordem de mícrons. Neste trabalho, seis pares de amostras ósseas (fêmur de rato) foram estudados através da uCT. Os ensaios foram conduzidos na presença ou não de filtros de alumínio (espessura de 0,25; 0,50 e 0,75 mm), utilizando-se três níveis de resolução (33,3; 15,0 e 9,5 um). Os parâmetros de arquitetura óssea BS (área óssea da amostra), BV (volume ósseo da amostra), TS (área superficial da amostra), TV (volume da amostra), BV/TV (razão entre o volume ósseo e o volume da amostra), BS/BV (razão entre a área óssea da amostra e o volume ósseo da amostra), Tb.N (densidade trabecular), Tb.Th (espaçamento entre as trabéculas), Tb.Sp (separação trabecular), conectividade e anisotropia foram determinados através das análises em duas (2D) e/ou três (3D) dimensões. A comparação entre os valores dos parâmetros obtidos através dessas análises foi realizada através do teste t pareado e da correlação de Pearson. Com base nos resultados, foi possível determinar a influência da resolução da imagem na qualidade dos parâmetros da arquitetura óssea obtidos através das análises 2D e/ou 3D. Os dados mostram que a presença de filtro de alumínio também afeta a qualidade desses parâmetros. Assim, os melhores resultados são obtidos com resolução máxima e filtro de alumínio com espessura de 0,25 ou 0,50 mm. / X-Ray Computed Microtomography (uCT) is a nondestructive technique used to study the internal structure of bones with a spatial resolution of the order of microns. In this study, six pairs of bone samples (femur mouse) were studied by uCT. The tests were conducted in the absence or presence of aluminum filters (thickness of 0.25, 0.50 and 0.75 mm), using three different resolution levels: 33.3, 15.0 and 9.5 um. The bone architecture parameters BS (surface area of the trabecular bone), BV (bone volume of the sample), TS (surface area of the sample), TV (sample volume), BV/TV (bone volume fraction), BS/BV (ratio bone surface and volume), Tb.N (trabecular density), Tb.Th (trabecular spacing), Tb.Sp (trabecular separation), connectivity and anisotropy were determined by 2D and/or 3D analysis. The comparison between the values of the parameters obtained in these analysis was performed using the t test and Pearson correlation. Based on the results it was possible to determine the influence of image resolution on the quality of the bone architecture parameters obtained in the 2D and/or 3D analysis. The data also show that the presence of aluminum filter affects the quality of these parameters. Thus, the best results are obtained with maximum resolution and aluminum filter with a thickness of 0.25 or 0.50 mm.

A microtomografia computadorizada (uCT) é uma técnica de ensaio não destrutivo, frequentemente utilizada no estudo da estrutura interna de ossos, com uma resolução espacial da ordem de mícrons. Neste trabalho, seis pares de amostras ósseas (fêmur de rato) foram estudados através da uCT. Os ensaios foram conduzidos na presença ou não de filtros de alumínio (espessura de 0,25; 0,50 e 0,75 mm), utilizando-se três níveis de resolução (33,3; 15,0 e 9,5 um). Os parâmetros de arquitetura óssea BS (área óssea da amostra), BV (volume ósseo da amostra), TS (área superficial da amostra), TV (volume da amostra), BV/TV (razão entre o volume ósseo e o volume da amostra), BS/BV (razão entre a área óssea da amostra e o volume ósseo da amostra), Tb.N (densidade trabecular), Tb.Th (espaçamento entre as trabéculas), Tb.Sp (separação trabecular), conectividade e anisotropia foram determinados através das análises em duas (2D) e/ou três (3D) dimensões. A comparação entre os valores dos parâmetros obtidos através dessas análises foi realizada através do teste t pareado e da correlação de Pearson. Com base nos resultados, foi possível determinar a influência da resolução da imagem na qualidade dos parâmetros da arquitetura óssea obtidos através das análises 2D e/ou 3D. Os dados mostram que a presença de filtro de alumínio também afeta a qualidade desses parâmetros. Assim, os melhores resultados são obtidos com resolução máxima e filtro de alumínio com espessura de 0,25 ou 0,50 mm. / X-Ray Computed Microtomography (uCT) is a nondestructive technique used to study the internal structure of bones with a spatial resolution of the order of microns. In this study, six pairs of bone samples (femur mouse) were studied by uCT. The tests were conducted in the absence or presence of aluminum filters (thickness of 0.25, 0.50 and 0.75 mm), using three different resolution levels: 33.3, 15.0 and 9.5 um. The bone architecture parameters BS (surface area of the trabecular bone), BV (bone volume of the sample), TS (surface area of the sample), TV (sample volume), BV/TV (bone volume fraction), BS/BV (ratio bone surface and volume), Tb.N (trabecular density), Tb.Th (trabecular spacing), Tb.Sp (trabecular separation), connectivity and anisotropy were determined by 2D and/or 3D analysis. The comparison between the values of the parameters obtained in these analysis was performed using the t test and Pearson correlation. Based on the results it was possible to determine the influence of image resolution on the quality of the bone architecture parameters obtained in the 2D and/or 3D analysis. The data also show that the presence of aluminum filter affects the quality of these parameters. Thus, the best results are obtained with maximum resolution and aluminum filter with a thickness of 0.25 or 0.50 mm.

Submitted by RICARDO DE PAULA DE ALMEIDA null (ricardo_edfisica@outlook.com) on 2017-09-05T19:40:32Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Ricardo de Paula de Almeida_ Corrigida.pdf: 1537601 bytes, checksum: 7c006e1b262a9101de58abe1ee699b5f (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-09-05T19:57:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 almeida_rp_me_araca.pdf: 1537601 bytes, checksum: 7c006e1b262a9101de58abe1ee699b5f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-05T19:57:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 almeida_rp_me_araca.pdf: 1537601 bytes, checksum: 7c006e1b262a9101de58abe1ee699b5f (MD5) Previous issue date: 2017-07-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A diminuição de massa óssea concomitante à progressão da idade resulta em maior incidência de fraturas, devido a mudanças microarquiteturais que são determinantes importantes para a qualidade óssea. Concomitantemente, mecanismos moleculares que agem na manutenção celular como a autofagia podem estar relacionados ao “turnover” ósseo no período do envelhecimento, sendo estes mecanismos relacionados ao processo de osteopenia/osteoporose. Neste estudo foram avaliados os efeitos do treinamento de força (TF) na microestrutura do colo do fêmur de ratas Wistar adultas (7 meses) e velhas (21 meses) submetidas ou não ao programa de exercício físico e distribuídas nos grupos: adultas não exercitadas (A/NEX); adultas exercitadas (A/EX); velhas não exercitadas (V/NEX) e velhas exercitadas (V/EX). O treinamento de força foi realizado utilizando-se escada com carga atrelada à cauda dos animais; 3 vezes por semana durante período de 120 dias. Resultados obtidos por microtomografia computadorizada (μCT) após este período demonstraram que o TF foi capaz de aumentar a espessura (Ct. Th (mm); V/EX vs A/EX p = 0,7863), momento polar de inércia médio (pMOI (mm4); A/NEX vs A/EX p = 0,0362; V/NEX vs V/EX p = 0,0032) e reduzir a porosidade da região cortical do colo do fêmur (Ct. Po (%); V/NEX vs V/EX p = 0,0406), causando aumento na área cortical total (Tt.Ar (mm²); V/NEX vs V/EX p = 0,0406). No osso trabecular notou-se maior fração do volume ósseo (BV/TV (%); V/NEX vs V/EX p = 0,006); espessura trabecular (Tb.Th (mm); V/NEX vs V/EX p = 0,0069; V/EX vs A/EX p<0,0001); número de trabéculas (Tb.N (1/mm) V/NEX vs V/EX p = 0,0004) e grau de anisotropia ( DA V/NEX vs V/EX p = 0,0088). Estas modificações resultaram em redução do espaçamento trabecular (Tb.Sp (mm) V/EX vs A/EX p = 0,0382) e porosidade trabecular (Tb.Po (%) V/NEX vs V/EX p = 0,0006). Além destes parâmetros da estrutura cortical e trabecular, foram avaliados: capacidade de carregamento voluntário máximo (CCVM); peso corporal, do útero e do tecido adiposo retroperitoneal; biomarcadores para fosfatase alcalina plasmática (FAL) e fosfatase ácida resistente à tartarato sérica (TRAP); densidade mineral óssea areal (DMOa), Western blot para beclina-1, LC3, sequestossoma-1/p62 (SQSTM-1/p62), AKT, ERK1//2, pAKT (Ser473), pERK (Thr202/ Tyr204); e imunoistoquímica (IHQ) para RUNX-2, FAL, TRAP, Osteocalcina (OCN) e beclina-1. As dosagens plasmáticas evidenciaram aumento na atividade da FAL após a realização do TF (A/NEX vs A/EX p = 0,0002). Concentrações plasmáticas de TRAP não apresentaram alterações significantes. Análises de marcadores autofágicos mostraram maior expressão para beclina-1 em A/EX e V/EX. LC3 também obteve elevada expressão em A/EX, mas em V/EX sua expressão foi menor. A expressão de SQSTM1/p62 foi reduzida após a realização do TF nas ratas A/EX e V/EX. AKT total (t-AKT) e AKT fosforilada (pAKT-Ser473) demonstrou expressão mais alta em A/EX comparados à A/NEX. Por outro lado, em V/EX, a fosforilação foi reduzida em Ser473 quando comparados à V/NEX, mas t-AKT permaneceu inalterada em ambos. Resultados para ERK1/2 demonstraram redução na expressão em A/EX comparados à A/NEX, mas em V/EX sua expressão foi melhorada comparados à V/NEX. A fosforilação de ERK em Thr202 foi aumentada em A/EX em relação à A/NEX, mas em ratas velhas não houveram modificações. No sítio Tyr204 também houve elevada fosforilação em A/EX comparados à A/NEX, mas foi reduzida em V/EX comparados à V/NEX. A imunomarcação de RUNX-2, FAL, OCN e beclina-1 foi menor em V/NEX mas em V/EX a marcação aumentou assemelhando -se à A/EX. TRAP, elevada em V/NEX, mostrou -se reduzida em V/EX. Em suma, neste estudo nós demonstramos a atuação do TF no metabolismo ósseo de ratas no período da periestropausa com resposta integrada entre exercício e idade. Este estudo também demonstrou que proteínas importantes relacionadas à regulação autofágica e metabolismo ósseo podem ser potencialmente alteradas pelo TF. Nossos resultados evidenciam atuação do TF na manutenção da massa óssea mostrando que essa modalidade de exercício pode prevenir e/ou diminuir danos causados pela osteoporose durante o estágio do envelhecimento. / The decrease in bone mass concomitant with the progression of age results in a higher incidence of fractures, due to microarchitectural changes that are important determinants of bone quality. Concomitantly, molecular mechanisms that act in cellular maintenance such as autophagy may be related to bone turnover in the aging period, and these mechanisms are related to the osteopenia/osteoporosis process. In this study were evaluated, the effects of strength training (ST) on the femoral neck microstructure of adult (7 months) and old (21 months) female Wistar rats submitted or not to the physical exercise program and distributed in the following groups: non-exercised adult groups (A/NEX); exercised adults (A/EX); non-exercised old (O/NEX) and old exercised (O/EX). Strength training was performed using a ladder with load attached to the tail of the animals; 3 times a week for a period of 120 days. Results obtained by computerized microtomography (μCT) after this period demonstrated that the ST was able to increase the thickness (Ct.Th (mm), O/EX vs A/EX p = 0.7863), mean polar moment of inertia (mm4), A/NEX vs A/EX p = 0.0362, O/NEX vs O/EX p = 0.0032) and reduce the porosity of the cortical region of the femoral neck (Ct Po (%); O/NEX vs O/EX p = 0.0406), causing increase in the total cortical area (Tt.Ar (mm²); O/NEX vs O/EX p = 0.0406). In trabecular bone, a higher fraction of bone volume was observed (BV / TV (%), O/NEX vs O/EX p = 0.006); (Tb.Th (mm); O/NEX vs O/EX p = 0.0069; O/EX vs A/EX p <0.0001); number of trabeculae (Tb.N (1/mm) O/NEX vs O/EX p = 0.0004) and degree of anisotropy (DA O/NEX vs O/EX p = 0.0088). These changes resulted in a reduction in trabecular spacing (Tb.Sp (mm) O/EX vs A/EX p = 0.0382) and trabecular porosity (Tb.Po (%) O/NEX vs O/EX p = 0.0006 ). In addition to these parameters of the cortical and trabecular structure, the following were evaluated: maximum voluntary carrying capacity (MVCC); body weight, uterus and retroperitoneal adipose tissue; biomarkers for plasmatic alkaline phosphatase (ALP) and serum tartrate resistant acid phosphatase (TRAP); Western blot for beclin-1, LC3, sequestosome-1/p62 (SQSTM-1 / p62), AKT, ERK1/2, pAKT (Ser473), pERK (Thr202/Tyr204) and immunohistochemistry (IHC) for RUNX-2, ALP, TRAP, osteocalcin (OCN) and beclin-1. Plasma dosages showed an increase in ALP activity after ST (A/NEX vs A/EX p = 0.0002). Plasmatic concentrations of TRAP did not show significant alterations. Analyzes of autophagic markers showed higher expression for beclin-1 in A/EX and O/EX. LC3 also had higher expression in A/EX, but in O/EX its expression was lower. Expression of SQSTM1/p62 was reduced after ST in the A/EX and O/EX rats. Total AKT (t-AKT) and phosphorylated AKT (pAKT-Ser473) demonstrated higher expression in A/EX compared to A/NEX. On the other hand, in O/EX, phosphorylation was reduced in Ser473 when compared to O/NEX, but t-AKT remained unchanged in both. Results for ERK1/2 demonstrated reduction in A/EX expression compared to A/NEX, but in O/EX their expression was improved compared to O/NEX. ERK phosphorylation in Thr202 was increased in A/EX relative to A/NEX, but in old rats there were no changes. At the Tyr204 site there was also high A/EX phosphorylation compared to A/NEX, but was reduced in O/EX compared to O/NEX. Immunostaining of RUNX-2, FAL, OCN and beclin-1 was lower in O/NEX but in O/EX the labeling increased resembling A/EX. TRAP, high in O/NEX, was reduced in O/EX. In summary, in this study we demonstrated the action of ST in bone metabolism of rats in periestropause period with integrated response between exercise and age. This study also demonstrated that important proteins related to autophagic regulation and bone metabolism may be potentially be altered by ST. Our results demonstrate the role of ST in maintaining bone mass, showing that this exercise modality can prevent and/or reduce osteoporosis damage during the aging stage.

A qualidade óssea em grandes animais é avaliada pela densidade mineral óssea (DMO) utilizando a técnica de densitometria óptica em imagens radiográficas; o objetivo desse trabalho foi avaliar e comparar a qualidade óssea baseada na microarquitetura de uma forma inédita. Foram selecionados 20 bovinos, 10 da raça Canchim e 10 da raça Nelore, com controle dos processos biológicos e bioquímicos do nascimento até o abate aos 24 meses de idade, antes de entrarem na fase adulta. O osso metatarsal foi escolhido por suportar maior carga e amostras da diáfise do osso cortical seco foram obtidas. A avaliação da estrutura cristalina de ossos metatarsais secos foi realizada utilizando difração de raios X com a aplicação do método de refinamento de Rietveld, avaliando parâmetros de rede, tamanho de cristalito e microdeformação. A técnica de nanoindentação permitiu avaliar os módulos de elasticidade e valores de nanoindentação. A composição química razão cálcio e fósforo do material, resistência à deformação plástica, valores de microdureza, e imagens de microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica foram realizadas. A comparação entre os resultados das duas raças, Canchim e Nelore, dos valores de parâmetros de rede da estrutura cristalina da hidroxiapatita, tamanho de cristalito, microdeformações, relação cálcio e fósforo, microdurezas Vickers/Knoop, nanodureza Vickers e módulo de elasticidade indicaram que a qualidade óssea das raças Canchim e Nelore é estatisticamente semelhante para 30% dos parâmetros estudados e que para os demais 70% dos parâmetros estudados não há semelhança. / The bone quality in large animals is evaluated by bone mineral density (BMD) using the optical densitometry technique in radiographic images; The objective of this study was to evaluate and compare bone quality based on microarchitecture unpublished. Twenty bovines were selected, 10 from the Canchim breed and 10 from the Nelore breed, with control of the biological and biochemical processes from birth to slaughter at 24 months of age, before entering adulthood. The metatarsal bone was chosen because it supported higher load and samples of the diaphysis of the dry cortical bone were obtained. The evaluation of the crystalline structure of dry metatarsal bones was performed using X - ray diffraction with the application of the Rietveld refinement method, evaluating network parameters, crystallite size and microdeformation. The nanoindentation technique allowed to evaluate the modulus of elasticity and nanoindentation values. The chemical composition calcium and phosphorus ratio of the material, resistance to plastic deformation, values of microhardness, and scanning electron microscopy images and optical microscopy were performed. The comparison between the results of the two races, Canchim and Nelore, of the network parameter values of the hydroxyapatite crystal structure, crystallite size, microdeformations, calcium and phosphorus ratio, Vickers/Knoop microhardness, Vickers nanodness and modulus of elasticity indicated that Quality of the Canchim and Nelore races is statistically similar for 30% of the studied parameters and that for the ofter 70% of the studied parameters there is no similarity.

A qualidade óssea em grandes animais é avaliada pela densidade mineral óssea (DMO) utilizando a técnica de densitometria óptica em imagens radiográficas; o objetivo desse trabalho foi avaliar e comparar a qualidade óssea baseada na microarquitetura de uma forma inédita. Foram selecionados 20 bovinos, 10 da raça Canchim e 10 da raça Nelore, com controle dos processos biológicos e bioquímicos do nascimento até o abate aos 24 meses de idade, antes de entrarem na fase adulta. O osso metatarsal foi escolhido por suportar maior carga e amostras da diáfise do osso cortical seco foram obtidas. A avaliação da estrutura cristalina de ossos metatarsais secos foi realizada utilizando difração de raios X com a aplicação do método de refinamento de Rietveld, avaliando parâmetros de rede, tamanho de cristalito e microdeformação. A técnica de nanoindentação permitiu avaliar os módulos de elasticidade e valores de nanoindentação. A composição química razão cálcio e fósforo do material, resistência à deformação plástica, valores de microdureza, e imagens de microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica foram realizadas. A comparação entre os resultados das duas raças, Canchim e Nelore, dos valores de parâmetros de rede da estrutura cristalina da hidroxiapatita, tamanho de cristalito, microdeformações, relação cálcio e fósforo, microdurezas Vickers/Knoop, nanodureza Vickers e módulo de elasticidade indicaram que a qualidade óssea das raças Canchim e Nelore é estatisticamente semelhante para 30% dos parâmetros estudados e que para os demais 70% dos parâmetros estudados não há semelhança. / The bone quality in large animals is evaluated by bone mineral density (BMD) using the optical densitometry technique in radiographic images; The objective of this study was to evaluate and compare bone quality based on microarchitecture unpublished. Twenty bovines were selected, 10 from the Canchim breed and 10 from the Nelore breed, with control of the biological and biochemical processes from birth to slaughter at 24 months of age, before entering adulthood. The metatarsal bone was chosen because it supported higher load and samples of the diaphysis of the dry cortical bone were obtained. The evaluation of the crystalline structure of dry metatarsal bones was performed using X - ray diffraction with the application of the Rietveld refinement method, evaluating network parameters, crystallite size and microdeformation. The nanoindentation technique allowed to evaluate the modulus of elasticity and nanoindentation values. The chemical composition calcium and phosphorus ratio of the material, resistance to plastic deformation, values of microhardness, and scanning electron microscopy images and optical microscopy were performed. The comparison between the results of the two races, Canchim and Nelore, of the network parameter values of the hydroxyapatite crystal structure, crystallite size, microdeformations, calcium and phosphorus ratio, Vickers/Knoop microhardness, Vickers nanodness and modulus of elasticity indicated that Quality of the Canchim and Nelore races is statistically similar for 30% of the studied parameters and that for the ofter 70% of the studied parameters there is no similarity.