Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O aumento da prevalência da obesidade e osteoporose, bem como a identificação de mecanismos comuns que ligam a osteogênese e a adipogênese, sugerem que a obesidade e osteoporose podem ser distúrbios relacionados, e além disso, ambos podem ter suas origens no início da vida. Em 3 modelos diferentes de plasticidade ontogenética foi observado obesidade na vida adulta. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi investigar o impacto desses 3 modelos, o desmame precoce mecânico (DPM) e o farmacológico (DPF), e a supernutrição neonatal (SN) no tecido ósseo da prole durante o desenvolvimento. Para tanto, 2 experimentos foram realizados. No experimento 1, ratas lactantes foram divididas em 3 grupos: controle - os filhotes tiveram livre acesso ao leite durante toda a lactação; DPM - as mães foram envolvidas com uma atadura nos últimos 3 dias de lactação; DPF - as mães foram tratadas com bromocriptina (0,5 mg/duas vezes/dia) 3 dias antes do desmame padrão. No experimento 2, o tamanho da ninhada foi reduzido para 3 filhotes machos no 3o dia de lactação até o desmame (SN); o grupo controle permaneceu com 10 filhotes durante toda a lactação. Realizou-se absorciometria de raios-x de dupla energia, tomografia computadorizada, microtomografia computadorizada, teste biomecânico e análises séricas. Os dados foram considerados significativos quando P<0,05. No experimento 1, ao desmame, os filhotes DPM e DPF apresentaram menor massa corporal, massa gorda, densidade mineral óssea total (DMO), conteúdo mineral ósseo total (CMO), área óssea e osteocalcina sérica, e maior telopeptídeo carboxi-terminal do colágeno tipo I (CTX-I). O cálcio ionizado sérico foi menor apenas na prole DPM, a 25-hidroxivitamina D (25(OH)D) foi maior e o PTH menor apenas na prole DPF. Aos 180 dias, as proles DPM e DPF apresentaram maior massa corporal, maior massa de gordura visceral, hiperleptinemia, maior 25(OH)D e menor CTX-I. Ambos os grupos apresentaram aumento da DMO total, do CMO, da DMO da coluna vertebral e da área óssea aos 150 e 180 dias de idade. Nas avaliações ósseas individuais, as proles DPM e DPF também apresentaram aumento da DMO do fêmur e da vértebra lombar, da radiodensidade da cabeça femoral e do corpo vertebral; melhora da microarquitetura trabecular óssea e da resistência óssea. No experimento 2, observamos aumento da massa corporal, da massa gorda e da massa magra, do CMO e da área óssea no grupo SN desde o desmame até a idade adulta. Aos 180 dias, a prole SN também apresentou aumento da DMO total, da DMO do fêmur e da vértebra lombar, da radiodensidade da cabeça femoral e do corpo vertebral; melhora da microarquitetura trabecular óssea e da resistência óssea, maior osteocalcina e menor CTX-I. Demonstramos que, apesar de fatores de imprinting opostos, ambos os modelos causam melhora da massa, do metabolismo, da qualidade e da resistência óssea. Porém, parece que este efeito protetor sobre o tecido ósseo não é um resultado direto da programação deste tecido, mas sim consequência das alterações fisiopatológicas da obesidade programada pelos três modelos. / Nutritional changes during critical developmental periods are associated with chronic diseases in adulthood, a phenomenon known as developmental plasticity. Osteogenesis and adipogenesis have common mechanisms. In 3 different models of developmental plasticity, we observed programming for obesity. Thus, the aim of this study was to investigate the impact of these 3 models, mechanical early weaning (MEW), pharmacological early weaning (PEW), and early overnutrition (EO) upon offsprings bone tissue during development. Thus, the present study was divided into two experiments. In experiment 1, lactating rats were separated into 3 groups: control - pups had free access to milk; MEW - dams were involved with a bandage interrupting lactation in the last 3 days; PEW - dams were pharmacologically treated to block prolactin (0.5 mg bromocryptine/twice a day) 3 days before standard weaning. In experiment 2, litter size was adjusted to 3 male rats per litter (EO). Litter containing 10 pups per mother was control. Bone tissue was evaluated by dual-energy X-ray absorptiometry, computed tomography, microcomputed tomography, biomechanical tests and serum analyses. Data significant had P<0.05. In experiment 1, at weaning, MEW and PEW pups presented lower body weight, total body fat, total bone mineral density (BMD), total bone mineral content (BMC), bone area, serum osteocalcin and higher C-terminal cross-linked telopeptide of type I collagen (CTX-I). However, serum ionized calcium was lower only in MEW pups, 25-hydroxyvitamin D was higher and PTH was lower only in PEW pups. In adulthood, MEW and PEW groups presented higher body weight, visceral fat mass, 25-hydroxivitamin D, hyperleptinemia and lower CTX-I. Both groups presented higher total BMD, total BMC, spine BMD and bone area in 150 and 180 days. In individual bone evaluations, MEW and PEW offspring also showed higher femur BMD and fourth lumbar vertebra (L4) BMD, femoral head radiodensity and L4 vertebral body radiodensity, better bone trabecular microarchitecture and bone strength. In experiment 2, EO offspring showed higher body weight, fat mass, lean mass, BMC and bone area from weaning to adulthood. At 180 days, EO offspring also presented higher total BMD, femur BMD, L4 BMD, femoral head and vertebral body radiodensity, better bone trabecular microarchitecture and bone strength, higher osteocalcin and lower CTX-I. The three models lead to obesity and it seems that independent of the imprinting factors, there is a protective effect on bone tissue, which probably occurs as a result of different hormonal changes, that put together with the mechanical effect caused by excess of body fat mass, help us to explain the better bone health observed in these models of obesity.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:16:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoPFN_DISSERT.pdf: 3112782 bytes, checksum: 175f8b00518f556ca96ea9b6dd10eeb7 (MD5) Previous issue date: 2010-02-22 / Bone is a dynamic tissue that is in constant process of remodeling in response to mechanical stress and hormonal changes. This study aimed to understand the relationship between the biochemical changes, which women in the menopausal transition are subject to, and how the use of an alternative therapy with lipoic acid (LA) could influence these changes. The study of double-blind, was carried out in perimenopausal women that underwent a three month treatment with 600 mg of AL compared with another group that received placebo during the same period. This study showed that women had a waist circunference and body mass index above the values recommended by WHO (WC &#8805; 80 cm; BMI > 25kg/m2). Associated with this, these women had increased concentrations of total cholesterol and triglycerides, and borderline LDL (Total Cholesterol > 200mg/dL; Triglycerides > 150mg/dL; LDL >130mg/dL). These changes were not affected by treatment with AL. There were no shifts in liver profile (ALT, AST and GGT), kidney profile (urea, creatinine, total protein and albumin), mineral profile (Total Calcium, Ionized Calcium, Phosphorus and Magnesium) as well in bone markers (osteocalcin, Total Alkaline Phosphatase and Tartrate Resistant Acid Phosphatase) after treatment with LA. The results of the oxidative profile showed that treatment with LA decreased GPx activity (p < 0,01), while for the TBARS, GSH and SOD activity there were no differences. With regard to SOD, this enzyme will submit to be high in the placebo group after 3 months of study (p<0,05). The expression of RANKL mRNA was reduced (p < 0,05) and of RANK increased (p <0.001), after treatment with LA, while the expression of IL-6 and TNF-&#593; genes were no changed. We conclude that women already in the perimenopause stage have changes in lipid profile and body composition that could induce shifts in oxidative and bone metabolism. However, LA treatment has provided an effective effect in the oxidative and bone profile since the earliest markers such as GPx activity and mRNA expression of RANKL, respectively, were reduced associated with no change in SOD activity. These results suggest a beneficial and protective effect of LA, indicating it potential as an alternative treatment to help the to prevent the complications associated with estrogen deficiency / O osso ? um tecido din?mico que est? em constante processo de remodela??o em resposta ao estresse mec?nico e mudan?as hormonais. O presente trabalho teve por objetivo entender a rela??o entre as altera??es bioqu?micas, oxidativas e moleculares em mulheres em transi??o menopausal e a influ?ncia do uso do ?cido lipoico (AL) nessas altera??es. O estudo do tipo duplo-cego, foi realizado com mulheres em perimenopausa submetidas ? um tratamento de 3 meses com 600 mg de AL administrados por via oral em duas doses di?rias, comparadas com um outro grupo que recebeu placebo durante o mesmo per?odo. O presente trabalho mostrou que as mulheres apresentaram uma circunfer?ncia de cintura (CC) e um ?ndice de massa corporal, em m?dia, acima dos valores preconizados pela OMS (CC &#8805; 80 cm; IMC > 25kg/m2). Al?m disso, essas mulheres apresentaram aumento nas concentra??es de colesterol total e triglicer?deos, al?m de valores de LDL pr?ximos do lim?trofe (Colesterol Total > 200mg/dL; Triglicer?deos > 150mg/dL; LDL >130mg/dL). Essas altera??es n?o sofreram influ?ncia do tratamento com AL. N?o foram encontradas altera??es no perfil hep?tico (ALT, AST e GGT) e renal (Ur?ia, Creatinina, Prote?nas Totais e Albumina) das mulheres ap?s o tratamento com AL, bem como no perfil mineral (C?lcio Total, C?lcio Ionizado, F?sforo e Magn?sio) e ?sseo (Osteocalcina, Fosfatase Alcalina Total e Fosfatase ?cida Tartarato Resistente). Os resultados do perfil oxidativo mostraram que o tratamento com AL diminuiu a atividade da enzim?tica da Glutationa Peroxidase (GPx) (p <0,01), enquanto para os par?metros Subst?ncias Reativas ao ?cido Tiobarbit?ricos (SRAT s), Glutationa Reduzida (GSH) e Super?xido Dismutase (SOD) n?o houve diferen?as. A SOD apesentou-se elevada no grupo placebo ap?s os 3 meses de estudo (p<0,05). A express?o do mRNA do RANKL em leuc?citos totais mostrou-se diminu?da (p < 0,05) e do RANK aumentada (p<0,001), ap?s o tratamento com AL, enquanto a express?o dos genes IL-6 e TNF-&#593; n?o apresentou altera??o. Podemos concluir que as mulheres em est?gio de perimenopausa, inicial de defici?ncia estrog?nica, apresentam altera??o no perfil lip?dico e composi??o corporal, e que essas altera??es poderiam estar induzindo altera??es no perfil oxidativo e do metabolismo ?sseo. Entretanto, o tratamento com AL se mostrou eficaz para o perfil oxidativo, bem como ?sseo j? que marcadores precoces como a atividade da GPx e a express?o do mRNA do RANKL, respectivamente, foram reduzidos associada a n?o altera??o na atividade da SOD. Estes resultados sugerem o efeito ben?fico e protetor do AL, indicando-o como uma alternativa para tratamento auxiliar nas complica??es associadas ? defici?ncia estrog?nica

Dados mostram que a estimulação do Sistema Nervoso Simpático (SNS) induz osteopenia via receptor &beta;2-adrenérgico, que é expresso no osso. Porém, um estudo recente demonstrou que camundongos knockouts (KO) para os receptores adrenérgicos &alpha;2A e &alpha;2C (&alpha;2A/&alpha;2C-AR-/-) apresentam alta massa óssea, mesmo com hiperatividade simpática. Além disso, esses camundongos são resistentes à osteopenia induzida pelo excesso de hormônio tireoidiano. Esses achados sugerem que o &alpha;2A e/ou &alpha;2C-AR também possam mediar as ações do SNS no esqueleto e que esses receptores estão envolvidos na interação do HT com o SNS para regular o metabolismo ósseo. Neste estudo, tivemos como objetivo: avaliar se o &alpha;2CAR interfere na fisiologia óssea e se a ação do HT no tecido ósseo depende do &alpha;2CAR, avaliando o efeito do HT na fisiologia óssea dos camundongos &alpha;2CAR-/- tratados com dose suprafisiológica de T3. A microtomografia computadorizada mostrou que o volume de osso trabecular foi menor e maior nos animais &alpha;2CAR-/-, no fêmur e na vértebra respectivamente. Os animais KO também apresentaram diminuição da resistência óssea quando comparados com os selvagens. Além disso, vimos que os animais KOs foram resistentes aos efeitos deletérios da tirotoxicose no osso, tanto no fêmur quanto na vértebra. Esses achados sugerem que o &alpha;2C-AR apresenta um papel na mediação dos efeitos da ativação do SNS no osso e que o HT interage via &alpha;2C-AR, para regular massa e resistência óssea. / Data demonstrates that sympathetic nervous system (SNS) activation causes osteopenia via &beta;2-adrenoceptor signaling. A recent study showed that mice with gene inactivation of the adrenergic receptor &alpha;2A and &alpha;2C (&alpha;2A/&alpha;2C-AR-/-) have a high bone mass phenotype, even presenting SNS hyperactivity. Also, these knockout (KO) mice are resistant to the thyroid hormone-induced osteopenia. These findings suggest that SNS interacts with thyroid hormone (TH) to regulate bone mass and &alpha;2A and/or &alpha;2C adrenoceptors may have an important role in mediating the actions of the SNS in the skeleton. In this study, we had the following objectives: (i) to evaluate whether the isolated inactivation of &alpha;2CAR interferes with the bone metabolism and to evaluate whether the action of HT on bone tissue depends on &alpha;2CAR, treated with 20 times the physiological dose of T3. The microtomography analysis showed that the trabecular bone volume of the femur and of the sixth lumbar vertebra (L6) were, respectively, lower and higher in &alpha;2C-AR-/- mice, when compared with WT animals. Furthermore, we showed a resistance of KO animals on the deleterious effects of TH on bone. These findings suggest: (i) &alpha;2C-AR is involved with bone longitudinal growth; (ii) &alpha;2C-AR may mediates the effects of the SNS in the bone in a skeletal site specific manner, (iii) the actions of thyroid hormone on bone metabolism involves interactions with the SNS via &alpha;2C adrenergic receptors.

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:13:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese Monica_Thon.pdf: 470732 bytes, checksum: 91de3ff49e4284af56f99a8aface3df9 (MD5) Previous issue date: 2008-09-29 / An experiment was carried out to evaluate performance, development of digestive organs of young broiler chicks (one to twenty-one days of age) fed diets with different levels of digestible lysine in pre-starter diet (1 to 7 days old). A total of 480 day old Cobb 500 male chicks allotted in brooded batteries in a randomized block design with four levels of digestible lysine (1,050, 1,200, 1,350 e 1,500 %) with 10 replicates of 12 chicks each. Weight gain, feed intake, feed: gain ratio and development of digestive organs were evaluated. For statistical analysis the program SAEG developed by the Federal University of Viçosa (UFV) was used. Analysis of polynomial regression was done for digestile lysine levels. No significant effect on broiler performance. Digestible lysine recommended for male broilers was 1,050% in pre-starter diet (1 to 7 days old). / Foram realizados cinco experimentos com frangos machos Cobb 500 na fase pré-inicial, alimentados com rações com diferentes níveis de Lys e Arg digestível e valores distintos do número de mongin (MO). Nos ensaios foram medidas as respostas produtivas, alterações nas características dos ossos das tíbias, biometria dos órgãos digestórios, níveis séricos sangüíneas de sódio (Na+); de cloro (Cl-) e de potássio (K+). Os resultados foram submetidos à análise de variância e foi realizada regressão polinomial (5%) utilizando o programa SAEG Sistema de Análise Estatística e Genética elaborado pela Universidade Federal de Viçosa (UFV, 2000). Concluiu-se que níveis de Lys digestível de 1,050% promoveram desempenho adequado na fase pré-inicial (1 a 7 dias). O nível de 1,350% de Arg digestível resultou em melhor desempenho das aves de um a sete dias com a relação Arg:Lys digestível de 1,28. Valores de 200 a 236 mEq/kg de MO promoveram maior ganho de peso das aves na primeira semana. Valor de 304 mEq/kg de MO promoveu melhor desempenho das aves quando variou níveis de sódio para ajuste do MO. O menor desempenho apresentado na ração com MO de 238 mEq/kg pode ser devido ao nível de 0,15% de sódio na ração. Também foi encontrado nível de 1,380% de Arg digestível para melhor desempenho e a relação Arg:Lys digestível de 1,30. Pelos resultados obtidos é possível sugerir nível de 1,050% de Lys digestível e níveis de Arg digestível de 1,350 a 1,380% para ração pré-inicial. Valores de MO entre 200 a 236 mEq/kg resultaram em melhor desempenho na primeira semana, valor de MO de 304 mEq/kg promoveu maior desempenho comparado ao 238 mEq/kg, em um segundo experimento devido ao nível de sódio da dieta

Introdução Atualmente a osteoporose é a doença mais freqüente do metabolismo ósseo. Diversos nutrientes estão relacionados com a massa óssea, com destaque para o cálcio e a vitamina D. Apesar de 80 a 90% dos estoques de vitamina D serem provenientes da síntese cutânea, estudos mostram que mesmo em países ensolarados a deficiência de vitamina D é muito comum. Considerando que a dieta da população brasileira tem se mostrado muitas vezes inadequada com relação ao consumo do cálcio e vitamina D, a suplementação desses componentes pode ser necessária em indivíduos que apresentam alterações no metabolismo do cálcio e osso. Objetivo Avaliar o efeito da suplementação de cálcio e vitamina D em marcadores bioquímicos do metabolismo ósseo de mulheres na pós-menopausa com osteoporose. Métodos Esta dissertação é composta por 2 estudos: revisão sobre cálcio dietético e estudo de intervenção. Para revisão foram selecionados artigos publicados no Medline e Scielo nos últimos 10 anos, incluindo estudos realizados no Brasil. O estudo de intervenção foi do tipo ensaio clínico randomizado e controlado, pelo período de 90 dias. Foram avaliadas 64 mulheres com osteoporose na pós-menopausa randomizadas em dois grupos: Grupo 1 - Suplementação de cálcio (1200mg/dia) e vitamina D3 (400UI ou 10g/dia); Grupo 2 Controle. No início do estudo foi realizada a densitometria óssea (DXA) para diagnóstico da osteoporose e avaliação da composição corporal. Dados coletados no início e final do estudo incluiram: registro alimentar de 3 dias para avaliação da ingestão alimentar e soro para realização de exames bioquímicos (cálcio, fósforo, magnésio, PTH, 25(OH)D e BAP). Resultados O estudo de revisão descreveu fatores relacionados ao baixo consumo de cálcio como: hábito alimentar e alto custo dos alimentos. Como estratégias para melhorar o consumo destacam-se: esclarecer a população sobre a importância do nutriete; aumentar a disponibilidade; e o uso de suplementos em situações específicas. No estudo intervenção observou-se reduzido consumo de cálcio e vitamina D em mais de 90% das participantes. Além disso, 91,4% das participantes apresentaram vitamina D sérica consideradas sub-ótimas para saúde óssea. As concentrações séricas da 25(OH)D aumentaram significantemente (p=0,023) após 3 meses de suplementação. Porém, a dose utilizada apresentou efeito limitado uma vez que 86,2% do grupo suplementação não atingiu concentrações ótimas da 25(OH)D. Conclusão Considerando ingestão insuficiente de cálcio, bem como sua importância para a saúde óssea, estratégias nutricionais devem ser implementadas. A suplementação de cálcio e vitamina D elevou os níveis séricos da 25(OHD entretanto, a dose utilizada não foi suficiente para atingir as concentrações ótimas para manter a saúde óssea. / Background Osteoporosis is the most frequent disease of bone metabolism. Several nutrients are related to bone mass; the micronutrients of greatest importance are calcium and vitamin D. Although sunlight exposure is responsible for 80-90% of vitamin D storages, numerous studies conducted in sunny countries have observed a high prevalence of vitamin D insufficiency. Considering that, there is a significant proportion of the Brazilian population failing to achieve the recommended dietary calcium and vitamin D intakes, supplementation can be necessary for individuals with alterations on bone metabolism. Objective Evaluate the effect of calcium and vitamin D supplementation on bone metabolism in postmenopausal women with osteoporosis. Methods The present dissertation is composed of 2 studies: a review focuses on the dietary calcium and a clinical trial. For the review, articles published in Medline and Scielo in the past ten years were selected, including Brazilian studies. For the intervention, a 3-month controlled clinical trial with 64 postmenopausal women with osteoporosis was done. They were randomly assigned to either the supplement group, who received 1200mg of calcium and 400IU (10g) of vitamin D3, or the control group. Dietary intake assessment was performed, bone mineral density and body composition were measured, and blood was analyzed. At baseline, bone mineral density and body composition were measured by DXA, dietary data were collected and blood was analyzed (calcium, phosphorus, magnesium, PTH, 25(OH)D and BAP). At the end of the study, another blood exam and dietary intake assessment was performed. Results The review article aimed to described factors that can influence calcium absorption, the main methods used for evaluating calcium absorption and bioavailability, and strategies to optimize calcium intake. In the clinical trial, considering all participants at baseline, more than 90% of the subjects presented low calcium and vitamin D intakes. Besides, 91.4% of the participants presented sub-optimal vitamin D status (<75nmol/l). The concentration of serum 25(OH)D increased significantly (p=0.023) after 3 months of supplementation. However, the dose given was limited in effect, and 86.2% of the supplement group did not reach optimal levels of 25(OH)D. Conclusion in view of the low calcium intake, and the importance of this nutrient to bone health, nutritional strategies must be implemented. Calcium and vitamin D supplementation increased serum 25(OH)D, however the dose given (400IU/d) was not enough to achieve 25(OH)D concentration consider optimal for bone health.

Weißbüschelaffen sind häufig verwendete Tiermodelle in der Forschung. Jedoch gibt es zu wenige Untersuchungen zu ihrem Knochenaufbau und Knochenstoffwechsel, um sie auch als Modell auf dem Gebiet der Knochenkrankheiten einsetzen zu können. Somit war es das Ziel dieser Studie, Richtwerte der Knochendichte von Weißbüschelaffen aufzustellen, diese mit denen des Menschen und anderer nichtmenschlicher Primaten zu vergleichen, sowie bestimmte Einflussfaktoren, wie Gewicht, Alter oder hormonelle Umstellungen auf die Knochendichte abzuklären. Desweiteren sollte mittels einer histologischen Darstellung der Knochen, sowie mittels immunhistologischen Nachweisen verschiedener knochenspezifischer Antigene, Gemeinsamkeiten oder Unterschiede zum Menschen im Hinblick auf Veränderungen im Knochen aufgedeckt werden. Abschließend stellte sich dann noch die Frage, ob ein therapeutisches Eingreifen bei niedriger messbarer Knochendichte möglich ist, um die Lebenssituation wieder zu verbessern. Hierzu wurde von 58 C.j. mit Hilfe des Aloka®-CT knochenspezifische Parameter im Bereich des vierten Lendenwirbels (L4) gemessen. Zusätzlich wurde Ca, Pi, AP und Östrogen im Blut bestimmt. Knochenschnitte von L4, Femurkopf/Femurhals und Femurschaft von fünf euthanasierten C.j. (4 männliche, 1 weibliches) wurden histologisch, sowie immunhistologisch (Bestimmung von OPN, OC, RUNX 2, Kollagen Typ 1, Kollagen Typ 5) untersucht. Abschließend wurde bei 2 Tieren eine Therapie mittels Zufütterung von Ca und Vitamin D durchgeführt. Trotz Unterschieden in der Höhe des BMD zum Menschen, konnten Gemeinsamkeiten bei der Reaktion auf Gewichtsveränderungen und Alter festgestellt werden. Eine Zunahme des Gewichts führte zu einer signifikanten Zunahme des BMD. Männliche Weißbüschelaffen zeigten einen Anstieg des BMD bis zu einem Alter von 96 Monaten, was bei Menschen Knochenmassepeak genannt wird, und danach einen signifikanten Abfall. Das bedeutet, dass die Knochen im Alter, genau wie beim Menschen, eine größere Frakturneigung zeigen, als bei jungen Tieren. Desweiteren zeigten Tiere mit einem hohen BMD eine signifikant niedrigere AP, als Tiere mit einem niedrigen BMD. Somit konnte dargestellt werden, dass die AP auch beim C.j. einen Marker für die Osteopenie darstellt. Dies ist ebenfalls eine Gemeinsamkeit mit dem Menschen. Immunhistologisch konnten die Knochenformationsmarker OPN, OC und RUNX 2 nur in den stabilen, bruchfesten Knochen nachgewiesen werden. Kollagen Typ I und V wurden in allen Knochen detektiert. Eine Therapie mittels Ca und Vitamin D bei Tieren mit einem pathologisch niedrigem BMD und klinischen Symptomen, zeigte einen deutlichen Anstieg der Knochendichte nach einem halben Jahr, sowie ein Verschwinden der klinischen Symptome. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass der Weißbüschelaffe trotz unterschiedlicher Knochendichtewerte, ein sehr gutes Tiermodell darstellt zur Untersuchung von Erkrankungen, die sich im Knochen manifestieren (z.B. Osteoporose, Ostemalazie).:Inhaltsverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Literaturübersicht 4 2.1 Der Knochenstoffwechsel 4 2.2 Tiermodelle für Untersuchungen zu Veränderungen im Knochenstoffwechsel 5 2.3 Der Weißbüschelaffe 8 2.4 Computertomografie 9 3 Ergebnisse 3.1 paper 1: “Analysis of the bone metabolism by quantitative computer tomography and clinical chemistry in a primate model (Callithrix jacchus)” (veröffentlicht im Journal of medical primatology 2011) 11 3.2 paper 2: “The conclusiveness of less-invasive imaging techniques (computer tomography, X-ray) with regard to their identification of bone diseases in a primate model (Callithrix jacchus)” (veröffentlicht im Journal of medical primatology 2012) 22 4 Diskussion 4.1 Basiswerte zu computertomografischen Untersuchungen des Knochens des Callithrix jacchus und dessen Vergleichbarkeit mit anderen nichtmenschlichen Primaten sowie mit dem Menschen 31 4.2 Einflussfaktoren auf den Knochenstoffwechsel des Weißbüschelaffen 33 4.3 Beurteilung der Aussagekraft gering invasiver Untersuchungsmethoden anhand histologischer und immunhistologischer Darstellungen von Lendenwirbel und Oberschenkelknochen bei klinisch auffälligen Weißbüschelaffen 39 4.4 Therapie bei auffällig niedriger Knochendichte mit Beeinträchtigungen des Allgemeinverhaltens 44 5 Zusammenfassung 46 6 Summary 48 7 Literaturverzeichnis 50 8 Anhang 8.1 Abstrakt zu einem Poster, vorgestellt auf dem FELASA 2010 Congress vom 14.-17. Juni 2010 in Helsinki 8.2 Abstrakt zu einem Poster (Posterpreis erhalten), vorgestellt auf dem 9. Research Festival for Life Sciences am 17. Dezember 2010 in Leipzig Danksagung

Sabe-se que a ativação do Sistema Nervoso Simpático (SNS) induz osteopenia via adrenoceptores b2 (b2-AR). Para investigar se o hormônio tireoideano (HT) interage com o SNS para regular a massa óssea, estudamos o efeito do HT em associação com isoproterenol ou propranolol (agonista e antagonista b-adrenérgicos) e avaliamos o efeito do HT em camundongos com elevado tônus simpático, devido à dupla inativação gênica do a2A-AR e a2C-AR (a2A/a2C-AR-/-), autorreceptores que inibem a liberação de noradrenalina. Vimos que esses animais apresentam um fenótipo de alta massa óssea, apesar do elevado tônus simpático e de intacta sinalização b2-adrenérgica, sugerindo que o a2A-AR e/ou a2C-AR, além do b2-AR, possam mediar ações do SNS no osso. O propranolol limitou e o isoproterenol acentuou os efeitos deletérios do HT no esqueleto, já os animais a2A/a2C-AR-/- apresentaram resistência à osteopenia induzida pela tireotoxicose, o que sugere que há interação entre SNS e o HT para regular a massa óssea, e que esta depende tanto do b2-AR como do a2A- e/ou a2C-AR. / It is known that the sympathetic nervous system (SNS) activation induces ostepenia, via b2-adrenoceptors (b2AR). To investigate if thyroid hormone (TH) interacts with the SNS to regulate bone mass, we studied the effect of TH in association with isoproterenol or propranolol (b-adrenergic agonist and antagonist) and evaluated the effect of TH in mice with a chronic elevated sympathetic tone, due to double disruption of a2A-AR and a2C-AR (a2a/a2c-AR-/-), autoreceptors that inhibit noradrenalin release. We showed that KO mice present a high bone mass phenotype in spite of an elevated sympathetic tone and of intact b2-adrenergic signaling, which suggests that a2A- and/or a2C-AR, besides b2-AR, may also mediate the SNS actions in the bone. Propranolol limited and isoproterenol accentuated the deleterious effects of TH in the skeleton, while a2A/a2C-AR-/- mice presented resistance to the T3-induced osteopenia, which suggest that there is an interaction between the SNS and TH to regulate bone mass, and that it is dependent on b2-AR and a2A-AR and/or a2C-AR signaling.

Die Hochdosischemotherapie stellt für Patienten unter 60 Jahren die Standardtherapie des multiplen Myeloms dar. Nach 600 Hochdosischemotherapiezyklen mit autologer peripherer Stammzelltransplantation zeigten sich erstmals Grundkrankheit, Alter und Zahl der transplantierten Stammzellen als unabhängige Einflußfaktoren für die Rate der dokumentierten Infektionen. Die Dauer der schweren Mukositis beeinflußte sowohl die Rate der Infektionen, als auch die therapieassoziierte Mortalität signifikant. Die Angiogenese im Knochenmark stellte bei Patienten mit multiplem Myelom einen unabhängigen Prognosefaktor für das Überleben dar. Myelom-Patienten wiesen im Vergleich zu gesunden Probanden eine signifikant erhöhte bFGF(basic fibroblast growth factor)-Konzentration im Serum auf. Es zeigte sich ein signifikanter Anstieg der bFGF Konzentration parallel zur Progression der Erkrankung vom Stadium I bis zum Stadium III. Eine effektive Chemotherapie ging mit signifikanten Reduktionen der Serum-Konzentrationen von drei angiogen wirksamen Zytokinen VEGF (vascular endothelial growth factor), bFGF und HGF (hepatocyte growth factor) sowie der Angiogenese im Knochenmark einher. Die Induktion der Knochenresorption stellt eines der wichtigsten weiteren Charakteristika von malignen Plasmazellen dar. In einer vergleichenden Untersuchung zeigte sich, daß unter den Knochenstoffwechselparametern ICTP (carboxyterminales quervernetztes Typ I Kollagen Telopeptid), NTx (aminoterminales Kollagen Typ I Telopeptid) und DPD (Desoxypyridinolin) das erstgenannte sich am besten zur Kontrolle der Progression eignet und dieser Parameter auch einen signifikanten Prognosefaktor für die Überlebenszeit darstellt. Die Hinweise, daß eine frühzeitige Bisphosphonattherapie die Progression des multiplen Myeloms hemmen könnte, hat uns veranlaßt, die erste prospektiv randomisierte Studie einer Bisphosphonattherapie beim multiplen Myelom im Stadium I in Zusammenarbeit mit der Deutschen Studiengruppe Multiples Myelom zu initiieren. Darüber hinaus wird in dieser Arbeit auf die prognostische Relevanz zytogenetischer und molekulargenetischer Befunde beim multiplen Myelom sowie auf die Möglichkeit immunphänotypischer Untersuchungen zur Differenzierung zwischen multiplem Myelom und monoklonaler Gammopathie unbestimmter Signifikanz (MGUS) eingegangen. / High-dose chemotherapy is the standard treatment for patients with multiple myeloma younger than 60 years. In 600 cycles of high-dose chemotherapy with autologous blood stem cell transplantation, we found that the type of the malignant disease, age and number of transplanted stem cells were independent prognostic factors for the rate of documented infections. The duration of severe mucositis was significantly associated both with the rate of infections and treatment-related mortality. The angiogenesis in bone marrow was found to be an independent prognostic factor for survival in patients with multiple myeloma. Myeloma patients had significantly elevated serum bFGF (basic fibroblast growth factor) levels in comparison to healthy controls. Serum bFGF levels increased parallel to the progression of multiple myeloma from stage I to stage III. Effective chemotherapy was associated with significant reductions in serum levels of three angiogenic cytokines VEGF (vascular endothelial growth factor), bFGF and HGF (hepatocyte growth factor) and the bone marrow angiogenesis. The induction of bone resorption is one of the most important characteristics of malignant plasma cells. In a comparative analysis of bone resorption parameters ICTP (carboxy-terminal telopeptide of type-I collagen), NTx (amino-terminal collagen type-I telopeptide) and DPD (deoxypyridinoline) we found that ICTP was the most suitable marker for the detection of progression in multiple myeloma and that ICTP was a significant prognostic factor for survival in this disease. The findings that an early start of a treatment with bisphosphonates might delay the progression of multiple myeloma has lead us to start the first prospective randomized trial of bisphosphonate treatment in stage I in collaboration with the German Study Group Multiple Myeloma. Furthermore the prognostic relevance of cytogenetic and moleculargenetic findings in multiple myeloma and the use of immunophenotypic analysis for the differentiation of multiple myeloma and monoclonal gammopathy of undetermined significance (MGUS) was discussed in this work.

Durante a resposta inflamatória, diversos mediadores são liberados localmente com o objetivo de estimular a resposta imune celular e humoral. Por meio da ação das enzimas ciclooxigenases e lipoxigenases ocorrerão modificações estruturais na cadeia do ácido araquidônico levando a síntese de prostaglandinas ou leucotrienos e lipoxinas, respectivamente. Tais mediadores são responsáveis pela regulação da expressão dos genes RANK, RANKL e OPG, moduladores da osteoclastogênese. Dessa maneira, o objetivo deste estudo foi avaliar a expressão do RNA mensageiro (RNAm) para as enzimas envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, ciclooxigenase-2 (COX-2) e 5- lipoxigenase (5-LO), e para os mediadores da osteoclastogênese (RANK, RANKL e OPG) no tecido ósseo, após inoculação de lipopolissacarídeo bacteriano (LPS) nos canais radiculares de molares de camundongos. Posteriormente foi investigado o efeito do bloqueio farmacológico da via COX-2 induzida pelo LPS, na expressão de mediadores da osteoclastogênese e de genes envolvidos no metabolismo ósseo. Foram utilizados 144 camundongos C57BL/6, com 6 semanas de idade, pesando de 18 a 20 gramas, nos quais os canais radiculares dos primeiros molares foram inoculados com uma solução contendo lipopolissacarídeo bacteriano de E. coli (0,1, 1,0 e 10mg/ml). Decorridos os períodos experimentais de 7, 14, 21 e 28 dias, os animais foram submetidos à eutanásia e os blocos contendo dente e osso foram removidos para extração do RNA total. Em seguida, foi realizada a avaliação da expressão gênica por meio de transcrição reversa e reação da polimerase em cadeia em tempo real (qRT-PCR). A análise global da expressão de RNAm para proteínas envolvidas no metabolismo ósseo foi realizada por meio de um ensaio de PCR Array (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). Os valores de expressão relativa de cada RNAm, para cada grupo, foram comparados por meio da análise de variância (ANOVA) de duas vias seguido pelo pós-teste de Bonferroni ou por ANOVA de uma via seguido pelo pós-teste de Dunnett (&alpha = 0,05). A inoculação de LPS nos canais radiculares de molares de camundongos foi capaz de induzir a expressão dos genes PTGS2 e ALOX5, responsáveis pela codificação das enzimas COX-2 e 5-LO, envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, concomitantemente à modulação da expressão dos genes TNFRSF11A, TNFSF11 e TNFRSF11B, responsáveis pela codificação dos moduladores da osteoclastogênese RANK, RANKL e OPG, respectivamente. A administração de Indometacina, um inibidor não seletivo de COX-2, inibiu a expressão de RNAm para RANK e RANKL e estimulou a expressão de OPG durante os períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares. A inibição da via COX-2 de metabolismo do ácido araquidônico nos períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares modulou diferencialmente a expressão de genes envolvidos no catabolismo e anabolismo ósseo, indicando possíveis papéis para os mediadores derivados no ácido araquidônico na regulação do metabolismo ósseo. Estes resultados sugerem alvos terapêuticos importantes para intervenção precoce em doenças inflamatórias, como lesões periapicais para evitar a reabsorção do tecido ósseo. / During an inflammatory response, several mediators are locally released in order to stimulate cellular and humoral immune response. Through the action of cyclooxygenase and lipoxygenase enzymes structural changes occur in the arachidonic acid chain leading to synthesis of prostaglandins or leukotrienes and lipoxins, respectively. Such mediators are responsible for the regulation of RANK, RANKL and OPG gene expression, osteoclastogenesis modulators. Thus, the objective of this study was to evaluate the expression of messenger RNA (mRNA) for the enzymes involved in arachidonic acid metabolism, cyclooxygenase-2 (COX-2) and 5-lipoxygenase (5-LO), and the osteoclastogenesis mediators (RANK, RANKL and OPG) in bone tissue after injection of bacterial lipopolysaccharide (LPS) in murine dental root canals. Then, COX-2 pathway was pharmacologically blocked for investigation of expression of osteoclastogenesis mediators and genes involved in bone metabolism. We used 144 C57BL/6 mice, 6 weeks-old, weighing 18-20 grams, which had the first molars root canals inoculated with a solution containing LPS from E. coli (0.1, 1.0 and 10 mg/ml). After 7, 14, 21 and 28 days the animals were euthanized and the tooth-and-bone blocks were removed for total RNA extraction. Subsequently, the evaluation of gene expression was performed by reverse transcription and polymerase chain reaction in real time (qRT-PCR). Global analysis of mRNA expression for proteins involved in bone metabolism was performed using PCR arrays (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). The values for relative expression of each mRNA for each group were compared using two-way analysis of variance (ANOVA) followed by Bonferroni post-test or one-way ANOVA followed by Dunnett\'s test (&alpha;=0.05). The injection of LPS into the root canals was induced expression of genes PTGS2 and ALOX5, responsible for encoding COX-2 and 5-LO enzymes, involved in the metabolism of arachidonic acid, simultaneously to the modulation of gene expression of TNFRSF11A, TNFSF11 and TNFRSF11B, responsible for encoding the osteoclastogenesis modulators RANK, RANKL and OPG, respectively. Administration of Indomethacin, a non-selective inhibitor of COX-2, inhibited the expression of mRNA for RANK and RANKL and stimulated the expression of OPG during the initial response to the root canals contamination with LPS. Inhibition of the COX-2 pathway from arachidonic acid metabolism in the initial periods of response to LPS injection into the root canals differentially modulated the expression of genes involved in bone catabolism and anabolism, indicating possible roles for mediators derived from arachidonic acid in the regulation of bone metabolism. These results suggest important therapeutic targets for early intervention in inflammatory diseases such as apical periodontitis to avoid resorption of bone tissue.

Durante a resposta inflamatória, diversos mediadores são liberados localmente com o objetivo de estimular a resposta imune celular e humoral. Por meio da ação das enzimas ciclooxigenases e lipoxigenases ocorrerão modificações estruturais na cadeia do ácido araquidônico levando a síntese de prostaglandinas ou leucotrienos e lipoxinas, respectivamente. Tais mediadores são responsáveis pela regulação da expressão dos genes RANK, RANKL e OPG, moduladores da osteoclastogênese. Dessa maneira, o objetivo deste estudo foi avaliar a expressão do RNA mensageiro (RNAm) para as enzimas envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, ciclooxigenase-2 (COX-2) e 5- lipoxigenase (5-LO), e para os mediadores da osteoclastogênese (RANK, RANKL e OPG) no tecido ósseo, após inoculação de lipopolissacarídeo bacteriano (LPS) nos canais radiculares de molares de camundongos. Posteriormente foi investigado o efeito do bloqueio farmacológico da via COX-2 induzida pelo LPS, na expressão de mediadores da osteoclastogênese e de genes envolvidos no metabolismo ósseo. Foram utilizados 144 camundongos C57BL/6, com 6 semanas de idade, pesando de 18 a 20 gramas, nos quais os canais radiculares dos primeiros molares foram inoculados com uma solução contendo lipopolissacarídeo bacteriano de E. coli (0,1, 1,0 e 10mg/ml). Decorridos os períodos experimentais de 7, 14, 21 e 28 dias, os animais foram submetidos à eutanásia e os blocos contendo dente e osso foram removidos para extração do RNA total. Em seguida, foi realizada a avaliação da expressão gênica por meio de transcrição reversa e reação da polimerase em cadeia em tempo real (qRT-PCR). A análise global da expressão de RNAm para proteínas envolvidas no metabolismo ósseo foi realizada por meio de um ensaio de PCR Array (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). Os valores de expressão relativa de cada RNAm, para cada grupo, foram comparados por meio da análise de variância (ANOVA) de duas vias seguido pelo pós-teste de Bonferroni ou por ANOVA de uma via seguido pelo pós-teste de Dunnett (&alpha = 0,05). A inoculação de LPS nos canais radiculares de molares de camundongos foi capaz de induzir a expressão dos genes PTGS2 e ALOX5, responsáveis pela codificação das enzimas COX-2 e 5-LO, envolvidas no metabolismo do ácido araquidônico, concomitantemente à modulação da expressão dos genes TNFRSF11A, TNFSF11 e TNFRSF11B, responsáveis pela codificação dos moduladores da osteoclastogênese RANK, RANKL e OPG, respectivamente. A administração de Indometacina, um inibidor não seletivo de COX-2, inibiu a expressão de RNAm para RANK e RANKL e estimulou a expressão de OPG durante os períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares. A inibição da via COX-2 de metabolismo do ácido araquidônico nos períodos iniciais de resposta à inoculação de LPS nos canais radiculares modulou diferencialmente a expressão de genes envolvidos no catabolismo e anabolismo ósseo, indicando possíveis papéis para os mediadores derivados no ácido araquidônico na regulação do metabolismo ósseo. Estes resultados sugerem alvos terapêuticos importantes para intervenção precoce em doenças inflamatórias, como lesões periapicais para evitar a reabsorção do tecido ósseo. / During an inflammatory response, several mediators are locally released in order to stimulate cellular and humoral immune response. Through the action of cyclooxygenase and lipoxygenase enzymes structural changes occur in the arachidonic acid chain leading to synthesis of prostaglandins or leukotrienes and lipoxins, respectively. Such mediators are responsible for the regulation of RANK, RANKL and OPG gene expression, osteoclastogenesis modulators. Thus, the objective of this study was to evaluate the expression of messenger RNA (mRNA) for the enzymes involved in arachidonic acid metabolism, cyclooxygenase-2 (COX-2) and 5-lipoxygenase (5-LO), and the osteoclastogenesis mediators (RANK, RANKL and OPG) in bone tissue after injection of bacterial lipopolysaccharide (LPS) in murine dental root canals. Then, COX-2 pathway was pharmacologically blocked for investigation of expression of osteoclastogenesis mediators and genes involved in bone metabolism. We used 144 C57BL/6 mice, 6 weeks-old, weighing 18-20 grams, which had the first molars root canals inoculated with a solution containing LPS from E. coli (0.1, 1.0 and 10 mg/ml). After 7, 14, 21 and 28 days the animals were euthanized and the tooth-and-bone blocks were removed for total RNA extraction. Subsequently, the evaluation of gene expression was performed by reverse transcription and polymerase chain reaction in real time (qRT-PCR). Global analysis of mRNA expression for proteins involved in bone metabolism was performed using PCR arrays (Osteogenesis RT² Profiler PCR Array). The values for relative expression of each mRNA for each group were compared using two-way analysis of variance (ANOVA) followed by Bonferroni post-test or one-way ANOVA followed by Dunnett\'s test (&alpha;=0.05). The injection of LPS into the root canals was induced expression of genes PTGS2 and ALOX5, responsible for encoding COX-2 and 5-LO enzymes, involved in the metabolism of arachidonic acid, simultaneously to the modulation of gene expression of TNFRSF11A, TNFSF11 and TNFRSF11B, responsible for encoding the osteoclastogenesis modulators RANK, RANKL and OPG, respectively. Administration of Indomethacin, a non-selective inhibitor of COX-2, inhibited the expression of mRNA for RANK and RANKL and stimulated the expression of OPG during the initial response to the root canals contamination with LPS. Inhibition of the COX-2 pathway from arachidonic acid metabolism in the initial periods of response to LPS injection into the root canals differentially modulated the expression of genes involved in bone catabolism and anabolism, indicating possible roles for mediators derived from arachidonic acid in the regulation of bone metabolism. These results suggest important therapeutic targets for early intervention in inflammatory diseases such as apical periodontitis to avoid resorption of bone tissue.