реферат

Головний

АР виявився важливим способом дослідження старіння - зокрема запобігання старінню. DR може збільшити як середню, так і максимальну тривалість життя у різних тварин, включаючи гризунів та приматів (1). Хоча деякі дослідження ДР зосереджувались на зменшенні загальної кількості калорій без компенсації споживання мікроелементів (2-4), інші підтримували адекватні та еквівалентні вітаміни та мінерали як для ДР, так і для тварин, що перебувають у вільному стані (5, 6). Існують відмінності у дослідженні та дослідженні у способі та ступені обмеження, у періоді обмеження дієти та у віці, що наступає, та сприяють відсутності консенсусу щодо впливу обмежень у харчуванні на адаптацію кісток.

Talbott et al. (7) використовували `` молодших '' (3-місячних) та `` старших '' (10-молярних) самок щурів Спраг-Доулі, яких порівнювали з масою тіла і відносили до однієї з чотирьох груп, які представляють два рівні енергії ( перераховані в таблиці). як "калорійне" споживання і два рівні споживання кальцію. Усі щури мали однакову основну дієту (білки, жири, клітковина, вітаміни та інші мінерали), але відрізнялись між собою калорійністю (норма проти 40% обмеження) зі зниженим вмістом вуглеводів або споживання кальцію (норма = 78 мг/день і низька = 15 %). мг/д). Отже, щурам обмежували вміст кальцію, калорій або кальцію та калорій лише протягом 9 тижнів. Обмеження в раціоні кальцію або енергії призвело до збільшення швидкості кісткового обороту як у молодих, так і у старших щурів. Обмеження дієтичної енергії лише не мало суттєвого впливу на остаточну МЩКТ у молодих щурів. Однак у старших щурів на кінцеву МЩКТ негативно впливав ДР, що свідчить про те, що хоча кальцій або ДР збільшували кістковий обмін як у молодих, так і у старших щурів, різниця у впливі ДР на МЩКТ все ще зберігалася.

У наступному дослідженні Talbott et al. (8) займався взаємодією віку та АД щодо біомеханічних властивостей кісток. Щурів Спрег-Доулі, старших (5-місячних) та "старших" (12-місячних) самок щурів, приблизно еквівалентно 20 та 50 людським рокам, годували дозвільно або з обмеженням 40% протягом 9 тижнів. зазнали 15% втрати ваги та зменшення щільності кісткової кістки стегнової кістки (32-35%). Незважаючи на незначне зменшення щільності великогомілкової та плечової кісток в обох групах, біомеханічні властивості знизились у старших, але не зрілих щурів. Зрозуміло, що вік при появі ДР у щурів суттєво впливав на адаптацію кісток.

Подальша підтримка віково чутливого компонента змін у кістковому метаболізмі походить від роботи LaMothe et al. (5), який порівняв DR та ad libitum самців щурів Fischer 344 X Brown-Norway F1-гібрид. Щурів вивчали у віці "молодого дорослого" (8 років), "пізнього середнього віку" (28 місяців) та "старіння" (36 місяців). Група щурів у віці 28 місяців була калорійно обмежена до 40% з віку 14 років. У порівнянні з відповідними за віком щурами ad libitum, 28-річні щури DR мали значно меншу довжину великогомілкової кістки та зменшену загальну площу поперечного перерізу кістки, площу кортикальної оболонки, фракцію мінеральної золи, момент інерції поперечного перерізу, максимальне навантаження, жорсткість і жорсткість. Порівняно з щурами, що відповідають віку ad libitum, щури DR також мали значно меншу висоту L6 та нижче навантаження при пропорційному обмеженні та максимумі. Вони дійшли висновку, що DR негативно впливає на геометрію та механіку кісток у старих самців щурів F344BN.

Вага тіла визнається послідовним предиктором МЩКТ із втратою ваги, що призводить до зменшення кісткової маси (6, 7, 9-13). Хоча Talbott et al. (7) не вдалося виявити значне зниження МЩКТ у молодих щурів з обмеженим споживанням (3 міс.), Вплив на біомеханічні та геометричні властивості скелета невідомі. З огляду на значний вплив DR на вікові процеси (14, 15) та на питання, пов’язані з віком, в якому обмеження найкраще застосовувати, важливо розглянути наслідки зменшення зростання, спричиненого DR, та загального приросту маси тіла. у молодих щурів.

Були вивчені різні рівні DR, але обмеження споживання їжі до 50-70% споживаного ad libitum у щурів найчастіше асоціюється із збільшенням тривалості життя та затримкою вікового фізіологічного погіршення (16-20). Тому в цьому дослідженні намагалися визначити вплив DR (65% ad libitum) на механічні та структурні властивості кісток у молодих самців щурів Wistar. Важливим є те, що в цьому дослідженні вивчалось, наскільки довше АД довше, ніж Talbott та ін (8), але коротший, ніж у LaMothe et al. (5) вплинули на скелетні характеристики молодих самців щурів Wistar. Було застосовано обмеження на 35% без харчових добавок, і ми висунули гіпотезу, що ріст та збільшення ваги у молодих щурів переважатимуть шкідливий вплив, пов’язаний з ДР, який виникає в геометричних та механічних властивостях великогомілкової та хребців, що спостерігаються у вікових щурів.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Тварини.

Геометрія великогомілкової кістки.

Випадково, або права, або ліва гомілка у кожної щури була зображена за допомогою μCT. Після розморожування гомілки (Skyscan 1073, SkyScan, Aartselaar, Бельгія) сканували зі збільшенням 14,07 × (дозвіл 19,73 мкм). Сканування створило серію плоских поперечних растрових зображень у відтінках сірого. Після сканування кістки перепаковували в змочену сольовим марлем марлю і заморожували (-20 ° C) до біомеханічних випробувань. Геометрію кісток визначали шляхом вставки растрових зображень в програмне забезпечення користувача (Matlab, Natick, MA), з пороговими зображеннями та обчисленими геометричними параметрами, такими як загальна площа поперечного перерізу, відстань від центру ваги до бажаного краю перерізу та перетин - момент інерції.

Геометрія кістки L 6 .

L6 розморожували при кімнатній температурі (RT) у PBS. Поперечні відростки видаляли дисекційними ножицями, а нервовий хребет видаляли алмазною пластиною (Buehler Isomet, Lake Bluff, IL). Зріст хребців вимірювали штангенциркулем (модель 599-578-1, Brown and Sharpe, Irvine, CA). Потім L6 сканували з μCT (Skyscan 1073) із 30-кратним збільшенням (роздільна здатність 12,73 мкм). Створювали растрові зображення, а хребетний центр готували до біомеханічних досліджень. Каудальну та ростральну поверхні вирізали, щоб очистити міжхребцеві диски та забезпечити паралельні поверхні для тестування осьового розчавлення. Після обробки довжину L6 вимірювали, а потім упаковували у змочену фізіологічним розчином марлю і заморожували (-20 ° C) до біомеханічних випробувань. Геометрію кісток визначали шляхом вбудовування растрових зображень у власне програмне забезпечення (Matlab), яке обмежувало зображення та обчислювало геометричні параметри, такі як загальна площа поперечного перерізу, зона кіркової кістки та зона трабекули.

Біомеханічне випробування великогомілкової кістки.

Гомілкам давали розморозитися в сольовому розчині принаймні протягом 1 години. Виміряли довжину великогомілкової кістки і позначили середній вал. Для тестування зонд з поперечною головкою з круглою поверхнею з сервокерованою електромеханічною тест-системою (модель 1122, Instron Corp., Canton, MA) контактував з медіальною поверхнею великогомілкової кістки в поздовжньому центрі і застосовували зміщення в 1 Н. 3 мм) при 25,4 мм/хв (5). Порядок тестування був розділений між групами, щоб усунути наслідки тестування. Були створені криві деформації навантаження (RC Computerscope A/D Board, RC Electronics, Санта-Барбара, Каліфорнія). З них розраховували навантаження при пропорційному обмеженні, максимальному навантаженні та жорсткості. Жорсткість визначалася як лінійна область кривої навантаження-деформація. Пропорційною межею була точка, в якій лінійна область розширеної кривої навантаження-деформація відхилялася на> 5% від експериментальної кривої [різниця у відсотках = (передбачуване значення навантаження - значення експериментального навантаження) · 100%/значення експериментального навантаження). Серед розрахункових властивостей були напруження та деформація при пропорційному обмеженні та максимальному навантаженні та жорсткості на вигин (22а).

L 6 біомеханічне випробування.

Центри L6 розморожували в сольовому розчині RT протягом принаймні 1 години. Каудальна поверхня центру була розміщена на пластині з нержавіючої сталі, трохи покритої мінеральним маслом, щоб полегшити необмежене стиснення. Поперечний зонд із плоскою поверхнею випробувальної системи також був покритий мінеральним маслом і контактував з ростральною поверхнею центру з попереднім навантаженням 5 Н. Центр циклічно навантажувався від 5 до 10 Н, 20 разів при 0,001%/до уникати повзучості в’язкопружної тканини трабекулярної кістки (23) і був зупинений з попереднім навантаженням 10 Н. Потім L6 стискали при високій швидкості деформації (50%/с) (5). Були розраховані конструктивні властивості (наприклад, пропорційне граничне навантаження, максимальне навантаження та жорсткість), а також напруження матеріалу та деформація L6.

Аналіз золи.

Біомеханічно випробувані гомілки та хребці знежирювали в ацетоні протягом 7 днів, зневоднювали при 100 ° C (Thermolyne F62700, Barnstead International, Dubuque, IA) протягом 48 годин у керамічних тиглях. Для визначення сухої кісткової маси вимірювали зневоднені зразки (± 0,01 мг; Mettler AE 163, Mettler-Toledo, Inc., Columbus, OH). Потім зразки спалювали при 600 ° C протягом 48 годин і вимірювали золу (24). Масу золи, розділену на суху речовину, визначали як частку мінеральної золи.

Статистика.

Середні значення та стандартні відхилення були розраховані для всіх змінних. Засоби між групами ad libitum та DR порівнювали з непараметричними двома незалежними вибірковими тестами (U-тест Манна-Уітні; SPSS версія 11.0, SPSS Inc., Чикаго, Іллінойс). Для всіх статистичних тестів рівень значущості р 260% був використаний у щурів ad libitum та> 190% у щурів DR, причому щури DR досягали приблизно 70% кінцевої маси тіла щурів ad libitum. Структурні властивості кісток аналізували до та після регулювання маси тіла. Щільність кісток і розмір кісток пов'язані із загальною масою тіла, а мінеральна щільність кістки впливає на міцність кісток (25). Тому повідомлялося про структурні властивості без та з регулюванням маси тіла (26). Корекція маси тіла була досягнута діленням геометричних або структурних властивостей, що нас цікавлять, на вагу тіла (26).

впливають

Загальна вага тіла самців щурів Wistar, які отримували за умови обмеженого харчування. Значення наведені для маси тіла на початку експериментального періоду та після 5 місяців DR. * Значно відрізняється від кінцевої маси тіла щурів ad libitum, р BMD: