MEDICINA SPORTIVA Vol. 4 (Suppl. 1): S105 – S110, 2000

Zmiana wybranych morfometrycznych, ultrasonometrycznych i densytometrycznych parametrów kości odwodowych u młodych samic szczurów pod wpływem intensywnego treningu
(Changes of selected morphometric, ultrasonometric and densitometric parameters of femoral bones of female rats under influence of intensive traning)

Wojciech Glinkowski 2, 3, Anna Czajkowska 1, Barbara Wysokińska 1, Małgorzata Sienicka 1, A.K. Gajewski 1
1. Zakład Biologii, Akademia Wychowania Fizycznego, Warszawa
2. Oddział Chirurgii Urazowo-Ortopedycznej, Szpital Praski, Warszawa
3. Zakład Anatomii Prawidłowej, Akademia edyczna, Warszawa

STRESZCZENIE

            Celem badań było wykazanie zmian w kościach udowych samic szczurów pod wpływem treningu na bieżni, w zależności od wieku w momencie rozpoczęcia treningu. Do badań użyto kości 30 samic szczurów rasy Wistar/AWF, które losowo przydzielono do trzech grup doświadczalnych: T-20 rozpoczynały trening w 20 dniu życia, czyli przed osiągnięciem dojrzałości płciowej, T-70 były obciążone treningiem o takiej samej intensywności, ale od 70 dnia życia – po osiągnięciu dojrzałości płciowej, trzecią grupę stanowiły szczury kontrolne nietrenujące. Kości udowe pobierano w 120 dniu życia, mierzono a następnie poddawano badaniu ultradźwiękowemu (w wymiarze kłykciowo-krętarzowym i kłykciowo-głowowym) jak również densytometrycznemu (w czterech miejscach kości: nasadzie bliższej, nasadzie dalszej, trzonie i w całej kości). W wyniku przeprowadzonych pomiarów stwierdzono wystąpienie statystycznie istotnych różnic w zakresie następujących cech: długości kłykciowo-krętarzowej, długości kłykciowo-głowowej, czasu przechodzenia fali ultradźwiękowej przez kość (SOS) w obu długościach oraz gęstości minerałów kostnych (BMD) we wszystkich badanych miejscach. Największe wartości badanych parametrów uzyskano w grupie zwierząt poddawanych treningowi od 20 dnia życia.

Słowa kluczowe: samice szczurów, densytometria, ultrasonometria, gęstość kości, kość udowa

ABSTRACT

The aim of the study was to show femoral bone changes in female rats after training on treadmill and to find differences dependent on daily training onset age. Thirty female rats (Wistar/AWF) were randomized into three groups (T-20 training onset on 20 day of life, before maturation, T-70 training applied on 70 day of life to mature already rat and control group). Femoral bones were harvested when the rats were 120 day old, and four areas analyzed using morphometry, radiography, ultrasonometry, and DEXA densitometry. Both trained groups showed significantly higher values of densitometry and ultrasonometry than control group. This suggests that applied physical training leads to rise of bone mass. The results also show that age and duration of training significantly influences bone density measured. Adaptation to physical activity with significant rise of peak bone mass may be considered as an important factor in osteoporosis prophylaxis.

Key words: female rats, densitometry, ultrasonomerty, exercise, bone density, femur

MEDICINA SPORTIVA Vol. 4 (Suppl. 1): S111 – S125, 2000

The influence of physical activity on bone mineral density in 50-77 years old women

Zbigniew Szyguła1, Dorota Kordiak-Drzał, Agnieszka Gujda

1Zakład Medycyny WF i Sportu, Akademia Wychowania Fizycznego, Kraków

STRESZCZENIE

Celem pracy była ocena zależności pomiędzy gęstością mineralną kości (BMD) a aktywnością ruchową w różnych okresach życia. Badaniami objęto 198 kobiet w wieku 50-77 lat. Badania gęstości mineralnej kości przeprowadzono metodą absorpcjometrii wiązek promieniowania rtg o dwóch różnych energiach (DEXA). W zależności od miejsca pomiaru (kręgosłup, szyjka kości udowej – trójkąt Warda) badane podzielono na dwie grupy: grupę „kręgosłupy” – GR K (153 kobiety) i grupę „szyjki” – GR SZ (66 kobiet), a w obu grupach wyróżniono podgrupę kobiet z osteoporozą (K OP, SZ OP), podgrupę kobiet z osteopenią (K OSP, SZ OSP) i kobiety zdrowe (K N, SZ N). Znając aktualną wartość BMD wyznaczono także jej przewidywaną wielkość w 50 r.ż., czyli BMD₅₀. Wśród pacjentek przeprowadzono ankietę na temat aktywności ruchowej w trzech przedziałach czasowych: przed 25 r.ż., między 25 a 50 r.ż. oraz po 50 r.ż. Jako wskaźnik obciążenia mechanicznego kośćca wzięto pod uwagę także BMI (Body Mass Index).

W niniejszych badaniach nie wykazano żadnego związku pomiędzy poziomem aktywności ruchowej przed 25 r.ż. a gęstością tkanki kostnej, zarówno w odniesieniu do aktualnego wyniku badania densytometrycznego, jak i przewidywanego BMD w 50 r.ż.. Zaobserwowano natomiast w grupie „szyjki” dodatnią i statystycznie istotną korelację pomiędzy aktywnością ruchową od 25 r.ż. do 50 r.ż. a BMD (r = 0,37; p = 0,002) i T-score (r = 0,36; p = 0,003). U badanych w grupie „kręgosłupy” zależności te były nieznaczne, ale statystycznie istotne (p < 0,05). Ponadto stwierdzono istotną zależność (p < 0,001) pomiędzy BMI a gęstością tkanki kostnej odcinka lędźwiowego kręgosłupa (r = 0,40) oraz szyjki kości udowej (r = 0,47).

W badaniach retrospektywnych występują bardzo duże trudności w ocenie aktywności ruchowej w przeszłości i być może dlatego nie udało się wykazać związku pomiędzy aktywnością ruchową przed 25 r.ż. a gęstością kości u badanych kobiet. Zanotowano natomiast małą, ale statystycznie istotną zależność pomiędzy aktywnością ruchową w okresie od 25 do 50 r.ż. a aktualną oraz przewidywaną w 50 r.ż. gęstością tkanki kostnej w trójkącie Warda u kobiet w grupie „szyjki”. Wyniki te mogą wskazywać na korzystny wpływ aktywności związanej z wykonywanym zawodem, jako dominującej w tym okresie aktywności ruchowej, na gęstość szyjki kości udowej.

Słowa kluczowe: gęstość kości, aktywność ruchowa, badania retrospektywne, badania ankietowe

ABSTRACT

The aim of the paper was to find out if there is any relationship between bone mineral density (BMD) and past physical activity in 153 women 50-77 years old. Measurements were obtained using dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). Depending on the region being measured (lumbar spine or proximal femur – Ward’s triangle), all participants were divided to two group: “spine” group – K (n = 153) and “femoral neck” group – SZ (n = 66). Additionally both groups were subdivided according to BMD to separate normal healthy women (K N, SZ N) from those with osteoporosis (K OP, SZ OP) or osteopenia (K OSP, SZ OSP). Knowing present BMD we calculate expected bone mineral density at the age of 50 – BMD₅₀. Physical activity before the age of 25, between age 25 and 50, as well as before the age of 50 was assessed by questionnaire. Body Mass Index (BMI) was calculated for all participants to account for the mechanical loading imposed on the skeleton.

            We found no relationship between the level of physical activity before age 25, and present (BMD) or expected bone mineral density at 50 years of age (BMD₅₀). A positive and statistically significant correlation was found between the level of physical activity during the 25 to 50 year period and BMD (r = 0,37; p<0,002) and T-score (r = 0,36; p < 0,003) in the “femoral neck” group. Relationships for the “spine” group were weaker but still significant (p < 0,05). However, a significant (p < 0,001) correlation between BMI and BMD in the lumbar spine (r = 0,40) as well as Wadr’s triangle (r = 0,47) was found.

It is extremely difficult to assess the level of physical activity in a retrospective study, which may explain why we found no correlation between physical activity before the age of 25 and BMD. However, our results show a weak but statistically significant correlation between the level of physical activity during the 25 to 50 year period, and present (BMD) as well expected bone mineral density at age 50 (BMD₅₀) in Ward’s triangle. The results also indicate positive role of occupational activity – activity dominating between the ages of 25 and 50 – on BMD in femoral neck region.

Key words: bone density, physical activity, retrospective study, questionnaire

Streszczenia zjazdu PTOiTr – 2000 (W83)

Alina Warenik-Szymankiewicz, Marzena Maciejewska, Radosław Słopień
Katedra i Klinika Endokrynologii Ginekologicznej AM w Poznaniu ul. Polna 33, 60-535 Poznań

Istotnym czynnikiem determinującym masę i gęstość kości w wieku dorosłym jest prawidłowo przebiegający proces wzrostu kości w okresie dzieciństwa i pokwitania. Proces ten jest zależny do wielu czynników hormonalnych, głównie hormonu wzrostu i hormonów płciowych. Badaniami objęto 120 młodych kobiet w wieku od 16 do 25 roku życia, przyjętych do Kliniki Endokrynologii Ginekologicznej AM w Poznaniu z powodu wtórnego braku miesiączki. Każdorazowo oceniano: czas trwania wtórnego braku miesiączki, BMI, stężenie 17-beta estradiolu (E2) i testosteronu oraz gęstość kości na podstawie badania densytometrycznego: absorpcjometrii podwójnej rentgenowskiej (DEXA) aparatem Lunar DPX, obejmującego odcinek lędźwiowo-krzyżowy kręgosłupa oraz kość krzyżową. Średnia wieku badanych kobiet wynosi 19,6 lat. W grupie badanych z wtórnym brakiem miesiączki trwającym od 3 do 12 miesięcy Z-score: -1,33 stężenie estradiolu: 0,026 ng/ml; testosteronu 0,29 ng/ml. W grupie z wtórnym brakiem miesiączki od trwającym od 12 do 24 miesięcy: Z score -1,32; E2 0,025 ng/ml i T 0,21 ng/ml. W grupie z wtórnym brakiem miesiączki trwającym powyżej 24 miesięcy: Z-score: -1,12; E2 0,024; T 0,19 ng/ml. W każdej z badanych grup uzyskano istotne statystycznie zależności między masą ciała wyrażona współczynnikiem BMI a wartością odchylenia standardowego Z-score (p<0,01) oraz stężeniem estradiolu w surowicy a Z-score (p<0,01). Należy także zwrócić uwagę na fakt iż wśród badanych kobiet w pojedynczych przypadkach wartości Zscore wynosiły poniżej -2,5 (min.: -5,11.) co świadczy o osteoporozie.

II Środkowo Europejski Kongres Osteoporozy i Osteoartrozy oraz XIV Zjazd Polskiego Towarzystwa Osteoartrologii i Polskiej Fundacji Osteoporozy, Kraków 11-13.10.2007
Streszczenia:
Ortopedia Traumatologia Rehabilitacja 2007, vol 9 (Suppl. 2), s195-196.

P50
WPŁYW SUPLEMENTACJI CYNKIEM NA WYTRZYMAŁOŚĆ KOŚCI KOROWEJ W WARUNKACH CHRONICZNEGO NARAŻENIA NA KADM – BADANIA W MODELU DOŚWIADCZALNYM NA SZCZURACH

Brzóska M. M.1, Gałażyn-Sidorczuk M.1, Roszczenko A.1, Rogalska J.1, Jurczuk M.1, Majewska K.2, Moniuszko-Jakoniuk J.1

1 Zakład Toksykologii, Akademia Medyczna, Białystok
2 Katedra Przetwórstwa i Chemii Surowców Roślinnych, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski, Olsztyn

Słowa kluczowe: kadm, cynk, kość korowa, gęstość kości, wytrzymałość biomechaniczna

Wstęp i cel pracy
Kadm (Cd), będący jednym z najbardziej toksycznych metali ciężkich, należy do głównych chemicznych zanieczyszczeń środowiska w krajach rozwiniętych. Coraz liczniejsze dowody z badań epidemiologicznych oraz doświadczalnych badań własnych wskazujące, iż nawet niskie długotrwałe narażenie na kadm może zwiększać ryzyko osteoporozy i złamań kości skłaniają do poszukiwania sposobów zapobiegania niepożądanym skutkom działania tego metalu. Biorąc pod uwagę interakcje zachodzące z organizmie pomiędzy kadmem i cynkiem (Zn) oraz nieliczne wyniki badań sugerujące korzystny wpływ cynku w odniesieniu do indukowanych kadmem zmian w tkance kostnej podjęto kompleksowe badania własne mające na celu wyjaśnienie czy zwiększona podaż cynku może chronić przed uszkadzającym wpływem kadmu na układ kostny. W niniejszej pracy oceniano, czy suplementacja cynkiem podczas chronicznego narażenia na kadm może chronić przed indukowanym kadmem osłabieniem właściwości biomechanicznych kości korowej.
Materiał i metody
Badania przeprowadzono w modelu doświadczalnym na szczurach stanowiącym odpowiednik umiarkowanego narażenia na kadm, które może mieć miejsce w życiu człowieka. Zwierzętom podawano w wodzie do picia kadm w stężeniu 5 mg Cd/dm3 i/lub cynk w stężeniu 30 i 60 mg Zn/dm3 przez 6 i 12 miesięcy. Właściwości biomechaniczne kości korowej oceniono w 3-pkt teście zginania (Instron) trzonu kości piszczelowej. Ponadto dokonano densytometrycznego (Prodigy) pomiaru gęstości mineralnej kości (BMD) w połowie trzonu kości piszczelowej oraz oznaczono stężenie cynku i kadmu (metodą spektrometrii atomowo-absorpcyjnej) w kości korowej.
Wyniki
Narażenie na kadm nie miało znamiennego statystycznie wpływu na BMD kości korowej, prowadziło natomiast do osłabienia jej wytrzymałości biomechanicznej oraz obniżenia stężenia cynku. Po 6 miesiącach narażenia na kadm odnotowano obniżenie siły powodującej pierwsze dające się zarejestrować uszkodzenie kości, a po 12 miesiącach obniżeniu uległa również siła powodująca złamanie kości. Suplementacja cynkiem podczas narażenia na kadm chroniła przed indukowanym kadmem osłabieniem wytrzymałości kości. Korzystny wpływ cynku był zależny od wielkości jego spożycia. Suplementacja cynkiem w stężeniu 30 mg Zn/dm3 częściowo zapobiegała, a w stężeniu 60 mg Zn/dm3 – całkowicie chroniła przed osłabieniem wytrzymałości trzonu kości piszczelowej u szczurów narażanych na kadm. Ponadto podawanie cynku zapobiegało obniżeniu stężenia tego biopierwiastka oraz zmniejszało kumulację kadmu w tkance kostnej.
Wnioski
Wyniki badań pozwalają wnioskować, iż zwiększona podaż cynku podczas narażenia na kadm może, co najmniej częściowo, chronić przed indukowanym kadmem osłabieniem wytrzymałości kości korowej i w związku z tym zmniejszać ryzyko złamań. Korzystny wpływ cynku może być związany z normalizacją stężenia tego biopierwiastka oraz mniejszą kumulacją kadmu w tkance kostnej.

Badania finansowano z Grantu MNiSW (Nr 2 PO5D 027 27) oraz środków AM w Białymstoku.

P50
THE INFLUENCE OF ZINC SUPPLEMENTATION ON THE CORTICAL BONE STRENGTH AT CHRONIC EXPOSURE TO CADMIUMM – STUDIES ON A RAT MODEL

Brzóska M. M.1, Gałażyn-Sidorczuk M.1, Roszczenko A.1, Rogalska J.1, Jurczuk M.1, Majewska K.2, Moniuszko-Jakoniuk J.1

1 Department of Toxicology, Medical University, Białystok, Poland
2 Chair of Food Plant Chemistry and Processing, University of Warmia and Mazury, Olsztyn, Poland

Keywords: Cadmium, zinc, cortical bone, bone density, mechanical strength

Introduction and aim
Cadmium (Cd) is one of the most toxic heavy metals and one of the main chemical contaminants of the environment in industrialized countries. Recent epidemiological data and results of our own experimental studies give evidence that even relatively low long-term exposure to cadmium may increase a risk for osteoporosis and bone fractures. Thus, at present the growing interest has been focused on factors that can protect from toxic action of this metal. Taking into account interactions between these two metals occurring in the organism and suggestions that zinc (Zn) can have positive influence regarding to cadmium-induced changes in bone tissue, we have undertaken widely designed experimental studies to investigate whether zinc supplementation during chronic exposure to cadmium can protect against its action in the skeleton. The present study was aimed to investigate, based on the male rat model of moderate human exposure to cadmium, whether zinc supplementation may protect from cadmium-induced weakening in the cortical bone biomechanical properties.
Materials and methods
Male Wistar rats received cadmium (5 mg Cd/dm3) or/and zinc (30 and 60 mg Zn/dm3) in drinking water for 6 and 12 months. A three-point bending test (Instron) of the tibia diaphysis was performed to estimate the cortical bone biomechanical properties. Bone mineral density (BMD; DEXA technique) at the tibia mid-shaft and the cortical bone concentrations of zinc and cadmium (atomic absorption spectrometry method) were measured as well.
Results
The exposure to cadmium had no statistically significant influence on the cortical bone BMD; however, it resulted in a decrease in the bone biomechanical strength and a decrease in zinc concentration. After 6-month exposure to cadmium, the bone yield strength decreased, whereas after the 12-month exposure the fracture strength decreased as well. Zinc supplementation at the exposure to cadmium protected from this toxic metal-induced weakening in the bone strength. The protective effect of zinc depended on its intake. The supplementation with 30 mg Zn/dm3 partly, and at the concentration of 60 mg Zn/dm3 – completely protected from weakening in the tibia diaphysis strength. Moreover, the supply with zinc protected from the cadmium-induced decrease in the bone zinc concentration and decreased cadmium accumulation in the bone tissue.
Conclusions
The results seem to indicate that enhanced dietary intake of zinc at the exposure to cadmium may, at least partly, protect from the cadmium-induced weakening in the cortical bone strength and in this way decrease the risk of bone fractures. The influence of zinc may be accompanied by its ability to prevent cadmium-induced deficiency of zinc and to decrease cadmium accumulation in bone tissue.

This study was financially supported in parts by the Grant (No. 2 PO5D 027 27) from the Ministry of Science and Higher Education (Poland) and by the Medical University of Białystok.