Influence of horizontal Whole Body Vibration on the Lumbal Spine Vertebrae of the Rat

Zusammenfassung Der Versuch wurde durchgeführt, um den Einfluss von horizontaler Ganzkörpervibration auf den Lendenwirbelkörper der Ratte zu untersuchen. Zunächst wurden 90 weibliche Sprague-Dawley-Ratten der Firma Harlan im Alter von drei Monaten ovarektomiert beziehungsweise SHAM-operiert. Die Gruppe der ovarektomierten Tiere umfasste 75 Ratten, 15 Ratten wurden als Kontrollgruppe SHAM-operiert. Zwei Monate nach der ersten Operation wurden die Tibia der Ratten osteotomiert und mittels Plattenosteosynthese fixiert. Am fünften postoperativen Tag wurde mit der horizontalen Ganzkörpervibration begonnen. Die Vibration erfolgte nach Aufteilung der Ratten in 6 Gruppen. Eine Gruppe umfasste die SHAM-operierten Tiere, eine Gruppe ovarektomierte, nicht vibrierte Tiere und die vier anderen Gruppen wurden mit 30 Hz, 50 Hz, 70 Hz oder 90 Hz einmal täglich für 15 Minuten vibriert. Die Phase der täglichen Vibration erstreckte sich über einen Zeitraum von 30 Tagen. Nach Tötung der Tiere durch Dekapitation wurden die Wirbelkörper der Tiere freipräpariert und entnommen. Der Lendenwirbelkörper I wurde genutzt, um ihn mikroradiographisch zu untersuchen. Der Wirbelkörper I wurde zunächst in Methylmethacrylat eingebettet, ausgehärtet und dann wurden Sagittalschnitte des Wirbelkörpers in einer Dicke von 100 µm (±20µm) angefertigt, die geröntgt und fixiert wurden. Die Auswertung der Sagittalschnitte erfolgte mit einem Computerprogramm. Die Lendenwirbelkörper II wurden verascht, um die Knochenmineraldichte zu erfassen, und chemisch analysiert, um den Calcium- und Phosphatgehalt zu bestimmen. Die Lendenwirbelkörper IV wurden genutzt, um mit einem in unserer Arbeitsgruppe entwickelten standardisierten Verfahren auf ihre biomechanische Belastbarkeit geprüft zu werden. Entgegen den vorbekannten Studien zeigte sich bei der horizontalen Vibration ein geringer bis negativer Effekt der Ganzkörpervibration auf die gemessenen Parameter. Die Gruppe der mit 70 Hz vibrierten ovarektomierten Tiere schnitt im Vergleich mit den anderen vibrierten Tieren tendenziell am besten ab. Sowohl morphologisch als auch beim biomechanischen Kompressionstest und bei der chemischen Analyse zeigte die mit 70 Hz vibrierte Gruppe nahezu gleiche oder höhere Werte als die nur ovarektomierten Tiere. Die Studie konnte – im Gegensatz zu anderen in der Arbeitsgruppe durchgeführten Studien- die positive Wirkung der Ganzkörpervibration auf den osteoporotischen Lendenwirbelkörper der Ratte nicht bestätigen. Denn es wurde in eine andere Richtung, nämlich horizontal und nicht wie bei den vorangegangen Studien vertikal vibriert, und es scheint sich zu bestätigen, dass das mehrfache Vibrieren pro Tag einen deutlichen Einfluss darauf hat, ob und in welche Richtung sich die Parameter verändern. Summary The experiment was performed to determine the influence of whole body vibration on lumbar vertebrae of rats. 90 Spraque-Dawley rats were operated, of which 75 were ovarectomized and 15 SHAM operated. Two months after the operation the tibiae were osteotomised followed by a plate osteosythesis. Five days after the second operation, the process of whole body vibration was started in six groups. One group was formed by 15 SHAM operated rats, one group contained 15 ovarectomized rats with no vibration regime and the four other groups, each with 15 rats were whole body vibrated by 30 Hz, 50 Hz, 70 Hz and 90 Hz in horizontal direction. The four groups of rats with a vibration regimen were vibrated for 15 minutes every day for 30 days. Afterwards the rats were decapitated and the lumbar vertebrae were examined the following way; the lumbar vertebrae I were imbedded in methylmethacrylat and serrated in 100µm (±20µm) sagittal section, x-rayed and fixated. The evaluation of the sagittal section was performed with a specific software. The lumbar vertebrae II were incinerated to evaluate the mineral density and chemically analyzed to determine the calcium and phosphate content. The lumbar vertebrae IV were tested on their biomechanical stability in a standardized test, developed by our team. In contrast to the known and mentioned studies, the horizontal whole body vibration had a low to negative impact on the measured parameters. The group of ovarectomized rats, vibrated with 70 Hz, tended to perform best and nearly reached the results of the non-vibrated, ovarectomized group in the biomechanical, morphological and chemical tests. The study, contrary to the other studies performed by our team, could not prove the positive effects of whole body vibration on osteoporotic lumbar vertebrae of ovarectomized rats. In comparison to the other studies, the vibration was performed in a horizontal direction, in the other studies the vibration was performed in vertical direction and additionally studies performed by our team indicate better results when the rats are vibrated more than once a day.2017-12-1