The effects of food restriction on the growth plate and bone tissue in rats tibiae

A desnutrição é uma condição clínica decorrente da deficiência de um ou mais nutrientes essenciais para homeostase do organismo. Em crianças continua a ser um dos problemas mais graves de saúde pública no mundo, em virtude de sua grandeza e consequências desastrosas para o crescimento, desenvolvimento e sobrevivência, o acarretando graves comprometimentos na idade adulta. O osso é extremamente sensível a mudanças metabólicas, hormonais e nutricionais. Alterações internas e externas ao organismo podem interferir na aquisição de massa óssea máxima, levar a doenças osteometabólicas e afetar o crescimento de ossos longos. Uma alimentação adequada, com fornecimento de todos os nutrientes necessários ao organismo é crucial para o desenvolvimento do sistema esquelético. No entanto, os estudos de qualidade óssea e crescimento no desnutrido ainda são poucos na literatura. Sendo assim, o nosso objetivo foi avaliar os efeitos da restrição alimentar no tecido ósseo (trabecular e cortical) e na cartilagem de crescimento de ratos em crescimento. Neste estudo, a qualidade do tecido ósseo e da cartilagem de crescimento das tíbias foi analisada em ratos normais e desnutridos. Foram utilizados 72 ratos machos, com massa corpórea inicial de 70 a 80 gramas, que permaneceram alojados em gaiolas individuais e foram aleatoriamente divididos em 2 grupos experimentais com dois subgrupos cada, conforme o tempo de exposição à restrição alimentar: CON1: ratos normais, observados por 56 dias; RA1: ratos submetidos à restrição alimentar, observados por 56 dias; CON2: ratos normais, observados por 70 dias; RA1: ratos submetidos à restrição alimentar, observados por 70 dias. A desnutrição foi induzida por meio da restrição alimentar em 50%, ou seja, metade da quantidade ingerida pelos animais controles. Ao término do período experimental, após 56 e 70 dias, os ossos foram submetidos às análises macroscópica, microtomografia computadorizada (avaliação qualitativa e quantitativa da microestrutura óssea), densitometria óssea (DXA), microscopia óptica (caracterização dos tecidos), histomorfometria (quantificação de colágeno e volume trabecular), de expressão gênica e ensaio mecânico (avaliação da resistência mecânica). O nível de significância estatística foi de 5%. Embora a desnutrição não tenha resultado em alterações na expressão gênica, várias alterações fenotípicas foram observadas na cartilagem de crescimento (diminuição do volume; redução da área total, área de ossificação e espessura; alterações celulares nas zonas hipertrófica e proliferativa; tecido mais fraco na resistência ao cisalhamento), osso trabecular e cortical (redução no tamanho e massa óssea; menor densidade óssea; deterioração na microarquitetura trabecular e cortical e; menos trabéculas com menor deposição de colágeno). Concluiu-se que a restrição alimentar causou efeitos deletérios para a cartilagem de crescimento, osso trabecular e cortical, indicando interferência nos mecanismos de ossificação osteocondral e intramembranosa.Clinical undernutrition is characterized by the depletion of one or more nutrients that are essential for human homeostasis. Undernutrition in children results in a serious health impact due to the impairment in growth and bone quality in adulthood. Several factors may interfere with the peak mass achieved by an individual and interfere in growth and osteometabolic disorders. An adequate nutritional intake is an essential factor for bone development. However, few studies have investigates the relation between bone quality and growth in malnourished subjects. Therefore, we aimed to study the effects of food restriction on the growth plate and bone tissue (trabecular and cortical) in growing rats. 72 male Wistar rats weighing approximately 70-80g were randomly assigned into two groups and, subsequently subdivided into two subgroups according to the experimental follow-up: CON1: control rats followed by 56 days; RA1: food restricted rats followed by 56 days; CON2: control rats followed by 70 days and, RA2: food restricted rats followed by 70 days. After weaning, food restricted rats were fed 50% of the ad libitum food intake. At the end of each experimental period, the rats were euthanized and tibias were analyzed by morphological measurements, micro-computed tomography (qualitative and quantitative analysis of bone microstructure), dual-energy X-ray absorptiometry (DXA), optical microscopy (tissue characterization), histomorphometry (trabeculae quantity and collagen deposition), gene expression and mechanical test (mechanical strength assessment). Statistical significance was set when p