Effects of low intensity electrical stimulation on bone metabolism of ovariectomized rats

A estimulação elétrica de baixa intensidade (EE) tem sido utilizada para o reparo ósseo, mas pouco se sabe sobre seus efeitos no tecido ósseo após a menopausa. Os osteócitos provavelmente desempenham um importante papel mediando este estímulo físico, e poderiam agir como transdutores através da liberação de sinais bioquímicos como o óxido nítrico (NO). O objetivo deste trabalho foi investigar os efeitos da EE no metabolismo ósseo de ratas ovarectomizadas, e se o NO poderia ser um mediador destes efeitos. Sessenta ratas (200-220g) foram divididas em 6 grupos: SHAM; SHAM tratado com 6mg/d de L-NAME, um inibidor da NO sintase (SHAM-L-NAME); ovarectomizado (OVX); OVX tratado com L-NAME (OVX-L-NAME) ou submetido a uma estimulação elétrica no corpo todo do animal (OVX-EE) ou ambos (OVX-EE-L-NAME) por 12 semanas. A densidade mineral óssea (DMO) global, de coluna e membro posterior foram medidas através de densitometria óssea antes e ao final do protocolo. Após o sacrifício, as tíbias foram retiradas para análises histomorfométricas e imunohistoquímicas. A apoptose de osteócitos (técnicas de caspase-3 e TUNEL) e expressões da NO sintase endotelial (eNOS) e indutível (iNOS) foram analisadas por imunohistoquímica. As ratas OVX demonstraram significante (p<0.05 vs SHAM) diminuição da DMO final global, de coluna e de membro posterior, medidas por densitometria, redução de volume ósseo (10% vs 25%) e número de trabéculas (1.7 vs 3.9), e aumento das superfícies de reabsorção (4.7% vs 3.2%) e mineralização (15.9% vs 7.7%), medidas por histomorfometria. No entanto, após a EE, todos estes parâmetros foram semelhantes aos valores do grupo SHAM e significantemente diferentes de OVX. A EE não foi capaz de prevenir a redução de volume ósseo e número de trabéculas causadas pela OVX na presença de L-NAME (OVX-L-NAME vs OVXEE-L-NAME), como o fez na ausência deste inibidor da NOS. Porém, o L-NAME não bloqueou os efeitos da EE na reabsorção óssea (superfícies de reabsorção e de osteoclastos) em ratas OVX. A eNOS e iNOS foram: expressas de forma semelhante no córtex das tíbias de SHAM, não expressas em OVX, e similarmente expressas em OVX-EE quando comparadas ao SHAM. As expressões de eNOS e iNOS não foram detectadas no tecido ósseo de nenhum grupo tratado com L-NAME. Nas ratas OVX, a porcentagem de osteócitos apoptóticos (24%) foi significantemente maior do que em SHAM (11%) e OVX-EE (8%). Todos os grupos tratados com L-NAME tiveram uma diminuição na porcentagem de osteócitos apoptóticos. Assim, nosso estudo evidenciou que a EE previne alguns efeitos causados pela OVX no tecido ósseo preservando a DMO, estrutura e microarquitetura ósseas, expressão de eNOS e iNOS e viabilidade de osteócitos. Além disso, foi demonstrado que o L-NAME bloqueia parcialmente os efeitos da EE na estrutura óssea (mas não na reabsorção) e na expressão de eNOS e iNOS em ratas OVX, sugerindo que o NO possa ser um mediador dos efeitos positivos da EE no tecido ósseo. No entanto, não foi possível identificar se os efeitos positivos da EE na viabilidade de osteócitos foram mediados pelo NO, pois os efeitos do L-NAME nestas células foram semelhantes àqueles causados pela EE.Low Intensity Electrical Stimulation (LIES) has been used for bone repair but little is known about its effects on bone after menopause. Osteocytes probably play a role in mediating this physical stimulus and they could act as transducers through the release of biochemical signals, such as nitric oxide (NO). The aim of the present study was to investigate the effects of LIES on bone metabolism in ovariectomized rats, and if NO could be a mediator of these effects. Sixty rats (200-220g) were divided into 6 groups: SHAM; SHAM treated with 6mg/d of LNAME, an inhibitor of NO synthase (SHAM-L-NAME); ovariectomized (OVX); OVX treated with L-NAME (OVX-L-NAME) or subjected to a whole body electrical stimulation (OVX-LIES) or both (OVX-LIES-L-NAME) for 12 weeks. Global, spine and posterior limb bone mineral density (BMD) were measured by bone densitometry before and at the end of protocol. After sacrifice, tibias were collected for histomorphometric and immunohistochemistry analysis. Osteocyte apoptosis (caspase-3 and TUNEL techniques) and expressions of endothelial NO synthase (eNOS) and inducible NOS (iNOS) were assessed by immunostaining. OVX rats showed significant (p