Hypothesis of the mechanism of action of acupuncture through GHK-Cu

One of the great challenges currently facing acupuncture is the biological explanation of its actions at the molecular level. Deciphering how the stimulus based on the insertion of a needle can modulate physiological functions as complex as the release of neurotrophic factors is complex. For example, we know that the expression of BDNF is stimulated by the action of acupuncture, also that acupuncture is capable of increasing the amounts of neurotransmitters and receptors in the brain, etc… Understanding how this happens is a challenge for basic science in acupuncture, in this hypothesis I propose a molecular pathway that may be behind many of the phenomena that we observe in the clinic. The emerging paradigm of Psychoneuroimmunoendocrinology helps us to understand the implications of acupuncture at the systemic level, however, how we explain its molecular actions.In this case, he hypothesized that acupuncture could stimulate the synthesis of the biopeptide GHK-Cu, and in this sense, many of the molecular actions that trigger acupuncture and that we still do not understand could be justified. These phenomena could be explained through this biopeptide of great gene expression, since we know that it stimulates the action of many genes, which in turn can explain the clinical observations of acupuncture. This biopeptide acts on many physiological levels. In the present work I focus on the Spinal Cord Injury model and how acupuncture can help in its treatment by taking advantage of the actions of GHK-Cu.Fil: Moltó Ripoll, Juan Pablo. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentin

Osteocytes looking upwards (or “bone structure watched from below”)

Los sistemas biológicos integrados a nivel de complejidad individual deben analizarse sobre la base del conjunto de interacciones que ocurren entre todos sus elementos, desde el nivel molecular hasta el de sistemas de órganos, que es el que interesa a los clínicos. Los huesos nacen, se desarrollan y mueren biomecánicamente. Así los consideraremos en este artículo, y en esa dirección deberían también los osteólogos orientar el diagnóstico y el tratamiento de las afecciones que los fragilizan. El inusual objetivo de este artículo es revisar el conocimiento actual sobre los osteocitos como núcleos sensores de los mecanismos que regularían la rigidez, la tenacidad y la resistencia de los huesos integrados como órganos. Ese intento involucra suposiciones creativas, hipótesis arriesgadas y paradigmas insoslayables, pero permite comprender la etiopatogenia y la fisiopatología de todas las osteopatías fragilizantes desde un punto de vista dinámico, cercano al interés del osteó- logo práctico. Este artículo 1) considera los osteocitos como “parte de un sistema, organizado en los niveles de complejidad celular, tisular y orgánico, que comprende la estructura resistiva de un hueso ideal (matriz ósea mineralizada, vasos y nervios, células intrínsecas - osteocitos - y extrínsecas - osteoblastos, osteoclastos y sus precursores -), integrado en el esqueleto del vertebrado que lo contiene en los niveles de complejidad sistémico e individual, sobre el cual tienen lugar influencias mecánicas y endocrinometabólicas”; 2) respeta el paradigma que propone que “todas las estructuras resistivas vivientes están reguladas, de modo que las deformaciones provocadas por las cargas máximas que usualmente soportan resulten mucho menores que las que determinarían su fractura; es decir, manteniendo razonables factores de seguridad”; y 3) fundamenta la organización de un sistema estructural que propone la existencia de “un mecanismo de control retroalimentado de su rigidez a nivel tisular, del cual los osteocitos, como unidades constitutivas a nivel celular, representan sus componentes sensores”. Se espera que esta revisión, que los autores pretenden apoyar con algunas contribuciones propias, oriente a los osteólogos a razonar en consonancia con los últimos hallazgos del análisis biomecánico óseo, que constituyen el conocimiento necesario para interpretar, diagnosticar, tratar y monitorizar la evolución de todas las osteopatías fragilizantes, en función de los factores determinantes excluyentes de la resistencia a la fracturaThe unusual aim of this article is to review the current knowledge on osteocytes as sensitive “headquarters” of the mechanisms which seem to govern the whole-bone (structural) stiffness, toughness and strength at the organ level of integration. Thus, use is made of creative suppositions, risky hypotheses, and unavoidable paradigms, in the hope to help understand the pathophysiology and the real nature of all bone-weakening diseases from a dynamic point of view, close to the clinical and therapeutic interest of the osteologists. No less than three distinctive features of this article support that philosophy: 1) Osteocytes are regarded as “parts of a system organized at the cell, tissue and organ levels of biological complexity, which involves the supporting structure of an ideal bone - mineralized bone matrix, vessels and nerves, intrinsic (osteocytes) and extrinsic (blasts, clasts) cells and their precursors -, integrated in a vertebrate’s skeleton at the systemic and individual levels, and subjected to both mechanical and metabolic interactions”; 2) The leading paradigm proposes that “all living supporting structures are biologically regulated, in such a way that the stresses and strains provoked by the maximal loads they usually stand result much lesser than those that will break them (i.e. maintaining reasonable “safety factors”); 3) The organization of the proposed structure is based on a feedback mechanism that would control its stiffness at both tissue and organ levels of complexity, of which osteocytes (its cellular units) will be the sensor elements”. Authors hope this revision - which they pretend to have supported with a reasonable amount of original evidences – will help osteologists to get familiar with bone structural and biomechanical analysis, to understand, diagnose, treat, and monitor all bone-weakening condition as resulting from changes in the true, structural determinants of bone strengtFil: Ferretti, Jose Luis. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Capozza, Ricardo Francisco. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

From osteology to osteo-myology: three decades of continuous, original contributions to musculoskeletal biomechanical analysis

En consonancia con la orientación tradicional de nuestras investigaciones, la Osteología está incorporando progresivamente el análisis estructural-biomecánico óseo y las interacciones músculo-esqueléticas. En este artículo se sintetizan los aportes originales del CEMFoC a la Osteología moderna en el terreno biomecánico en forma didáctica, para que el lector aprecie sus posibles aplicaciones clínicas. Los hallazgos aportaron evidencias sucesivas en apoyo de dos proposiciones fundamentales: a) los huesos deben interpretarse como estructuras resistivas, biológicamente servocontroladas (“Los huesos tienden siempre a mantener un factor de seguridad que permite al cuerpo trabajar normalmente sin fracturarse” – Paradigma de Utah) y b) los huesos interactúan con su entorno mecánico, determinado principalmente por las contracciones musculares, en forma subordinada al entorno metabólico (“Los huesos son lo que los músculos quieren que sean, siempre que las hormonas lo permitan”). Los avances producidos se refieren, tanto cronológica como didácticamente, al conocimiento osteológico en general y al desarrollo de recursos novedosos para el diagnóstico no invasivo de fragilidad ósea, para distinguir entre osteopenias y osteoporosis, y para discriminar entre sus etiologías ‘mecánica’ y ‘sistémica’. Finalmente, el nuevo conocimiento se integra en la proposición de un algoritmo diagnóstico para osteopenias y osteoporosis. El espíritu general de la presentación destaca que la evaluación osteomuscular dinámicamente integrada genera un nuevo espacio de análisis personalizado de los pacientes para la atención de cualquier osteopatía fragilizante con criterio biomecánico.In consonance with the traditional spirit of our studies, skeletal research is being pro¬gressively focused on the structural-biomechanical analysis of bone and the muscle-bone interactions. In this article, the CEMFoC’s members summarize their original findings in bone biomechanics and their potential clinical applications. These findings provided evidence supporting two fundamental hypotheses, namely, A. bones constitute resistive struc¬tures, which are biologically servo-controlled (‘Bones tend to maintain a safety factor which allows the body to function normally avoiding fractures’ – the ‘Utah paradigm’), and B. the interactions of bones with their mechanical environment mainly are determined by the contraction of local muscles - ‘bone-muscle units’), and are subordinated to the control of the metabolic environment (‘Bones are what muscles wish them to be, provided that hormones allow for it’). The achievements in the field are presented in a chronological and didactical sequence concerning the general knowledge in Osteology and the development of novel resources for non-invasive diagnosis of bone fragility, aiming to distinguish between osteopenias and osteoporosis and the ‘mechanical’ and ‘metabolic’ etiology of these conditions. Finally, the integrated new knowledge is presented as supporting for a proposed diagnostic algorithm for osteopenias and osteoporosis. In general terms, the article highlights the dynamic evaluation of the musculoskeletal system as a whole, opening a new diagnostic field for a personalized evaluation of the patients affected by a bone-weakening disease, based on functional and biomechanical criteriaFil: Ferretti, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Capozza, Ricardo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentin

Cooperación biofísico-bioquímica en el control direccional de la "calidad estructural" ósea

Parece natural que el desarrollo de la estructura resistiva de los huesos resulte de simples procesos aditivos/sustractivos de material duro, con balances positivos o negativos dependientes de una adecuada nutrición/insolación, sin necesidad de aludir a mecanismos que orienten esos procesos en el espacio. La misma explicación se aplicó a los efectos de todos los agentes osteoactivos. Esta concepción errónea ha afectado la interpretación, el diagnóstico y el tratamiento de las osteopatías fragilizantes durante más de 4 décadas.Los procesos referidos resultan todos de reacciones bioquímicas (sistémicas, no direccionales),pero también están orientados en el espacio por otros factores, biofísicos (vectoriales, direccionales), que determinan la eficacia mecánica de los huesos, cuya comprensión es fundamental para el clínico. Cuatro factores han contribuido, entre otros, a esta confusión:el sentido común, la sucesión de algunas novedades osteológicas trascendentes, la dificultad para analizar la organización biológica de los esqueletos respetando los "niveles de complejidad estructural" clásicos en Biología,y determinantes de orden económico. Este artículopreten de contribuir a vencer esas dificultades interpretativas, apoyado por algunos avances recientes que evidencian la participación de los osteocitos como elementos "primarios" de la transducción biofísico-bioquímica en el control biomecánico direccional de las propiedades mecánicas óseas.The development of bones´ structural properties has been conceived traditionally as resulting from mere additions or losses of mineralized tissue, with negative/positive balances determined by biochemical (systemic) factors, regardless of any biophysical (directional) factor that could orient spatially those processes as required for achieving a stiff/strong structure. That misleading conception has disturbed the interpretation of bone-weakening diseases by clinicians during more than 4 decades, as determined by diverse confounders, chiefly, 1. common sense, 2. a particular historical order in knowledge acquisition in Osteology, 3. the difficult interpretation of abstract concepts like the biological “levels of complexity”, and 4. economical factors. This article aims to cope with those difficulties, in a didactical way. The exposed arguments are supported by some recent developments in Osteology that are affording growing evidence of the crucial role of osteocytes as “primary” elements in the process of biophysical-biochemical transduction involved in the directional (biomechanical) control of the mechanical properties of bones.Fil: Capozza, Ricardo Francisco. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; ArgentinaFil: Nocciolino, Laura Marcela. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Ferretti, Jose Luis. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentin

Analysis of the independent power of age-related, anthropometric and mechanical factors as determinants of the structure of radius and tibia in normal adults: a pQCT study

To compare the independent influence of mechanical and non-mechanical factors on bone features, multiple regression analyses were performed between pQCT indicators of radius and tibia bone mass, mineralization, design and strength as determined variables, and age or time since menopause (TMP), body mass, bone length and regional muscles’ areas as selected determinant factors, in Caucasian, physically active, untrained healthy men and pre- and post-menopausal women. In men and pre-menopausal women, the strongest influences were exerted by muscle area on radial features and by both muscle area and bone length on the tibia. Only for women, was body mass a significant factor for tibia traits. In men and pre-menopausal women, mass/design/strength indicators depended more strongly on the selected determinants than the cortical vBMD did (p<0.01-0.001 vs n.s.), regardless of age. However, TMP was an additional factor for both bones (p<0.01-0.001). The selected mechanical factors (muscle size, bone lengths) were more relevant than age/TMP or body weight to the development of allometrically-related bone properties (mass/design/strength), yet not to bone tissue “quality” (cortical vBMD), suggesting a determinant, rather than determined role for cortical stiffness. While the mechanical impacts of muscles and bone levers on bone structure were comparable in men and pre-menopausal women, TMP exerted a stronger impact than allometric or mechanical factors on bone properties, including cortical vBMD.Fil: Reina, Paola Soledad. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.medicas. Centro de Est.de Metabolismo Fosfocalcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.medicas. Centro de Est.de Metabolismo Fosfocalcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Nocciolino, L.. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.medicas. Centro de Est.de Metabolismo Fosfocalcico; ArgentinaFil: Feldman, Sara. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.medicas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ferretti, Jose Luis. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.medicas. Centro de Est.de Metabolismo Fosfocalcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Rittweger, J.. German Space Center. Institute of Aerospace Medicine; AlemaniaFil: Capozza, Ricardo Francisco. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Cs.medicas. Centro de Est.de Metabolismo Fosfocalcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

pQCT-assessed relationships between diaphyseal design and cortical bone mass and density in the tibiae of healthy sedentary and trained men and women

In a pQCT study of running-trained and untrained men and women we had shown that bone mass distribution along the tibia was adapted to the usage-derived stress pattern. To study the possible association between the efficiency of diaphyseal design and bone material stiffness, we extend the analysis of the same sample to correlate pQCT indicators of the distribution (CSMIs), mass (BMC), and density (vBMD) of cortical bone tissue as descriptors of “distribution/mass” (d/m) or “distribution/quality” (d/q) relationships. The d/m and d/c curves followed positive (exponential) and negative (hyperbolic-like) equations, respectively. Distribution curves of r coefficients throughout the bone were all bell-shaped, reaching a maximum towards the mid-diaphysis. The CSMIs and BMC were higher, and vBMD was lower in men than women and in runners than non-runners. The d/m relationships were described by unique curves for all groups while d/q relationships were better adjusted to separate curves for men and women. Results support that: 1. diaphyseal design reflects the relative influence of bending/torsion stress along the bones, tending to minimize bone mass; 2. there is a trade-off between cortical bone “quality” and distribution; 3. d/m and d/q relationships are related to bone mechanical environment, and 4. d/q relationships are affected by sex.Fil: Capozza, Ricardo Francisco. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Rittweger, J.. German Aerospace Center ; AlemaniaFil: Reina, Paola Soledad. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Mortarino, P.. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Nocciolino, Laura Marcela. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Feldman, Sara. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Laboratorio de Biología Osteoarticular, Ingeniería Tisular y Terapias Emergentes; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ferretti, Jose Luis. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

Biomechanical features of stress fractures

Se define como estrés (stress) tanto la fuerza que una carga externa ejerce sobre un cuerpo sólido como la fuerza reactiva que acompaña a la primera (Ley de Newton), por unidad de área imaginaria transversal a su dirección. Las cargas internas reactivas inducen deformaciones proporcionales del cuerpo. La resistencia del cuerpo a deformarse se llama rigidez. La deformación puede resquebrajar el cuerpo y, eventualmente, producir una fractura por confluencia de trazos. La resistencia del cuerpo a separarse en fragmentos por esa causa se llama tenacidad. La resistencia del cuerpo a la fractura es proporcional al stress que puede soportar sin separarse en fragmentos por deformación (no hay fractura sin deformación y sin stress previo). El stress máximo que un cuerpo puede soportar sin fracturarse resulta de una combinación de ambas propiedades: rigidez y tenacidad, cada una con distintos determinantes biológicos. Una o varias deformaciones del cuerpo pueden provocarle resquebrajaduras sin fracturarlo. La acumulación de resquebrajaduras determina la “fatiga” del material constitutivo del cuerpo, que reduce su rigidez, tenacidad y resistencia a la fractura para la próxima ocasión (“fragilidad por fatiga”). En el caso de los huesos, en general, los términos stress y fatiga tienen las connotaciones amplias referidas, respecto de todas las fracturas posibles. La fatiga predispone a fracturas a cargas bajas, que se denominan (correctamente) “fracturas por fatiga” y también (incorrectamente) “fracturas por stress”, para distinguirlas de las que ocurren corrientemente, sin resquebrajaduras previas al trauma, que se denominan (incorrectamente) “fracturas por fragilidad, o por insuficiencia”. En realidad, todas las fracturas se producen por stress y por fragilidad o insuficiencia (en conjunto); pero la distinción grosera entre fracturas “por fatiga, o por stress”, por un lado, y “por fragilidad” o “por insuficiencia”, por otro, aceptando las amplias connotaciones referidas antes, tiene valor en la práctica clínica. Este artículo intenta explicar esas particularidades biomecánicas y describir las distintas condiciones que predisponen a las fracturas “por fatiga o por stress” en la clínica, distinguiéndolas de las fracturas “por fragilidad o por insuficiencia” (manteniendo estas denominaciones) y detallando las características de interés directo para su diagnóstico y tratamiento.The term “stress” expresses the force exerted by an external load on a solid body and the accompanying, opposed force (Newton’s Law), expressed per unit of an imaginary area perpendicular to the loading direction. The internal loads generated this way deform (strain) proportionally the body’s structure. The resistance of the body to strain expresses its stiffness. Critical strain magnitudes may induce micro-fractures (microdamage), the confluence of which may fracture the body. The body’s resistance to separation into fragments determines its toughness. Hence, the body’s resistance to fracture is proportional to the stress the body can support (or give back) while it is not fractured by the loadinduced strain (no stress, no strain -> no fracture). Therefore, the maximal stress the body can stand prior to fracture is determined by a combination of both, its stiffness and its toughness; and each of those properties is differently determined biologically. One or more deformations of the body may induce some microdamage but not a fracture. Microdamage accumulation determines the fatigue of the material constitutive of the body and reduces body’s toughness, leading to a “fatigue-induced fragility”. In case of bones, in general, both stress and fatigue have the referred, wide connotations, regarding any kind of fractures. In particular, bone fatigue predisposes to low-stress fractures, which are named (correctly) “fatigue fractures” and also misnamed “stress fractures”, to distinguish them from the current fractures that occur without any excess of microdamage, that are named (wrongly) “fragility” or “insufficiency” fractures. In fact, all fractures result from all stress and fragility or insufficiency as a whole; however, the gross distinction between “fatigue or stress fractures”, on one side, and “fragility or insufficiency fractures”, on the other, accepting the wide connotations of the corresponding terminology, is relevant to clinical practice. This article aims to explain the above biomechanical features and describe the different instances that predispose to “fatigue or stress fractures” in clinical practice, as a different entity from “insufficiency or fragility fractures” (maintaining this nomenclature), and describe their relevant features to their diagnosis and therapy.Fil: Ferretti, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Nocciolino, Laura Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Luscher, Sergio Hugo. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Instituto Dr. Jaime Slullitel; ArgentinaFil: Capozza, Ricardo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentin

Differences in the relation between bone mineral content and lean body mass according to gender and reproductive status by age ranges

The present study aims: (1) to explore the influence of lean mass (LM) on bone mineral content (BMC), (2) to investigate the pubertal influences on the BMC–LM relation, and (3) to perform Z-score charts of BMC–LM relation, stratified by gender and reproductive status categorized by age ranges. A cross-sectional analysis was conducted using 4001 healthy subjects between 7 and 90 years participating in the Health Workers Cohort Study. Of these, 720 participants were ≤ 19 years, 2417 were women ≥ 20 years, and 864 were men ≥ 20 years. Using Dual X-ray absorptiometry (DXA), we measured BMC and LM. Participants’ pubertal development was assessed according to Tanner’s stage scale. To describe BMC–LM relation, simple correlation coefficients were computed. To produce best-fit equations, an ANOVA test was conducted. Z-score graphs for the BMC–LM relation were obtained. In general, the BMC–LM correlations were linear and highly significant. For boys, curves were virtually parallel, with similar intercepts and a progressive displacement of values toward the upper-right region of the graph, for each Tanner subgroup. For girls, curves for Tanner 1-2 and 4-5 stages were parallel; but, in girls Tanner 4-5, the intercepts were significantly higher by about +300–400 g of BMC (P < 0.001). For postmenopausal women, the curve was parallel to that for the premenopausal but showed a lower intercept (P < 0.001). We provide DXA reference data on a well-characterized cohort of 4001 healthy subjects. These reference curves provide a reference value for the assessment and monitoring of bone health in all age groups included in the present study.Fil: Denova Gutiérrez, Edgar. Instituto Nacional de Salud Pública; MéxicoFil: Clark, Patricia. Hospital Infantil de México Federico Gómez. Unidad de Investigación en Epidemiología Clínica; México. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Capozza, Ricardo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Nocciolino, Laura Marcela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Ferretti, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Velázquez Cruz, Rafael. Instituto Nacional de Medicina Genómica México. Laboratorio de Genómica del Metabolismo Óseo; MéxicoFil: Rivera, Berenice. Universidad Nacional Autónoma de México; MéxicoFil: Cointry, Gustavo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Salmerón, Jorge. Universidad Nacional Autónoma de México; México. Instituto Nacional de Salud Pública; Méxic

Original Dynamometric and Tomographic evidence of site-specific muscle effects on bone structure. Towards a wider scope on the bone Mechanostat concept

Para analizar el impacto directo de la musculatura sobre la estructura ósea se determinaronel área (CtA), la densidad mineral ósea volumétrica (vDMOc) y los momentos de inerciacorticales para flexión anteroposterior y lateral(MIap, MIlat) ajustados a CtA, y las relacionesentre MI y vDMOc (de ʻdistribución/calidadʼ, d/c,que describen la eficiencia de la optimizaciónbiomecánica del diseño cortical por el mecanostato) en 18 cortes seriados a lo largo detodo el peroné del lado hábil (pQCT), y lafuerza de salto y de rotación externa del pie(dinamometría computarizada) de 22 hombressanos de 18 a 33 años entrenados en fútbolcompetitivo por más de 4 años, y de 9 controlesetarios no entrenados. Los entrenados tuvieronvalores más altos de MI en función de la fuerzade rotación del pie (no de salto), con un ajustehomogéneo para MIap pero variable (más pobredistalmente y más alto proximalmente, en laregión de inserción de los peroneos) para MIlat,coincidiendo este último con pobres ajustes delas relaciones d/c (efecto arquitectónico independiente de la rigidez del tejido). Esto evidencia la influencia directa de la tracción de lamusculatura peronea sobre la estructura cortical proximal subyacente del hueso y tambiénsugiere que el mecanostato procedería, en estecaso, fuera de su conocida concepción comomecanismo regulatorio de la resistencia ósea.To analyze the direct impact of muscle contractions on the structure of bones, we determined the cortical cross-sectional area (CtA), volumetric mineral density (vBMDc) and the CtA-adjusted moments of inertia for anterior-posterior and lateral bending (MIap, MIlat), and the ‘distribution/quality’ (d/c) relationships between MIs and vBMDc (which describe the efficiency of the biomechanical optimization of cortical design by bone mechanostat) in 18 serial scans taken throughout the fibula of the dominant side (pQCT), and the jump and the foot-lateral-rotation forces (computed dynamometry) of 22 healthy men aged 18-33 years, who had been trained in competitive soccer for more than 4 years, and of 9 untrained, age-matched controls. Trained individuals showed higher MI values as a function of the rotative force of the foot (not the jumping force). The adjustment of these relationships was homogeneous for MIap throughout the bone, but variable (poorer distally and higher proximally, at the insertion area of peroneus muscles) for MIlat, this latter being paralleled by poor adjustments of the corresponding, d/c relation-ships (architectural effect independent of tissue stiffness). These findings,1. Show the direct influence of the traction force of peroneal muscles on proximal fibula structure close to the insertion area, and 2. Suggest that, in the studied conditions, the bone mechanostat would proceed beyond its known conception as a regulatory mechanism of structural bone strength.Fil: Nocciolino, Laura Marcela. Universidad Gran Rosario. Centro Universitario de Asistencia, Docencia e Investigación. Unidad de Estudios Biomecánicos Osteo-Musculares ; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Luscher, Sergio Hugo. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Pilot, Nicolás. Universidad Gran Rosario. Centro Universitario de Asistencia, Docencia e Investigación. Unidad de Estudios Biomecánicos Osteo-Musculares ; ArgentinaFil: Pisani, Leandro Matias. Universidad Gran Rosario. Centro Universitario de Asistencia, Docencia e Investigación. Unidad de Estudios Biomecánicos Osteo-Musculares ; ArgentinaFil: Mackler, Leandro. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Manchester Metropolitan University; Reino Unido. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Ireland, Alex. Institute of Aerospace Medicine. Division of Space Physiology; AlemaniaFil: Rittweger, Jörn. Institute of Aerospace Medicine. Division of Space Physiology; AlemaniaFil: Ferretti, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Universidad Gran Rosario. Centro Universitario de Asistencia, Docencia e Investigación. Unidad de Estudios Biomecánicos Osteo-Musculares ; ArgentinaFil: Capozza, Ricardo Francisco. Universidad Gran Rosario. Centro Universitario de Asistencia, Docencia e Investigación. Unidad de Estudios Biomecánicos Osteo-Musculares ; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentin

To what question is ‘bone’ the answer?: A matter of structural directionality and biological organization (Bone and bones, from the Big Bang to osteoporosis)

La “razón de ser” de nuestros huesos y esqueletos constituye un dilema centralizado en los conceptos biológicos de “estructura” y “organización”, cuya solución necesitamos comprender para interpretar, diagnosticar, tratar y monitorear correctamente las osteopatías fragilizantes. Últimamente se ha reunido conocimiento suficiente para proponer aproximaciones razonables a ese objetivo. La que exponemos aquí requiere la aplicación de nomenos de 6 criterios congruentes: 1) Un criterio cosmológico, que propone un origen común para todas las cosas; 2) Un criterio biológico, que explica el origen común de todos los huesos; 3) Un enfoque epistemológico, que desafía nuestra capacidad de comprensión del concepto concreto de estructura y del concepto abstracto de organización, focalizada en la noción rectora de direccionalidad espacial; 4) Una visión ecológica, que destaca la importancia del entorno mecánico de cada organismo para la adecuación de la calidad mecánica de sus huesos a las “funciones de sostén” que les adjudicamos; 5) Una correlación entre todo ese conocimiento y el necesario para optimizar nuestra aptitud para resolver los problemas clínicos implicados y 6) Una jerarquización del papel celular en el manejo de las interacciones genético-ambientales necesario para asimilar todo el problema a una simple cuestión de organización direccional de la estructura de cada hueso. Solo aplicando estos 6 criterios estaríamos en condiciones de responder a la incógnita planteada por el título. La conclusión de esta interpretación de la conducta y función de los huesos debería afectar el fundamento de la mayoría de las indicaciones farmacológicas destinadas al tratamiento de la fragilidad ósea.The nature of the general behavior of our bones as weight-bearing structures is a matter of two biological concepts, namely, structure and organization, which are relevant to properly interpret, diagnose, treat, and monitor all boneweakening diseases. Different approaches can be proposed to trace the corresponding relationships. The one we present here involves six congruent criteria, namely, 1) a cosmological proposal of a common origin for everything; 2) a biological acknowledgement of a common origin for all bones; 3) the epistemological questioning of our understanding of the concrete concept of structure and the abstract notion of organization, focused on the lead idea of directionality; 4) the ecological insight that emphasizes the relevance of the en forma direccional, es decir, privilegiando una determinada orientación espacial.3 Ese conocimiento se podría impartir y asimilar más o menos fácilmente, si no fuera por la cantidad de conceptos confusos que se han difundido últimamente entre los osteólogos respecto de las relaciones entre la estructura ósea y sus entornos mecánico y metabólico. Que tengamos dificultad para entenderlo no significa que no sea sencillo. Quizá lo que hace falta es cambiar el modo de pensar. Por tal razón, nos parece que el mejor método para revisar esta cuestión debería comenzar por razonar ‘en limpio’, como si se ignorase mechanical environment of every organism to the naturally-selected adjustment of the mechanical properties of their mobile bones to act as struts or levers; 5) The clinical aspects of all the alluded associations; 6) The central role of bone cells to control the genetics/ environment interactions of any individual as needed to optimize the directionality of the structure of each of his/her bones to keep their mechanical ability within physiological limits. From our point of view, we could only solve the riddle posed by the title by addressing all of these six criteria. The striking conclusion of our analysis suggests that the structure (not the mass) of every bone would be controlled not only to take care of its mechanical ability, but also to cope with other properties which show a higher priority concerning natural selection. The matter would be that this interpretation of bone behavior and ‘function’ should affect the rationales for most pharmacological indications currently made to take care of bone fragility.Fil: Ferretti, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Pilot, Nicolas Carlos. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Pisani, Leandro Matias. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentina. Instituto Universidad del Gran Rosario; ArgentinaFil: Luscher, Sergio Hugo. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Mackler, Leandro. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Cointry, Gustavo Roberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; ArgentinaFil: Capozza, Ricardo Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Rosario; Argentina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Médicas. Centro de Estudios de Metabolismo Fosfocálcico; Argentin