Pathogenesis of Age-Related Osteoporosis: Impaired Mechano-Responsiveness of Bone Is Not the Culprit

BACKGROUND: According to prevailing understanding, skeletal mechano-responsiveness declines with age and this apparent failure of the mechano-sensory feedback system has been attributed to the gradual bone loss with aging (age-related osteoporosis). The objective of this study was to evaluate whether the capacity of senescent skeleton to respond to increased loading is indeed reduced as compared to young mature skeleton. METHODS AND FINDINGS: 108 male and 101 female rats were randomly assigned into Exercise and Control groups. Exercise groups were subjected to treadmill training either at peak bone mass between 47-61 weeks of age (Mature) or at senescence between 75-102 weeks of age (Senescent). After the training intervention, femoral necks and diaphysis were evaluated with peripheral quantitative computed tomography (pQCT) and mechanical testing; the proximal tibia was assessed with microcomputed tomography (microCT). The microCT analysis revealed that the senescent bone tissue was structurally deteriorated compared to the mature bone tissue, confirming the existence of age-related osteoporosis. As regards the mechano-responsiveness, the used loading resulted in only marginal increases in the bones of the mature animals, while significant exercise-induced increases were observed virtually in all bone traits among the senescent rats. CONCLUSION: The bones of senescent rats displayed a clear ability to respond to an exercise regimen that failed to initiate an adaptive response in mature animals. Thus, our observations suggest that the pathogenesis of age-related osteoporosis is not attributable to impaired mechano-responsiveness of aging skeleton. It also seems that strengthening of even senescent bones is possible--naturally provided that safe and efficient training methods can be developed for the oldest old

Total hip arthroplasty, combined with a reinforcement ring and posterior column plating for acetabular fractures in elderly patients : good outcome in 34 patients

Background and purpose Low-energy acetabulum fractures are uncommon, and mostly occur in elderly patients. Determining the optimal operative treatment for such fractures is challenging. Here we investigated whether acutely performed total hip arthroplasty plus posterior column plating (THA) reduced complications and reoperations compared with open reduction and internal fixation (ORIF) in elderly patients with acetabular fractures.Patients and methods We retrospectively reviewed the records of 59 patients, > 55 years of age, with complex acetabular fractures, caused by low-energy trauma, treated between January 2008 and September 2017. Of these patients, 34 underwent acute THA, and 25 ORIF alone. Patient and implant survival were compared between groups using Kaplan-Meier survival analysis and Cox multiple regression. Functional outcomes assessed by Oxford Hip Score (OHS) were compared between the THA patients and those 9 ORIF patients who underwent secondary THA due to posttraumatic hip osteoarthritis (OA) during follow-up.Results Overall patient survival was 90% (95% CI 82-98) at 12 months, and 64% (CI 47-81) at 5 years. Of 25 ORIF patients, 9 required secondary THA due to posttraumatic OA. Large fragments on the weight-bearing acetabular dome upon imaging predicted ORIF failure and secondary THA. The acute THA group and secondary THA group had similar 12-month OHS.Interpretation Acute THA including a reinforcement ring resulted in fewer reoperations than ORIF alone in elderly patients with acetabular fractures. These findings support acute THA as first-line treatment for complex acetabular fractures in elderly patients.Peer reviewe

Mechanosensitivity of Bone

Osteoporoosi on ikääntyvässä väestössä kasvava ongelma, jonka hoidossa ja ennaltaehkäisyssä sukupuolihormoneilla ja liikunnalla on merkittävä osuus. Tällä hetkellä osteoporoottiset luunmurtumat muodostavat yhden eniten lisääntyvistä kansanterveydellisistä ongelmista. Pääasialliset luun lujuuteen ja rakenteeseen vaikuttavat tekijät ovat ihmisen perimä yhdessä fyysisen kuormituksen, ravintotekijöiden ja elimistön hormonaalisen tilan kanssa. Näistä fyysisen kuormituksen merkitys on ilmeinen, sillä fyysisen kuormituksen puuttuessa ei millään tunnetulla ravinnollisella tai hormonaalisella menetelmällä pystytä luun mineraalimäärän vähenemistä pysäyttämään. Luun mineraalipitoisuutta säätelee kaksi prosessia; luun uudismuodostus (formaatio) ja luun hajotus (resorptio), joihin liikunta vaikuttaa lisäten edellistä ja hidastaen jälkimmäistä. Aiempien tutkimusten perusteella on viitteitä siitä, että eri tekijät kuten hormonit osallistuvat luun kuormitusvasteen säätelyyn ja nuorena liikunnan avulla saavutetut positiiviset luustomuutokset säilyisivät ainakin osittain aikuisuuteen liikkumisen vähenemisen tai lopettamisen jälkeen. Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli selvittää sukupuolen, estrogeenin ja iän merkitystä luun kuormitusvasteen säätelyssä sekä fyysisellä kuormituksella aikaansaadun luulisän pysyvyyttä kuormituksen lopettamisen jälkeen. Lisäksi selvitimme mekaanisen kuormituksen ja estrogeenin rooleja luun rakenteen ja lujuuden säätelijöinä. Tutkimuksessamme määritimme rottien reisiluista mineraalimassan, -tiheyden ja rakenteen perifeerisellä kvantitatiivisella tietokonetomografialla (pQCT) ja/tai mikro-tietokonetomografialla (µCT). Luun mekaaninen lujuus määritettiin mekaanisella koestuslaitteella. Havaitsimme tutkimussarjassamme, että uroksilla luuston kuormitusvaste oli lähes kaksinkertainen naaraisiin verrattuna sekä nuorilla että aikuisilla rotilla. Tämän havainnon pohjalta aloimme selvittämään estrogeenin roolia luuston kuormitusvasteen säätelyssä ja havaitsimme estrogeenin vaikutuksen poistamisen (munasarjojen poisto) naarailla lisäävän luun kuormitusvastetta. Tämä estrogeenin luun kuormitusvastetta vähentävä vaikutus ei kuitenkaan näyttäisi olevan suora, sillä havaitisimme estrogeenin pakkaavan luuhun ylimäärin mineraalia puberteetin aikoihin johtaen luun lujuuden kasvuun, samalla epäsuorasti aiheuttaen luun kuormitusvasteen heikkenemisen. Tämä havainto antaa uutta ja aikaisemmasta poikkeavaa tietoa estrogeenin roolista luun mineraalimäärän säätelyssä ja samalla myös postmenopausaalisen osteoporoosin patogeneesistä. Jatkotutkimuksessa seurasimme nuorena fyysisen kuormituksen avulla saavutettujen luustomuutosten pysyvyyttä sen jälkeen kun kuormitus lopetetaan. Osteoporoosin kehittymisen kannalta tämän tutkimusasetelman tekee kiinnostavaksi se, että on tärkeää selvittää, suojaako nuorena harrastettu fyysinen aktiviteetti vanhempana luuston haurastumiselta. Tutkimussarjassamme havaitsimme urosrotilla, että nuorena fyysisen kuormituksen avulla aikaansaadut luustomuutokset pysyivät jonkin aikaa liikunnan lopettamisen jälkeen, mutta seurannassa nämä positiiviset luustomuutokset kuitenkin lopulta hävisivät. Kasvavien ja täysikasvuisten rottien luita analysoimalla osoitimme, että ikääntymisellä ei ole kvantitatiivisesti (massa, lujuus) arvioiden vaikutusta luun kuormitusvasteeseen. Sen sijaan kvalitatiivisesti arvioiden näyttäisi, että kasvuikäinen luu reagoi liikuntakuormitukselle pääasiallisesti geometrisia ominaisuuksia (luun koko) muuttamalla ja täysikasvuinen luu puolestaan luun mineraalitiheyttä lisäämällä. Lisäanalyysina tarkastelimme vielä, onko luilla iän suhteen eroa niiden kyvyssä säilyttää liikunnan avulla aikaansaatuja muutoksia, mutta mitään viitteitä tällaisestakaan emme pystyneet osoittamaan. Poistamalla mekaanisen kuormituksen (kipsi-immobilisaatio) ja/ tai estrogeenin vaikutuksen osoitimme, että mekaaninen kuormitus on pääasiallinen luun rakennetta ja lujuutta säätelevä tekijä. Kuormituksen aikaansaama luulisä kertyi suunta-spesifisesti eli luupinnoille, joihin kohdistuu suurimmat voimat luuta kuormitettaessa. Estrogeenilla ei aiemmasta tiedosta poiketen näyttäisi olevan itsenäistä luun kuormitusvastetta tai kokoa säätelevää vaikutusta vaan nämä vaikutukset tulevat esille epäsuorasti estrogeenin luun mineraalipitoisuutta säätelevän vaikutuksen kautta. Täten estrogeenin luustovaikutukset näyttäisivät kohdistuvan vain luun mineraalipitoisuden säätelyyn. Lisäksi osoitimme sekä kuormituksella että estrogeenilla olevan itsenäinen, mutta eri mekanismeilla toimiva, hohkaluun rakennetta säätelevä vaikutus.The objectives of this thesis study were to investigate the effect of gender, estrogen and age on the responsiveness of bone to mechanical loading (mechanosensitivity), and furthermore, to assess the ability of bone to maintain the exercise-induced bone benefits after the exercise is ceased. In addition, the independent and potentially interactive effects of estrogen and loading on the structural characteristics of bone were characterized. The mineral status and structure of bone were assessed using peripheral quantitative computed tomograghy (pQCT) and/or microcomputed tomography (µCT), and materials testing machine was used for the determination of the structural strength of bone. We observed the bones of female rats exhibiting a clearly lower responsiveness to exercise than male rats and the phenomenon was evident in both young and adult rats. Furthermore, the removal of estrogen secretion (via ovariectomy) resulted in enhanced mechanosensitivity of female bones to exerci! se. However, rather than contributing this phenomenon to the actions of estrogen per se, the effect appeared to result from the estrogen-induced deposition of mechanically excess mineral into bone consequently increasing the rigidity of bone and thus, indirectly resulting in lower mechanosensitivity. In a continuation of this study, it was shown that the exercise-induced bone benefits obtained during the period of rapid skeletal growth were eventually lost when the exercise was completely ceased. We found no quantitative differences in the responsiveness of bone to exercise between young and adult rats indicating that aging is not related to reduction in the mechanosensitivity of bone. However, an apparent trend for different mechanisms of adaptation to exercise was observed so that the young bones mainly adapted through geometrical changes (increase in bone size) whereas adult rats seemed to adapt mainly through increase in bone density. Likewise, the ability of bone to preserve the exercise-induced bone benefits did not seem to be related to age, since the loss of bone in the young and adult rats was identical after the cessation of exercise. By separately or simultaneously removing the effect of mechanical loading (cast immobilization) and/ or estrogen, it was shown that mechanical loading is the principal determinant of bone geometry and strength. The loading effect was shown to be direction-specific as loading was found to have a significant stimulatory effect on the bone surfaces in the primary loading direction. Estrogen, in turn, was shown not to have its primary effect on the structural particulars of bone but rather, on accrual of bone mass. Furthermore, the skeletal actions of mechanical loading and estrogen were shown to be completely independent and also very distinct within the structure of trabecular bone compartment

Mechanosensitivity of Bone

Osteoporoosi on ikääntyvässä väestössä kasvava ongelma, jonka hoidossa ja ennaltaehkäisyssä sukupuolihormoneilla ja liikunnalla on merkittävä osuus. Tällä hetkellä osteoporoottiset luunmurtumat muodostavat yhden eniten lisääntyvistä kansanterveydellisistä ongelmista. Pääasialliset luun lujuuteen ja rakenteeseen vaikuttavat tekijät ovat ihmisen perimä yhdessä fyysisen kuormituksen, ravintotekijöiden ja elimistön hormonaalisen tilan kanssa. Näistä fyysisen kuormituksen merkitys on ilmeinen, sillä fyysisen kuormituksen puuttuessa ei millään tunnetulla ravinnollisella tai hormonaalisella menetelmällä pystytä luun mineraalimäärän vähenemistä pysäyttämään. Luun mineraalipitoisuutta säätelee kaksi prosessia; luun uudismuodostus (formaatio) ja luun hajotus (resorptio), joihin liikunta vaikuttaa lisäten edellistä ja hidastaen jälkimmäistä. Aiempien tutkimusten perusteella on viitteitä siitä, että eri tekijät kuten hormonit osallistuvat luun kuormitusvasteen säätelyyn ja nuorena liikunnan avulla saavutetut positiiviset luustomuutokset säilyisivät ainakin osittain aikuisuuteen liikkumisen vähenemisen tai lopettamisen jälkeen. Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli selvittää sukupuolen, estrogeenin ja iän merkitystä luun kuormitusvasteen säätelyssä sekä fyysisellä kuormituksella aikaansaadun luulisän pysyvyyttä kuormituksen lopettamisen jälkeen. Lisäksi selvitimme mekaanisen kuormituksen ja estrogeenin rooleja luun rakenteen ja lujuuden säätelijöinä. Tutkimuksessamme määritimme rottien reisiluista mineraalimassan, -tiheyden ja rakenteen perifeerisellä kvantitatiivisella tietokonetomografialla (pQCT) ja/tai mikro-tietokonetomografialla (µCT). Luun mekaaninen lujuus määritettiin mekaanisella koestuslaitteella. Havaitsimme tutkimussarjassamme, että uroksilla luuston kuormitusvaste oli lähes kaksinkertainen naaraisiin verrattuna sekä nuorilla että aikuisilla rotilla. Tämän havainnon pohjalta aloimme selvittämään estrogeenin roolia luuston kuormitusvasteen säätelyssä ja havaitsimme estrogeenin vaikutuksen poistamisen (munasarjojen poisto) naarailla lisäävän luun kuormitusvastetta. Tämä estrogeenin luun kuormitusvastetta vähentävä vaikutus ei kuitenkaan näyttäisi olevan suora, sillä havaitisimme estrogeenin pakkaavan luuhun ylimäärin mineraalia puberteetin aikoihin johtaen luun lujuuden kasvuun, samalla epäsuorasti aiheuttaen luun kuormitusvasteen heikkenemisen. Tämä havainto antaa uutta ja aikaisemmasta poikkeavaa tietoa estrogeenin roolista luun mineraalimäärän säätelyssä ja samalla myös postmenopausaalisen osteoporoosin patogeneesistä. Jatkotutkimuksessa seurasimme nuorena fyysisen kuormituksen avulla saavutettujen luustomuutosten pysyvyyttä sen jälkeen kun kuormitus lopetetaan. Osteoporoosin kehittymisen kannalta tämän tutkimusasetelman tekee kiinnostavaksi se, että on tärkeää selvittää, suojaako nuorena harrastettu fyysinen aktiviteetti vanhempana luuston haurastumiselta. Tutkimussarjassamme havaitsimme urosrotilla, että nuorena fyysisen kuormituksen avulla aikaansaadut luustomuutokset pysyivät jonkin aikaa liikunnan lopettamisen jälkeen, mutta seurannassa nämä positiiviset luustomuutokset kuitenkin lopulta hävisivät. Kasvavien ja täysikasvuisten rottien luita analysoimalla osoitimme, että ikääntymisellä ei ole kvantitatiivisesti (massa, lujuus) arvioiden vaikutusta luun kuormitusvasteeseen. Sen sijaan kvalitatiivisesti arvioiden näyttäisi, että kasvuikäinen luu reagoi liikuntakuormitukselle pääasiallisesti geometrisia ominaisuuksia (luun koko) muuttamalla ja täysikasvuinen luu puolestaan luun mineraalitiheyttä lisäämällä. Lisäanalyysina tarkastelimme vielä, onko luilla iän suhteen eroa niiden kyvyssä säilyttää liikunnan avulla aikaansaatuja muutoksia, mutta mitään viitteitä tällaisestakaan emme pystyneet osoittamaan. Poistamalla mekaanisen kuormituksen (kipsi-immobilisaatio) ja/ tai estrogeenin vaikutuksen osoitimme, että mekaaninen kuormitus on pääasiallinen luun rakennetta ja lujuutta säätelevä tekijä. Kuormituksen aikaansaama luulisä kertyi suunta-spesifisesti eli luupinnoille, joihin kohdistuu suurimmat voimat luuta kuormitettaessa. Estrogeenilla ei aiemmasta tiedosta poiketen näyttäisi olevan itsenäistä luun kuormitusvastetta tai kokoa säätelevää vaikutusta vaan nämä vaikutukset tulevat esille epäsuorasti estrogeenin luun mineraalipitoisuutta säätelevän vaikutuksen kautta. Täten estrogeenin luustovaikutukset näyttäisivät kohdistuvan vain luun mineraalipitoisuden säätelyyn. Lisäksi osoitimme sekä kuormituksella että estrogeenilla olevan itsenäinen, mutta eri mekanismeilla toimiva, hohkaluun rakennetta säätelevä vaikutus.The objectives of this thesis study were to investigate the effect of gender, estrogen and age on the responsiveness of bone to mechanical loading (mechanosensitivity), and furthermore, to assess the ability of bone to maintain the exercise-induced bone benefits after the exercise is ceased. In addition, the independent and potentially interactive effects of estrogen and loading on the structural characteristics of bone were characterized. The mineral status and structure of bone were assessed using peripheral quantitative computed tomograghy (pQCT) and/or microcomputed tomography (µCT), and materials testing machine was used for the determination of the structural strength of bone. We observed the bones of female rats exhibiting a clearly lower responsiveness to exercise than male rats and the phenomenon was evident in both young and adult rats. Furthermore, the removal of estrogen secretion (via ovariectomy) resulted in enhanced mechanosensitivity of female bones to exerci! se. However, rather than contributing this phenomenon to the actions of estrogen per se, the effect appeared to result from the estrogen-induced deposition of mechanically excess mineral into bone consequently increasing the rigidity of bone and thus, indirectly resulting in lower mechanosensitivity. In a continuation of this study, it was shown that the exercise-induced bone benefits obtained during the period of rapid skeletal growth were eventually lost when the exercise was completely ceased. We found no quantitative differences in the responsiveness of bone to exercise between young and adult rats indicating that aging is not related to reduction in the mechanosensitivity of bone. However, an apparent trend for different mechanisms of adaptation to exercise was observed so that the young bones mainly adapted through geometrical changes (increase in bone size) whereas adult rats seemed to adapt mainly through increase in bone density. Likewise, the ability of bone to preserve the exercise-induced bone benefits did not seem to be related to age, since the loss of bone in the young and adult rats was identical after the cessation of exercise. By separately or simultaneously removing the effect of mechanical loading (cast immobilization) and/ or estrogen, it was shown that mechanical loading is the principal determinant of bone geometry and strength. The loading effect was shown to be direction-specific as loading was found to have a significant stimulatory effect on the bone surfaces in the primary loading direction. Estrogen, in turn, was shown not to have its primary effect on the structural particulars of bone but rather, on accrual of bone mass. Furthermore, the skeletal actions of mechanical loading and estrogen were shown to be completely independent and also very distinct within the structure of trabecular bone compartment

Mechanosensitivity of Bone

Osteoporoosi on ikääntyvässä väestössä kasvava ongelma, jonka hoidossa ja ennaltaehkäisyssä sukupuolihormoneilla ja liikunnalla on merkittävä osuus. Tällä hetkellä osteoporoottiset luunmurtumat muodostavat yhden eniten lisääntyvistä kansanterveydellisistä ongelmista. Pääasialliset luun lujuuteen ja rakenteeseen vaikuttavat tekijät ovat ihmisen perimä yhdessä fyysisen kuormituksen, ravintotekijöiden ja elimistön hormonaalisen tilan kanssa. Näistä fyysisen kuormituksen merkitys on ilmeinen, sillä fyysisen kuormituksen puuttuessa ei millään tunnetulla ravinnollisella tai hormonaalisella menetelmällä pystytä luun mineraalimäärän vähenemistä pysäyttämään. Luun mineraalipitoisuutta säätelee kaksi prosessia; luun uudismuodostus (formaatio) ja luun hajotus (resorptio), joihin liikunta vaikuttaa lisäten edellistä ja hidastaen jälkimmäistä. Aiempien tutkimusten perusteella on viitteitä siitä, että eri tekijät kuten hormonit osallistuvat luun kuormitusvasteen säätelyyn ja nuorena liikunnan avulla saavutetut positiiviset luustomuutokset säilyisivät ainakin osittain aikuisuuteen liikkumisen vähenemisen tai lopettamisen jälkeen. Väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli selvittää sukupuolen, estrogeenin ja iän merkitystä luun kuormitusvasteen säätelyssä sekä fyysisellä kuormituksella aikaansaadun luulisän pysyvyyttä kuormituksen lopettamisen jälkeen. Lisäksi selvitimme mekaanisen kuormituksen ja estrogeenin rooleja luun rakenteen ja lujuuden säätelijöinä. Tutkimuksessamme määritimme rottien reisiluista mineraalimassan, -tiheyden ja rakenteen perifeerisellä kvantitatiivisella tietokonetomografialla (pQCT) ja/tai mikro-tietokonetomografialla (µCT). Luun mekaaninen lujuus määritettiin mekaanisella koestuslaitteella. Havaitsimme tutkimussarjassamme, että uroksilla luuston kuormitusvaste oli lähes kaksinkertainen naaraisiin verrattuna sekä nuorilla että aikuisilla rotilla. Tämän havainnon pohjalta aloimme selvittämään estrogeenin roolia luuston kuormitusvasteen säätelyssä ja havaitsimme estrogeenin vaikutuksen poistamisen (munasarjojen poisto) naarailla lisäävän luun kuormitusvastetta. Tämä estrogeenin luun kuormitusvastetta vähentävä vaikutus ei kuitenkaan näyttäisi olevan suora, sillä havaitisimme estrogeenin pakkaavan luuhun ylimäärin mineraalia puberteetin aikoihin johtaen luun lujuuden kasvuun, samalla epäsuorasti aiheuttaen luun kuormitusvasteen heikkenemisen. Tämä havainto antaa uutta ja aikaisemmasta poikkeavaa tietoa estrogeenin roolista luun mineraalimäärän säätelyssä ja samalla myös postmenopausaalisen osteoporoosin patogeneesistä. Jatkotutkimuksessa seurasimme nuorena fyysisen kuormituksen avulla saavutettujen luustomuutosten pysyvyyttä sen jälkeen kun kuormitus lopetetaan. Osteoporoosin kehittymisen kannalta tämän tutkimusasetelman tekee kiinnostavaksi se, että on tärkeää selvittää, suojaako nuorena harrastettu fyysinen aktiviteetti vanhempana luuston haurastumiselta. Tutkimussarjassamme havaitsimme urosrotilla, että nuorena fyysisen kuormituksen avulla aikaansaadut luustomuutokset pysyivät jonkin aikaa liikunnan lopettamisen jälkeen, mutta seurannassa nämä positiiviset luustomuutokset kuitenkin lopulta hävisivät. Kasvavien ja täysikasvuisten rottien luita analysoimalla osoitimme, että ikääntymisellä ei ole kvantitatiivisesti (massa, lujuus) arvioiden vaikutusta luun kuormitusvasteeseen. Sen sijaan kvalitatiivisesti arvioiden näyttäisi, että kasvuikäinen luu reagoi liikuntakuormitukselle pääasiallisesti geometrisia ominaisuuksia (luun koko) muuttamalla ja täysikasvuinen luu puolestaan luun mineraalitiheyttä lisäämällä. Lisäanalyysina tarkastelimme vielä, onko luilla iän suhteen eroa niiden kyvyssä säilyttää liikunnan avulla aikaansaatuja muutoksia, mutta mitään viitteitä tällaisestakaan emme pystyneet osoittamaan. Poistamalla mekaanisen kuormituksen (kipsi-immobilisaatio) ja/ tai estrogeenin vaikutuksen osoitimme, että mekaaninen kuormitus on pääasiallinen luun rakennetta ja lujuutta säätelevä tekijä. Kuormituksen aikaansaama luulisä kertyi suunta-spesifisesti eli luupinnoille, joihin kohdistuu suurimmat voimat luuta kuormitettaessa. Estrogeenilla ei aiemmasta tiedosta poiketen näyttäisi olevan itsenäistä luun kuormitusvastetta tai kokoa säätelevää vaikutusta vaan nämä vaikutukset tulevat esille epäsuorasti estrogeenin luun mineraalipitoisuutta säätelevän vaikutuksen kautta. Täten estrogeenin luustovaikutukset näyttäisivät kohdistuvan vain luun mineraalipitoisuden säätelyyn. Lisäksi osoitimme sekä kuormituksella että estrogeenilla olevan itsenäinen, mutta eri mekanismeilla toimiva, hohkaluun rakennetta säätelevä vaikutus.The objectives of this thesis study were to investigate the effect of gender, estrogen and age on the responsiveness of bone to mechanical loading (mechanosensitivity), and furthermore, to assess the ability of bone to maintain the exercise-induced bone benefits after the exercise is ceased. In addition, the independent and potentially interactive effects of estrogen and loading on the structural characteristics of bone were characterized. The mineral status and structure of bone were assessed using peripheral quantitative computed tomograghy (pQCT) and/or microcomputed tomography (µCT), and materials testing machine was used for the determination of the structural strength of bone. We observed the bones of female rats exhibiting a clearly lower responsiveness to exercise than male rats and the phenomenon was evident in both young and adult rats. Furthermore, the removal of estrogen secretion (via ovariectomy) resulted in enhanced mechanosensitivity of female bones to exerci! se. However, rather than contributing this phenomenon to the actions of estrogen per se, the effect appeared to result from the estrogen-induced deposition of mechanically excess mineral into bone consequently increasing the rigidity of bone and thus, indirectly resulting in lower mechanosensitivity. In a continuation of this study, it was shown that the exercise-induced bone benefits obtained during the period of rapid skeletal growth were eventually lost when the exercise was completely ceased. We found no quantitative differences in the responsiveness of bone to exercise between young and adult rats indicating that aging is not related to reduction in the mechanosensitivity of bone. However, an apparent trend for different mechanisms of adaptation to exercise was observed so that the young bones mainly adapted through geometrical changes (increase in bone size) whereas adult rats seemed to adapt mainly through increase in bone density. Likewise, the ability of bone to preserve the exercise-induced bone benefits did not seem to be related to age, since the loss of bone in the young and adult rats was identical after the cessation of exercise. By separately or simultaneously removing the effect of mechanical loading (cast immobilization) and/ or estrogen, it was shown that mechanical loading is the principal determinant of bone geometry and strength. The loading effect was shown to be direction-specific as loading was found to have a significant stimulatory effect on the bone surfaces in the primary loading direction. Estrogen, in turn, was shown not to have its primary effect on the structural particulars of bone but rather, on accrual of bone mass. Furthermore, the skeletal actions of mechanical loading and estrogen were shown to be completely independent and also very distinct within the structure of trabecular bone compartment

The bone gain induced by exercise in puberty is not preserved through a virtually live-long seconditioning: A randomized controlled experimental study in male rats.

Syventävä työ ei kirjastoss

The Progressive Treadmill Exercise Regimen Used for Female Rats.

<p>The Progressive Treadmill Exercise Regimen Used for Female Rats.</p

Exercise Effect on Different Bone Traits of the Femoral Neck and Femoral Midshaft in Mature and Senescent Male and Female Rats.

<p>Bars represent percent (%) increases (± the standard error of the mean, SEM) of the exercise group compared to corresponding control group at the end of the treadmill exercise intervention in the femoral neck total bone content (tBMC); total bone density (tBMD); total bone area (tCSA); cortical bone density (cBMD); cortical bone area (cCSA); and breaking load (F_max). Significant differences between the exercised rats and their controls, and between the two age-groups in the exercise-effect, are indicated: *p<0.05; **p<0.01; ***p<0.001. Results for tBMC, tCSA, cCSA, and F_max are adjusted for body weight and femoral length.</p