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Erschienen in: Journal of Bone and Mineral Metabolism 1/2024

07.12.2023 | Original Article

Hypergravity stimulates mechanical behavior and micro-architecture of tibia in rats

verfasst von: Lilan Gao, Ruiqi Chen, Jin Liu, Yansong Tan, Qijun Gao, Chunqiu Zhang, Linwei Lv

Erschienen in: Journal of Bone and Mineral Metabolism | Ausgabe 1/2024

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Abstract

Introduction

The bone tissue is susceptible to hypergravity (+ G) environment. It is necessary to discuss the extent to which specific + G values are beneficial or detrimental to bone tissue. The objective of this study was to characterize the effects of high + G values on mechanical properties, microstructures, and cellular metabolism of bone.

Materials and methods

30 male Wistar rats aged 12 weeks were randomly divided into 5 groups, and bore different + G (namely + 1G, + 4G, + 8G, + 10G and + 12G) environments respectively for 4 weeks, 5 days each week, and 3 minutes each day. The macro-mechanical parameters, microstructure parameters, and mRNA transcription levels of the tibia were determined through the three-point bending method, micro-CT detection, and q-PCR analysis, respectively.

Results

As the + G value increases, hypergravity becomes increasingly detrimental to the macro-mechanical performance of rat tibia. Concerning the microstructure of cancellous bone, there appears to be a favorable trend at + 4G, followed by a progressively detrimental trend at higher G values. In addition, the mRNA transcription levels of OPG and RANKL show an initial tendency of enhanced bone absorption at +4G, followed by an increase in bone remodeling capacity as G value increases.

Conclusion

The higher G values correspond to poorer macro-mechanical properties of the tibia, and a + 4G environment benefits the microstructure of the tibia. At the cellular level, bone resorption is enhanced in the + 4G group, but the bone remodeling capability gradually increases with further increments in G values.
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Metadaten
Titel
Hypergravity stimulates mechanical behavior and micro-architecture of tibia in rats
verfasst von
Lilan Gao
Ruiqi Chen
Jin Liu
Yansong Tan
Qijun Gao
Chunqiu Zhang
Linwei Lv
Publikationsdatum
07.12.2023
Verlag
Springer Nature Singapore
Erschienen in
Journal of Bone and Mineral Metabolism / Ausgabe 1/2024
Print ISSN: 0914-8779
Elektronische ISSN: 1435-5604
DOI
https://doi.org/10.1007/s00774-023-01481-4

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