Possible effects of whole body vibration on bone properties in growing rats

Abstract

ObjectivesTo examine the effects of whole body vibration (WBV) on bone properties in growing rats, and to explore the optimal conditions for enhancing bone properties.MethodsThirty-six 4-week-old male rats were divided into 1 control and 5 experimental groups. Each experimental group underwent WBV at 15, 30, 45, 60, and 90 Hz (0.5 g, 15 min/d, 5 d/wk) for 8 weeks. We measured bone size, muscle weight and bone mechanical strength of the right tibia. Trabecular bone mass and trabecular bone microstructure (TBMS) of the left tibia were analyzed by micro-computed tomography. Serum levels of bone formation/resorption markers were also measured.ResultsWBV at 45 Hz and 60 Hz tended to enhance trabecular bone mass and TBMS parameters. However, there was no difference in maximum load of tibias among all groups. Serum levels of bone resorption marker were significantly higher in the 45-Hz WBV group than in the control group.ConclusionsWBV at 45–60 Hz may offer a potent modality for increasing bone mass during the period of rapid growth. Further studies are needed to explore the optimal WBV conditions for increasing peak bone mass and TBMS parameters. WBV modality may be a potent strategy for primary prevention against osteoporosis.

Reporting Guidelines for Whole-Body Vibration Studies in Humans, Animals and Cell Cultures: A Consensus Statement from an International Group of Experts

“…Whole-body vibration (WBV) is an exercise modality or treatment/prophylaxis method in which subjects are exposed to mechanical vibrations through a vibrating platform. WBV has attracted significant attention in sports and rehabilitation, especially to increase muscle activity [1][2][3], improve muscle function [1,4], and enhance bone mass and morphology [5][6][7] and several other medical outcomes [8][9][10]. In addition, WBV appears beneficial for cognitive function [11][12][13][14].…”

Efeitos da terapia por vibração no tecido ósseo e cartilaginoso de ratos em fase de crescimento

“…Além da atuação como recurso terapêutico para manutenção e ganho de massa óssea, a terapia por vibração também exerce papel importante no aumento da potência muscular e propriocepção, bem como no controle da dor e em disfunções neurológicas (12,15,16,21,(49)(50)(51). Apesar da publicação de resultados positivos na literatura, há relatos de efeitos negativos e inconclusivos decorrentes da vibração no tecido ósseo e cartilaginoso de animais em fase de maturação esquelética, assim como ao longo da idade adulta (22,23,42,49,(52)(53)(54)(55)(56)(57) É durante o período da infância e adolescência que ocorre o estirão de crescimento e com ele o maior ganho em comprimento longitudinal dos ossos, concomitante com importante ganho de massa óssea, ou seja, aquisição de minerais importantes para o crescimento, formação e manutenção óssea saudável ao longo da vida. Embora tudo isso se dê durante a fase púbere, sabe-se que o pico de massa óssea acontece entre a segunda e terceira década de vida (58-60) e é decisivo para a qualidade óssea posterior.…”

“…Além dos divergentes resultados da terapia por vibração no tecido musculoesquelético em fase de maturação, há grande divergência com relação ao protocolo de vibração, dificultando comparações entre diferentes estudos e limitando conclusões quanto aos efeitos da terapia neste tecido. Os protocolos variam desde os parâmetros mecânicos da vibração; frequência e deslocamento vertical da plataforma vibratória (53,65), bem como, na dosagem de exposição à terapia; frequência semanal e tempo de cada sessão.…”

“…Diante das limitações apresentadas, este estudo foi conduzido com o objetivo de identificar os efeitos da terapia por vibração nos tecidos ósseos e cartilaginosos de ratos saudáveis em fase de maturação esquelética, além da comparação de diferentes protocolos mecânicos de vibração. Optou-se por comparar as frequências vibratórias por ser o fator mais variável na literatura (53,65). A frequência de 5Hz foi selecionada devido à maior proteção articular como observado no recente estudo conduzido por Junbo e colaboradores.…”

“…Além disso, os ratos são de fácil manuseio, apresentam padrão de crescimento bem conhecido e homogêneo. Optou-se pelo uso de animais machos, visto que possuem menores níveis do hormônio estrogênio atuando sobre a densidade óssea do que animais fêmeas, ou seja, permitindo maior controle da diferença individual com relação às características ósseas(53).Este estudo foi eficaz em elucidar algumas dúvidas e incertezas com relação aos efeitos de diferentes frequências de vibração na cartilagem de crescimento e no tecido ósseo de animais em crescimento. A vibração com frequência de 50Hz resultou em aumento na atividade celular, estimulando a diferenciação no disco epifisário com consequente efeito osteogênico em nível trabecular e cortical.…”