Ultrasound mimics the effect of mechanical loading on bone formation in vivo on rat ulnae

Perry, Mark; Parry, Laura; Burton, Victoria J.; Gheduzzi, S; Beresford, J.N.; Humphrey, Victor F.; Skerry, Timothy M.

doi:10.1016/j.medengphy.2008.04.003

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“…Lu et al reported that estrogen deficiency may result in increased expression of MMP-13 (49). US has been applied in a number of in vitro and in vivo studies to certify its ability to increase the self-repair capacity of cartilage with OA (17)(18)(19)(20). Molecular studies have shown increased chondrocyte differentiation as a result of increased aggrecan expression, proteoglycan synthesis and upregulation of chondroitin sulfate release following US treatment (23).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…US therapy has fewer side-effects, and there is evidence that US therapy has a positive effect on bone and cartilage regeneration (18,20,23). US treatment may be applicable to the treatment of women with postmenopausal OA and OP.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…In in vivo studies, US has been demonstrated to improve mechanical strength and bone mineral density (BMD) (17,18) and to repair joint cartilage in animal models of cartilage injury (19). In in vitro studies, US therapy has been shown to effectively suppress osteoclast formation (20), enhance osteoblast formation and function (21), stimulate the synthesis of extracellular matrix (ECM) proteins in cartilage, and alter chondrocyte maturation and endochondral bone formation (22,23). A systematic review of clinical studies indicated that US is efficacious for decreasing pain and may improve physical function in patients with knee OA (24).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Effects of ultrasound on estradiol level, bone mineral density, bone biomechanics and matrix metalloproteinase-13 expression in ovariectomized rabbits

Xia

Guo

et al. 2015

Experimental and Therapeutic Medicine

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Abstract. The aim of the present study was to observe the effect of ultrasound (US) on estradiol level, bone mineral density (BMD), bone biomechanics and matrix metalloproteinase-13 (MMP-13) expression in ovariectomized (OVX) rabbits. A total of 28 virgin New Zealand white rabbits were randomly assigned into the following groups: Control (control group), ovariectomy (OVX group), ovariectomy with ultrasound therapy (US group) and ovariectomy with estrogen replacement therapy group (ERT group). At 8 weeks after ovariectomy, the US group received ultrasound treatment while the ERT group were orally treated with conjugated estrogens, and the control and OVX groups remained untreated. The estradiol level, BMD and bone biomechanics, cartilage histology and the MMP-13 expression were analyzed after the intervention. The results indicate that the US treatment increased estradiol level, BMD and bone biomechanical function. Furthermore, the US treatment appeared to improve the recovery of cartilage morphology and decreased the expression of MMP-13 in OVX models. Furthermore, the results suggest that 10 days of US therapy was sufficient to prevent the reduction of estradiol, BMD and bone biomechanical function, to protect osteoarthritis cartilage structure, and to reduce MMP-13 transcription and expression in OVX rabbits. Therefore, US treatment may be a potential treatment for postmenopausal osteoarthritis and osteoporosis.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Effects of ultrasound on estradiol level, bone mineral density, bone biomechanics and matrix metalloproteinase-13 expression in ovariectomized rabbits

Xia

Guo

et al. 2015

Experimental and Therapeutic Medicine

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“…Tais forças, quando necessário, podem ser supridas pela ação do US, como observado por Perry et al 33 e neste estudo, que mostra que a formação óssea pode ser induzida por estímulo mecânico de baixa intensidade e o US pode ser a terapêutica útil para esta formação óssea.…”

Section: Discussionunclassified

Análise da influência do ultrassom de baixa intensidade na região de reparo ósseo em ratos sob ausência de carga

2011

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Há evidências de que o ultrassom (US) de baixa intensidade pode acelerar a regeneração óssea. Este trabalho objetivou verificar a ação do US no defeito ósseo, criado experimentalmente em tíbias de ratos sob ausência de carga. Vinte Rattus novergicus albinus, Wistar adultos, divididos em: G1 (n=10), grupo experimental de 15 dias sem suspensão, e G2 (n=10), grupo experimental de 15 dias suspenso pela cauda, foram submetidos à osteotomia em ambas as tíbias e à aplicação do US, frequência de 1,5 MHz, ciclo de trabalho 1:4, 30 mW/cm², nas tíbias direitas por 12 sessões de 20 minutos. Após o sacrifício, as tíbias foram submetidas à análise da Densidade Mineral Óssea (DMO). Os resultados demonstraram DMO de 0,139±0,018 g/cm² para tíbia tratada; 0,131±0,009 g/cm² para tíbia controle no G1; e no G2 registrou-se 0,120±0,009 g/cm² para tíbia tratada e 0,106±0,017 g/cm² para tíbia controle. Houve diferença significante entre os grupos nos quais o G2 apresentou menor DMO, o que demonstra que a suspensão prejudica a manutenção das propriedades ósseas, e entre as tíbias tratadas e controles do G2, demonstrando que o US acelerou o processo de reparo, concluindo que a impossibilidade do estímulo mecânico causada pela não deambulação em um processo de reparo ósseo pode ser minimizada pela ação do US. No G1, a aplicação do US não teve influência significante no aumento da DMO, talvez pelo fato dos animais já terem estímulo mecânico suficiente à formação óssea.

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“…De tal forma, las micro-deformaciones producidas en el tejido óseo por las ondas acústicas pudieran estar relacionadas con la Ley de Wolff. En dirección a la confirmación de esta idea, un estudio reciente ha reportado que el empleo de una señal LIPUS puede mimetizar el efecto de la carga mecánica funcional en la formación de hueso in vivo [16]. En síntesis, es posible que al menos uno de los mecanismos de acción del ultrasonido que estimula la regeneración ósea sea la reproducción de los efectos mecánicos de las cargas funcionales de baja intensidad que resultan anabólicas en el hueso.…”

Section: Efectos Físicos Moleculares Y Celulares Inducidos Por Eunclassified

Promoción de la regeneración ósea por ultrasonido pulsado de baja intensidad

Rodríguez¹

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Resumen-Este trabajo muestra una exploración del conocimiento sobre la eficacia de una estimulación con ultrasonido pulsado de baja intensidad para promover la regeneración del tejido óseo y de los mecanismos de acción de la intervención. Desde un punto de vista clínico se concluye que cuando el criterio de la curación es radiológico, la estimulación ultrasónica es efectiva para acelerar la curación de fracturas agudas. Adicionalmente, la evidencia ofrecida por numerosos estudios in vitro e in vivo indica diversos mecanismos de acción del ultrasonido que pueden ser paralelados acertadamente con el incremento de la reparación ósea asistida ultrasónicamente. Finalmente, estas ondas acústicas están mostrando su capacidad para mejorar resultados conseguidos en la promoción de la regeneración ósea mediante procedimientos de la ingeniería de tejidos.Palabras clave-Fractura ósea, ingeniería de tejidos, LIPUS, regeneración ósea, ultrasonido I. INTRODUCCIÓNMillones de fracturas óseas ocurren globalmente cada año constituyendo un verdadero problema de salud humana. En este escenario, el manejo clínico de la fractura continúa siendo un reto médico y socioeconómico. Primeramente, las fracturas simples requieren por lo menos 6-8 semanas para curar y el tiempo para restaurar completamente la capacidad funcional del hueso fracturado puede extenderse varias semanas más. Otros tipos de fracturas pueden requerir meses para su recuperación [1]. Adicionalmente, de las estimadas 7.9 millones de fracturas que acontecen cada año solamente en los Estados Unidos, 5-10% degeneran finalmente en uniones demoradas o no-uniones [2].Consecuentemente, intensos esfuerzos de investigación han sido realizados con el objetivo de definir estrategias de tratamiento dirigidas a estimular la regeneración del tejido óseo. Entre los métodos se incluyen la "regla de oro" consistente en el injerto óseo autólogo y fijación interna o externa, el uso de células madres y de factores de crecimiento y la terapia génica. Otras aproximaciones han sido proyectadas con el uso de una estimulación física de la fractura entre las que se encuentran ondas de choque extracorpóreas, campos electromagnéticos y ultrasonidos [3], [4].En 1994 la FDA (entidad reguladora, Estados Unidos) aprobó el uso de una señal de ultrasonido pulsado de baja intensidad o LIPUS por sus siglas en inglés (low-intensity pulsed ultrasound) para acelerar la curación de fracturas frescas manejadas conservadoramente y en el 2000 dio igual aprobación para el tratamiento de las no-uniones bien establecidas [5]. En el 2010, el NICE (entidad reguladora, UK) indicó que la tecnología LIPUS representa una opción de tratamiento segura y eficaz para reducir el tiempo de curación en pacientes con fracturas óseas, ofreciendo beneficios clínicos notables particularmente en circunstancias de una curación demorada y en no-uniones [6]. Sin embargo, más recientemente han sido publicadas consideraciones adicionales en cuanto a la evaluación de la terapia ultrasónica [7], [8].El objetivo del presente trabajo es mostr...

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Ultrasound mimics the effect of mechanical loading on bone formation in vivo on rat ulnae

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Effects of ultrasound on estradiol level, bone mineral density, bone biomechanics and matrix metalloproteinase-13 expression in ovariectomized rabbits

Effects of ultrasound on estradiol level, bone mineral density, bone biomechanics and matrix metalloproteinase-13 expression in ovariectomized rabbits

Análise da influência do ultrassom de baixa intensidade na região de reparo ósseo em ratos sob ausência de carga

Promoción de la regeneración ósea por ultrasonido pulsado de baja intensidad

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