Effects of Ageing on the Biomechanical Properties of Rat Articular Cartilage

Abstract

Previous studies have demonstrated that male Sprague Dawley (SD) rats experience age-related bone loss with the same characteristics as that in ageing men. As articular cartilage, like bone, is a critical component of the health and function of the musculoskeletal system, the authors hypothesized that articular cartilage in the untreated male SD rats could be a suitable model for studying the age-related deterioration of articular cartilage in men. To test this hypothesis, male SD rats were killed at between 6 and 27 months. The right femur of each rat was removed. The effects of ageing on the structural integrity of the distal femoral articular cartilage were studied by biomechanical testing with a creep indentation apparatus. The aggregate modulus, Poisson's ratio, permeability, thickness, and percentage recovery of articular cartilage were determined using finite element/non-linear optimization modelling. No significant differences were observed in these biomechanical properties of the distal femoral articular cartilage as a function of age. Therefore, untreated male SD rats appear to be unsuitable for studying the age-related changes of articular cartilage as they occur in men. However, and more intriguingly, it is also possible that ageing does not affect the biomechanical properties of articular cartilage in the absence of cartilage pathology.

Estudo morfoquantitativo e imunohistoquímico da cartilagem articular do joelho de ratos Wistar submetidos à restrição calórica no envelhecimento

“…A matriz extracelular da cartilagem articular tem 60% de seu volume total representado pela água, enquanto a matriz orgânica é composta principalmente por fibras colágenas tipo II (80 -90%), VI, IX, X e Xl, proteoglicanas, (MAFFULI; KING, 1992;WANG et al, 2006;CAIRNS et al, 2010) e proteínas não colágenas (MOLLENHAUER et al, 1984;MAFFULI;KING, 1992;HARDINGHAM et al, 1994;CULAV et al, 1999;HUBER et al, 2000;KIM et al, 2001;HARDINGHAM et al, 2002;ODA, 2005).…”

“…Pode ser causada por diversos fatores como a pós-menopausa, ocasionada por baixos níveis de estrógeno (WLUKA et al, 2004;FONTINELE, 2008), hereditariedade (SAXON et al, 1999;WLUKA et al, 2004;GOLDRING;GOLDRING, 2007), trabalhos que envolvam movimentos repetitivos (SAXON et al, 1999), envelhecimento (FELSON et al, 1988;BEAUPRÉ et al, 2000;KERIN, 2002;GUERRA et al, 2004;WANG et al, 2006;GOLDRING;GOLDRING, 2007) e obesidade que afeta principalmente o joelho (FELSON et al, 1988;SAXON et al, 1999;KERIN et al, 2002;KEAN, 2012).…”

“…A cartilagem articular, como o osso, é um componente importante na saúde e função do sistema musculoesquelético (ATHANASIOU et al, 2000;WANG et al, 2006). É um tecido especializado que forma a sustentação da superfície das articulações sinoviais responsável por diminuir o atrito durante o movimento.…”

“…Segundo Wang et al (2006), modelos animais experimentais são altamente utilizados em pesquisas ortopédicas, para estudar a cartilagem articular saudável, doente e seu reparo. Para modelo de osteoartrose humana, comumente são utilizados grandes animais, porém esse tipo de modelo animal tem desvantagens como alto custo, assim como dificuldades e questões éticas envolvendo a manutenção e experimentação.…”

“…Para modelo de osteoartrose humana, comumente são utilizados grandes animais, porém esse tipo de modelo animal tem desvantagens como alto custo, assim como dificuldades e questões éticas envolvendo a manutenção e experimentação. Assim, o uso de ratos para estudar as propriedades da cartilagem articular é bem aceito por ser conveniente e cientificamente apropriado (GUERRA et al, 2004;WANG et al, 2006).…”