Effect of estrogen on the development of disuse atrophy of bone and muscle induced by tail-suspension in rats

Abstract

Rat tail-suspension induces disuse atrophy of muscles and bones in hindlimbs. In the present investigation it was studied how ovariectomy and estrogen substitution affect the development of the disuse atrophy induced by suspension. Five-week old female Wistar rats were ovariectomized and divided into two groups. One group received intramuscular injection of estradiol dipropionate once a week (OVX-E(sub 2) (Ovariectomized-estradiol dipropionate injected) group), and the other received a vehicle injection (OVX group). After the third injection, each group was further divided into two groups, tail-suspended and non-suspended. After seven days of tail-suspension, a significant decrease in the wet weight of femurs and their Ca and Pi content was observed in the OVX group. However, no significant change in those parameters was observed in the E(sub 2) group. In both E(sub 2) and OVX groups, a significant decrease in the wet weight of soleus and gastrocnemius muscles was demonstrated after the suspension. This demonstrated that estrogen administration to ovariectomized rats prevents the development of disuse bone atrophy but not that of muscle atrophy, suggesting that estrogen plays important roles in bone remodeling.

ラット尾部懸垂は、後肢の筋肉および骨の廃用性萎縮を誘発する。本研究では、懸垂により誘発された廃用性萎縮の進行に、卵巣摘出およびエストロゲン置換がどのように影響を及ぼすかを検討した。5週齢の雌ウイスターラットに卵巣摘出をおこない、2群に分けた。片方の群では、週に1回エストラジオールジプロピオネートの筋肉注射をおこない(OVX-E(sub 2)(卵巣摘出エストラジオールジプロピオネート注射)群)、もう一方の群ではビヒクルのみの筋肉注射をおこなった(OVX群)。3回目の注射後、各群をそれぞれ尾部懸垂群、非懸垂群の2群に分けた。7日間の尾部懸垂後、OVX群では大腿骨の湿重量、カルシウムおよびリン含量に有意な減少が観察された。しかしE(sub 2)群では、それらのパラメータには何ら有意な減少は観察されなかった。両群共、懸垂後にヒラメ筋および腓腹筋の湿重量の有意な減少が見られた。これは、卵巣摘出ラットへのエストロゲンの投与が、廃用性骨萎縮の進行は妨げるが、筋萎縮の進行を妨げるのではないことを示しており、また、エストロゲンが骨再建に重要な役割を果たしていることを示唆している。