University of Oulu

Effect of estrogen and dietary loading on rat condylar cartilage

Saved in:
Author: Orajärvi, Marko
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Medicine, Institute of Dentistry, Department of Oral Development and Orthodontics
University of Oulu, Faculty of Medicine, Institute of Dentistry, Department of Prosthetic Dentistry and Stomatognathic Physiology
Finnish Doctoral Program in Oral Sciences FINDOS
Medical Research Center Oulu
Oulu University Hospital
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2.4 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526207377
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2015
Publish Date: 2015-02-17
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in the Leena Palotie auditorium (101A) of the Faculty of Medicine (Aapistie 5 A), on 27 February 2015, at 12 noon
Tutor: Professor Pertti Pirttiniemi
Professor Aune Raustia
Reviewer: Professor Timo Peltomäki
Professor Mauno Könönen
Opponent: Professor Stavros Kiliaridis
Description:

Abstract

The temporomandibular joint (TMJ) is a synovial joint which attaches the mandible to the skull. The head of the mandibular condyle is covered by condylar cartilage, which functions as both growth and articular cartilage. Masticatory forces are transmitted to the condylar cartilage, and the consistency of a person’s diet partly defines the loading force. Condylar cartilage acts as a load-absorbing structure together with the articular disc.

Temporomandibular disorders (TMDs) are a wide group of pathological conditions involving pain and dysfunction in the masticatory system. Females comprise the majority of patients, having more symptoms and clinical signs than men. Because of this gender distribution, it has been suggested that the female sex hormone estrogen has an influence on the pathogenesis of TMJ osteoarthrosis. However, little is known about how estrogen affects condylar cartilage.

The effect of estrogen deficiency and altered dietary loading on condylar cartilage was studied with female rats, which were distributed to four groups depending on ovariectomy and diet consistency, and further to two distinct age groups. Expression of type II and X collagens, adiponectin, ERα, MMP-3, MMP-8, TRAP, and cathepsin K was investigated. Markers of apoptosis and proliferation of cartilage cells were investigated.

A lack of estrogen increased and a soft diet decreased the thickness of condylar cartilage. Expression of proliferating cell nuclear antigen (PCNA, proliferation marker) was higher in ovariectomized rats fed a normal diet when compared with control rats. The area of type II and X collagens in condylar cartilage was larger when estrogen was not present and smaller when the diet consistency was soft. Expression of MMP-3 was higher in ovariectomized rats than in control rats. Ovariectomized rats fed a soft diet had higher expression of MMP-8 than ovariectomized rats fed a normal diet. However, control rats fed a soft diet had lower proportional expression of MMP-8 than normal diet controls. The proportional amount of cartilage cells stained against adiponectin was higher in rats fed a soft diet when compared with rats fed a normal diet. The proportional amount of cartilage cells expressing ERα was higher in ovariectomized rats than in control rats. Osteoclast markers cathepsin K and TRAP showed that ovariectomized rats had fewer osteoclasts than control rats had. The average size of osteoclasts was smaller in ovariectomized rats when compared with control rats.

The results of this study show that estrogen and altered dietary loading have an effect on condylar cartilage. Further studies are needed to evaluate the significance of these changes, and especially their association with TMJ disorders.


Tiivistelmä

Leukanivel on synoviaalinivel, joka liittää mandibulan eli alaleuan kalloon. Alaleuan nivellisäkkeen eli kondyylin päässä oleva rustokerros toimii sekä kasvu- että nivelrustona. Purentavoimat välittyvät kondyylirustoon, ja kuormituksen määrä on riippuvainen ruoan kovuusasteesta. Kondyylirusto toimii kuormituksen vastaanottajana yhdessä nivelvälilevyn kanssa.

Purentaelimistön toimintahäiriöihin (TMD) kuuluu laaja joukko patologisia tiloja, joihin liittyy kipua ja dysfunktiota purentaelimistössä. Potilaista suurin osa on naisia, ja heillä on oireita sekä sairauden kliinisiä tunnusmerkkejä enemmän kuin miehillä. Sukupuolijakaumasta johtuen on arveltu, että naissukupuolihormoni estrogeenilla voisi olla vaikutusta leukanivelartroosin patogeneesiin. Tällä hetkellä tietoa on hyvin vähän siitä, miten estrogeeni vaikuttaa leukanivelrustoon.

Estrogeenin puutoksen ja muunnellun purentarasituksen vaikutusta leukanivelrustoon tutkittiin naarasrotilla, jotka jaettiin neljään eri ryhmään munasarjojen poiston ja dieetin kovuusasteen mukaan sekä lisäksi kahteen eri ikäryhmään. Tyypin II ja X kollageenin, adiponektiinin, estrogeenireseptori α:n, MMP-3:n, MMP-8:n, TRAP:n ja katepsiini K:n ekspressio tutkittiin. Rustosoluista tutkittiin apoptoosin ja proliferaation merkkiaineet.

Estrogeenin puute lisäsi ja pehmeä dieetti pienensi kondyyliruston paksuutta. PCNA:n (proliferating cell nuclear antigen) ekspressio oli suurempi normaalilla dieetillä olleilla ovariapoistetuilla rotilla kuin kontrollirotilla. Tyypin II ja X kollageenien osuus oli suurempi ovariapoistettujen rottien kondyylirustossa kuin pehmeällä dieetillä olleilla. MMP-3:n ekspressio oli korkeampi ovariapoistetuilla rotilla kuin kontrolleilla. Ovariapoistetuilla rotilla, jotka olivat pehmeällä dieetillä, oli suurempi MMP-8:n ekspressio kuin normaalilla dieetillä olleilla ovariapoistetuilla rotilla. Kuitenkin MMP-8:n ekspressio oli pienempi pehmeällä dieetillä olleilla kontrollirotilla kuin normaalilla dieetillä olleilla. Adiponektiinin tunnistavalle vasta-aineelle positiivisten solujen suhteellinen lukumäärä oli suurempi pehmeällä dieetillä olleilla rotilla kuin normaalilla dieetillä olleilla. Estrogeenireseptori α:a ekspressoivien solujen suhteellinen lukumäärä oli suurempi ovariapoistetuilla rotilla kuin kontrolleilla. Osteoklastien merkkiaineet katepsiini K ja TRAP osoittivat, että ovariapoistetuilla rotilla oli vähemmän osteoklasteja kuin kontrollirotilla. Osteoklastien keskimääräinen koko oli pienempi ovariapoistetuilla rotilla kuin kontrolleilla.

Tutkimuksen tulokset osoittavat, että estrogeeni ja muunneltu purentarasitus vaikuttavat leukanivelrustoon. Lisätutkimuksia tarvitaan, jotta voidaan arvioida näiden muutosten merkitsevyys ja erityisesti niiden yhteys leukanivelen toimintahäiriöihin.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-0737-7
ISBN Print: 978-952-62-0736-0
Issue: 1283
Subjects:
tmj
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.