O hormônio da paratireóide (PTH) tem sido utilizado como um agente anabólico ósseo para o tratamento de condições de osteopenia / osteoporose, prevenção e consolidação de fraturas. O papel do fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I), como um potencial mediador dos efeitos anabólicos do PTH, é controverso. O rato dwarf pode ser adequado para o estudo dessas interações in vivo, uma vez que a os níveis séricos de hormônio do crescimento (GH) encontram-se reduzidos a cerca de 6% dos valores normais em fêmeas e os níveis séricos de IGF-I, a cerca de 10% dos valores normais, mas estes animais são saudáveis e sem malformações esqueléticas. Os objetivos deste estudo foram: 1 - Avaliar o rato dwarf (dw-/dw-) como um modelo animal para o estudo dos efeitos da deficiência do GH e do IGF-I sobre o esqueleto e o metabolismo ósseo; 2 - Comparar os efeitos do tratamento com PTH sobre o esqueleto e formação óssea em ratos dwarf e em ratos Lewis, sua linhagem de origem. A partir de 9 semanas de idade, ratas Lewis e dwarf receberam injeções por via subcutânea, diariamente, por duas semanas, com medicamento placebo ou fragmento de hormônio paratireóideo humano, hPTH 1-34, na dose de 50 g / kg de peso corpóreo (N = 7-13/grupo). Foram realizadas avaliações do peso corpóreo semanalmente e, por ocasião da eutanásia, na 11ª semana, foram coletadas amostras de sangue para realização de dosagens séricas de IGF-I (ELISA). As vértebras lombares e as metáfises proximais das tíbias foram avaliadas por meio de histomorfometria óssea. Os fêmures direitos foram mensurados e analisados por tomografia quantitativa periférica computadorizada (pQCT). Os níveis séricos de IGF-I mostraram-se três vezes menores nas ratas dwarf quando comparados aos observados nas ratas Lewis, a despeito do tratamento com PTH, que não provocou aumento de IGF-I em nenhum dos dois grupos. No entanto, o PTH aumentou significativamente o volume ósseo trabecular em ambos os grupos, dwarf (p<0.003) e Lewis (p < 0.0001) comparados aos seus respectivos grupos controle, efeito associado ao aumento da espessura e da distância trabeculares. As ratas dwarf tratadas com PTH também exibiram aumentos de 7 a 13 vezes na superfície de mineralização e na taxa de formação óssea respectivamente, quando comparadas às ratas dwarf tratadas com placebo, enquanto as ratas Lewis tratadas com PTH mostraram aumentos de 3 e 4 vezes quando comparadas as ratas Lewis tratadas com placebo. A taxa de aposição mineral, indicativa de atividade osteoblástica, estava aumentada nas ratas dwarf e Lewis tratadas com PTH (p<0.0001) comparadas aos seus respectivos grupos controle. As análises pela pQCT das metáfises femorais distais revelaram que todos os parâmetros estruturais do osso trabecular (BMC total, BMD total, BMC trabecular e BMD trabecular) também apresentaram valores significativamente aumentados nas ratas, Lewis e dwarf, tratadas com PTH, quando comparadas às ratas tratadas com placebo (p<0.0001). Ao se considerar os parâmetros para o osso cortical, praticamente todos os valores obtidos nas diáfises femorais (BMC total, BMD total, BMC cortical, BMD cortical, área cortical, espessura cortical, circunferência periosteal e endosteal) não mostraram qualquer efeito do tratamento com PTH nos dois grupos. Em conclusão, o PTH induziu efeitos anabólicos altamente significativos no tecido ósseo trabecular das tíbias e vértebras lombares, a despeito dos baixos níveis circulantes de IGF-I em animais da linhagem dwarf. A resposta positiva ao tratamento com PTH confirma a sua utilização terapêutica como potente agente anabólico ósseo mesmo em face à deficiência no eixo GH/IGF-I

The parathyroid hormone (PTH) has been used as a bone anabolic agent to treat osteopenic/osteoporotic conditions, prevention and healing of fractures. The role of insulin-like growth factor I (IGF-I) as a potential mediator for the bone anabolic effects of PTH is controversial. The dwarf rat (dw-/dw-) may be suitable to study these interactions in vivo, since GH synthesis is selectively reduced to about 6% of normal in females, and serum IGF-I levels are about 10% of normal, but these animals are healthy without skeletal malformations. The objectives of this study were: 1- Evaluate the dwarf rat (dw-/dw-) as an animal model for studies of the effects of GH and IGF-I deficiency on the skeleton and bone metabolism; 2- Compare the skeletal effects of PTH treatment in dwarf rats and their background strain, Lewis rats. At 9 weeks of age, female Lewis and dwarf rats were injected SC daily for 2 weeks with vehicle or human parathyroid hormone fragment, hPTH 1-34, at a dose of 50 g/kg body weight (N=7- 13/group). The body weight was evaluated weekly and at the time of euthanasia, at 11 weeks, blood samples were collected. Serum IGF-I was measured by ELISA, and cancellous bone histomorphometry was performed in the lumbar vertebral body and tibial proximal metaphysis. The right femurs were measured, scanned and analyzed by peripheral quantitative computed tomography (pQCT). Serum levels of IGF-I were nearly 3-fold lower in dwarf rats compared with Lewis rats regardless of treatment, but PTH treatment did not increase serum IGF-I in either Lewis or dwarf rats. However, PTH significantly increased cancellous bone volume in both dwarf (P<0.003) and Lewis rats (P<0.0001) when compared to vehicle-treated rats, which was associated with increased trabecular width and decreased trabecular separation. PTH-treated dwarf rats also exhibited 7- and 13-fold increases in mineralizing surface and bone formation rate respectively, compared to vehicle-treated dwarf rats, while PTH-treated Lewis rats showed 3- and 4-fold increases when compared to vehicle-treated Lewis rats. Mineral apposition rate, an index of osteoblast activity, was increased in PTH-treated dwarf rats (P<0.0001) and in Lewis rats (P<0.0001) compared to their respective control groups. The pQCT analyses of the distal femoral metaphysis revealed that cancellous bone structural parameters (total BMC, total BMD, trabecular BMC, and trabecular BMD) also presented significantly higher values in PTH-treated dwarf and Lewis rats, when compared to vehicle treated rats (P<0.0001). When considering cortical bone parameters, almost all the values obtained at the femoral shafts (total BMC, total BMD, cortical BMC, cortical area, cortical thickness, periosteal and endocortical circumferences) did not show any PTH treatment effect in either groups. In conclusion, PTH induced highly significant anabolic effects in vertebral and tibial cancellous bone despite low circulating levels of IGF-I in dwarf rats. The positive response to PTH treatment confirms its therapeutic use as a potent bone anabolic agent, even in the face of GH/IGF-I deficiency