Efeitos protetores da melatonina na microarquietura óssea em ratas ovariectomizadas : insights a partir da histomorfometria

Abstract

Resumo: A melatonina é um hormônio cuja produção declina com o envelhecimento e a menopausa, favorecendo o desenvolvimento da osteoporose. Esse estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da melatonina sobre a microarquitetura óssea, parâmetros laboratoriais e peso corporal em ratas Wistar submetidas à ovariectomia (OVX) ou cirurgia SHAM. Foram avaliadas 60 ratas adultas (20 semanas), distribuídas em dois grupos cirúrgicos: OVX (n=30) e SHAM (n=30). O peso corporal médio foi de 246,9 ± 21,8 g (OVX) e 239,6 ± 14,3 g (SHAM) no pré-operatório, e de 293,9 ± 36,8 g (OVX) e 255,2 ± 14,7 g (SHAM) antes da eutanásia. Doze semanas após a cirurgia, iniciou-se a administração diária por gavagem de melatonina (20 ou 50 mg/kg) ou placebo (1,5 mL de água filtrada). A distribuição final foi: OVX 20 mg/kg (n=9), OVX 50 mg/kg (n=9), OVX controle (n=10), SHAM 20 mg/kg (n=9), SHAM 50 mg/kg (n=9) e SHAM controle (n=8). Nos grupos OVX, a melatonina preservou significativamente a fração de volume ósseo (BV/TV: 13,18 ± 3,63% no controle; 17,10 ± 3,38% no grupo 20 mg/kg; 20,91 ± 2,51% no grupo 50 mg/kg; p < 0,001). A dose de 50 mg/kg mostrou-se particularmente eficaz, mantendo maior número de trabéculas (Tb.N: 2,76 ± 0,77 vs. 3,65 ± 0,50 n/mm; p = 0,015), reduzindo a separação trabecular (Tb.Sp: 336,86 ± 102,46 vs. 218,76 ± 30,28 µm; p = 0,005) e diminuindo expressivamente a superfície de erosão (ES/BS: 6,64 ± 3,01 vs. 2,08 ± 0,82%; p < 0,001). Nos grupos SHAM, a microarquitetura óssea manteve-se preservada, sem diferenças significativas em BV/TV, Tb.Th, Tb.N ou Tb.Sp. Nesse modelo, a melatonina na dose de 50 mg/kg reduziu a superfície de erosão (ES/BS: 4,36 ± 3,54% no controle vs. 1,33 ± 0,88% no grupo SHAM 50 mg/kg; p = 0,027), sugerindo discreto efeito antirreabsortivo. Entre os parâmetros bioquímicos, observou-se redução significativa da hemoglobina glicada (HbA1c) nos grupos OVX tratados com melatonina. O grupo OVX controle apresentou HbA1c de 0,73 ± 0,15%, enquanto OVX 20 mg/kg (0,37 ± 0,26%; p = 0,019) e OVX 50 mg/kg (0,36 ± 0,24%; p = 0,015) exibiram valores menores. Não foram observadas diferenças significativas em ALT, ALP, creatinina, colesterol, triglicerídeos, proteína total ou CTX. O tratamento com melatonina não alterou significativamente a evolução do peso corporal em ambos os grupos, e não foi observada correlação entre peso e parâmetros histomorfométricos. Conclui-se que a melatonina, especialmente na dose de 50 mg/kg, preservou a microarquitetura trabecular e reduziu a reabsorção óssea em ratas ovariectomizadas, além de diminuir os níveis de HbA1c, sugerindo efeitos metabólicos adicionais. No segundo estudo, voltado à avaliação de vias moleculares envolvidas na remodelação óssea, a análise imuno-histoquímica demonstrou aumento significativo da expressão de ß-catenina e MMP-2 (metaloproteinase da matriz tipo 2), sem diferença estatística para NF-?B. Esses achados reforçam o potencial da melatonina em ativar a via Wnt/ß-catenina, promover a diferenciação osteoblástica e modular positivamente a MMP-2, enzima essencial à manutenção da matriz extracelular e à integridade trabecular. Assim, o conjunto dos resultados amplia a compreensão dos mecanismos osteoprotetores da melatonina e destaca seu potencial como agente preventivo na osteoporose da pós-menopausa

Abstract: Melatonin is a hormone whose production declines with aging and menopause, favoring the development of osteoporosis. This study aimed to evaluate the effects of melatonin on bone microarchitecture, laboratory parameters, and body weight in Wistar rats subjected to ovariectomy (OVX) or SHAM surgery. Sixty adult rats (20 weeks old) were evaluated and distributed into two surgical groups: OVX (n=30) and SHAM (n=30). The mean body weight was 246.9 ± 21.8 g (OVX) and 239.6 ± 14.3 g (SHAM) preoperatively, and 293.9 ± 36.8 g (OVX) and 255.2 ± 14.7 g (SHAM) before euthanasia. Twelve weeks after surgery, daily oral gavage administration of melatonin (20 or 50 mg/kg) or placebo (1.5 mL of filtered water) was initiated. The final distribution was: OVX 20 mg/kg (n=9), OVX 50 mg/kg (n=9), OVX control (n=10), SHAM 20 mg/kg (n=9), SHAM 50 mg/kg (n=9), and SHAM control (n=8). In the OVX groups, melatonin significantly preserved the trabecular bone volume fraction (BV/TV: 13.18 ± 3.63% in control; 17.10 ± 3.38% in 20 mg/kg; 20.91 ± 2.51% in 50 mg/kg; p < 0.001). The 50 mg/kg dose was particularly effective, maintaining a higher trabecular number (Tb.N: 2.76 ± 0.77 vs. 3.65 ± 0.50 n/mm; p = 0.015), reducing trabecular separation (Tb.Sp: 336.86 ± 102.46 vs. 218.76 ± 30.28 µm; p = 0.005), and markedly decreasing erosion surface (ES/BS: 6.64 ± 3.01 vs. 2.08 ± 0.82%; p < 0.001). In the SHAM groups, trabecular microarchitecture remained preserved, with no significant differences in BV/TV, Tb.Th, Tb.N, or Tb.Sp. In this model, melatonin at 50 mg/kg reduced erosion surface (ES/BS: 4.36 ± 3.54% in control vs. 1.33 ± 0.88% in SHAM 50 mg/kg; p = 0.027), suggesting a mild antiresorptive effect. Among biochemical parameters, a significant reduction in glycated hemoglobin (HbA1c) was observed in OVX groups treated with melatonin. The OVX control group showed HbA1c of 0.73 ± 0.15%, while OVX 20 mg/kg (0.37 ± 0.26%; p = 0.019) and OVX 50 mg/kg (0.36 ± 0.24%; p = 0.015) exhibited lower levels. No significant differences were found in ALT, ALP, creatinine, cholesterol, triglycerides, total protein, or CTX. Melatonin treatment did not significantly affect body weight evolution in either group, and no correlation was observed between body weight and histomorphometric parameters. Overall, melatonin particularly at the 50 mg/kg dose preserved trabecular microarchitecture and reduced bone resorption in ovariectomized rats, while also lowering HbA1c levels, suggesting additional metabolic benefits. In the complementary molecular study, immunohistochemical analysis revealed a significant increase in ß-catenin and MMP-2 (matrix metalloproteinase-2) expression, with no statistical difference for NF-?B. These findings reinforce melatonin’s ability to activate the Wnt/ß-catenin pathway, promote osteoblastic differentiation, and positively modulate MMP-2, an enzyme essential for extracellular matrix maintenance and trabecular integrity. Together, these results expand the understanding of melatonin’s osteoprotective mechanisms and highlight its potential as a preventive agent for postmenopausal osteoporosis