Enhanced trabecular-bone calcium deposition in female rats with a high physiological dose of prolactin diminishes after ovariectomy

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Abstract:

Although an increase in trabecular-bone calcium deposition has been shown to be regulated by prolactin during lactation, the physiological significance of prolactin in bone calcium metabolism in nonlactating rats remains unclear. This investigation sought to demonstrate the effects of endogenous prolactin and a high physiological dose of exogenous prolactin on bone turnover and bone calcium deposition in normal female rats, using the 45Ca-labeling technique. Our results showed that suppression of endogenous prolactin with 6mg/kg bromocriptine for 15days significantly enhanced bone formation, but not bone resorption, in primarily trabecular sites, resulting in a significant increase in calcium deposition in the sternum and vertebrae, from–0.20± 0.07 to 0.40± 0.09 (p< 0.05) and–0.07± 0.11 to 0.34± 0.06 (p< 0.05) mmol Ca·(g dry mass)–1, respectively. Similarly, 2.5mg/kg prolactin, a high physiological dose, increased sternal and vertebral calcium deposition, from–0.20± 0.07 to 0.24± 0.09 (p< 0.05) and–0.07± 0.11 to 0.25± 0.18 (p< 0.05) mmol Ca·(g dry mass)–1, respectively, by increasing bone formation more than bone resorption. However, as expected, prolactin had no effect on the tibia or femur, which are primarily cortical sites. Because several actions of prolactin have been known to be estradiol-dependent, we further investigated the dependence of prolactin action on 17-estradiol. We found that 2.5mg/kg prolactin did not increase sternal calcium deposition in ovariectomized rats. However, 10g/kg 17-estradiol supplementation restored the action of prolactin. Ovariectomized rats given 17-estradiol plus prolactin also manifested slightly but significantly higher sternal total calcium content than sham-operated rats, (4.58± 0.12 vs. 4.36± 0.11mmol Ca·(g dry mass)–1 (p< 0.05)). We concluded that a high physiological dose of prolactin promoted calcium deposition in primarily trabecular sites of nonlactating rats. This effect was diminished after ovariectomy. In addition, we showed that basal endogenous prolactin played a role in the maintenance of normal trabecular-bone turnover.

Des travaux ont montré que la prolactine régule l’augmentation du dépôt de calcium dans l’os trabéculaire durant la lactation; toutefois, le rôle physiologique de la prolactine dans le métabolisme du calcium osseux des rats femelles n’allaitant pas est mal connu. La présente étude a eu pour but de démontrer les effets de la prolactine endogène et d’une forte dose physiologique de prolactine exogène sur le renouvellement et le dépôt de calcium osseux chez des rats femelles normales, en utilisant la technique de marquage du 45Ca. Nos résultats ont montré que la suppression de prolactine endogène au moyen de 6mg/kg de bromocriptine pendant 15 jours a augmenté de manière significative la formation mais pas la résorption osseuse dans les principaux sites trabéculaires, ce qui a entraîné une augmentation significative du dépôt de calcium dans le sternum et les vertèbres de–0,20± 0,07 à 0,40± 0,09 (p < 0,05) et de–0,07± 0,11 à 0,34± 0,06 (p< 0,05) mmol de Ca·(g poids s)–1, respectivement. Similairement, 2,5mg/kg de prolactine, une forte dose physiologique, a augmenté le dépôt de calcium dans le sternum et les vertèbres de–0,20± 0,07 à 0,24± 0,09 (p< 0,05) et de–0,07± 0,11 à 0,25± 0,18 (p< 0,05) mmol de Ca·(g poids s)–1, respectivement, en raison d’une augmentation plus importante de la formation que de la résorption osseuse. Toutefois, comme prévu, la prolactine n’a pas eu d’effet sur le tibia ou le fémur qui sont des sites corticaux. Comme plusieurs sites d’action de la prolactine sont dépendants de l’oestradiol, nous avons examiné la dépendance de l’action de la prolactine envers le 17-oestradiol. Une dose de 2,5mg/kg de prolactine n’a pas augmenté le dépôt de calcium dans le sternum des rates ovariectomisées. Toutefois, une supplémentation en 17-oestradiol de l’ordre de 10g/kg pourrait rétablir l’action de la prolactine. Les rates ovariectomisées ayant reçu une combinaison de 17-oestradiol et de prolactine ont aussi montré une augmentation faible mais significative de la teneur en calcium total dans le sternum comparativement aux rates opérées de manière fictive, soit de 4,58± 0,12 vs. 4,36± 0,11mmol de Ca·(g poids s)–1 (p< 0,05). Nous avons conclu qu’une forte dose physiologique de prolactine a favorisé le dépôt de calcium dans les principaux sites trabéculaires des rates n’allaitant pas. Une ovariectomie a diminué cet effet. De plus, nous avons montré que la prolactine endogène basale a eu un rôle partiel dans le maintien du renouvellement osseux trabéculaire normal.

Document Type: Research Article

Publication date: October 1, 2006

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