Vet. Res. 33 (2002) 383-396
DOI: 10.1051/vetres:2002024

Differences in metabolic parameters and gene expression related to Osteochondrosis/Osteoarthrosis in pigs fed 25-hydroxyvitamin D ₃

David Jefferies^a, Colin Farquharson^a, Jill Thomson^b, William Smith^c, Elaine Seawright^a, Heather McCormack^a and Colin Whitehead<sup>a

a</sup>  Bone Biology Group, Roslin Institute, Roslin, Midlothian, EH25 9PS, Scotland, UK
^b  SAC Veterinary services, Penicuik, EH26 OQE, Scotland, UK
^c  SAC Veterinary Science Division, Bucksburn, AB21 9TB, Scotland, UK

(Received 25 September 2001; accepted 18 February 2002)

Abstract
Osteochondrosis/osteoarthrosis (OC/OA) are common terms for various joint pathologies that occur in pigs. Pathologies that may contribute to these disorders have been described, but the primary cause(s) remain unknown. We hypothesised that as OC has some similarities to dyschondroplasia, which involves a failure of growth plate chondrocytes to fully differentiate and hypertrophy, treatment with 25-hydroxyvitamin D ₃ (25-D) might reduce the incidence and/or severity of lesions in pigs, as it does in chickens with dyschondroplasia. Control pigs were fed a commercial diet ad libitum. In the treated group this diet was supplemented with 25-Dat 0.1mg/kg. Ten pigs from each of the control and treated groups were sampled at 7, 12, 16 and 21 weeks. Treatment with 25-D had no effect on the incidence or severity of OC/OA lesions. Cartilage dry weight, total collagen content and proteoglycan content, and plasma levels of total calcium, inorganic phosphorous, vitamin C, insuline-like growth factor-I, parathyroid hormone and tumour necrosis factor alpha were unaffected by treatment. In addition, none of these parameters were correlated with the incidence or severity of OC/OA lesions. The mRNA expression levels of 21 out of 23 genes assayed by RT-PCR were unaltered in articular cartilage from OA lesion samples as compared to normal articular cartilage. However, collagen type II was reduced and collagen type X increased in OA lesion and near lesion samples. These results suggest that OA in pigs may share some features of osteoarthritis in other mammalian species.

Résumé
Différences observées dans les paramètres métaboliques et l'expression des gènes liés à l'ostéochondrite et à l'arthrose chez le porc ayant ingéré de la 25-hydroxyvitamine D ₃ . Ostéochondrite et arthrose (OC/AR) sont des termes courants désignant les diverses pathologies des articulations survenant chez le porc. Les maladies pouvant contribuer à ces troubles ont été décrites, mais les causes premières demeurent inconnues. Nous avons fait l'hypothèse que, puisque l'ostéochondrite a quelques similarités avec la dyschondroplasie, qui entraîne une incapacité de la plaque endochondriale à se différencier et à s'hypertrophier, le traitement par la 25-hydroxyvitamine D ₃ (25-D) pourrait réduire l'incidence et/ou la sévérité des lésions chez le porc, comme elle le fait chez les poulets atteints de dyschondroplasie. Des porcs témoins ont été nourris à volonté par des rations commerciales. Dans le groupe des porcs traités, cette ration a été complétée par de la 25-D à 0,1 mg/kg. Dix porcs provenant de chaque groupe (témoin et traité) ont été examinés aux semaines 7, 12, 16 et 21. Le traitement par la 25-D n'a eu aucun effet sur l'incidence ou la sévérité des lésions OC/AR. Le poids sec des cartilages, le contenu total en collagène et en protéoglycanes, et les taux plasmatiques en calcium total, en phosphore inorganique, en vitamine C, en facteur de croissance proche de l'insuline-I (IGF-I), en hormone parathyroïdienne, et en facteur de nécrose des tumeurs- (TNF ), n'ont pas été affectés par le traitement. De plus, aucun de ces paramètres n'était corrélé à l'incidence ou à la sévérité des lésions OC/AR. Les niveaux d'expression de l'ARNm de 21 gènes sur 23 testés en RT-PCR n'étaient pas modifiés dans les cartilages articulaires provenant de prélèvements sur des lésions d'arthrose, comparé au cartilage articulaire normal. Cependant, le collagène de type II était réduit et le collagène de type X était augmenté dans les lésions d'arthrose et autour de ces lésions. Ces résultats suggèrent que l'arthrose chez le porc pourrait partager certaines caractéristiques de l'arthrose chez d'autres espèces de mammifères.

Key words: pig / osteochondrosis / osteoarthrosis / articular cartilage / 25-hydroxy vitamin D ₃

Mots clés : porc / ostéochondrite / arthrose / cartilage articulaire / 25-hydroxyvitamine D ₃

Correspondence and reprints: David Jefferies Tel.: 44 (0)131 527 4259; fax: 44 (0)131 440 0434; david.jefferies@bbsrc.ac.uk

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