Brown adipose tissue (BAT) dissipates chemical energy and generates heat to protect animals from cold and obesity. Rodents possess two types of UCP-1 positive brown adipocytes arising from distinct developmental lineages: “classical” brown adipocytes develop during the prenatal stage whereas “beige” or “brite” cells that reside in white adipose tissue (WAT) develop during the postnatal stage in response to chronic cold or PPARγ agonists. Beige cells’ inducible characteristics make them a promising therapeutic target for obesity treatment, however, the relevance of this cell type in humans remains unknown. In the present study, we determined the gene signatures that were unique to classical brown adipocytes and to beige cells induced by a specific PPARγ agonist rosiglitazone in mice. Subsequently we applied the transcriptional data to humans and examined the molecular signatures of human BAT isolated from multiple adipose depots. To our surprise, nearly all the human BAT abundantly expressed beige cell-selective genes, but the expression of classical brown fat-selective genes were nearly undetectable. Interestingly, expression of known brown fat-selective genes such as PRDM16 was strongly correlated with that of the newly identified beige cell-selective genes, but not with that of classical brown fat-selective genes. Furthermore, histological analyses showed that a new beige cell marker, CITED1, was selectively expressed in the UCP1-positive beige cells as well as in human BAT. These data indicate that human BAT may be primary composed of beige/brite cells.

We investigated the relation between computed tomography measures of aortic calcification and values for bone density and the number of fragility fractures in 2348 healthy, postmenopausal women. To determine whether increases in vascular calcification and bone loss progress in parallel, baseline values were compared with measurements obtained 9 months to 8 yr later in a subgroup of 228 women. Of the 2348 subjects studied, 70% had osteoporosis, 30% had at least one vertebral fracture, and 9% had at least one hip fracture. Aortic calcifications were inversely related to bone density and directly related to fractures. After adjusting for age and potential confounders, measures for aortic calcification predicted 26.1% of the variance in bone density (P < 0.001). Compared with women without calcification, the odds ratios for vertebral and hip fractures in those with calcification were estimated to be 4.8 (95% confidence interval, 3.6-6.5) and 2.9 (95% confidence interval, 1.8-4.8), respectively. The subgroup analysis of 228 women longitudinally studied showed that the percentage of yearly increase in aortic calcification accounted for 47% of the variance in the percentage rate of bone loss (P < 0.001). Moreover, a strong graded association was observed between the progression of vascular calcification and bone loss for each quartile. Women in the highest quartile for gains in aortic calcification had four times greater yearly bone loss (5.3 vs.1.3% yearly; P < 0.001) than women of similar age in the lowest quartile. Smaller, but highly significant differences were also found between all other quartiles. We conclude that aortic calcifications are a strong predictor for low bone density and fragility fractures.

Abstract Context: Deficits in bone acquisition during growth may increase fracture risk. Assessment of bone health during childhood requires appropriate reference values relative to age, sex, and population ancestry to identify bone deficits. Objective: The objective of this study was to provide revised and extended reference curves for bone mineral content (BMC) and areal bone mineral density (aBMD) in children. Design: The Bone Mineral Density in Childhood Study was a multicenter longitudinal study with annual assessments for up to 7 yr. Setting: The study was conducted at five clinical centers in the United States. Participants: Two thousand fourteen healthy children (992 males, 22% African-Americans) aged 5–23 yr participated in the study. Intervention: There were no interventions. Main Outcome Measures: Reference percentiles for BMC and aBMD of the total body, lumbar spine, hip, and forearm were obtained using dual-energy x-ray absorptiometry for Black and non-Black children. Adjustment factors for height status were also calculated. Results: Extended reference curves for BMC and aBMD of the total body, total body less head, lumbar spine, total hip, femoral neck, and forearm for ages 5–20 yr were constructed relative to sex and age for Black and non-Black children. Curves are similar to those previously published for 7–17 year olds. BMC and aBMD values were greater for Black vs. non-Black children at all measurement sites. Conclusions: We provide here dual-energy x-ray absorptiometry reference data on a well-characterized cohort of 2012 children and adolescents. These reference curves provide the most robust reference values for the assessment and monitoring of bone health in children and adolescents in the literature to date.

To determine changes in bone density during growth, trabecular vertebral density and an index of spinal cortical bone were measured with quantitative computed tomography in 101 children. The children were divided by age into three groups: prepubertal, indeterminate, and pubertal. Compared with prepubertal children, pubertal adolescents had significantly higher trabecular bone density and more compact bone in the spine (P less than .001). After controlling for puberty, vertebral bone density failed to correlate significantly with age, sex, weight, height, surface area, and body mass index. The results indicate that bone density increases markedly during puberty.

The prevalence of osteoporosis and the incidence of vertebral fractures are lower in black women than in white women, findings generally attributed to racial differences in adult bone mass. Little is known, however, about the factors that contribute to racial variations in bone mass or the time of life when such differences become manifest. This study was done to characterize the changes in vertebral bone density at various stages of sexual development in black and white females.We measured cancellous vertebral bone density by quantitative computed tomography in 75 black female subjects between 2 and 20 years old and 75 whites matched for age and stage of sexual development.The vertebral bone density did not differ between black girls and white girls before puberty. Bone density increased during puberty in each racial group, but the magnitude of the increase from prepubertal values was substantially greater in black than in white subjects (34 percent vs. 11 percent).The marked difference between black and white females in cancellous vertebral bone density occurs during a relatively brief period late in puberty. Metabolic and hormonal events related to the achievement of sexual maturity during adolescence may be important determinants of racial differences in bone mass in women.

In children, bone mineral content (BMC) and bone mineral density (BMD) measurements by dual-energy x-ray absorptiometry (DXA) are affected by height status. No consensus exists on how to adjust BMC or BMD (BMC/BMD) measurements for short or tall stature.

Context: Low bone mass may increase risk of fracture. Several chronic medical conditions, medications, and lifestyle factors affect bone mineral accrual. Appropriate reference values are essential for identification of children with bone deficits.

Abstract The potential for brief periods of low-magnitude, high-frequency mechanical signals to enhance the musculoskeletal system was evaluated in young women with low BMD. Twelve months of this noninvasive signal, induced as whole body vibration for at least 2 minutes each day, increased bone and muscle mass in the axial skeleton and lower extremities compared with controls. Introduction: The incidence of osteoporosis, a disease that manifests in the elderly, may be reduced by increasing peak bone mass in the young. Preliminary data indicate that extremely low-level mechanical signals are anabolic to bone tissue, and their ability to enhance bone and muscle mass in young women was investigated in this study. Materials and Methods: A 12-month trial was conducted in 48 young women (15–20 years) with low BMD and a history of at least one skeletal fracture. One half of the subjects underwent brief (10 minutes requested), daily, low-level whole body vibration (30 Hz, 0.3g); the remaining women served as controls. Quantitative CT performed at baseline and at the end of study was used to establish changes in muscle and bone mass in the weight-bearing skeleton. Results: Using an intention-to-treat (ITT) analysis, cancellous bone in the lumbar vertebrae and cortical bone in the femoral midshaft of the experimental group increased by 2.1% (p = 0.025) and 3.4% (p &lt; 0.001), respectively, compared with 0.1% (p = 0.74) and 1.1% (p = 0.14), in controls. Increases in cancellous and cortical bone were 2.0% (p = 0.06) and 2.3% (p = 0.04) greater, respectively, in the experimental group compared with controls. Cross-sectional area of paraspinous musculature was 4.9% greater (p = 0.002) in the experimental group versus controls. When a per protocol analysis was considered, gains in both muscle and bone were strongly correlated to a threshold in compliance, where the benefit of the mechanical intervention compared with controls was realized once subjects used the device for at least 2 minute/day (n = 18), as reflected by a 3.9% increase in cancellous bone of the spine (p = 0.007), 2.9% increase in cortical bone of the femur (p = 0.009), and 7.2% increase in musculature of the spine (p = 0.001) compared with controls and low compliers (n = 30). Conclusions: Short bouts of extremely low-level mechanical signals, several orders of magnitude below that associated with vigorous exercise, increased bone and muscle mass in the weight-bearing skeleton of young adult females with low BMD. Should these musculoskeletal enhancements be preserved through adulthood, this intervention may prove to be a deterrent to osteoporosis in the elderly.

Increased body fat is a risk factor for cardiovascular and metabolic disease, yet it is uncertain whether obesity protects against osteoporosis or adiposity is harmful to bone.The aim of the study was to assess whether the pattern of adipose tissue deposition influences bone structure and strength.The relations between sc and visceral adiposity and the cross-sectional dimensions and polar and principal moments of the femur in 100 healthy women ages 15 to 25 years were obtained using computed tomography.Multiple linear regression analyses indicated that, after adjusting for leg length and thigh musculature, both sc and visceral fat had strong and independent associations with femoral cross-sectional area, cortical bone area, principal moment maximum, principal moment minimum, and polar moment (all P values < 0.03). However, whereas sc fat had a positive predictive value with all femoral bone phenotypes, a similar but negative effect was observed between visceral fat and these measures (all P values < 0.01).We found that visceral and sc fat have opposite effects on the appendicular skeleton; whereas sc fat is beneficial to bone structure and strength, visceral fat serves as an unique pathogenic fat depot.