Sammenligning af effektiviteten af autograft og allograft ved reparation af defekter in vivo hos normale og osteoporotiske rotter

Abstract

Introduktion. Inden for ortopædisk kirurgi er det vigtigt at anvende osteogent materiale i større defekter. Autograft og allograft er begge kendte metoder, og autograft anses for at være det bedste valg. Men autograft er forbundet med yderligere invasive procedurer, som kan vise sig vanskelige hos skrøbelige patienter og kan forårsage lokale bivirkninger efter knoglehøst. Af praktiske årsager er brugen af allograft hermed stigende og sammenligner effektiviteten, og forskellene mellem autograft og allograft er afgørende for det kliniske resultat for patienterne. Metode. 24 norske brune hunrotter blev inkluderet, 12 normale rotter og 12 rotter induceret med osteoporose (OP). OP-induktion blev verificeret in vivo ved hjælp af knoglevolumenfraktion (BV/TV) 90 dage efter ovariektomi (OVX). Den primære operation i hver rotte bestod af et mm hul i den proximale tibia, bilateralt. Autograft og allograft blev tilfældigt tildelt i højre og venstre tibia. Efter en observationsperiode på 21 dage blev rotterne aflivet. Tibiaprøver blev udtaget, mikro-CT-scannet for knogleinduktion og mikroarkitektoniske egenskaber og derefter indlejret med henblik på histologi. Resultater. OP-induktionen blev verificeret tre måneder efter OVX ved en reduktion på 68,5 % i den trabekulære knogle BV/TV i forhold til normal knogle. Mikroarkitektonisk analyse og histologi viste ingen signifikante forskelle i den knogledannende evne mellem autograft og allograft i normal eller osteoporotisk knogle efter 3 uger. Konklusion. Denne undersøgelse viste ingen forskel mellem autograft og allograft i en normal eller osteoporotisk skinnebensdefektmodel hos rotter efter 21 dage, hvilket tyder på, at allograft er et godt alternativ til autograft.

1. Introduktion

Knogletab og -defekter kan være forårsaget af traumer, infektioner eller efter artroplastik. De kategoriseres som en af de største kliniske udfordringer inden for ortopædisk kirurgi . Implantatkirurgi er den generelle betegnelse og omfatter en stor del af interventionskirurgi som f.eks. reparation af knogledefekter inden for ortopædkirurgi, neurokirurgi, oral- og maxillofacialspecialer. Disse operationer anslås at blive udført over 2 millioner gange om året og har dermed en stor betydning for patienterne og det økonomiske resultat .

Autograft knogle betragtes som et “levende” materiale med osteogene, osteoinduktive og osteokonduktive egenskaber og bør give den bedste behandling, hvor allograft består af inaktiv “død” knogle med hovedsageligt osteokonduktive egenskaber . Høst af autograftknogle er imidlertid en yderligere invasiv procedure, og den tilgængelige mængde er ofte utilstrækkelig. Autograft, der er opsamlet fra knoglen fra hoftekammen, betegnes autogent hoftekamknogletransplantat (AICBG) . Denne procedure kan være forbundet med morbiditeter som f.eks. blodtab, smerter på donorstedet, risiko for infektioner og nerveskader. Det er blevet påvist, at fejlprocenten ved autograferede knogletransplantationer er på 50 %, hvilket skyldes forskellige typer af høst, håndtering, den anvendte implantationsmetode og forskelle mellem patienternes tilstand og knoglens vitalitet . På grund af disse komplikationer og høje omkostninger anvendes allogent knoglemateriale ofte som et alternativt transplantatmateriale. Allogen knogle indsamles bekvemt uden bivirkning fra andre patienter. Men dette transplantatmateriale har hovedsagelig osteokonduktiv virkning og har potentielle risici for sygdomsoverførsel, bakterieinfektioner, autoimmun værtsreaktion og nonunions i transplantatværten. Disse bivirkninger er mere alvorlige, men er dog yderst sjældne . Teoretisk set er allograft den mest skånsomme behandling. I betragtning af det stigende antal ældre og skrøbelige patienter er det vigtigt at opnå viden ved at sammenligne dem i en relevant defektmodel, både i almindelige og skrøbelige knoglestrukturer. Et alternativ til at mindske behovet for at udtage levende knogletransplantat er substitution . Tilgangen har været bred, lige fra brugen af stamceller fra forskellige væv til kombinationer med vækstfaktorer i dyre- og kliniske modeller . Men ingen erstatning har vist en stabil virkning til at erstatte alle procedurer med autograft og allograft i klinikken.

Osteoporose er en aldersrelateret stigende sygdom og er et stort folkesundhedsproblem i forbindelse med stigende alder i befolkningen og hermed en stigende prævalens og behandlingsomkostninger globalt set på 20-30 % i 2030 . Osteoporose er en knoglesygdom med udtalt reduktion af knoglemineraltætheden. Dette skyldes, at osteoklasterne (OC) resorberer mere knogle, end osteoblasterne (OB) kan producere, hvilket forstyrrer stabiliteten i knogleomdannelsesenheden (BMU), hvilket fører til en ubalance mellem knogleresorption og knogledannelse og i sidste ende til knogletab . Dette angiver vigtigheden af at anvende verificerede modeller og afprøve både normale og skrøbelige knoglestrukturer for at opnå den bedste kliniske korrelation for at forbedre korrelationen til den relevante situation.

Der er indtil videre begrænset viden om forskellene mellem autograft og allograft ved reparation af knogledefekter.

Denne undersøgelse har til formål at undersøge virkningerne af autograft og allograft på reparation af tibiale defekter in vivo hos både normale og osteoporotiske rotter. Især de longitudinale mikroarkitektoniske ændringer in vivo postoperativt, efter 7 dage, 14 dage og 21 dage. Evalueringen blev udført med mikro-CT-scanninger på alle tidspunkter og histomorfometrisk evaluering efter euthanisering efter 21 dage. Det primære mål var at evaluere knogledannelsen mellem autograft og allograft. Det sekundære mål var at verificere induktionen af osteoporose 90 dage efter fjernelse af æggestokkene. Det var hypotesen, at der ikke var nogen forskelle i defektreparationer mellem autograft og allograft i både de normale og de osteoporotiske rotter, hvilket kan bidrage til at reducere brugen af autograft klinisk i defektmodeller i både normale og skrøbelige knoglestrukturer og mindske behovet for yderligere invasive høstprocedurer.

2. Materialer og metoder

2.1. Dyremodel

24 hunrotter af brun norsk indavl (BN/SsNOlaHsd) blev inddraget i undersøgelsen. Både de normale og osteoporotiske rotter var 4 måneder gamle med en gennemsnitsvægt på g. De blev opstaldet og akklimatiseret 2 måneder før operationen på Biomedicinsk Laboratorium, Syddansk Universitet. Det kontrollerede miljø havde en temperatur på 21-28 °C, en luftfugtighed på 40-60 % og lys tændt mellem kl. 6 om morgenen og kl. 18 om aftenen, med adgang til sterilt vand og henholdsvis normal eller Ca-mangelfuld kost ad libitum. Burene havde savsmuldsgulv og strøelse. Dyrene blev observeret hver dag for ændringer i adfærd eller tegn på ubehag af enten dyreteknikerne eller forskeren.

2.2. Dyregodkendelse

Alle eksperimentelle procedurer blev udført i overensstemmelse med de danske retningslinjer for dyreforsøg. Denne forsøgsprotokol blev godkendt af de danske dyreforsøgs- og inspektionsmyndigheder (nr. 2011/561-1959). Denne artikel følger Dyreforsøg: Reporting of In Vivo Experiments (ARRIVE) guidelines.

2.3. Knogletransplantatmaterialer

2.3.1. Autograft

Autograft-knoglematerialet blev høstet fra bilaterale skinneben fra rotter under boreprocessen i forbindelse med operationen af skinnebensdefekten. Knoglen blev behandlet sterilt, og spånerne var på ca. 0,5-1 mm. Ved udfyldning af skinnebensdefekten havde den normale knogle tilstrækkelig volumen fra boreproceduren til at udfylde hullet. For de osteoporotiske rotter var det imidlertid nødvendigt at fylde defekten yderligere med knoglemateriale fra halehvirvlerne. For de osteoporotiske rotter blev der tilvejebragt yderligere knoglemateriale fra halehvirvlerne. Ved et lille snit 2 mm distalt fra halens fastgørelse til kroppen blev blødt væv fjernet med kirurgisk udstyr og skåret i spåner. Behovet for yderligere knogle skyldtes det udprægede tab af knoglemineraltæthed efter osteoporotisk induktion. Denne metode er velkendt til høst af autologt knoglebrug i rottemodellen .

2.3.2. Allograft

Dette blev fremstillet fra en sund brun norsk hunrotte. Den blev euthaniseret med pentobarbital i overensstemmelse med retningslinjerne, og lårbenets, skinnebenets og overarmsknoglens kondyler blev høstet under sterile forhold. Yderligere blødt væv blev omhyggeligt fjernet. Knoglen blev præpareret ved hjælp af en knoglekværn (Ossano Scandinavia ApS, Stockholm, Sverige). Trabekulær knoglestruktur blev opdelt i chips med en diameter på 0,5-1 mm og opbevaret ved 80 °C. Før brug blev den frosne knogle optøet i 30 minutter og tilføjet ved hjælp af kirurgiske standarder til defekten. Alle disse procedurer blev udført under aseptiske forhold i det kirurgiske rum for smådyr i det biomedicinske laboratorium på Syddansk Universitet.

2.4. Undersøgelsesdesign

Der blev anvendt et parvist longitudinalt undersøgelsesdesign med en kontrolgruppe og en interventionsgruppe i hver tibialknogle. I alt 24 norske indavlede (BN/SsNOlaHsd) hunrotter blev opdelt i to grupper på hver 12 i de normale og osteoporotiske knogler. Autograft og allograft blev blindet og tilfældigt tildelt i højre og venstre tibia defekt og desuden blindet i evalueringsfasen (figur 1). 13 uger før skinnebensoperationen fik 12 rotter en ovariektomi (OVX) med henblik på osteoporoseinduktion. Allograftmaterialet blev optøet 30 minutter før brug, og autograft blev forberedt og indsamlet under anæstesi til den primære operation af den proximale tibia-defekt. På dag 0, dag 7, dag 14 og dag 21 postoperativt blev der udført mikro-CT-scanninger til løbende evaluering. Ved ofring blev der udtaget bilaterale prøver af den proximale tibia-defekt til histologi og histomorfometri.

Figur 1

Illustration af undersøgelsesdesign. 24 rotter blev inkluderet og inddelt i normale eller osteoporotiske grupper. 12 rotter hver. Hver rotte fik en gruppe af autograft og allograft i venstre og højre tibia for i alt 24 prøver fra normal knogle og 24 prøver for den osteoporotiske knogle. T1 (uge 0): dag for operation; T2 (uge 0, 1, 2, 3): mikro-CT-scanninger; T3: histologisk snit.

2,5. Kirurgiske procedurer

2.5.1. Ovariektomi (OVX)

Rattens ryg blev barberet og desinficeret med jod og ethanol (70 %). Der blev foretaget et skarpt snit på ca. 1 cm over den caudale del af ryggen og stumpt dissekeret indtil fasciaen. Ved at trænge ind i hulrummet blev æggestokkene fjernet med en pincet, og der blev lavet en ligatur ved siden af æggestokkene med 5,0 ethilon-suturer og fjernet. Såret blev lukket i to lag. Alle operationer blev udført på samme tidspunkt på dagen og på samme sted. Postoperativt blev rotterne smertestillende behandlet med buprenorphin (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, UK), 0,2 ml/100 g kropsvægt s.c. i intervaller på 8 timer i de følgende 3 dage. Efter ovariektomi fik rotterne en særlig diæt med lavt kalciumindhold og vand ad libitum. Induktionen af den osteoporotiske knoglestruktur blev verificeret efter 12 uger, og der kunne indledes primær skinnebensdefektoperation.

2.5.2. Tibia proximal defekt

Anæstesiprotokol under operationen fulgte metodologien for OVX-kirurgi.

Bilaterale proximale tibia defekter blev lavet hos alle rotter ved hjælp af den kirurgiske standardprocedure. Begge lemmer blev isoleret, barberet og desinficeret med jod vet (Kruuse Vet, Danmark) og 70 % ethanol. Skarpt snit og stump udforskning præsenterede den mediale side af den proximale tibia, hvor en cylindrisk defekt på 2,8 mm og en dybde på 3 mm indtil modsatte kortikalskal blev skabt baseret på resultaterne fra en pilotundersøgelse. Operationen for allograftgruppen blev udført først på grund af indsamling af autografts fra begge ben. I alt blev 48 cylindriske defekter skabt og fyldt med enten autograft eller allograft planlagt efter randomisering. Såret blev lukket i to lag med sutur 4.0. Postoperativt blev rotterne analgetiseret med buprenorphin (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, UK), 0,2 ml/100 g kropsvægt s.c. i intervaller på 8 timer i 4 dage.

2.6. Mikro-CT-scanning og mikroarkitektonisk analyse

De bilaterale proximale tibiale regioner blev scannet in vivo med et højopløseligt mikrotomografisk system (vivaCT 40, Scanco Medical AG, Brüttisellen, Schweiz).

In vivo mikro-CT-scanning til evaluering af knoglevækstudviklingen hos normale og osteoporotiske rotter blev udført på følgende 4 tidspunkter: dagen før operationen (dag 0) og derefter 7, 12 og 21 dage postoperativt.

For at verificere osteoporoseinduktionsmodellen blev der desuden foretaget en longitudinal evaluering på 3 tidspunkter: (1) før OVX-kirurgi for at etablere en baseline for knoglemineraltæthed (dag 90), (2) før skinnebensoperationen (dag 7) og (3) efter skinnebensoperationen (dag 0).

Under in vivo-scanningen blev rotterne bedøvet med isofluran i et lukket bokssystem, 1 L/min ilt og 4 ml/min isofluran (IsoFlo vet, Abbott Laboratories Ltd, Berkshire, England) i 6 minutter med regulering i henhold til rotternes reflekser. Efter fuld sedation blev rotterne anbragt i en dyreseng dækket af en maske med løbende tilførsel af ilt og isofluran i henhold til protokollen. Det pågældende område blev fikseret med henblik på nøjagtige scanninger. Billederne blev scannet i en høj opløsning, hvilket resulterede i en 3D-rekonstruktion med voxelstørrelser på μm3 ( pixels) for 500 skiver til repræsentativ evaluering af hvert defektområde. Scanningstiden for hver prøve var 30 minutter.

De parametre, der er specificeret ved denne scanning, omfattede mikroarkitektoniske egenskaber af den trabekulære knogle til bekræftelse af osteoporoseinduktion og knogleforstærkende effekt af transplantationerne . Dette omfattede knoglevolumen/vævsvolumen (BV/TV), strukturmodelindeks, konnektivitetstæthed (CD), trabekulær tykkelse (TbTh), trabekulær separation (Tb.Sp), grad af anisotropi (DA), knogleoverfladetæthed, forholdet mellem knogleoverflade og -volumen (BS/TV), tilsyneladende tæthed og materialetæthed.

2.7. Histologi og histomorfometri

21 dage efter operationen blev rotterne scannet og ofret med overdosis pentobarbital i overensstemmelse med protokollen for dyretilladelse. Bilaterale proximale tibiae, herunder transplantatmateriale og knogle, blev fikseret i formaldehyd (4 %) og skiftet til fosfatbufferet saltvand (PBS). Efter dehydrering og afkalkning blev prøverne fikseret og indlejret i paraffin. Prøverne blev skåret i tre på hinanden følgende skiver med en tykkelse på 3-4 μm og en afstand på 500 μm. Alle 3 sektioner blev farvet med hæmatoxylin og eosin (H&E).

Interesseområdet (ROI) for histomorfometri blev karakteriseret som det oprindelige tibiale defektområde sammenlignet mellem autograft og allograft (Figur 2). Inden for den foruddefinerede ROI blev volumenfraktionerne beregnet efter Cavalieris princip ved hjælp af verificeret stereologisk software (newCast Visiopharm, Danmark) til punkttælling med 300-600 hits pr. snit med Olympus BX 51 mikroskop (Ballerup, Danmark) .

Vævet inden for ROI’erne i de HE-farvede snit blev klassificeret som knogle, fibrøst væv, diverse, muskel eller marv. Knoglevolumenet blev beregnet som mængden af knogletræffere divideret med de samlede træffere og angivet i procent.

2.8. Statistisk analyse

To stikprøver to-halet -test og envejs ANOVA blev anvendt til at sammenligne eventuelle forskelle mellem grupperne med GraphPad Prism v. 7 (GraphPad Software, Inc.). En værdi på mindre end 5 % blev betragtet som signifikant.

Stikprøvestørrelsen omfattede mindst 10 defekter for hvert transplantat. Vi valgte at inkludere 12 rotter i hver gruppe på grund af risikoen for frafald. Beregningsfejlen af første art blev sat til 1,96/95 % og fejlen af anden art til 0,84 på grund af den valgte effekt på 80 %. Minimal relevant forskel og standardafvigelse blev begge sat til 70% .

3. Resultater

3.1. Dyreobservation

I alt døde fire af de 24 rotter i løbet af de 3 postoperative uger, bestående af 2 fra hver gruppe. Tre af dem døde som en reaktion på bedøvelsen under in vivo mikro-CT-scanning, og en døde forårsaget af en infektion. De resterende rotter blev inkluderet i undersøgelsen. I forsøgets observationsperiode blev dyrene dagligt observeret af en dyretekniker eller forskeren for tegn på ubehag eller overtrædelse af dyretilladelsen. Der blev ikke observeret nogen væsentlig vægtændring i nogen af grupperne efter skinnebensdefektoperation. De rotter, der blev udsat for OVX, tog i de første 12 uger på i vægt i løbet af de første 12 uger fra g til g ().

3.2. Tre-dimensionelle mikroarkitektoniske egenskaber

3.2.1. Induktion af osteoporose hos rotter

Efter 12 uger havde OVX-behandlede rotter et fald i knoglevolumenfraktion, konnektivitetstæthed, knogleoverfladetæthed og tilsyneladende tæthed () i forhold til normal knogle. Strukturmodelindekset steg fra typisk plade, -1,4, til typisk stang, 3,3. Trabekulær separation, graden af anisotropi, materialetæthed og forholdet mellem knogleoverflade og knoglevolumen steg (). Den trabekulære tykkelse havde ingen signifikante ændringer () (tabel 1).

3.2.2.2. Mikroarkitektoniske ændringer med autograft- og allograftbehandlinger

(1) Ændringer i mikroarkitekturen i normal knogle. BV/TV var nedsat i allograftdefekter sammenlignet med autograft på dag 0, 7 og 14 (). På dag 21 var der imidlertid ingen statistisk forskel mellem de to grupper (Figur 3). Repræsentative 3D-rekonstruktioner af mikro-CT-billeder er vist i Figur 4.

(a)

(b)

(a)
(b)

Figur 4

Repræsentative 3D-rekonstruktioner af mikroCT-billeder ved afslutning (dag 21) for både autograft- og allograftgrupper og i normale (a) og osteoporotiske (b) rotter er illustreret fra det samme væv som i figur 2. Rød cirkel angiver, hvor de oprindelige defekthuller blev skabt. I højre side af hvert billede ses den nyoprettede knoglemasse inden for hullet. Alle billeder er vist som hel masse og tyndt lag af 10 skiver (105 mikrometer).

Den samme tendens gjaldt for forbindelsesvævet med faldende værdi på dag 0, 7 og 14 (), men ingen forskel på dag 21. Den trabekulære tykkelse var øget på alle tidspunkter i allograftgrupperne () og ingen forskel i graden af anisotropi (Figur 3).

(2) Ændringer i mikroarkitekturen i osteoporotisk knogle. BV/TV i osteoporotisk knogle viste nedsat knogle i allograftgruppen på dag 0, 7 og 14 () og ingen forskel efter 21 dage (figur 4 og 5).

Figur 5

Mikroarkitekturegenskaber af defekt behandlet med autograft vs. allograft i osteoporotisk knogle. BV/TV: knoglevolumen/vævsvolumen; CD: konnektivitetstæthed; TbTh: trabekulær tykkelse; DA: anisotropi. anses for signifikant.

Den trabekulære tykkelse var signifikant højere i autograftgruppen på dag 0, 14 og 21 (), men ingen forskel på dag 7. Konnektivitetstæthed og graden af anisotropi havde ingen signifikant forskel på noget tidspunkt (Figur 5).

3.3. Histologi og histomorfometri

3.3.3.1. Histologi

Ny knogledannelse blev observeret i defektområdet i alle prøver. Det var ikke muligt at skelne forskellen mellem rester af transplantat og ny knogle, mens det samlede knoglevolumen inden for defektområdet blev beregnet som knogle inden for ROI’en (Figur 1, T3).

3.3.2. Histomorfometri

Benvolumen viste ingen signifikant forskel mellem autograft- og allograftgrupperne inden for normal og osteoporotisk knogle. Ved sammenligning af autograft og allograft fra den normale knogle med autograft og allograft i den osteoporotiske knogle var der signifikant nedsat mængde knogle ved 21 dages evaluering ().

Den gennemsnitlige dannelse af ny knogle inklusive transplantatmateriale i defekten i den normale knogle var 53 % for autograft, mens 51 % for allograft var. I osteoporotisk knogle havde allograft det største knoglevolumen med et gennemsnit på 35 %, mens autograft havde 33 % (Figur 6). Der var ingen signifikant forskel mellem andre målte parametre inden for defekten ().

Figur 6

Histomorfometrisk evaluering af knogledannelse i normale og osteoporotiske knogler:

4. Diskussion

Denne undersøgelse sammenlignede virkningerne af autograft og allograft i en tibia defekt rottemodel med henblik på den bedste defektreparation i normale og osteoporotiske knogler. Hypotesen var, at der ikke ville være nogen forskel i knogledannelse ved brug af enten autograft eller allograft, uanset om det anvendes i normal eller osteoporotisk knogle. Resultaterne fra mikro-CT eller histomorfometri viste ingen signifikant forskel i brugen af autograft og allograft i en tibial knogledefekt efter en observation på 21 dage, hverken i normale eller osteoporotiske knoglestrukturer. Mikro-CT-scanninger viste dog en nedsat mængde ny knogle i allograftgruppen efter 0, 7 og 14 dage.

Når undersøgelser sammenligner deres opfindelser, er der en vis uenighed om, hvorvidt autograft eller allograft skal tjene som den gyldne standard. Forskellen er primært mellem den akademiske og kliniske mening, og hvilken type defekt der anvendes i undersøgelsen . Ved at foretage en sammenligning inden for den samme model kan der opnås værdifulde oplysninger til akademiske formål og til klinisk anvendelse, især på grund af det stigende fokus på erstatningsmaterialer for at overvinde udfordringerne ved anvendelse af transplantatmaterialer og deres begrænsninger .

Når resultaterne fra denne undersøgelse vurderes, skal det bemærkes, at i både normale og osteoporotiske knogler er BV/TV på mikro-CT-scanningen signifikant lavere i allograftgruppen på dag 0, hvilket kan skyldes processen med at fylde defekten. Allograft blev fremstillet af normal knogle og autograft fra det samme dyr med enten normal eller osteoporotisk knogle. Den trabekulære tykkelse er lavere i autograftgruppen i den normale knogle, men højere i den osteoporotiske knogle. I teorien skulle dette have været med modsatte resultater som for den nedsatte tæthed i den osteoporotiske knogle. Det kan dog skyldes effekten af knoglefræseren og spånernes størrelse og mobilitet. Det interessante aspekt er, at udviklingen fra dag 0 til dag 21 er hurtigere i allograftgruppen med 65,8 % stigning i forhold til kun 16,4 % stigning i autograftgruppen. På dag 21 er der ingen forskel mellem autograft og allograft kvantificeret ved histomorfometri eller mikroarkitektonisk analyse.

Histomorfometri afslørede på dag 21 en nedsat generel knogledannelse, når man forsøger at anvende transplantatmaterialer i osteoporotisk knogle (figur 6). Igen skal det bemærkes, at allograftmaterialet er fra en sund donor, og alligevel giver det en betydeligt lavere regeneration end i normal knogle. Dette understreger helt klart behovet for at teste transplantatmaterialer eller medicinsk udstyr i osteoporotisk knogle for at kunne evaluere deres fulde effektivitet. Denne test af transplantatmateriale i både normalt og osteoporotisk knoglevæv synes imidlertid at mangle regenerativt potentiale.

Induktion af osteoporose i en rottemodel er tidligere blevet verificeret, med en illustration af vigtigheden af observation indtil induktion. Kinney et al. undersøgte ændringerne i den trabekulære knogle som følge af OVX og fandt, at OVX-proceduren fører til et øjeblikkeligt og kontinuerligt fald i trabekulær knogle, og efter 50 dage havde OVX-rotterne mistet 50 % af deres knoglevolumen uden nogen rebound-effekt. Campbell et al. etablerede et detaljeret longitudinalt tidsforløb af knogletab i OVX rottemodellen i 12 uger. Resultaterne af denne undersøgelse viser, at mikroarkitektoniske ændringer forekommer inden for de første 12 uger efter OVX i rottemodellen. Herved er der med observationen efter 21 dage ingen forventninger om en rebound-effekt.

Den nuværende viden om brugen af allograft og autograft er, at undersøgelser verificerer forskellige resultater afhængig af placering. I kranioplastikker har allograft vist sig at være overlegen ; i anterior crucial ligament (ACL) viste autograft en bedre effekt på knogledannelsen , mens resultaterne i posterior crucial ligament (PCL) er lige gode mellem de 2 grafts . Når resultaterne sammenlignes med henblik på klinisk anvendelse, er det derfor vigtigt at anvende det korrekte transplantat for at opnå korrekte sammenligninger. Optimale resultater opnås ved at anvende begge transplantater til både positiv og negativ kontrol. Dette vil gøre den kliniske effekt større og vil give overbevisende resultater.

Når man står over for en klinisk gennemførelse, er det desuden nødvendigt at fokusere på et økonomisk og patientrelateret resultat. Omkostningerne ved at anvende autograft rapporteres at være lavere ved f.eks. ACL-operationer , men den mulige bivirkning ved høst af autograft er forbundet med ret alvorlige bivirkninger . Dette giver et dilemma med hensyn til valg af metode, når der høstes autograft, men det kræver også, at der er behov for en anden erstatning til at erstatte begge transplantatmaterialer. Nuværende vævsteknologi og biomaterialer med stamceller kan give nyt håb om knogleregeneration.

Styrkerne i denne undersøgelse er den standardiserede skinnebensdefektmodel hos rotter og den velverificerede induktion af osteoporose. Alligevel er intet i denne artikel baseret på tidligere resultater, og osteoporoseinduktionen er verificeret af den samme scanner, som evaluerer resultaterne i interventionsgrupperne. Det betyder, at pålideligheden af resultaterne af denne undersøgelse øges. Desuden er resultater og samme metoder testet i forskellige typer af knoglestrukturen, hvilket giver den bedste sammenligning af transplantatmaterialet, især da allograft i normal og osteoporotisk knogle er fra den samme donor.

Begrænsninger er manglen på en tom defekt, der kunne demonstrere baselineeffektiviteten af det knogleregenererende potentiale uden knogletransplantater i både normal og osteoporotisk knogle. Fokus i denne undersøgelse er imidlertid at sammenligne potentielle effektiviteter mellem transplantatmaterialerne og ikke i henhold til en specifik baseline for designmodellen. En anden begrænsning er den signifikante forskel på dag 0 mellem grupperne. Men når evalueringen er begrænset til 21 dage, og allograft-materialet formår at give de samme resultater på så kort tid, og derfor er resultaterne valideret i denne model.

5. Konklusion

Denne undersøgelse konkluderer, at autograft og allograft har samme knogledannende evne med en observation på 21 dage i en rotte tibia defekt i en rottemodel, hvilket tyder på, at allograft kan være et godt alternativ til allograft. Desuden er OVX-kirurgi til varig osteoporoseinduktion i rottemodellen en gennemførlig metode.

Datatilgængelighed

Dataene til denne undersøgelse blev analyseret ved histomorfometri, og alle data opbevares på Orthopaedic Research Laboratory, Department of Orthopaedics & Traumatology, Odense University Hospital, Institute of Clinical Research, University of Southern Denmark i datafiler fra VisioPharm, Danmark, der verificerer hver tælling og statistik foretaget for de analyser, der er indarbejdet i denne undersøgelse. Mikro-CT-scanninger er store filer gemt på TB-bånd. Alle data, der er anvendt til at understøtte resultaterne af denne undersøgelse, er tilgængelige fra den tilsvarende forfatter efter anmodning.

Interessekonflikter

Autorer erklærer ingen interessekonflikter.

Akkreditering

Vi vil gerne takke personalet på Biomedicinsk Laboratorium, Syddansk Universitet, især Anne Mette Durand, for deling af ekspertise. Endvidere takkes Gitte Højlund Reinberg for støtten under hele undersøgelsen. Denne undersøgelse er venligst støttet af Det Danske Sundhedsforskningsråd (SSVF22-04-0705, MD).