- Abstract
- 1. Johdanto
- 2. Materiaalit ja menetelmät
- 2.1. Luunsiirrot ja -korjausmenetelmät 2.1. Luunsiirrot. Eläinmalli
- 2.2. Eläinten käyttäytyminen. Eläinten hyväksyntä
- 2.3. Eläinkokeet. Luunsiirtomateriaalit
- 2.3.1. Autograft
- 2.3.2. Allograft
- 2.4. Luututkimuksen tulokset Tutkimusasetelma
- 2.5. Kirurgiset toimenpiteet
- 2.5.1. Ovariektomia (OVX)
- 2.5.2. Sääriluun proksimaalinen defekti
- 2.6. Mikro-CT-skannaus ja mikroarkkitehtuurianalyysi
- 2.7. Histologia ja histomorfometria
- 2.8. Tilastollinen analyysi
- 3. Tulokset
- 3.1. Tulokset . Eläinten havainnointi
- 3.2. Kolmiulotteiset mikroarkkitehtoniset ominaisuudet
- 3.2.1. Osteoporoosin indusoiminen rotilla
- 3.2.2. Verenvuodot. Mikroarkkitehtuurin muutokset autograft- ja allograft-hoitojen yhteydessä
- 3.3. Verenkiertoelimistön tiheys. Histologia ja histomorfometria
- 3.3.1. Histologia
- 3.3.2. Luu ja luusto. Histomorfometria
- 4. Pohdinta
- 5. Johtopäätökset
- Tietojen saatavuus
- Kiinnostusristiriidat
- Kiitokset
Abstract
Introduction. Ortopedisen kirurgian alalla osteogeenisen materiaalin käyttö suuremmissa defekteissä on välttämätöntä. Autograft ja allograft ovat molemmat tunnettuja menetelmiä, ja autograftin uskotaan olevan paras vaihtoehto. Autotransplantaattiin liittyy kuitenkin ylimääräisiä invasiivisia toimenpiteitä, jotka voivat osoittautua vaikeiksi hauraille potilaille ja jotka voivat aiheuttaa paikallisia sivuvaikutuksia luunkorjuun jälkeen. Toteuttamiskelpoisten tarkoitusten vuoksi allograftin käyttö on täten lisääntymässä, ja tehokkuuden vertailu sekä autograftin ja allograftin väliset erot ovat olennaisia potilaiden kliinisen lopputuloksen kannalta. Menetelmä. Tutkimukseen otettiin mukaan 24 naaraspuolista norjalaista ruskeaa rottaa, 12 normaalia rottaa ja 12 rottaa, joille oli aiheutettu osteoporoosi (OP). OP:n indusointi varmistettiin in vivo luun tilavuusosuudella (BV/TV) 90 päivää munasarjojen poiston (OVX) jälkeen. Kullekin rotalle tehtiin primaarileikkaus, jossa proksimaaliseen sääriluuhun tehtiin mm:n reikä molemmin puolin. Autotransplantaatti ja allotransplantaatti jaettiin satunnaisesti oikeaan ja vasempaan sääriluuhun. Rotat teurastettiin 21 päivän tarkkailun jälkeen. Sääriluun näytteet kerättiin, mikro-CT-skannattiin luun indusoitumisen ja mikroarkkitehtuurin ominaisuuksien selvittämiseksi ja upotettiin sitten histologiaa varten. Tulokset. OP-induktio varmistui kolme kuukautta OVX:n jälkeen, kun trabekulaarisen luun BV/TV-arvo pieneni 68,5 prosenttia normaaliin luuhun verrattuna. Mikroarkkitehtuurianalyysi ja histologia eivät osoittaneet merkittäviä eroja luunmuodostuskyvyssä autograftin ja allograftin välillä normaalissa tai osteoporoottisessa luussa kolmen viikon kuluttua. Päätelmät. Tämä tutkimus ei osoittanut mitään eroa autosiirteen ja allosiirteen välillä normaalissa tai osteoporoottisessa rotan sääriluun defektimallissa 21 päivän jälkeen, mikä viittaa siihen, että allosiirre on hyvä vaihtoehto autosiirteelle.
1. Johdanto
Luun menetys ja defektit voivat johtua traumasta, infektioista tai tekonivelleikkausten jälkeen. Ne luokitellaan yhdeksi ortopedisen kirurgian suurimmista kliinisistä haasteista . Implanttikirurgia on yleisnimitys, ja se sisältää suuren osan toimenpidekirurgiasta, kuten luuvikojen korjaamisesta ortopedisessä kirurgiassa, neurokirurgiassa, suu- ja leukakirurgiassa. Näitä leikkauksia tehdään arviolta yli 2 miljoonaa kertaa vuodessa, ja niillä on siten suuri vaikutus potilaisiin ja taloudellisiin tuloksiin .
Autotransplanttiluuta pidetään ”elävänä” materiaalina, jolla on osteogeenisiä, osteoinduktiivisia ja osteokonduktiivisia ominaisuuksia, ja sen pitäisi tarjota paras hoito, kun taas allotransplanttiluu koostuu inaktiivisesta ”kuolleesta” luusta, jolla on lähinnä osteokonduktiivisia ominaisuuksia . Autotransplanttiluun kerääminen on kuitenkin ylimääräinen invasiivinen toimenpide, ja käytettävissä oleva määrä on usein riittämätön. Lonkkaharjun luusta kerättyä autosiirrettä kutsutaan autogeeniseksi lonkkaharjun luusiirrteeksi (AICBG) . Toimenpiteeseen voi liittyä haittoja, kuten verenhukkaa, luovutusalueen kipua, infektioriskiä ja hermovammoja. Autogeenisen luusiirteen siirtoleikkausten epäonnistumisprosentin on osoitettu olevan 50 %, mikä johtuu erityyppisestä keräyksestä, käsittelystä, käytetystä implantointimenetelmästä sekä potilaiden olosuhteiden ja luun elinvoimaisuuden välisistä eroista . Näiden komplikaatioiden ja korkeiden kustannusten vuoksi allogeenista luumateriaalia käytetään usein vaihtoehtoisena siirtomateriaalina. Allogeeninen luu kerätään kätevästi ilman sivuvaikutuksia muilta potilailta. Tällä siirtomateriaalilla on kuitenkin lähinnä osteokonduktiivinen vaikutus, ja siihen liittyy mahdollisia riskejä tautien siirtymisestä, bakteeri-infektioista, autoimmuunivasteesta ja siirteen isännän puuttumisesta. Nämä haittavaikutukset ovat vakavampia, mutta ne ovat kuitenkin erittäin harvinaisia. Teoriassa hellävaraisin hoito on allograft. Iäkkäiden ja hauraiden potilaiden määrän lisääntyessä on tärkeää hankkia tietoa vertailemalla niitä asiaankuuluvassa vikamallissa sekä tavallisissa että hauraissa luurakenteissa. Vaihtoehtona elävän luusiirteen keräämisen tarpeen vähentämiseksi on korvike . Lähestymistapa on ollut laaja eri kudoksista peräisin olevien kantasolujen käytöstä yhdistelmiin kasvutekijöiden kanssa eläin- ja kliinisissä malleissa . Mikään korvike ei kuitenkaan ole osoittanut vakaata vaikutusta, joka voisi korvata kaikki auto- ja allosiirrettä käyttävät menettelyt klinikassa.
Osteoporoosi on ikääntymiseen liittyvä lisääntyvä sairaus, ja se on merkittävä kansanterveysongelma, joka liittyy väestön ikääntymiseen, ja sen esiintyvyys ja hoitokustannukset kasvavat maailmanlaajuisesti 20-30 prosentilla vuonna 2030 . Osteoporoosi on luusairaus, jossa luun mineraalitiheys vähenee huomattavasti. Tämä johtuu osteoklasteista (OC), jotka resorboivat enemmän luuta kuin osteoblastit (OB) pystyvät tuottamaan, mikä häiritsee luun uudelleenmuodostusyksikön (BMU) vakautta, mikä johtaa epätasapainoon luun resorption ja muodostumisen välillä ja lopulta luukatoon . Tämä toteaa, että on tärkeää käyttää todennettuja malleja ja testata sekä normaaleja että hauraita luurakenteita parhaan kliinisen korrelaation löytämiseksi, jotta voidaan parantaa korrelaatiota asiaankuuluvaan tilanteeseen.
Toistaiseksi on vain vähän tietoa auto- ja allosiirteiden välisistä eroista luun defektin korjauksessa.
Tässä tutkimuksessa pyritään tutkimaan auto- ja allosiirteiden vaikutuksia sääriluun defektin korjaukseen in vivo sekä normaaleilla että osteoporoottisilla rotilla. Erityisesti in vivo pitkittäiset mikroarkkitehtuurimuutokset postoperatiivisesti 7 päivän, 14 päivän ja 21 päivän kohdalla. Arviointi suoritettiin mikro-CT-kuvauksilla kaikissa aikapisteissä ja histomorfometrisellä arvioinnilla eutanasian jälkeen 21 päivän kuluttua. Ensisijaisena tavoitteena oli arvioida luunmuodostusta autograftin ja allograftin välillä. Toissijaisena tavoitteena oli todentaa osteoporoosin indusoituminen 90 päivää munasarjojen poiston jälkeen. Hypoteesina oli, että sekä normaaleilla että osteoporoottisilla rotilla ei ollut eroja defektikorjauksissa autosiirteen ja allosiirteen välillä, mikä voi auttaa vähentämään autosiirteen käyttöä kliinisesti defektimalleissa sekä normaaleissa että hauraissa luustorakenteissa ja vähentämään ylimääräisten invasiivisten korjuutoimenpiteiden tarvetta.
2. Materiaalit ja menetelmät
2.1. Luunsiirrot ja -korjausmenetelmät
2.1. Luunsiirrot. Eläinmalli
Tutkimukseen otettiin mukaan 24 naaraspuolista ruskeaa norjalaista sisäsiittoista (BN/SsNOlaHsd) rottaa. Sekä normaalit että osteoporoottiset rotat olivat 4 kuukauden ikäisiä ja niiden keskipaino oli g. Ne majoitettiin ja akklimatisoitiin 2 kuukautta ennen leikkausta Etelä-Tanskan yliopiston biolääketieteen laboratoriossa. Valvotussa ympäristössä lämpötila oli 21-28 °C, ilmankosteus 40-60 % ja valot olivat päällä kello 6.00-18.00. Rotat saivat steriiliä vettä ja joko normaalia tai Ca-puutteista ruokavaliota vapaasti. Häkissä oli sahanpurulattia ja kuivikemateriaali. Eläinteknikot tai tutkija tarkkailivat eläimiä päivittäin käyttäytymismuutosten tai epämukavuuden merkkien havaitsemiseksi.
2.2. Eläinten käyttäytyminen. Eläinten hyväksyntä
Kaikki kokeelliset toimenpiteet suoritettiin Tanskan eläintutkimusohjeiden mukaisesti. Tämä koepöytäkirja hyväksyttiin Tanskan eläinkokeiden ja -tarkastajien toimesta (nro 2011/561-1959). Tässä artikkelissa noudatetaan eläintutkimusta koskevia ohjeita: Raportointi in vivo -kokeista (ARRIVE) -ohjeita.
2.3. Eläinkokeet. Luunsiirtomateriaalit
2.3.1. Autograft
Autograft-luumateriaali kerättiin kahdenvälisistä rottien sääriluuista sääriluun defektin leikkauksen porausprosessin aikana. Luu käsiteltiin steriilisti, ja lastut olivat noin 0,5-1 mm:n kokoisia. Sääriluun defektin täyttämisessä normaalilla luulla oli porausmenetelmästä saatu riittävä tilavuus täyttämään aukko. Osteoporoottisten rottien kohdalla defekti tarvitsi kuitenkin lisätäyttöä häntänikamista saadulla luumateriaalilla. Osteoporoottisille rotille hankittiin lisää luumateriaalia häntänikamista. Pehmeä kudos poistettiin pienellä viillolla 2 mm:n etäisyydellä hännän kiinnittymisestä vartaloon kirurgisella laitteella ja leikattiin lastuiksi. Lisäluun tarve johtui luun mineraalitiheyden voimakkaasta vähenemisestä osteoporoottisen induktion jälkeen. Tämä menetelmä tunnetaan hyvin autologisen luun keräämiseksi rotan mallissa .
2.3.2. Allograft
Tämä tuotettiin yhdestä terveestä ruskeasta norjalaisesta naarasrotasta. Se lopetettiin pentobarbitaalilla ohjeiden mukaisesti, ja reisiluun, sääriluun ja olkaluun kondyylit kerättiin steriileissä olosuhteissa. Lisää pehmytkudosta poistettiin varovasti. Luu valmistettiin luujyrsimellä (Ossano Scandinavia ApS, Tukholma, Ruotsi). Trabekulaarinen luurakenne jaettiin halkaisijaltaan 0,5-1 mm:n lastuiksi ja varastoitiin 80 °C:ssa. Ennen käyttöä pakastettua luuta sulatettiin 30 minuuttia ja lisättiin kirurgisilla standardeilla defektiin. Kaikki nämä toimenpiteet suoritettiin aseptisissa olosuhteissa Etelä-Tanskan yliopiston biolääketieteellisen laboratorion pieneläinkirurgian huoneessa.
2.4. Luututkimuksen tulokset Tutkimusasetelma
Käytettiin parittaista pitkittäistutkimusasetelmaa, jossa kussakin sääriluussa oli yksi kontrolliryhmä ja yksi toimenpideryhmä. Yhteensä 24 norjalaista sisäsiitosrottaa (BN/SsNOlaHsd), naaraspuolisia rottia, jaettiin kahteen ryhmään, joissa kussakin oli 12 normaalia ja osteoporoottista luuta. Auto- ja allosiirteet jaettiin sokkoutetusti ja satunnaisesti oikean ja vasemman sääriluun defektissä ja lisäksi sokkoutetusti arviointivaiheessa (kuva 1). 13 viikkoa ennen sääriluun leikkausta 12 rotalle tehtiin munasarjojen poisto (OVX) osteoporoosin indusoimiseksi. Allotransplanttimateriaali sulatettiin 30 minuuttia ennen käyttöä, ja autotransplanttimateriaali valmistettiin ja kerättiin anestesiassa sääriluun proksimaalisen defektin primaarileikkausta varten. Päivänä 0, päivänä 7, päivänä 14 ja päivänä 21 postoperatiivisesti tehtiin mikro-CT-kuvauksia jatkuvaa arviointia varten. Uhrauksen yhteydessä molemminpuoliset proksimaalisen sääriluun defektinäytteet kerättiin histologiaa ja histomorfometriaa varten.
2.5. Kirurgiset toimenpiteet
2.5.1. Ovariektomia (OVX)
Rotan selkä ajeltiin ja desinfioitiin jodilla ja etanolilla (70 %). Selän kaudaaliseen osaan tehtiin noin 1 cm:n pituinen terävä viilto, joka leikattiin tylppästi faskiaan asti. Onteloon tunkeutumalla munasarja poimittiin pinsetillä, ja munasarjan viereen tehtiin ligaatio 5,0 etilon-ompeleella ja se poistettiin. Haava suljettiin kahdessa kerroksessa. Kaikki leikkaukset tehtiin samaan aikaan päivästä ja samassa paikassa. Postoperatiivisesti rotille annettiin buprenorfiinia (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, Iso-Britannia) 0,2 ml/100 g ruumiinpainoa s.c. 8 tunnin välein seuraavien kolmen päivän ajan. Munasarjojen poiston jälkeen rotat saivat erityisruokavaliota, jossa oli vähän kalsiumia, ja vettä ad libitum. Osteoporoottisen luurakenteen indusoituminen varmistettiin 12 viikon kuluttua, ja primaarinen sääriluun defektileikkaus voitiin aloittaa.
2.5.2. Sääriluun proksimaalinen defekti
Leikkauksen aikainen anestesiaprotokolla noudatti OVX-leikkauksen menetelmiä.
Bilateraaliset proksimaaliset sääriluun defektit tehtiin kaikille rotille vakiokirurgista menettelyä käyttäen. Molemmat raajat eristettiin, ajeltiin ja desinfioitiin jodi vet (Kruuse Vet, Tanska) ja 70 % etanolilla. Terävä viilto ja tylppä tutkimus esitti proksimaalisen sääriluun mediaalisen puolen, jossa luotiin pilottitutkimuksen tulosten perusteella 2,8 mm:n sylinterimäinen vika ja 3 mm:n syvyys vastakkaiseen kortikaalikuoreen asti. Allografiaryhmän leikkaus suoritettiin ensin, koska molemmista jaloista kerättiin autografit. Kaikkiaan luotiin 48 sylinterimäistä vikaa, jotka täytettiin joko autograftilla tai allograftilla satunnaistamalla. Haava suljettiin kahteen kerrokseen ompeleella 4,0. Postoperatiivisesti rotat kipulääkittiin buprenorfiinilla (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, Iso-Britannia), 0,2 ml/100 g ruumiinpainoa s.c. 8 tunnin välein 4 päivän ajan.
2.6. Mikro-CT-skannaus ja mikroarkkitehtuurianalyysi
Bilateraaliset proksimaaliset sääriluun alueet skannattiin in vivo korkean resoluution mikrotomografiajärjestelmällä (vivaCT 40, Scanco Medical AG, Brüttisellen, Sveitsi).
In vivo mikro-CT-skannaus luun kasvun kehityksen arvioimiseksi normaaleilla ja osteoporoottisilla rotilla suoritettiin seuraavina neljänä ajankohtana: leikkausta edeltävänä päivänä (päivä 0) ja sen jälkeen 7, 12 ja 21 päivää postoperatiivisesti.
Lisäksi osteoporoosin induktiomallin todentamiseksi suoritettiin pitkittäisarviointi kolmena ajankohtana: (1) ennen OVX-leikkausta luun mineraalitiheyden perustason määrittämiseksi (päivä 90), (2) ennen sääriluun leikkausta (päivä 7) ja (3) sääriluun leikkauksen jälkeen (päivä 0).
In vivo -skannauksen aikana rotat nukutettiin isofluraanilla suljetussa laatikkojärjestelmässä, 1 L/min happea ja 4 ml/min isofluraania (IsoFlo vet, Abbott Laboratories Ltd, Berkshire, Englanti) 6 minuutin ajan, säätö rotan refleksien mukaan. Täydellisen sedaation jälkeen rotat asetettiin eläinsänkyyn, joka oli peitetty maskilla, jossa oli käynnissä hapen ja isofluraanin syöttö protokollan mukaisesti. Kiinnostuksen kohteena oleva alue fiksoitiin tarkkoja skannauksia varten. Kuvat skannattiin korkealla resoluutiolla, jolloin 3D-rekonstruktiovokselin koko oli μm3 ( pikseliä) 500 viipaleen osalta kunkin vika-alueen edustavaa arviointia varten. Kunkin näytteen skannausaika oli 30 minuuttia.
Tässä skannauksessa määritettyihin parametreihin kuuluivat trabekulaarisen luun mikroarkkitehtuuriset ominaisuudet osteoporoosin indusoitumisen ja siirteiden luuta parantavan vaikutuksen vahvistamiseksi. Näihin kuuluivat luun tilavuus/kudostilavuus (BV/TV), rakennemalli-indeksi, kytkentätiheys (CD), trabekulaarinen paksuus (TbTh), trabekulaarinen erotus (Tb.Sp), anisotrooppisuusaste (DA), luun pintatiheys, luun pinnan ja tilavuuden välinen suhde (BS/TV), näennäinen tiheys ja materiaalitiheys.
2.7. Histologia ja histomorfometria
21 päivää leikkauksen jälkeen rotat skannattiin ja uhrattiin yliannostetulla pentobarbitaalilla eläinlupaprotokollan mukaisesti. Kahdenväliset proksimaaliset sääriluut, mukaan lukien siirtomateriaali ja luu, kiinnitettiin formaldehydiin (4 %) ja vaihdettiin fosfaattipuskuroituun suolaliuokseen (PBS). Kuivatuksen ja kalkinpoiston jälkeen näytteet kiinnitettiin ja parafiiniin upotettiin. Näytteet leikattiin kolmeen peräkkäiseen viipaleeseen, joiden paksuus oli 3-4 μm ja etäisyys 500 μm. Kaikki 3 leikettä värjättiin hematoksyliinillä ja eosiinilla (H&E).
Histomorfometriassa kiinnostuksen kohteena oleva alue (ROI) oli alkuperäisen sääriluun defektin alue, jota verrattiin auto- ja allotransplantaatin välillä (kuva 2). Ennalta määritellyn ROI:n sisällä tilavuusfraktiot laskettiin Cavalierin periaatteella käyttäen todennettua stereologista ohjelmistoa (newCast Visiopharm, Tanska) pistelaskentaa varten 300-600 osumaa leikkausta kohti Olympus BX 51 -mikroskoopilla (Ballerup, Tanska) .
HE-värjättyjen leikkausten ROI:n sisällä oleva kudos luokiteltiin luuksi, sidekudokseksi, muuksi kudokseksi, lihakseksi tai luuytimeksi. Luun tilavuus laskettiin luun osumien määränä jaettuna osumien kokonaismäärällä ja ilmoitettiin prosentteina.
2.8. Tilastollinen analyysi
Kahden näytteen kaksoishäntä -testiä ja yksisuuntaista ANOVA-analyysiä käytettiin ryhmien välisten mahdollisten erojen vertailuun GraphPad Prism v. 7:llä (GraphPad Software, Inc.). Alle 5 %:n arvoa pidettiin merkitsevänä.
Otoksen koko sisälsi vähintään 10 vikaa kutakin siirrettä kohden. Päätimme sisällyttää 12 rottaa kuhunkin ryhmään poisjääntien riskin vuoksi. Ensimmäisen lajin laskentavirheeksi asetettiin 1,96/95 % ja toisen lajin virheeksi 0,84 valitun 80 %:n tehon vuoksi. Pienimmäksi merkitykselliseksi eroksi ja keskihajonnaksi asetettiin 70 %.
3. Tulokset
3.1. Tulokset
. Eläinten havainnointi
Kokonaisuudessaan 24 rotasta neljä kuoli kolmen postoperatiivisen viikon aikana, joista kaksi kustakin ryhmästä. Kolme niistä kuoli vasteena anestesialle in vivo -mikro-CT-skannauksen aikana, ja yksi kuoli infektion aiheuttamana. Loput rotat otettiin mukaan tutkimukseen. Kokeen tarkkailujakson aikana eläinteknikko tai tutkija tarkkaili eläimiä päivittäin mahdollisten epämukavuuden tai eläinluvan rikkomisen merkkien varalta. Kummassakaan ryhmässä ei havaittu merkittävää painonmuutosta sääriluun defektin leikkauksen jälkeen. OVX:lle altistetut rotat saivat painoa ensimmäisten 12 viikon aikana g:sta g:aan ().
3.2. Kolmiulotteiset mikroarkkitehtoniset ominaisuudet
3.2.1. Osteoporoosin indusoiminen rotilla
12 viikon jälkeen OVX-käsitellyillä rotilla luun tilavuusfraktio, liitännäistiheys, luun pintatiheys ja näennäinen tiheys () pienenivät verrattuna normaaliin luuhun. Rakennemalli-indeksi kasvoi tyypillisestä levystä, -1,4, tyypilliseen sauvaan, 3,3. Trabekulaarinen erotus, anisotrooppisuusaste, materiaalitiheys ja luun pinta-tilavuus-suhde kasvoivat (). Trabekulaarinen paksuus ei muuttunut merkittävästi () (taulukko 1).
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3.2.2. Verenvuodot. Mikroarkkitehtuurin muutokset autograft- ja allograft-hoitojen yhteydessä
(1) Mikroarkkitehtuurin muutokset normaalissa luussa. BV/TV pieneni allograftdefekteissä verrattuna autografttiin päivinä 0, 7 ja 14 (). Päivänä 21 näiden kahden ryhmän välillä ei kuitenkaan ollut tilastollista eroa (kuva 3). Mikro-CT-kuvien edustavat 3D-rekonstruktiot on esitetty kuvassa 4.
(a)
(b)
(a)
(b)
Sama suuntaus koski liitoskudosta, jossa arvo laski päivinä 0, 7 ja 14 (), mutta ei eroa päivänä 21. Trabekulaarinen paksuus lisääntyi allograftiryhmissä kaikkina ajankohtina () eikä anisotrooppisuusasteessa ollut eroa (kuva 3).
(2) Mikroarkkitehtuurin muutokset osteoporoottisessa luussa. BV/TV: luun tilavuus/kudoksen tilavuus; CD: yhteyttämistiheys; TbTh: trabekulaarinen paksuus; DA: anisotropia. pidetään merkitsevänä.
Trabekulaarinen paksuus oli merkitsevästi suurempi autograft-ryhmässä päivinä 0, 14 ja 21 (), mutta ei eroa päivänä 7. Konnektiivisuuden tiheydellä ja anisotropia-asteella ei ollut merkittävää eroa missään aikapisteessä (kuva 5).
3.3. Verenkiertoelimistön tiheys. Histologia ja histomorfometria
3.3.1. Histologia
Kaikissa näytteissä havaittiin uutta luunmuodostusta defektialueella. Eroa siirteen jäänteiden ja uuden luun välillä ei voitu erottaa, kun taas luun kokonaistilavuus defektin alueella laskettiin ROI:n sisällä olevasta luusta (kuva 1, T3).
3.3.2. Luu ja luusto. Histomorfometria
Luun tilavuus ei osoittanut merkittävää eroa autograft- ja allograft-ryhmien välillä normaalin ja osteoporoottisen luun sisällä. Verrattaessa auto- ja allosiirrettä normaalista luusta osteoporoottisen luun auto- ja allosiirteeseen, luun määrä väheni merkitsevästi 21 päivän arvioinnissa ().
Uuden luun keskimääräinen muodostuminen, mukaan lukien siirtomateriaali defektissä normaalissa luussa, oli 53 % autosiirteellä, kun taas allosiirteellä 51 %. Osteoporoottisessa luussa allograftilla oli eniten luuta, keskimäärin 35 %, kun taas autograftilla 33 % (kuva 6). Muiden mitattujen parametrien välillä ei ollut merkittävää eroa defektin sisällä ().
4. Pohdinta
Tässä tutkimuksessa verrattiin autosiirteen ja allosiirteen vaikutuksia sääriluun defektin rotta-mallissa parhaan defektikorjauksen saamiseksi normaaleissa ja osteoporoottisissa luissa. Hypoteesina oli, että luunmuodostuksessa ei olisi eroa autograftin tai allograftin käytöllä riippumatta siitä, käytetäänkö sitä normaalissa vai osteoporoottisessa luussa. Mikro-CT:stä tai histomorfometriasta saadut tulokset osoittivat, että auto- ja allograftin käytöllä ei ollut merkittävää eroa sääriluun defektissä 21 vuorokauden tarkkailun jälkeen, ei normaaleissa eikä osteoporoottisissa luurakenteissa. Mikro-CT-kuvaukset osoittivat kuitenkin uuden luun määrän vähentyneen allograftiryhmässä 0, 7 ja 14 vuorokauden kohdalla.
Kun tutkimukset vertailevat keksintöjään, vallitsee erimielisyys siitä, pitäisikö auto- vai allograftin toimia kultaisena standardina. Ero on lähinnä akateemisten ja kliinisten mielipiteiden välillä ja siinä, minkälaista vikaa tutkimuksessa käytetään . Tekemällä vertailua samassa mallissa voidaan saada arvokasta tietoa akateemista tarkoitusta ja kliinistä sovellusta varten, erityisesti siksi, että korvaaviin materiaaleihin keskitytään yhä enemmän siirtomateriaalien käytön haasteiden ja niiden rajoitusten voittamiseksi .
Tässä tutkimuksessa saatujen tulosten arvioinnissa on huomattava, että sekä normaaleissa että osteoporoottisissa luissa BV / TV mikro-CT-skannauksessa on huomattavasti alhaisempi allograft-ryhmässä päivänä 0, mikä voi johtua vian täyttämisprosessista. Allografti saatiin normaalista luusta ja autografti samasta eläimestä, jolla oli joko normaali tai osteoporoottinen luu. Trabekulaarinen paksuus on pienempi autograftiryhmässä normaalissa luussa mutta suurempi osteoporoottisessa luussa. Teoriassa tämän olisi pitänyt johtaa päinvastaisiin tuloksiin kuin osteoporoottisen luun pienentyneen tiheyden osalta. Se voi kuitenkin johtua luujyrsimen vaikutuksesta ja lastujen koosta ja liikkuvuudesta. Mielenkiintoinen näkökohta on, että kehitys päivästä 0 päivään 21 on nopeampaa allotransplanttiryhmässä, jossa kasvu oli 65,8 prosenttia verrattuna vain 16,4 prosentin kasvuun autotransplanttiryhmässä. Päivänä 21 autograftin ja allograftin välillä ei ole eroa histomorfometrialla tai mikroarkkitehtuurianalyysillä kvantitatiivisesti mitattuna.
Histomorfometria paljasti päivänä 21 yleisen luunmuodostuksen vähentyneen, kun yritetään käyttää siirtomateriaaleja osteoporoottisessa luussa (kuva 6). Jälleen on huomattava, että allograftti on peräisin terveeltä luovuttajalta, ja silti se tuottaa huomattavasti vähemmän uudistumista kuin normaalissa luussa. Tämä korostaa täydellisesti tarvetta testata siirtomateriaaleja tai lääkinnällisiä laitteita osteoporoottisessa luussa, jotta niiden täysi tehokkuus voidaan arvioida. Tässä siirtomateriaalin testauksessa sekä normaalissa että osteoporoottisessa luukudoksessa ei kuitenkaan näytä olevan regeneratiivista potentiaalia.
Osteoporoosin indusoituminen rotan mallissa on aiemmin todennettu, mikä havainnollistaa havainnoinnin tärkeyttä induktioon asti. Kinney ym. tutkivat OVX:n aiheuttamia muutoksia trabekulaarisessa luussa ja havaitsivat, että OVX-menettely johtaa välittömään ja jatkuvaan trabekulaarisen luun vähenemiseen, ja 50 päivän kuluttua OVX-rotat olivat menettäneet 50 % luun tilavuudesta ilman rebound-vaikutusta. Campbell ym. laativat yksityiskohtaisen pitkittäissuuntaisen aikakäyrän luukatosta OVX-rottien mallissa kahdentoista viikon aikana. Tämän tutkimuksen tulokset osoittavat, että mikroarkkitehtuurimuutokset tapahtuvat rotan mallissa ensimmäisten 12 viikon aikana OVX:n jälkeen. Täten 21 päivän havainnoinnilla ei ole odotettavissa rebound-vaikutusta.
Nykytuntemus allograftin ja autograftin käytöstä on, että tutkimukset todentavat erilaisia tuloksia sijainnista riippuen. Kranioplastioissa allograftin on osoitettu olevan parempi; anteriorisen ratkaisevan nivelsiteen (ACL) kohdalla autograftilla oli parempi vaikutus luunmuodostukseen, kun taas posteriorisen ratkaisevan nivelsiteen (PCL) kohdalla tulokset ovat samat näiden kahden siirteen välillä. Kun tuloksia verrataan kliinistä toteutusta varten, oikean siirteen käyttäminen on siis olennaista oikeiden vertailujen tekemiseksi. Optimaaliset tulokset saadaan käyttämällä molempia siirteitä sekä positiivisissa että negatiivisissa kontrolleissa. Näin kliininen vaikutus on suurempi ja saadaan yleisesti ottaen vakuuttavia tuloksia.
Kliinisen toteutuksen yhteydessä on lisäksi keskityttävä taloudelliseen ja potilaaseen liittyvään lopputulokseen. Autograftin käyttökustannusten on raportoitu olevan alhaisemmat esimerkiksi ACL-leikkauksissa , mutta autograftin keräämiseen mahdollisesti liittyviin sivuvaikutuksiin liittyy melko vakavia sivuvaikutuksia . Tämä aiheuttaa dilemman, joka koskee menetelmän valintaa autogeenisen siirteen keräämisessä, mutta se vaatii vielä lisää tarvetta toiselle korvaavalle materiaalille molempien siirtomateriaalien korvaamiseksi. Nykyiset kudostekniikka- ja biomateriaalit, joissa on kantasoluja, saattavat antaa uutta toivoa luun regeneraatiolle.
Tämän tutkimuksen vahvuuksia ovat standardoitu sääriluun defektimalli rotilla ja hyvin todennettu osteoporoosin indusointi. Mikään tässä tutkimuksessa ei kuitenkaan perustu aiempiin tuloksiin, ja osteoporoosin induktio on todennettu samalla skannerilla, joka arvioi tuloksia interventioryhmissä. Tämä tarkoittaa, että tämän tutkimuksen tulosten luotettavuus kasvaa. Lisäksi tuloksia ja samoja menetelmiä testataan erityyppisissä luustorakenteissa, mikä mahdollistaa siirtomateriaalin parhaan vertailun, varsinkin kun allosiirre normaalissa ja osteoporoottisessa luussa on peräisin samalta luovuttajalta.
Puutteena on tyhjän vian puuttuminen, jolla voitaisiin osoittaa luun uusiutumispotentiaalin lähtötason tehokkuus ilman luusiirrettä sekä normaalissa että osteoporoottisessa luussa. Tässä tutkimuksessa keskitytään kuitenkin vertailemaan siirtomateriaalien välisiä potentiaalisia tehokkuuksia eikä tietyn lähtötason mukaan suunnittelumalliin. Toinen rajoitus on ryhmien välinen merkittävä ero päivänä 0. Mutta kun arviointi on rajoitettu 21 päivään ja allograft onnistuu tuottamaan samat tulokset näin lyhyessä ajassa, ja näin ollen tulokset ovat validoituja tässä mallissa.
5. Johtopäätökset
Tässä tutkimuksessa päädytään siihen, että autograftilla ja allograftilla on samanlaiset luunmuodostuskyvyt 21 päivän havainnoinnilla rotan sääriluun defektissä rotan mallissa, mikä viittaa siihen, että allograft voisi olla hyvä vaihtoehto allograftille. Lisäksi OVX-leikkaus kestävän osteoporoosin indusoimiseksi rotan mallissa on toteuttamiskelpoinen menetelmä.
Tietojen saatavuus
Tämän tutkimuksen tiedot analysoitiin histomorfometrialla, ja kaikki tiedot on tallennettu ortopedian tutkimuslaboratoriossa, ortopedian & traumatologian laitoksella, Odensen yliopistollisessa sairaalassa, Kliinisen tutkimuksen tutkimuslaitoksessa, Etelä-Tanskan yliopistossa datatiedostoissa VisioPharmissa, Tanskassa, jossa tarkistetaan jokainen laskenta ja tilastotiedot, jotka on tehty tähän tutkimukseen sisällytetyissä analyyseissä. Mikro-CT-skannaukset ovat suuria tiedostoja, jotka on tallennettu TB-nauhoille. Kaikki tämän tutkimuksen tulosten tukena käytetyt tiedot ovat pyynnöstä saatavissa vastaavalta kirjoittajalta.
Kiinnostusristiriidat
Tekijät ilmoittavat, että heillä ei ole eturistiriitoja.
Kiitokset
Kiitämme Etelä-Tanskan yliopiston biolääketieteellisen laboratorion henkilökuntaa ja erityisesti Anne Mette Durandia asiantuntemuksen jakamisesta. Lisäksi kiitämme Gitte Højlund Reinbergiä tuesta koko tutkimuksen aikana. Tätä tutkimusta on ystävällisesti tukenut Tanskan terveystutkimusneuvosto (SSVF22-04-0705, MD).