Az autograft és az allograft hatékonyságának összehasonlítása a defekt helyreállításában in vivo normál és csontritkulásos patkányokban

Abstract

Bevezetés. Az ortopédiai sebészetben a nagyobb defektusoknál elengedhetetlen az osteogén anyag alkalmazása. Az autograft és az allograft egyaránt ismert módszer, és az autograftot tartják a legjobb választásnak. Az autograft azonban további invazív eljárásokkal jár, amelyek törékeny betegeknél nehézkesnek bizonyulhatnak, és a csontkitermelés után helyi mellékhatásokat okozhatnak. A megvalósíthatóság érdekében az allograft használata ezúton emelkedik, és a hatékonyságot, valamint az autograft és az allograft közötti különbségeket összehasonlítva lényeges a betegek klinikai kimenetele szempontjából. Módszer. 24 nőstény norvég barna patkányt vontunk be, 12 normális és 12 csontritkulással (OP) indukált patkányt. Az OP indukciót in vivo igazoltuk a csonttérfogat-frakció (BV/TV) alapján 90 nappal az ovariektómia (OVX) után. Az elsődleges műtét minden patkánynál egy mm-es lyuk volt a proximális sípcsonton, kétoldalt. Az autograftot és az allograftot véletlenszerűen osztották ki a jobb és a bal sípcsontban. A 21 napos megfigyelés után a patkányokat feláldozták. A sípcsontmintákat kivették, mikro-CT-vel megvizsgálták a csontindukciót és a mikroarchitekturális tulajdonságokat, majd beágyazták szövettani vizsgálathoz. Eredmények. Az OP indukciót három hónappal az OVX után a trabekuláris csont BV/TV 68,5%-os csökkenése igazolta a normál csonthoz képest. A mikroarchitekturális elemzés és a szövettan nem mutatott szignifikáns különbséget az autograft és az allograft csontképző képességei között a normál vagy osteoporoticus csontban 3 hét után. Következtetés. Ez a vizsgálat nem mutatott különbséget az autograft és az allograft között egy normál vagy osteoporoticus patkány sípcsontdefektus modellben 21 nap után, ami arra utal, hogy az allograft jó alternatívája az autograftnak.

1. Bevezetés

A csontveszteséget és -defektusokat okozhatják traumák, fertőzések vagy ízületi protézisek után. Ezek az ortopédiai sebészet egyik legnagyobb klinikai kihívásának minősülnek . Az implantációs sebészet az általános kifejezés, és magában foglalja a beavatkozási műtétek nagy részét, mint például a csontdefektusok helyreállítását az ortopédiai sebészetben, az idegsebészetben, a száj- és állkapocssebészeti szakterületeken. Ezeket a műtéteket becslések szerint évente több mint 2 millió alkalommal végzik el, és ezáltal nagy hatással vannak a betegekre és a gazdasági eredményre .

Autograft csontot “élő” anyagnak tekintik, amely osteogén, osteoinduktív és osteokonduktív tulajdonságokkal rendelkezik, és a legjobb kezelést kell nyújtania, míg az allograft inaktív “halott” csontból áll, amely főként osteokonduktív tulajdonságokkal rendelkezik . Az autograft csont kinyerése azonban további invazív eljárás, és a rendelkezésre álló mennyiség gyakran nem elegendő. A csípőcsontból gyűjtött autograftot autogén csípőcsont-transzplantátumnak (AICBG) nevezik. Ez az eljárás olyan betegségekkel járhat, mint a vérveszteség, a donorhely fájdalma, a fertőzések kockázata és az idegsérülések. Az autograft csontátültetési műtétek sikertelenségi aránya 50%-osnak bizonyult, amit a különböző típusú kitermelés, kezelés, az alkalmazott beültetési módszer, valamint a betegek állapota és a csont vitalitása közötti különbségek okoznak . E komplikációk és a magas költségek miatt gyakran használnak allogén csontanyagot alternatív graftanyagként. Az allogén csontot kényelmesen, mellékhatás nélkül gyűjtik más betegektől. Ez a graftanyag azonban elsősorban csontvezető hatással rendelkezik, és a betegségátvitel, a bakteriális fertőzések, az autoimmun gazdaszervezeti reakció és a graft gazdaszervezeti nem-unió potenciális kockázataival jár. Ezek a mellékhatások súlyosabbak, de rendkívül ritkák. Elméletileg a legkíméletesebb kezelés az allograft. Az idős és törékeny betegek számának növekedésével elengedhetetlen az ismeretek megszerzése a megfelelő defektusmodellben történő összehasonlítással, mind a szabályos, mind a törékeny csontstruktúrákban. Az élő csontgraft kitermelésének szükségességét csökkentő alternatíva a helyettesítő . A megközelítés széleskörű volt a különböző szövetekből származó őssejtek felhasználásától a növekedési faktorokkal való kombinációkig állati és klinikai modellekben . Mégis, egyetlen helyettesítő sem mutatott olyan stabil hatást, amely az autograftot és allograftot használó eljárások helyettesítésére alkalmas lenne a klinikumban.

Az oszteoporózis az életkorral összefüggő, növekvő betegség és a népesség növekvő életkorával összefüggő jelentős közegészségügyi probléma, amely 2030-ra világszerte 20-30%-kal növeli a prevalenciát és a kezelési költségeket. A csontritkulás a csont ásványi sűrűségének kifejezett csökkenésével járó csontbetegség. Ezt az oszteoklasztok (OC) okozzák, amelyek több csontot emésztenek fel, mint amennyit az oszteoblasztok (OB) termelni tudnak, megzavarva a csont remodelling egység (BMU) stabilitását, ami egyensúlytalansághoz vezet a csont felszívódása és képződése között, és végül csontvesztéshez . Ez kimondja annak fontosságát, hogy ellenőrzött modelleket használjunk, és mind a normál, mind a törékeny csontstruktúrákat teszteljük a legjobb klinikai korreláció érdekében, hogy fokozzuk a korrelációt az adott helyzethez.

Eleddig korlátozott ismeretek állnak rendelkezésre az autograft és az allograft közötti különbségekről a csontdefektus javításában.

Ez a tanulmány az autograft és az allograft hatását vizsgálja a sípcsontdefektus javítására in vivo normál és osteoporoticus patkányokon. Különösen az in vivo longitudinális mikroarchitekturális változásokat postoperatívan, 7 nap, 14 nap és 21 nap után. Az értékelést mikro-CT-vizsgálatokkal végeztük minden időpontban és hisztomorfometriai értékeléssel az eutanázia után 21 nappal. Az elsődleges cél az autograft és az allograft közötti csontképződés értékelése volt. A másodlagos cél a csontritkulás indukciójának ellenőrzése volt 90 nappal a petefészek eltávolítása után. Feltételeztük, hogy nem volt különbség a defektjavításban az autograft és az allograft között mind a normál, mind a csontritkulásos patkányok esetében, ami segíthet csökkenteni az autograft klinikai alkalmazását a defektmodellekben mind a normál, mind a törékeny csontstruktúrákban, és csökkentheti a további invazív kitermelési eljárások szükségességét.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Az autograft és az allograft közötti csontjavítás. Állatmodell

Huszonnégy nőstény barna norvég beltenyésztett (BN/SsNOlaHsd) patkányt vontunk be a vizsgálatba. Mind a normál, mind a csontritkulásos patkányok 4 hónaposak voltak, átlagos súlyuk g. A műtét előtt 2 hónappal a Dél-dániai Egyetem Biomedikai Laboratóriumában helyezték el és akklimatizálták őket. A kontrollált környezetben a hőmérséklet 21-28 °C, a páratartalom 40-60% volt, a világítás reggel 6 és este 6 óra között égett, steril vízhez és normál, illetve Ca-hiányos táplálékhoz ad libitum jutottak. A ketrecek fűrészporos padlóval és alomanyaggal voltak ellátva. Az állatokat minden nap megfigyelték a viselkedésükben bekövetkező változások vagy a kényelmetlenség jelei miatt az állattenyésztők vagy a kutató által.

2.2. A ketrecek és a ketrecek mérete és állapota Állatok engedélyezése

Minden kísérleti eljárást a dán állatkísérleti irányelveknek megfelelően végeztünk. Ezt a kísérleti protokollt a dán Állatkísérleti és Állatfelügyeleti Hatóság hagyta jóvá (2011/561-1959 sz.). Ez a cikk az Állatkutatás: ARRIVE (Reporting of In Vivo Experiments) irányelveket követi.

2.3. Az állatokon végzett kísérletek jelentése (ARRIVE). Csontpótló anyagok

2.3.1. Autograft

Az autograft csontanyagot kétoldali patkány sípcsontokból nyertük a sípcsontdefektus műtét fúrási folyamata során. A csontot sterilen kezeltük, és a csontszilánkok körülbelül 0,5-1 mm-esek voltak. A sípcsontdefektus kitöltése során a normál csontnak a fúrási eljárásból származó térfogata elegendő volt a rés kitöltéséhez. A csontritkulásos patkányok esetében azonban a defektus további kitöltésére volt szükség a farokcsigolyákból származó csontanyaggal. A csontritkulásos patkányok esetében további csontanyagot szereztek a farokcsigolyákból. A farokcsontnak a testhez való kapcsolódásától 2 mm-re distalisan egy kis bemetszéssel a lágyszövetet sebészeti eszközzel eltávolítottuk, és forgácsokra szeleteltük. A kiegészítő csont szükségességét a csont ásványi sűrűségének az osteoporotikus indukciót követő kifejezett csontvesztése indokolta. Ez a módszer jól ismert az autológ csont kinyerésére patkánymodellben történő felhasználásra .

2.3.2. Allograft

Ezt egy egészséges barna norvég nőstény patkányból állították elő. Pentobarbitállal az irányelveknek megfelelően elaltatták, és a combcsont, a sípcsont és a felkarcsont condylusait steril körülmények között kitermelték. A további lágyrészeket óvatosan eltávolítottuk. A csontot csontmaróval (Ossano Scandinavia ApS, Stockholm, Svédország) készítették elő. A trabekuláris csontszerkezetet 0,5-1 mm átmérőjű chipekre osztottuk és 80°C-on tároltuk. A felhasználás előtt a fagyasztott csontot 30 percig felolvasztottuk, és sebészi standardokkal a defektushoz adtuk. Mindezen eljárásokat aszeptikus körülmények között végeztük a Dél-dániai Egyetem Biomedikai Laboratóriumának kisállat-sebészeti termében.

2.4. A kisállat-sebészet és a kisállat-sebészeti műtéteket a Dél-dániai Egyetem Biomedikai Laboratóriumában végeztük. Tanulmányterv

Páros longitudinális vizsgálati tervet alkalmaztunk, minden sípcsontban egy kontrollcsoporttal és egy beavatkozási csoporttal. Összesen 24 norvég beltenyésztett (BN/SsNOlaHsd) nőstény patkányt osztottak két, egyenként 12 fős csoportra a normál és az osteoporoticus csontokban. Az autograftot és az allograftot vakon és véletlenszerűen osztották el a jobb és a bal sípcsontdefektusban, továbbá vakon az értékelési szakaszban (1. ábra). A sípcsontműtét előtt 13 héttel 12 patkányt ovariektómiában (OVX) részesítettek az oszteoporózis indukciója céljából. Az allograft anyagot 30 perccel a felhasználás előtt felolvasztottuk, és a proximális sípcsontdefektus elsődleges műtétjéhez altatásban autograftot készítettünk és gyűjtöttünk. A 0., 7., 14. és 21. napon posztoperatívan mikro-CT-vizsgálatokat végeztünk a folyamatos értékelés érdekében. Áldozáskor a kétoldali proximalis tibia defektusból mintákat vettek szövettani és hisztomorfometriai vizsgálathoz.

1. ábra

A vizsgálat felépítésének illusztrációja. A vizsgálatba 24 patkányt vontak be, amelyeket normál vagy csontritkulásos csoportokra osztottak. Egyenként 12 patkányt. Minden patkánynak volt egy-egy csoportja autograft és allograft a bal és jobb sípcsontban, összesen 24 minta a normál csontból és 24 minta az osteoporoticus csontból. T1 (0. hét): a műtét napja; T2 (0., 1., 2., 3. hét): mikro-CT-vizsgálatok; T3: szövettani metszet.

2.5. Sebészeti eljárások

2.5.1. Ovariektómia (OVX)

A patkány hátát leborotváltuk és jóddal és etanollal (70%) fertőtlenítettük. A hát caudalis részén kb. 1 cm-es éles bemetszést ejtettünk, és tompán a fasciáig metszettük. Az üreg behatolásával a petefészket csipesszel kiszedtük, és a petefészek mellett 5,0 etilon varróanyaggal lekötöttük és eltávolítottuk. A sebet két rétegben zártuk. Minden műtétet ugyanabban a napszakban és ugyanazon a helyen végeztünk. Posztoperatívan a patkányokat buprenorfinnal (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, UK), 0,2 ml/100 g testtömeg s.c.-ben, 8 órás időközönként a következő 3 napon keresztül analgetizáltuk. Az ovariektómia után a patkányok speciális, alacsony kalciumtartalmú étrendet és ad libitum vizet kaptak. Az osteoporoticus csontszerkezet kialakulását 12 hét elteltével igazolták, és megkezdődhetett a primer sípcsontdefektus műtétje.

2.5.2. Sípcsont proximális defektus

A műtét során alkalmazott érzéstelenítési protokoll az OVX műtét módszertanát követte.

Bilaterális proximális sípcsontdefektusokat végeztünk minden patkányon a standard műtéti eljárás szerint. Mindkét végtagot izoláltuk, leborotváltuk és jódos vet (Kruuse Vet, Dánia) és 70%-os etanollal fertőtlenítettük. Éles metszés és tompa feltárás mutatta be a proximális sípcsont mediális oldalát, ahol egy kísérleti vizsgálat eredményei alapján 2,8 mm-es hengeres defektust és 3 mm mélységet hoztak létre a szemben lévő kérgi héjig. Elsőként az allograft csoport műtétjét végeztük el, a mindkét lábból származó autograftok gyűjtése miatt. Összesen 48 hengeres defektust hoztunk létre és töltöttük fel vagy autografttal vagy allografttal, randomizálással ütemezve. A sebet két rétegben 4,0-ás varróanyaggal zártuk. Posztoperatívan a patkányokat buprenorfin (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, UK), 0,2 ml/100 g testtömeg s.c. buprenorfinnal analgetizáltuk 8 órás időközönként 4 napon keresztül.

2.6. A patkányokat a műtét után a műtét után buprenorfinnal (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, UK) kezeltük. Mikro-CT szkennelés és mikroarchitekturális elemzés

A kétoldali proximalis sípcsont régióit in vivo szkenneltük egy nagy felbontású mikrotomográfiás rendszerrel (vivaCT 40, Scanco Medical AG, Brüttisellen, Svájc).

In vivo mikro-CT-szkennelést végeztünk a csontnövekedés fejlődésének értékelésére normál és osteoporoticus patkányoknál a következő 4 időpontban: a műtét előtti napon (0. nap), majd 7, 12 és 21 nappal a műtét után.

Az osteoporosis indukciós modell ellenőrzésére továbbá longitudinális értékelést végeztünk 3 időpontban: (1) az OVX műtét előtt a csont ásványi sűrűség alapértékének megállapítása érdekében (90. nap), (2) a sípcsontműtét előtt (7. nap) és (3) a sípcsontműtét után (0. nap).

Az in vivo vizsgálat során a patkányokat zárt dobozos rendszerben, 1 L/perc oxigén és 4 ml/perc izoflurán (IsoFlo vet, Abbott Laboratories Ltd, Berkshire, Anglia) izofluránnal altattuk 6 percen keresztül, a patkány reflexeinek megfelelő szabályozással. A teljes szedációt követően a patkányokat egy maszkkal letakart állattartó ágyba helyeztük, ahol a protokollnak megfelelően folyamatos oxigén- és izoflurán-ellátást biztosítottunk. Az érdeklődésre számot tartó területet fixáltuk a pontos szkenneléshez. A képeket nagy felbontásban szkenneltük, ami az egyes hibaterületek reprezentatív értékeléséhez 500 szeletre μm3 ( pixel) méretű 3D rekonstrukciós voxeleket eredményezett. A szkennelési idő minden egyes minta esetében 30 perc volt.

A szkennelés által meghatározott paraméterek közé tartoztak a trabekuláris csont mikroarchitekturális tulajdonságai az oszteoporózis indukciójának és a graftok csontjavító hatásának megerősítésére. Ezek közé tartozott a csonttérfogat/szövettérfogat (BV/TV), a szerkezeti modellindex, a kapcsolódási sűrűség (CD), a trabekuláris vastagság (TbTh), a trabekuláris szeparáció (Tb.Sp), az anizotrópia mértéke (DA), a csontfelszín sűrűsége, a csontfelszín/térfogat arány (BS/TV), a látszólagos sűrűség és az anyagsűrűség.

2.7. Hisztológia és hisztomorfometria

21 nappal a műtét után a patkányokat átvilágították és túladagolt pentobarbitállal feláldozták az állat-egészségügyi engedélyezési protokollnak megfelelően. A kétoldali proximalis sípcsontokat a graftanyaggal és a csonttal együtt formaldehidben (4%) fixáltuk, majd foszfát-pufferelt sóoldatba (PBS) cseréltük. A dehidratálást és dekalcifikációt követően a mintákat fixáltuk és paraffinba ágyaztuk. A mintákat 3 egymást követő szeletre szeleteltük 3-4 μm vastagságban és 500 μm-es elválasztással. Mindhárom metszetet hematoxilinnal és eozinnal (H&E) festettük meg.

A hisztomorfometria szempontjából érdekes régiót (ROI) az autograft és az allograft között összehasonlított eredeti sípcsontdefektus területeként jellemeztük (2. ábra). Az előre meghatározott ROI-n belül a térfogatfrakciókat a Cavalieri elv alapján számoltuk ki ellenőrzött sztereológiai szoftver (newCast Visiopharm, Dánia) segítségével a pontszámításhoz, metszetenként 300-600 találattal, Olympus BX 51 mikroszkóppal (Ballerup, Dánia) .

A HE-festett metszetek ROI-ján belüli szöveteket csont, rostos szövet, egyéb, izom vagy csontvelő kategóriába soroltuk. A csonttérfogatot úgy számoltuk ki, hogy a csonttalálatok mennyiségét elosztottuk az összes találattal, és százalékban adtuk meg.

2.8. Statisztikai elemzés

A csoportok közötti esetleges különbségek összehasonlítására kétmintás kétfarkú -próbát és egyutas ANOVA-t használtunk a GraphPad Prism v. 7 (GraphPad Software, Inc.) segítségével. Az 5%-nál kisebb értéket szignifikánsnak tekintettük.

A minta mérete minden graft esetében legalább 10 defektust tartalmazott. A kiesések kockázata miatt úgy döntöttünk, hogy 12 patkányt vonunk be minden csoportba. Az első fajta számítási hibát 1,96/95%-ban, a második fajta hibát pedig 0,84-ben határoztuk meg a kiválasztott 80%-os teljesítmény miatt. A minimális releváns különbséget és a szórást egyaránt 70%-ban határoztuk meg.

3. Eredmények

3.1. Eredmények

3. Állati megfigyelés

A 24 patkányból összesen négy pusztult el a 3 posztoperatív hét alatt, minden csoportból kettő. Három közülük az in vivo mikro-CT-vizsgálat során alkalmazott érzéstelenítésre adott válaszként pusztult el, egy pedig fertőzés következtében. A többi patkányt bevonták a vizsgálatba. A kísérlet megfigyelési időszaka alatt az állatokat naponta megfigyelte egy állattenyésztő technikus vagy a kutató a kellemetlenségek vagy az állattartási engedély megsértésének bármely jele miatt. A sípcsontdefektus műtét után egyik csoportban sem észleltek jelentős súlyváltozást. Az OVX-nek kitett patkányok az első 12 hét alatt g-ról g-ra () gyarapodtak.

3.2. A patkányok súlya az első 12 hét alatt g-ról g-ra nőtt. Háromdimenziós mikroarchitekturális tulajdonságok

3.2.1. A csontritkulás kiváltása patkányokban

12 hét után az OVX-kezelt patkányoknál csökkent a csont térfogatfrakciója, a csatlakozási sűrűség, a csontfelszíni sűrűség és a látszólagos sűrűség () a normál csontokhoz képest. A szerkezeti modellindex a tipikus lemezről, -1,4, a tipikus rúdra, 3,3, nőtt. A trabekuláris szeparáció, az anizotrópia mértéke, az anyagsűrűség és a csontfelület-térfogat arány nőtt (). A trabecularis vastagság nem változott szignifikánsan () (1. táblázat).

3.2.2. Mikroarchitektúra-változások autograft és allograft kezelésekkel

(1) A mikroarchitektúra változásai normál csontban. A BV/TV csökkent az allograft defektusokban az autografthoz képest a 0., 7. és 14. napon (). A 21. napon azonban nem volt statisztikai különbség a két csoport között (3. ábra). A mikro-CT-felvételek reprezentatív 3D rekonstrukcióit a 4. ábra mutatja be.

(a)

(b)

(a)
(b)

Ugyanez a tendencia érvényesült a kötőszövetre is: a 0., 7. és 14. napon csökkent az érték (), de a 21. napon nincs különbség. A trabecularis vastagság minden időpontban nőtt az allograft csoportokban () és nem volt különbség az anizotrópia mértékében (3. ábra).

(2) A mikroarchitektúra változásai az osteoporoticus csontban. Az osteoporoticus csont BV/TV-je csökkent csontot mutatott az allograft csoportban a 0., 7. és 14. napon (), és nem mutatott különbséget 21 nap után (4. és 5. ábra).

5. ábra

Az autografttal vs. allografttal kezelt defekt mikroarchitektúrájának tulajdonságai osteoporoticus csontban. BV/TV: csonttérfogat/szövettérfogat; CD: kapcsolódási sűrűség; TbTh: trabecularis vastagság; DA: anizotrópia. szignifikánsnak tekinthető.

A trabecularis vastagság szignifikánsan nagyobb volt az autograft csoportban a 0., 14. és 21. napon (), de a 7. napon nem volt különbség. A konnektivitás sűrűsége és az anizotrópia mértéke egyik időpontban sem mutatott szignifikáns különbséget (5. ábra).

3.3. Hisztológia és hisztomorfometria

3.3.1. Hisztológia

Új csontképződés volt megfigyelhető a defektus területén minden mintában. Nem lehetett különbséget tenni a graft maradványai és az új csont között, míg a teljes csonttérfogatot a defektus területén belül a ROI-n belüli csontként számoltuk ki (1. ábra, T3).

3.3.2. Az új csont mennyisége. Histomorfometria

A csonttérfogat nem mutatott szignifikáns különbséget az autograft és allograft csoportok között a normál és az osteoporoticus csonton belül. Amikor összehasonlítottuk az autograftot és az allograftot a normál csontból, valamint az autograftot és az allograftot az osteoporoticus csontban, az értékelés 21. napján szignifikánsan csökkent a csont mennyisége ().

A normál csontban a defektusban a graftanyagot is tartalmazó új csont átlagos képződése 53% volt az autograft esetében, míg az allograft esetében 51%. Az osteoporotikus csontban az allograftnak volt a legnagyobb csontmennyisége, átlagosan 35%, míg az autograftnak 33% (6. ábra). A defektuson belül semmilyen más mért paraméter között nem volt szignifikáns különbség ().

6. ábra

Hisztomorfometriai értékelés a csontképződésről a normál és az osteoporoticus csontokban:

4. Megbeszélés

Ez a vizsgálat összehasonlította az autograft és az allograft hatását egy sípcsontdefektus patkánymodellben a legjobb defektjavítás érdekében normál és osteoporoticus csontokban. A hipotézis az volt, hogy sem az autograft, sem az allograft alkalmazásával nem lesz különbség a csontképződésben, akár normál, akár osteoporoticus csontban alkalmazzák. A mikro-CT vagy a hisztomorfometria eredményei 21 napos megfigyelés után nem mutattak jelentős különbséget az autograft és az allograft használata között sípcsontdefektusban, sem normál, sem osteoporoticus csontstruktúrákban. A mikro-CT-vizsgálatok azonban az allograft csoportban csökkent új csont mennyiségét mutatták 0, 7 és 14 napon belül.

Ahol a tanulmányok összehasonlítják találmányaikat, némi nézeteltérés van arról, hogy az autograft vagy az allograft legyen-e az arany standard. A különbség elsősorban az akadémiai és a klinikai vélemények között van, és hogy a vizsgálatban milyen hibát használnak . Az azonos modellen belüli összehasonlítással értékes információ nyerhető az akadémiai célokra és a klinikai alkalmazásra, különösen a helyettesítő anyagokra való növekvő összpontosítás miatt, hogy leküzdjék a graftanyagok használatának kihívásait és korlátait .

A tanulmány eredményeinek értékelésekor meg kell jegyezni, hogy mind a normál, mind az osteoporoticus csontok esetében a BV / TV a mikro-CT-vizsgálaton jelentősen alacsonyabb az allograft csoportban a 0. napon, ami a hiba feltöltésének folyamatából adódhat. Az allograftot normál csontból, az autograftot pedig ugyanabból az állatból nyerték, amelynek csontja normális vagy osteoporoticus volt. A trabekuláris vastagság az autograft csoportban alacsonyabb a normál csontban, de magasabb az oszteoporotikus csontban. Elméletileg ennek ellentétes eredményekkel kellett volna járnia, mint a csontritkulásos csont csökkent sűrűségének. Ez azonban a csontmaró és a forgácsok méretének és mozgékonyságának hatásából adódhat. Érdekes szempont, hogy a fejlődés a 0. naptól a 21. napig gyorsabb az allograft csoportban, 65,8%-os növekedéssel, míg az autograft csoportban csak 16,4%-os növekedéssel. A 21. napon nincs különbség az autograft és az allograft között a hisztomorfometriával vagy mikroarchitekturális elemzéssel számszerűsítve.

A hisztomorfometria a 21. napon csökkent általános csontképződést mutatott ki, amikor a graftanyagokat csontritkulásos csontban próbálták használni (6. ábra). Ismét meg kell jegyezni, hogy az allograft egészséges donorból származik, és mégis jelentősen alacsonyabb regenerációt biztosít, mint normál csontban. Ez tökéletesen kiemeli annak szükségességét, hogy a transzplantációs anyagokat vagy orvostechnikai eszközöket csontritkulásos csontban kell tesztelni, hogy teljes hatékonyságukat értékelni lehessen. Úgy tűnik azonban, hogy a graftanyagnak ez a tesztelése normál és osteoporoticus csontszövetben egyaránt hiányolja a regenerációs potenciált.

A csontritkulás indukcióját patkánymodellben már korábban igazolták, illusztrálva a megfigyelés fontosságát az indukcióig. Kinney és munkatársai a trabecularis csont OVX hatására bekövetkező változásait vizsgálták, és megállapították, hogy az OVX eljárás a trabecularis csont azonnali és folyamatos csökkenéséhez vezet, és 50 nap elteltével az OVX patkányok csonttérfogatuk 50%-át elvesztették, rebound hatás nélkül. Campbell és munkatársai az OVX patkánymodellben a csontvesztés részletes longitudinális időbeli lefolyását állapították meg tizenkét hét alatt. E vizsgálat eredményei azt mutatják, hogy a patkánymodellben az OVX-et követő első 12 héten belül mikroarchitekturális változások következnek be. Ezáltal a 21 napos megfigyeléssel nem várható rebound hatás.

Az allograft és autograft alkalmazásával kapcsolatos jelenlegi ismeretek szerint a vizsgálatok a helytől függően eltérő eredményeket igazolnak. A koponyaplasztikában az allograft bizonyult jobbnak ; az elülső döntő szalag (ACL) esetében az autograft jobb hatást mutatott a csontképzésre , míg a hátsó döntő szalag (PCL) esetében az eredmények megegyeznek a két graft között. Ezért a klinikai alkalmazáshoz szükséges eredmények összehasonlításakor a megfelelő graft használata elengedhetetlen a helyes összehasonlításhoz. Optimális eredményeket akkor kapunk, ha mindkét graftot használjuk mind a pozitív, mind a negatív kontrollhoz. Ezáltal a klinikai hatás nagyobb lesz, és összességében meggyőző eredményeket fog nyújtani.

A klinikai alkalmazás során továbbá a gazdasági és a beteggel kapcsolatos eredményre kell összpontosítani. Az autograft használatának költségei a jelentések szerint alacsonyabbak például ACL műtéteknél , de az autograft kitermelésének lehetséges mellékhatása meglehetősen súlyos mellékhatásokkal jár . Ez dilemmát okoz a módszertan megválasztásakor az autograft kitermelésekor, de még inkább igényli egy másik helyettesítő anyag szükségességét mindkét graftanyag helyettesítésére. A jelenlegi szövetmérnöki és őssejteket tartalmazó bioanyagok új reményt adhatnak a csontregenerációnak.

A vizsgálat erőssége a standardizált sípcsontdefektus modell patkányokon és a csontritkulás jól igazolt indukciója. Ugyanakkor ebben a tanulmányban semmi sem támaszkodik korábbi eredményekre, és a csontritkulás indukcióját ugyanazzal a szkennerrel igazolták, amely a beavatkozási csoportok eredményeit is értékeli. Ez azt jelenti, hogy e tanulmány eredményeinek megbízhatósága növekszik. Továbbá az eredményeket és ugyanazokat a módszereket a csontszerkezet különböző típusain tesztelik, ami lehetővé teszi a graftanyag legjobb összehasonlítását, különösen mivel az allograft a normál és az osteoporoticus csontban ugyanattól a donortól származik.

A korlátok közé tartozik, hogy nincs olyan üres defektus, amely a csontregenerációs potenciál alapszintű hatékonyságát csontgraft nélkül bizonyítaná mind a normál, mind az osteoporoticus csontban. E vizsgálat középpontjában azonban a graftanyagok közötti potenciális hatékonyságok összehasonlítása áll, és nem a tervezési modell konkrét alapvonalának megfelelően. Egy másik korlátozás a csoportok közötti jelentős különbség a 0. napon. De amikor az értékelés 21 napra korlátozódik, és az allograftnak sikerül ilyen rövid idő alatt is azonos eredményeket nyújtania, ezért az eredmények ebben a modellben validáltak.

5. Következtetés

Ez a tanulmány arra a következtetésre jut, hogy az autograft és az allograft hasonló csontképző képességgel rendelkezik 21 napos megfigyeléssel egy patkány tibia defektusban egy patkány modellben, ami arra utal, hogy az allograft jó alternatívája lehet az allograftnak. Továbbá az OVX műtét a tartós csontritkulás indukciójára a patkánymodellben megvalósítható módszer.

Adatok elérhetősége

Az e tanulmány adatait hisztomorfometriával elemezték, és minden adatot az Ortopédiai Kutató Laboratóriumban, Ortopédiai & Traumatológiai Tanszék, Odense Egyetemi Kórház, Klinikai Kutató Intézet, Dél-dániai Egyetem adatfájljaiban tárolnak a VisioPharm, Dánia által készített, az e tanulmányba beépített elemzésekhez készített minden számlálást és statisztikát ellenőrző adatfájlokban. A mikro-CT-vizsgálatok nagyméretű fájlok, amelyeket TB-szalagokon tárolnak. A tanulmány eredményeinek alátámasztására használt összes adat kérésre a levelező szerzőtől elérhető.

Érdekütközés

A szerzők nem nyilatkoznak érdekellentétről.

A köszönetnyilvánítás

Köszönetet szeretnénk mondani a Dél-dániai Egyetem Biomedikai Laboratóriumának munkatársainak, különösen Anne Mette Durandnak a szakértelem megosztásáért. Továbbá köszönetet mondunk Gitte Højlund Reinbergnek az egész vizsgálat során nyújtott támogatásáért. Ezt a tanulmányt a Dán Egészségügyi Kutatási Tanács (SSVF22-04-0705, MD) támogatta.