Vergelijking van de werkzaamheid tussen autograft en allograft op defectherstel in vivo bij normale en osteoporotische ratten

Abstract

Introductie. Op het gebied van de orthopedische chirurgie is het gebruik van osteogeen materiaal in grotere defecten van essentieel belang. Autograft en allograft zijn beide bekende methoden, en autograft wordt beschouwd als de beste keuze. Maar autograft wordt geassocieerd met bijkomende invasieve procedures die moeilijk kunnen blijken bij fragiele patiënten en die lokale bijwerkingen kunnen veroorzaken na de botafname. Om haalbare redenen wordt hierbij steeds meer gebruik gemaakt van allograft, waarbij de doeltreffendheid en de verschillen tussen autograft en allograft worden vergeleken en essentieel zijn voor het klinisch resultaat voor de patiënten. Methode. 24 vrouwelijke Noorse bruine ratten werden geïncludeerd, 12 normale ratten en 12 geïnduceerde met osteoporose (OP). OP inducement werd in vivo geverifieerd door bot volumefractie (BV/TV) op 90 dagen na ovariectomie (OVX). De primaire operatie in elke rat bestond uit een mm gat in de proximale tibia, bilateraal. Autograft en allograft werden willekeurig toegewezen in de rechter en linker tibia. Na een observatie van 21 dagen werden de ratten opgeofferd. Tibiamonsters werden geoogst, microCT gescand op botinductie en microarchitecturale eigenschappen, en vervolgens ingebed voor histologie. Resultaten. De OP inductie werd drie maanden na de OVX geverifieerd door een reductie van 68,5% in het trabeculaire bot BV/TV vergeleken met normaal bot. Microarchitecturale analyse en histologie toonden geen significante verschillen in de botvormende capaciteiten tussen autograft en allograft in normaal of osteoporotisch bot na 3 weken. Conclusie. Deze studie toonde geen verschil aan tussen autograft en allograft in een normaal of osteoporotisch tibiaal defectmodel bij ratten na 21 dagen, wat suggereert dat allograft een goed alternatief is voor autograft.

1. Inleiding

Botverlies en -defecten kunnen worden veroorzaakt door trauma, infecties, of na artroplastiek. Ze worden gecategoriseerd als een van de grootste klinische uitdagingen in de orthopedische chirurgie. Implantaatchirurgie is de algemene term en omvat een groot deel van de interventieoperaties zoals het herstel van botdefecten in de orthopedische chirurgie, neurochirurgie, orale en maxillofaciale specialismen. Deze operaties worden naar schatting meer dan 2 miljoen keer per jaar uitgevoerd en hebben daardoor een grote impact op de patiënten en de economische resultaten. Autograft bot wordt beschouwd als een “levend” materiaal met osteogene, osteo-inductieve en osteoconductieve eigenschappen en zou de beste behandeling moeten bieden, terwijl allograft bestaat uit inactief “dood” bot met voornamelijk osteoconductieve eigenschappen. Het oogsten van autograft bot is echter een extra invasieve procedure, en de beschikbare hoeveelheid is vaak onvoldoende. Autograft afkomstig van de bekkenkam wordt autogeen bottransplantaat van de bekkenkam (AICBG) genoemd. Deze procedure kan gepaard gaan met morbiditeiten, zoals bloedverlies, pijn op de donorplaats, risico van infecties en zenuwletsels. Er is aangetoond dat het faalpercentage bij autograft bottransplantatieoperaties 50% bedraagt, veroorzaakt door verschillende soorten oogst, behandeling, gebruikte implantatiemethode en verschillen tussen de omstandigheden van de patiënt en de vitaliteit van het bot. Vanwege deze complicaties en de hoge kosten wordt allogeen botmateriaal vaak gebruikt als alternatief transplantaatmateriaal. Allochtoon bot wordt gemakkelijk en zonder neveneffecten van andere patiënten verkregen. Maar dit transplantaatmateriaal heeft voornamelijk een osteoconductief effect en heeft de potentiële risico’s van ziekteoverdracht, bacteriële infecties, auto-immuunreactie van de gastheer, en nonunions van de gastheer van het transplantaat. Deze bijwerkingen zijn ernstiger, maar zijn uiterst zeldzaam. Theoretisch is de allograft de zachtste behandeling. Nu het aantal oudere en fragiele patiënten toeneemt, is het van essentieel belang kennis te vergaren door ze te vergelijken in een relevant defectmodel, zowel in reguliere als in fragiele botstructuren. Een alternatief om de noodzaak van het oogsten van levende bottransplantaten te verminderen, is substitutie. De benadering is breed geweest, van het gebruik van stamcellen uit verschillende weefsels tot combinaties met groeifactoren in dierlijke en klinische modellen. Toch heeft geen substituut een stabiel effect aangetoond om alle procedures met autograft en allograft in de kliniek te vervangen.

Osteoporose is een leeftijdsgebonden stijgende ziekte en is een belangrijk volksgezondheidsprobleem in verband met de stijgende leeftijd van de bevolking en hierbij een stijgende prevalentie en behandelingskosten wereldwijd van 20-30% in 2030 . Osteoporose is een botziekte met een uitgesproken vermindering van de botmineraaldichtheid. Dit wordt veroorzaakt door de osteoclasten (OC) die meer bot resorberen dan de osteoblasten (OB) kunnen produceren, waardoor de stabiliteit in de botopbouwende eenheid (BMU) wordt verstoord, wat leidt tot een onevenwicht tussen botresorptie en -vorming en uiteindelijk tot botverlies. Dit verklaart het belang van het gebruik van geverifieerde modellen en het testen van zowel normale als fragiele botstructuren voor de beste klinische correlatie om de correlatie met de relevante situatie te verbeteren.

Tot nu toe is er beperkte kennis over de verschillen tussen autograft en allograft bij het herstel van botdefecten.

Deze studie is gericht op het onderzoeken van de effecten van autograft en allograft op het herstel van tibiale defecten in vivo bij zowel normale als osteoporotische ratten. In het bijzonder, de in vivo longitudinale microarchitecturale veranderingen postoperatief, na 7 dagen, 14 dagen, en 21 dagen. De evaluatie werd uitgevoerd met micro-CT scans op alle tijdstippen en histomorfometrische evaluatie na euthanasie na 21 dagen. Het primaire doel was om de botvorming tussen autograft en allograft te evalueren. De secundaire doelstelling was om de inductie van osteoporose te verifiëren 90 dagen na de verwijdering van de eierstokken. Er werd verondersteld dat er geen verschillen waren in het herstel van defecten tussen autograft en allograft in zowel de normale als de osteoporotische ratten, wat kan helpen om het gebruik van autograft klinisch te verminderen in defectmodellen in zowel normale als fragiele botstructuren en de nood aan bijkomende invasieve oogstprocedures te verminderen.

2. Materialen en Methoden

2.1. Vierentwintig vrouwelijke bruine Noorse inteeltratten (BN/SsNOlaHsd) werden in de studie opgenomen. Zowel de normale als de osteoporotische ratten waren 4 maanden oud met een gemiddeld gewicht van g. Ze werden gehuisvest en geacclimatiseerd 2 maanden voor de operatie in het Biomedisch Laboratorium, Universiteit van Zuid-Denemarken. De gecontroleerde omgeving had een temperatuur van 21-28°C, een luchtvochtigheid van 40-60%, en licht tussen 6 uur ’s morgens en 6 uur ’s avonds, met toegang tot steriel water en normaal of Ca-deficiënt dieet ad libitum, respectievelijk. De kooien hadden een zaagselvloer en beddingmateriaal. De dieren werden dagelijks geobserveerd op veranderingen in gedrag of tekenen van ongemak door ofwel de proefdiertechnici of de onderzoeker.

2.2.

Alle experimentele procedures werden uitgevoerd in overeenstemming met de Deense richtlijnen voor dierproeven. Dit experimentele protocol werd goedgekeurd door de Deense Dienst voor Dierproeven en -inspecties (nr. 2011/561-1959). Dit artikel volgt de Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments (ARRIVE) richtlijnen.

2.3. Bone Graft Materials

2.3.1. Autograft

Het autograft botmateriaal werd geoogst van bilaterale tibiae van ratten tijdens het boorproces van de tibia defect chirurgie. Het bot werd steriel behandeld, en de spaanders waren van ongeveer 0,5-1 mm. Bij het opvullen van het tibia-defect had het normale bot voldoende volume van de boorprocedure om de opening op te vullen. Bij de osteoporotische ratten moest het defect echter extra worden opgevuld met botmateriaal van de staartwervels. Voor de osteoporotische ratten werd extra botmateriaal verkregen uit de staartwervels. Met een kleine incisie 2 mm distaal van de aanhechting van de staart aan het lichaam, werd zacht weefsel verwijderd met chirurgische apparatuur en in snippers verdeeld. De behoefte aan extra bot was te wijten aan het uitgesproken verlies van botmineraaldichtheid na het opwekken van osteoporose. Deze methode is welbekend voor het oogsten van autoloog bot in het rattenmodel .

2.3.2. Allograft

Deze werd gemaakt van één gezonde bruine Noorse vrouwelijke rat. Het werd geëuthanaseerd met pentobarbital volgens de richtlijnen, en de condylen van femur, tibia, en humerus werden geoogst onder steriele omstandigheden. Extra zacht weefsel werd zorgvuldig verwijderd. Het bot werd geprepareerd met een botmolen (Ossano Scandinavia ApS, Stockholm, Zweden). De trabeculaire botstructuur werd verdeeld in spaanders met een diameter van 0,5-1 mm en bewaard bij 80°C. Vóór gebruik werd het bevroren bot gedurende 30 minuten ontdooid en volgens chirurgische normen aan het defect toegevoegd. Al deze procedures werden uitgevoerd onder aseptische omstandigheden in de operatiekamer voor kleine dieren in het Biomedisch Laboratorium, Universiteit van Zuid-Denemarken.

2.4. Study Design

Er werd gebruik gemaakt van een gepaarde longitudinale studieopzet, met één controlegroep en één interventiegroep in elk tibiaal bot. Een totaal van 24 Noorse inteelt (BN/SsNOlaHsd) vrouwelijke ratten werden verdeeld in twee groepen van 12 elk in het normale en osteoporotische bot. Autograft en allograft werden geblindeerd en willekeurig toegewezen in het rechter en linker tibialisdefect en bovendien geblindeerd in de evaluatiefase (figuur 1). 13 weken voor de operatie aan het scheenbeen kregen 12 ratten een ovariectomie (OVX) voor de inductie van osteoporose. Het allograft materiaal werd 30 minuten voor gebruik ontdooid, en autograft werd geprepareerd en verzameld onder narcose voor de primaire operatie van het proximale tibia defect. Op dag 0, dag 7, dag 14, en dag 21 postoperatief, werden micro-CT scans uitgevoerd voor voortdurende evaluatie. Bij opoffering werden bilaterale proximale tibiale defectmonsters geoogst voor histologie en histomorfometrie.

Figuur 1

Illustratie van de studieopzet. 24 ratten werden geïncludeerd en verdeeld in normale of osteoporotische groepen. 12 ratten elk. Elke rat had een groep van autograft en allograft in de linker en rechter tibia voor een totaal van 24 monsters van normaal bot en 24 monsters voor de osteoporotische bot. T1 (week 0): dag voor de operatie; T2 (weken 0, 1, 2, 3): micro-CT scans; T3: histologiesectie.

2.5. Chirurgische procedures

2.5.1. Ovariectomie (OVX)

De rug van de rat werd geschoren en ontsmet met jodium en ethanol (70%). Een scherpe snede van ongeveer 1 cm werd gemaakt over het caudale deel van de rug en botweg ontleed tot aan de fascia. Door penetratie van de holte, werd de eierstok geoogst met een pincet, en ligatie werd gemaakt naast de eierstok met 5.0 ethilon hechtdraad en verwijderd. De wond werd in twee lagen gesloten. Alle operaties werden op hetzelfde tijdstip van de dag en op dezelfde plaats uitgevoerd. Postoperatief werden de ratten analgesisch behandeld met buprenorfine (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, UK), 0.2 ml/100 g lichaamsgewicht s.c. met een interval van 8 uur gedurende de volgende 3 dagen. Na de ovariectomie kregen de ratten een speciaal dieet met een laag calciumgehalte en water ad libitum. Na 12 weken werd het ontstaan van de osteoporotische botstructuur geverifieerd en kon worden overgegaan tot chirurgie van het primaire tibialisdefect.

2.5.2. Tibia Proximal Defect

Anesthesie protocol tijdens de operatie volgde de methodologie van de OVX chirurgie.

Bilaterale proximale tibiale defecten werden gemaakt in alle ratten met behulp van de standaard chirurgische procedure. Beide ledematen werden geïsoleerd, geschoren, en ontsmet met jodium vet (Kruuse Vet, Denemarken) en 70% ethanol. Scherpe incisie en stompe exploratie presenteerden de mediale zijde van de proximale tibia, waar een cilindrisch defect van 2,8 mm en diepte van 3 mm tot tegenoverliggende corticale schaal werden gecreëerd op basis van de resultaten van een pilot-studie. De operatie voor de allograftgroep werd als eerste uitgevoerd, vanwege het verzamelen van autografts uit beide benen. In totaal werden 48 cilindrische defecten gecreëerd en opgevuld met autograft of allograft volgens randomisatie. De wond werd gesloten in twee lagen met hechtdraad 4.0. Postoperatief werden de ratten analgesisch behandeld met buprenorfine (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, UK), 0,2 ml/100 g lichaamsgewicht s.c. in intervallen van 8 uur gedurende 4 dagen.

2.6. Micro-CT Scanning and Microarchitectural Analysis

De bilaterale proximale tibiale regio’s werden in vivo gescand met een hoge-resolutie microtomografisch systeem (vivaCT 40, Scanco Medical AG, Brüttisellen, Zwitserland).

In vivo microCT scanning voor de evaluatie van de botgroei ontwikkeling in normale en osteoporotische ratten werd uitgevoerd op de volgende 4 tijdstippen: de dag vóór de operatie (dag 0) en vervolgens op 7, 12, en 21 dagen postoperatief.

Verder, om de osteoporose inductie model te verifiëren, werd een longitudinale evaluatie uitgevoerd op 3 tijdstippen: (1) vóór de OVX-operatie om een basislijn van de botmineraaldichtheid vast te stellen (dag 90), (2) vóór de tibiale operatie (dag 7), en (3) na de tibiale operatie (dag 0).

Tijdens het in vivo scannen, werden de ratten verdoofd met isofluraan in een gesloten box systeem, 1 L/min zuurstof en 4 ml/min isofluraan (IsoFlo vet, Abbott Laboratories Ltd, Berkshire, Engeland) gedurende 6 minuten, met regulatie volgens de reflexen van de rat. Na volledige sedatie, werden de ratten geplaatst in een dier holding bed bedekt met een masker met een lopende toevoer van zuurstof en isofluraan volgens protocol. Het gebied van belang werd gefixeerd voor nauwkeurige scans. De beelden werden gescand in een hoge resolutie wat resulteert in een 3D-reconstructie voxel groottes van μm3 ( pixels) voor 500 plakjes voor een representatieve evaluatie van elk defect gebied. De scantijd voor elk specimen bedroeg 30 minuten.

De parameters gespecificeerd door deze scan omvatten microarchitecturale eigenschappen van het trabeculaire bot voor de bevestiging van osteoporose inductie en botversterkend effect van de grafts . Deze omvatten botvolume/weefselvolume (BV/TV), index van het structuurmodel, connectiviteitsdichtheid (CD), trabeculaire dikte (TbTh), trabeculaire separatie (Tb.Sp), mate van anisotropie (DA), botoppervlaktedichtheid, verhouding botoppervlak/volume (BS/TV), schijnbare dichtheid en materiaaldichtheid.

2.7. Histologie en histomorfometrie

21 dagen na de operatie werden de ratten gescand en opgeofferd met een overdosis pentobarbital volgens het protocol van de dierenvergunning. Bilaterale proximale tibiae inclusief transplantaatmateriaal en bot werden gefixeerd in formaldehyde (4%) en overgebracht in fosfaatgebufferde zoutoplossing (PBS). Na dehydratie en ontkalking werden de monsters gefixeerd en in paraffine ingebed. De monsters werden gesneden in 3 opeenvolgende plakjes met een dikte van 3-4 urn en scheiding van 500 pm. Alle 3 secties werden gekleurd met hematoxyline en eosine (H&E).

Het gebied van belang (ROI) voor histomorfometrie werd gekenmerkt als het oorspronkelijke tibiale defect gebied vergeleken tussen autograft en allograft (figuur 2). Binnen de vooraf gedefinieerde ROI, werden de volumefracties berekend door Cavalieri’s principe met behulp van geverifieerde stereologische software (newCast Visiopharm, Denemarken) voor punttelling, met 300-600 hits per sectie met Olympus BX 51 Microscoop (Ballerup, Denemarken) .

Het weefsel binnen de ROI’s van de HE-gekleurde secties werd geclassificeerd als bot, vezelig weefsel, diversen, spier, of merg. Het botvolume werd berekend als de hoeveelheid bottreffers gedeeld door het totale aantal treffers en uitgedrukt in procenten.

2.8. Statistische Analyse

Twee monsters twee-tailed -test en een-weg ANOVA werden gebruikt om mogelijke verschillen tussen groepen te vergelijken met GraphPad Prism v. 7 (GraphPad Software, Inc.). Een waarde van minder dan 5% werd als significant beschouwd.

De steekproefgrootte omvatte ten minste 10 defecten voor elk transplantaat. We kozen ervoor om 12 ratten in elke groep op te nemen vanwege het risico van uitval. De rekenfout van de eerste soort werd gesteld op 1,96/95% en de fout van de tweede soort op 0,84 vanwege het gekozen vermogen van 80%. Minimaal relevant verschil en standaardafwijking werden beide op 70% gesteld.

3. Resultaten

3.1. Dierlijke observatie

In totaal stierven vier van de 24 ratten tijdens de 3 postoperatieve weken, bestaande uit 2 van elke groep. Drie van hen stierven als reactie op de anesthesie tijdens het in vivo microCT scannen, en één stierf als gevolg van een infectie. De resterende ratten werden opgenomen in de studie. Tijdens de observatieperiode van het experiment, werden de dieren dagelijks geobserveerd door een dier technicus of de onderzoeker voor eventuele tekenen van ongemak of overtreding van de diervergunning. Er werd geen significante gewichtsverandering waargenomen in beide groepen na de operatie van het tibia defect. De ratten blootgesteld aan OVX namen in gewicht toe gedurende de eerste 12 weken van g naar g ().

3.2. Drie-Dimensionale Microarchitecturale Eigenschappen

3.2.1. Induction of Osteoporosis in Rats

Na 12 weken hadden met OVX behandelde ratten een afname in botvolumefractie, connectiviteitsdichtheid, botoppervlaktedichtheid, en schijnbare dichtheid () vergeleken met normaal bot. De structuurmodelindex nam toe van typische plaat, -1,4, tot typische staaf, 3,3. Trabeculaire separatie, graad van anisotropie, materiaaldichtheid, en botoppervlak/volume ratio namen toe (). De trabeculaire dikte vertoonde geen significante verandering () (tabel 1).

3.2.2. Microarchitecturele veranderingen met autograft en allograft behandelingen

(1) Veranderingen in de microarchitectuur in normaal bot. BV/TV was verminderd in allograftdefecten vergeleken met autograft op dagen 0, 7 en 14 (). Echter, op dag 21, was er geen statistisch verschil tussen de twee groepen (figuur 3). Representatieve 3D-reconstructies van micro-CT beelden zijn weergegeven in figuur 4.

(a)

(b)

(a)
(b)

Dezelfde trend gold voor de connectiviteit weefsel met verminderde waarde op dag 0, 7, en 14 (), maar geen verschil op dag 21. Trabeculaire dikte was toegenomen op alle tijdstippen in de allograft groepen () en geen verschil in de mate van anisotropie (figuur 3).

(2) Veranderingen in Microarchitectuur in Osteoporotic Bone. BV/TV van osteoporotisch bot vertoonde een afname van het bot in de allograftgroep op dag 0, 7 en 14 () en geen verschil na 21 dagen (figuren 4 en 5).

Figuur 5

Microarchitectuureigenschappen van het defect behandeld met autograft vs. allograft in osteoporotisch bot. BV/TV: botvolume/weefselvolume; CD: connectiviteitsdichtheid; TbTh: trabeculaire dikte; DA: anisotropie. wordt als significant beschouwd.

Trabeculaire dikte was significant hoger in de autograft groep op dag 0, 14, en 21 () maar geen verschil op dag 7. Connectiviteit dichtheid en mate van anisotropie had geen significant verschil op elk tijdstip (figuur 5).

3.3. Histologie en histomorfometrie

3.3.1. Histologie

Nieuwe botvorming werd waargenomen in het defecte gebied in alle monsters. Het was niet mogelijk het verschil te onderscheiden tussen resten van transplantaat en nieuw bot, terwijl het totale botvolume binnen het defectgebied werd berekend als bot binnen de ROI (figuur 1, T3).

3.3.2. Histomorfometrie

Botvolume vertoonde geen significant verschil tussen de autograft- en allograftgroepen binnen het normale en osteoporotische bot. Bij vergelijking van autograft en allograft van het normale bot met autograft en allograft in het osteoporotische bot, was er een significant verminderde hoeveelheid bot na 21 dagen evaluatie ().

De gemiddelde vorming van nieuw bot inclusief transplantaatmateriaal in het defect in normaal bot was 53% voor autograft, terwijl dit 51% was voor allograft. In osteoporotisch bot had allograft het hoogste botvolume met een gemiddelde van 35%, terwijl autograft 33% had (figuur 6). Er was geen significant verschil tussen andere gemeten parameters binnen het defect ().

Figuur 6

Histomorfometrische evaluatie van botvorming in normale en osteoporotische botten:

4. Discussie

Deze studie vergeleek de effecten van autograft en allograft in een tibiaal defect rattenmodel voor het beste defect herstel in normale en osteoporotische botten. De hypothese was dat er geen verschil in botvorming zou zijn bij gebruik van autograft of allograft, of het nu in normaal of osteoporotisch bot wordt gebruikt. De resultaten van de micro-CT of histomorfometrie toonden geen significant verschil aan in het gebruik van autograft en allograft in een tibiaal botdefect na een observatie van 21 dagen, in normale noch osteoporotische botstructuren. Micro-CT scans toonden echter een verminderde hoeveelheid nieuw bot in de allograft groep op 0, 7, en 14 dagen.

Wanneer studies hun uitvindingen vergelijken, is er enige onenigheid over de vraag of autograft of allograft als de gouden standaard moet dienen. Het verschil zit voornamelijk tussen de academische en klinische meningen en welk soort defect wordt gebruikt in de studie . Door een vergelijking te maken binnen hetzelfde model, kan waardevolle informatie worden verkregen voor academische doeleinden en voor klinische toepassing, vooral door de toenemende aandacht voor vervangingsmaterialen om de uitdagingen bij het gebruik van transplantaatmaterialen en hun beperkingen te overwinnen. Bij de evaluatie van de resultaten van deze studie moet worden opgemerkt dat in zowel normale als osteoporotische botten, de BV/TV op de micro-CT scan significant lager is in de allograft groep op dag 0, wat te wijten zou kunnen zijn aan het proces van het vullen van het defect. Het allograft werd verkregen uit normaal bot en het autograft uit hetzelfde dier met ofwel normaal ofwel osteoporotisch bot. De trabeculaire dikte is lager in de autograft groep in het normale bot, maar hoger in het osteoporotische bot. In theorie zou dit met tegengestelde resultaten moeten zijn als voor de verminderde dichtheid in het osteoporotische bot. Het zou echter kunnen komen door het effect van de botmolen en de grootte en beweeglijkheid van de chips. Het interessante aspect is dat de ontwikkeling van dag 0 tot dag 21 sneller verloopt in de allograftgroep met een toename van 65,8% tegenover slechts 16,4% in de autograftgroep. Op dag 21 is er geen verschil tussen autograft en allograft gekwantificeerd door histomorfometrie of microarchitecturale analyse.

Histomorfometrie onthulde op dag 21 een verminderde algemene botvorming wanneer men probeert transplantaatmaterialen te gebruiken in osteoporotisch bot (figuur 6). Opnieuw moet worden opgemerkt dat het transplantaat afkomstig is van een gezonde donor, en toch een beduidend lagere regeneratie oplevert dan in normaal bot. Dit benadrukt perfect de noodzaak om transplantatiematerialen of medische hulpmiddelen in osteoporotisch bot te testen om hun volledige doeltreffendheid te kunnen evalueren. Deze test van transplantatiemateriaal in zowel normaal als osteoporotisch botweefsel lijkt echter te weinig regeneratief potentieel te hebben.

Inductie van osteoporose in een rattenmodel is eerder geverifieerd, met een illustratie van het belang van observatie tot aan de inductie. Kinney et al. onderzochten de veranderingen in het trabeculaire bot als gevolg van OVX en ontdekten dat de OVX-procedure leidt tot een onmiddellijke en voortdurende afname van trabeculair bot, en na 50 dagen hadden de OVX-ratten 50% van hun botvolume verloren zonder rebound-effect. Campbell et al. stelden een gedetailleerd longitudinaal tijdsverloop vast van het botverlies in het OVX ratmodel in twaalf weken. De resultaten van deze studie geven aan dat microarchitecturele veranderingen optreden binnen de eerste 12 weken na OVX in het rattenmodel. Hierbij, met de observatie van 21 dagen, zijn er geen verwachtingen van een rebound effect.

De huidige kennis bij het gebruik van allograft en autograft is dat studies verschillende uitkomsten verifiëren afhankelijk van de locatie. Bij cranioplastiek is aangetoond dat allografts superieur zijn; bij de voorste cruciale ligamenten (ACL) vertoonden autografts een beter effect op de botvorming, terwijl bij de achterste cruciale ligamenten (PCL) de resultaten tussen de twee transplantaten gelijk zijn. Bij het vergelijken van de resultaten voor klinische toepassing is het gebruik van het juiste transplantaat dus essentieel voor de juiste vergelijkingen. Optimale resultaten zullen worden verkregen door beide transplantaten te gebruiken voor zowel positieve als negatieve controles. Dit zal de klinische impact groter maken en algehele overtuigende resultaten opleveren.

Bij een klinische implementatie moet men zich bovendien richten op een economisch en patiëntgebonden resultaat. De kosten van het gebruik van autograft is naar verluidt lager in, bijvoorbeeld, ACL operaties , maar de mogelijke bijwerking bij het oogsten van autograft is geassocieerd met vrij ernstige bijwerkingen . Dit leidt tot een dilemma bij de keuze van de methodologie voor het oogsten van autograft, maar het vraagt ook om een ander substituut ter vervanging van beide transplantaatmaterialen. De huidige weefsel engineering en biomaterialen met stamcellen zouden nieuwe hoop kunnen bieden voor botregeneratie.

De sterke punten van deze studie zijn het gestandaardiseerde tibia defect model bij ratten en de goed gecontroleerde inductie van osteoporose. Niets in dit artikel is echter gebaseerd op eerdere resultaten, en de inductie van osteoporose wordt geverifieerd door dezelfde scanner die de resultaten in de interventiegroepen evalueert. Dit betekent dat de betrouwbaarheid van de resultaten van deze studie toeneemt. Bovendien worden de resultaten en dezelfde methoden getest in verschillende types van de botstructuur, wat de beste vergelijking van het transplantaatmateriaal mogelijk maakt, vooral omdat het allograft in normaal en osteoporotisch bot van dezelfde donor afkomstig is.

Beperkingen zijn het ontbreken van een leeg defect dat de basiseffectiviteit van het botregeneratiepotentieel zou kunnen aantonen zonder bottransplantaten in zowel normaal als osteoporotisch bot. De focus van deze studie is echter het vergelijken van de potentiële doeltreffendheid tussen de transplantaatmaterialen en niet volgens een specifieke uitgangswaarde voor het ontwerpmodel. Een andere beperking is het significante verschil op dag 0 tussen de groepen. Maar wanneer de evaluatie beperkt is tot 21 dagen en de allograft erin slaagt dezelfde resultaten te leveren in zo’n korte duur, worden de resultaten in dit model gevalideerd.

5. Conclusie

Deze studie concludeert dat autograft en allograft vergelijkbare botvormende capaciteiten hebben met een observatie van 21 dagen in een tibiaal defect in een rattenmodel, wat suggereert dat allograft een goed alternatief zou kunnen zijn voor allograft. Bovendien is OVX-chirurgie voor blijvende osteoporose-inductie in het rattenmodel een haalbare methode.

Gegevensbeschikbaarheid

De gegevens voor deze studie werden geanalyseerd door histomorfometrie en alle gegevens zijn opgeslagen in het Orthopedisch Onderzoekslaboratorium, Afdeling Orthopedie & Traumatologie, Odense University Hospital, Institute of Clinical Research, Universiteit van Zuid-Denemarken in gegevensbestanden van VisioPharm, Denemarken, waarbij elke telling en elke statistiek voor de analyses die in deze studie zijn opgenomen, zijn gecontroleerd. Micro-CT scans zijn grote bestanden die op TB-banden zijn opgeslagen. Alle gegevens die zijn gebruikt om de bevindingen van deze studie te ondersteunen, zijn op verzoek verkrijgbaar bij de corresponderende auteur.

Conflicts of Interest

De auteurs verklaren geen belangenconflict.

Acknowledgments

We willen graag het personeel van het Biomedisch Laboratorium, Universiteit van Zuid-Denemarken, in het bijzonder Anne Mette Durand, bedanken voor het delen van expertise. Verder wordt Gitte Højlund Reinberg bedankt voor de ondersteuning tijdens de gehele studie. Deze studie is vriendelijk ondersteund door de Danish Health Research Council (SSVF22-04-0705, MD).