Compararea eficacității între autogrefă și alogrefă în repararea defectelor in vivo la șobolani normali și osteoporotici

Abstract

Introducere. În domeniul chirurgiei ortopedice, utilizarea de material osteogenic în defecte mai mari este esențială. Autogrefa și alogrefa sunt ambele metode cunoscute, iar autogrefa este considerată a fi cea mai bună alegere. Dar autogrefa este asociată cu proceduri invazive suplimentare care se pot dovedi dificile la pacienții fragili și pot provoca efecte secundare locale după recoltarea osului. În scopuri fezabile, utilizarea alogrefei este în creștere și compararea eficacității, iar diferențele dintre autogrefă și alogrefă sunt esențiale pentru rezultatul clinic pentru pacienți. Metoda. Au fost incluși 24 de șobolani maro norvegieni femele, 12 șobolani normali și 12 șobolani cărora li s-a indus osteoporoza (OP). Inducerea OP a fost verificată in vivo prin fracția volumului osos (BV/TV) la 90 de zile după ovariectomie (OVX). Intervenția chirurgicală primară la fiecare șobolan a constat într-o gaură de mm în tibia proximală, bilateral. Autogrefa și alogrefa au fost alocate în mod aleatoriu în tibia dreaptă și stângă. După o perioadă de observație de 21 de zile, șobolanii au fost sacrificați. Probele de tibie au fost recoltate, scanate prin micro-CT pentru determinarea inducției osoase și a proprietăților microarhitecturale și apoi încorporate pentru histologie. Rezultate. Inducerea OP a fost verificată la trei luni după OVX printr-o reducere de 68,5% a BV/TV al osului trabecular în comparație cu osul normal. Analiza microarhitecturală și histologia nu au arătat diferențe semnificative în ceea ce privește capacitățile de formare a osului între autogrefă și alogrefă în osul normal sau osteoporotic după 3 săptămâni. Concluzii. Acest studiu nu a demonstrat nicio diferență între autogrefă și alogrefă într-un model de defect tibial de șobolan normal sau osteoporotic după 21 de zile, sugerând că alogrefa este o bună alternativă la autogrefă.

1. Introducere

Pierderea și defectele osoase pot fi cauzate de traumatisme, infecții sau în urma unor artroplastii. Ele sunt catalogate ca fiind una dintre cele mai mari provocări clinice în chirurgia ortopedică . Chirurgia implantologică este termenul general și include o mare parte din operațiile de intervenție, cum ar fi repararea defectelor osoase în chirurgia ortopedică, neurochirurgie, specialitățile orale și maxilo-faciale. Se estimează că aceste intervenții chirurgicale sunt efectuate de peste 2 milioane de ori pe an și, prin urmare, au un impact ridicat asupra pacienților și a rezultatelor economice .

Autogrefa osoasă este considerată un material „viu” care are proprietăți osteogene, osteoinductive și osteoconductive și ar trebui să ofere cel mai bun tratament, în timp ce alogrefa constă în os „mort” inactiv cu proprietăți în principal osteoconductive . Cu toate acestea, recoltarea osului autogrefat este o procedură invazivă suplimentară, iar cantitatea disponibilă este adesea insuficientă. Autogrefa recoltată din osul de creastă iliacă este denumită grefă osoasă de creastă iliacă autogenă (AICBG) . Această procedură poate fi asociată cu morbidități, cum ar fi pierderea de sânge, durere la locul donatorului, risc de infecții și leziuni nervoase. S-a demonstrat că ratele de eșec în intervențiile chirurgicale cu grefe osoase autogrefe sunt de 50%, cauzate de diferite tipuri de recoltare, manipulare, metoda de implantare utilizată și de diferențele dintre condițiile pacienților și vitalitatea osoasă . Din cauza acestor complicații și a costurilor ridicate, materialul osos alogen este adesea utilizat ca material de grefă alternativ. Osul alogen este colectat în mod convenabil și fără efecte secundare de la alți pacienți. Dar acest material de grefă are în principal un efect osteoconductiv și prezintă riscuri potențiale de transmitere a bolilor, infecții bacteriene, răspuns autoimun al gazdei și neuniuniuni ale gazdei de grefă. Aceste efecte secundare sunt mai severe, dar sunt totuși extrem de rare . Teoretic, cel mai blând tratament este alogrefa. Având în vedere numărul tot mai mare de pacienți vârstnici și fragili, este esențial să se dobândească cunoștințe prin compararea acestora într-un model de defect relevant, atât în structurile osoase obișnuite, cât și în cele fragile. O alternativă pentru a diminua nevoia de recoltare a grefei de os viu este substituția . Abordarea a fost largă, de la utilizarea de celule stem din diferite țesuturi până la combinații cu factori de creștere în modele animale și clinice . Cu toate acestea, nici un substitut nu a demonstrat un efect stabil pentru a înlocui toate procedurile care utilizează autogrefa și alogrefa în clinică.

Osteoporoza este o boală în creștere legată de vârstă și este o problemă majoră de sănătate publică legată de creșterea vârstei populației și prin aceasta o prevalență și un cost de tratament în creștere la nivel global de 20-30% în 2030 . Osteoporoza este o boală osoasă cu o reducere pronunțată a densității minerale osoase. Aceasta este cauzată de osteoclastele (OC) care resorb mai mult os decât poate produce osteoblastul (OB), perturbând stabilitatea în unitatea de remodelare osoasă (BMU), ceea ce duce la un dezechilibru între resorbția și formarea osoasă și, în cele din urmă, la pierderea de os . Acest lucru afirmă importanța utilizării unor modele verificate și a testării atât a structurilor osoase normale, cât și a celor fragile pentru cea mai bună corelație clinică, pentru a spori corelația cu situația relevantă.

Până în prezent, există cunoștințe limitate privind diferențele dintre autogrefă și alogrefă în repararea defectelor osoase.

Acest studiu are ca scop investigarea efectelor autogrefei și alogrefei asupra reparării defectelor tibiale in vivo, atât la șobolani normali, cât și la șobolani osteoporotici. În special, modificările microarhitecturale longitudinale in vivo postoperator, la 7 zile, 14 zile și 21 de zile. Evaluarea a fost realizată cu scanări micro-CT la toate punctele de timp și evaluare histomorfometrică după eutanasiere la 21 de zile. Obiectivul principal a fost de a evalua formarea osoasă între autogrefă și alogrefă. Obiectivul secundar a fost de a verifica inducerea osteoporozei la 90 de zile după îndepărtarea ovarelor. S-a emis ipoteza că nu au existat diferențe în repararea defectelor între autogrefă și alogrefă, atât la șobolanii normali, cât și la cei osteoporotici, ceea ce poate contribui la reducerea utilizării autogrefei în mod clinic în modelele de defecte atât în structurile osoase normale, cât și în cele fragile și la diminuarea necesității unor proceduri invazive suplimentare de recoltare.

2. Materiale și metode

2.1. Materiale și metode

2.1. Modelul animal

În studiu au fost incluși 24 de șobolani femele de rasă norvegiană maro (BN/SsNOlaHsd). Atât șobolanii normali, cât și șobolanii osteoporotici aveau vârsta de 4 luni, cu o greutate medie de g. Aceștia au fost adăpostiți și aclimatizați cu 2 luni înainte de intervenția chirurgicală la Laboratorul Biomedical, Universitatea din Danemarca de Sud. Mediul controlat a avut o temperatură de 21-28°C, umiditate de 40-60% și lumini aprinse între orele 6 dimineața și 18 după-amiaza, cu acces la apă sterilă și la o dietă normală sau, respectiv, cu deficit de Ca ad libitum. Cuștile aveau podea și așternut din rumeguș. Animalele au fost observate în fiecare zi pentru modificări de comportament sau semne de disconfort, fie de către tehnicienii de animale, fie de către cercetător.

2.2. Aprobarea animalelor

Toate procedurile experimentale au fost efectuate în conformitate cu liniile directoare daneze privind cercetarea pe animale. Acest protocol experimental a fost aprobat de către Danish Animal Experiments and Inspectorates (nr. 2011/561-1959). Acest articol respectă Ghidul privind cercetarea pe animale: Reporting of In Vivo Experiments (ARRIVE).

2.3. Materiale pentru grefe osoase

2.3.1. Autogrefa

Materialul osos autogrefat a fost recoltat de la tibiile bilaterale de șobolan în timpul procesului de forare a operației pentru defect de tibie. Osul a fost tratat steril, iar așchiile au fost de aproximativ 0,5-1 mm. La umplerea defectului de tibie, osul normal a avut un volum suficient în urma procedurii de forare pentru a umple golul. Cu toate acestea, în cazul șobolanilor osteoporotici, defectul a necesitat o umplere suplimentară cu material osos din vertebrele cozii. În cazul șobolanilor osteoporotici, materialul osos suplimentar a fost obținut din vertebrele cozii. Printr-o mică incizie la 2 mm distal de atașamentul cozii la corp, țesutul moale a fost îndepărtat cu echipament chirurgical și secționat în așchii. Nevoia de os suplimentar s-a datorat pierderii osoase pronunțate a densității minerale osoase după inducerea osteoporozei. Această metodă este bine cunoscută pentru recoltarea osului autolog utilizat în modelul de șobolan .

2.3.2. Alogrefa

Aceasta a fost produsă de la o femelă sănătoasă de șobolan brun norvegian. Acesta a fost eutanasiat cu pentobarbital în conformitate cu liniile directoare, iar condilii femurului, tibiei și humerusului au fost recoltați în condiții sterile. Țesuturile moi suplimentare au fost îndepărtate cu grijă. Osul a fost pregătit cu ajutorul unei freze pentru oase (Ossano Scandinavia ApS, Stockholm, Suedia). Structura osoasă trabeculară a fost împărțită în așchii cu un diametru de 0,5-1 mm și depozitată la 80°C. Înainte de utilizare, osul congelat a fost decongelat timp de 30 de minute și adăugat prin standarde chirurgicale la defect. Toate aceste proceduri au fost efectuate în condiții de asepsie în sala de chirurgie a animalelor mici din cadrul Laboratorului Biomedical, Universitatea din Danemarca de Sud.

2.4. Designul studiului

A fost folosit un design de studiu longitudinal împerecheat, cu un grup de control și un grup de intervenție în fiecare os tibial. Un total de 24 de șobolani femele norvegiene consangvinizate (BN/SsNOlaHsd) au fost împărțite în două grupuri de câte 12 în oasele normale și osteoporotice. Autogrefa și alogrefa au fost alocate în orb și în mod aleatoriu în defectul tibial drept și stâng și, în plus, în orb în etapa de evaluare (figura 1). Cu 13 săptămâni înainte de intervenția chirurgicală pe tibie, 12 șobolani au primit o ovariectomie (OVX) pentru inducerea osteoporozei. Materialul alogrefă a fost decongelat cu 30 de minute înainte de utilizare, iar autogrefa a fost pregătită și colectată sub anestezie pentru chirurgia primară a defectului tibial proximal. În ziua 0, ziua 7, ziua 14 și ziua 21 postoperator, au fost efectuate scanări micro-CT pentru o evaluare continuă. La sacrificiu, au fost recoltate eșantioane de defect tibial proximal bilateral pentru histologie și histomorfometrie.

Figura 1

Ilustrație a designului studiului. Au fost incluși 24 de șobolani care au fost împărțiți în grupuri normale sau osteoporotice. 12 șobolani fiecare. Fiecare șobolan a avut un grup de autogrefe și alogrefe în tibia stângă și dreaptă pentru un total de 24 de probe din osul normal și 24 de probe pentru osul osteoporotic. T1 (săptămâna 0): ziua pentru intervenția chirurgicală; T2 (săptămânile 0, 1, 2, 3): scanări micro-CT; T3: secțiune histologică.

2.5. Proceduri chirurgicale

2.5.1. Ovariectomie (OVX)

Dosul șobolanului a fost ras și dezinfectat cu iod și etanol (70%). S-a făcut o incizie ascuțită de aproximativ 1 cm pe partea caudală a spatelui și s-a disecat fără tăiș până la fascia. Prin pătrunderea în cavitate, ovarul a fost recoltat cu o pensetă, iar pe lângă ovar s-a făcut o ligatură cu sutură ethilon 5,0 și a fost îndepărtat. Plaga a fost închisă în două straturi. Toate operațiile au fost efectuate în același moment al zilei și în același loc. Postoperator, șobolanii au fost analgetizați cu buprenorfină (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, Regatul Unit), 0,2 ml/100 g greutate corporală s.c. la intervale de 8 ore în următoarele 3 zile. După ovariectomie, șobolanii au primit o dietă specială cu conținut scăzut de calciu și apă ad libitum. Inducerea structurii osoase osteoporotice a fost verificată după 12 săptămâni, iar chirurgia primară a defectului tibial a putut fi inițiată.

2.5.2. Defectul proximal al tibiei

Protocolul anestezic în timpul operației a urmat metodologia operației OVX.

Defectul proximal tibial bilateral a fost realizat la toți șobolanii folosind procedura chirurgicală standard. Ambele membre au fost izolate, rase și dezinfectate cu iod vet (Kruuse Vet, Danemarca) și etanol 70%. Incizia ascuțită și explorarea contondentă au prezentat partea medială a tibiei proximale, unde a fost creat un defect cilindric de 2,8 mm și o adâncime de 3 mm până la învelișul cortical opus, pe baza rezultatelor unui studiu pilot. Intervenția chirurgicală pentru grupul alogrefă a fost efectuată mai întâi, datorită colectării de autogrefe de la ambele picioare. În total, au fost create 48 de defecte cilindrice și au fost umplute fie cu autogrefa, fie cu alogrefa programată prin randomizare. Plaga a fost închisă în două straturi cu sutură 4.0. Postoperator, șobolanii au fost analgetizați cu buprenorfină (Temgesic, RB Pharmaceuticals Limited, Berkshire, Regatul Unit), 0,2 ml/100 g greutate corporală s.c. la intervale de 8 ore timp de 4 zile.

2.6. Scanare Micro-CT și analiză microarhitecturală

Regiunile tibiale proximale bilaterale au fost scanate in vivo cu un sistem microtomografic de înaltă rezoluție (vivaCT 40, Scanco Medical AG, Brüttisellen, Elveția).

Scanarea microCT in vivo pentru evaluarea dezvoltării creșterii osoase la șobolanii normali și osteoporotici a fost efectuată la următoarele 4 momente: în ziua dinaintea operației (ziua 0) și apoi la 7, 12 și 21 de zile postoperator.

În plus, pentru a verifica modelul de inducere a osteoporozei, a fost efectuată o evaluare longitudinală la 3 momente: (1) înainte de intervenția chirurgicală OVX pentru a stabili un nivel de referință al densității minerale osoase (ziua 90), (2) înainte de intervenția chirurgicală pe tibie (ziua 7) și (3) după intervenția chirurgicală pe tibie (ziua 0).

În timpul scanării in vivo, șobolanii au fost anesteziați cu izofluran într-un sistem cu cutie închisă, 1 L/min de oxigen și 4 ml/min de izofluran (IsoFlo vet, Abbott Laboratories Ltd, Berkshire, Anglia) timp de 6 minute, cu reglare în funcție de reflexele șobolanului. După sedarea completă, șobolanii au fost plasați într-un pat de adăpost pentru animale acoperit cu o mască cu alimentare curentă cu oxigen și izofluran, în conformitate cu protocolul. Zona de interes a fost fixată pentru scanări precise. Imaginile au fost scanate la o rezoluție înaltă, rezultând o reconstrucție 3D cu dimensiuni de voxel de μm3 ( pixeli) pentru 500 de felii pentru evaluarea reprezentativă a fiecărei zone cu defect. Timpul de scanare pentru fiecare specimen a fost de 30 de minute.

Parametrii specificați de această scanare au inclus proprietățile microarhitecturale ale osului trabecular pentru confirmarea inducerii osteoporozei și a efectului de îmbunătățire osoasă al grefelor . Aceștia au inclus volumul osului/volumul țesutului (BV/TV), indicele modelului de structură, densitatea de conectivitate (CD), grosimea trabeculară (TbTh), separarea trabeculară (Tb.Sp), gradul de anizotropie (DA), densitatea suprafeței osoase, raportul dintre suprafața osoasă și volum (BS/TV), densitatea aparentă și densitatea materialului.

2.7. Histologie și histomorfometrie

La 21 de zile după operație, șobolanii au fost scanați și sacrificați cu supradoză de pentobarbital, în conformitate cu protocolul de autorizare a animalelor. Tibiile proximale bilaterale, inclusiv materialul de grefă și osul, au fost fixate în formaldehidă (4%) și schimbate în soluție salină tamponată cu fosfat (PBS). După deshidratare și decalcifiere, probele au fost fixate și înglobate în parafină. Probele au fost secționate în 3 felii consecutive cu o grosime de 3-4 μm și o separare de 500 μm. Toate cele 3 secțiuni au fost colorate cu hematoxilină și eozină (H&E).

Regiunea de interes (ROI) pentru histomorfometrie a fost caracterizată ca fiind zona defectului tibial original comparată între autogrefă și alogrefă (Figura 2). În cadrul ROI predefinite, fracțiunile de volum au fost calculate prin principiul lui Cavalieri folosind un software stereologic verificat (newCast Visiopharm, Danemarca) pentru numărarea punctelor, cu 300-600 de lovituri pe secțiune cu microscopul Olympus BX 51 (Ballerup, Danemarca) .

Tesutul din cadrul ROI din secțiunile colorate cu HE a fost clasificat ca os, țesut fibros, diverse, mușchi sau măduvă. Volumul osos a fost calculat ca fiind cantitatea de lovituri osoase împărțită la numărul total de lovituri și precizat în procente.

2.8. Analiză statistică

Testul cu două eșantioane cu două cozi și ANOVA cu o singură cale au fost utilizate pentru a compara posibilele diferențe între grupuri cu GraphPad Prism v. 7 (GraphPad Software, Inc.). O valoare mai mică de 5% a fost considerată semnificativă.

Dimensiunea eșantionului a inclus cel puțin 10 defecte pentru fiecare grefă. Am ales să includem 12 șobolani în fiecare grup din cauza riscului de abandon. Eroarea de calcul de primul tip a fost stabilită la 1,96/95% și eroarea de al doilea tip la 0,84 datorită puterii selectate de 80%. Diferența minimă relevantă și abaterea standard au fost ambele stabilite la 70% .

3. Rezultate

3.1. Observarea animalelor

În total, patru din cei 24 de șobolani au murit în timpul celor 3 săptămâni postoperatorii, constând în 2 din fiecare grup. Trei dintre ei au murit ca răspuns la anestezie în timpul scanării microCT in vivo, iar unul a murit din cauza unei infecții. Restul șobolanilor au fost incluși în studiu. În timpul perioadei de observare a experimentului, animalele au fost observate zilnic de către un tehnician de animale sau de către cercetător pentru orice semn de disconfort sau de încălcare a licenței pentru animale. Nu a fost observată nicio modificare semnificativă a greutății în niciunul dintre grupuri după intervenția chirurgicală pentru defectul tibial. Șobolanii expuși la OVX au crescut în greutate în primele 12 săptămâni de la g la g ().

3.2. Proprietăți microarhitecturale tridimensionale

3.2.1. Inducerea osteoporozei la șobolani

După 12 săptămâni, șobolanii tratați cu OVX au prezentat o scădere a fracției volumului osos, a densității de conectivitate, a densității suprafeței osoase și a densității aparente () în comparație cu osul normal. Indicele modelului de structură a crescut de la placa tipică, -1,4, la tija tipică, 3,3. Separarea trabeculară, gradul de anizotropie, densitatea materialului și raportul dintre suprafața și volumul osului au crescut (). Grosimea trabeculară nu a avut nicio modificare semnificativă () (Tabelul 1).

3.2.2. Modificări microarhitecturale cu tratamente cu autogrefe și alogrefă

(1) Modificări ale microarhitecturii în osul normal. BV/TV a fost diminuat în defectele cu alogrefă în comparație cu autogrefa în zilele 0, 7 și 14 (). Cu toate acestea, în ziua 21, nu a existat nicio diferență statistică între cele două grupuri (Figura 3). Reconstrucțiile 3D reprezentative ale imaginilor micro-CT au fost afișate în figura 4.

(a)

(b)

(a)
(b)

Figura 4

Reconstrucții 3D reprezentative ale imaginilor micro-imaginile CT la terminarea tratamentului (ziua 21) pentru ambele grupuri de autogrefe și alogrefă și la șobolani normali (a) și osteoporotici (b) sunt ilustrate din același țesut ca în figura 2. Cercul roșu indică locul în care au fost create găurile de defect originale. În partea dreaptă a fiecărei imagini se află masa osoasă nou generată în interiorul găurii. Toate imaginile sunt afișate ca masă întreagă și strat subțire de 10 felii (105 micrometri).

Aceeași tendință s-a aplicat și în cazul țesutului de conectivitate, cu o valoare scăzută în zilele 0, 7 și 14 (), dar fără nicio diferență în ziua 21. Grosimea trabeculară a crescut la toate punctele de timp în grupurile cu alogrefă () și nicio diferență în ceea ce privește gradul de anizotropie (figura 3).

(2) Modificări ale microarhitecturii în osul osteoporotic. BV/TV din osul osteoporotic a prezentat o scădere a osului în grupul alogrefă în zilele 0, 7 și 14 () și nicio diferență după 21 de zile (figurile 4 și 5).

Figura 5

Proprietățile de microarhitectură ale defectului tratat cu autogrefă vs. alogrefă în osul osteoporotic. BV/TV: volum osos/volum de țesut; CD: densitate de conectivitate; TbTh: grosime trabeculară; DA: anizotropie. este considerată semnificativă.

Grosimea trabeculară a fost semnificativ mai mare în grupul cu autogrefă în zilele 0, 14 și 21 (), dar nu a existat nicio diferență în ziua 7. Densitatea conectivității și gradul de anizotropie nu au avut nicio diferență semnificativă la niciun moment (figura 5).

3.3. Histologie și histomorfometrie

3.3.3.1. Histologie

În toate probele s-a observat formarea de os nou în zona defectului. Nu a fost posibil să se distingă diferența dintre resturile de grefă și osul nou, în timp ce volumul osos total din zona defectului a fost calculat ca fiind osul din interiorul ROI (Figura 1, T3).

3.3.2. Histomorfometrie

Volumul osos nu a arătat nicio diferență semnificativă între grupurile de autogrefe și alogrefă în cadrul osului normal și osteoporotic. Atunci când se compară autogrefa și alogrefă din osul normal cu autogrefa și alogrefă din osul osteoporotic, s-a constatat o scădere semnificativă a cantității de os la 21 de zile de evaluare ().

Media formării de os nou, inclusiv a materialului de grefă în defectul din osul normal, a fost de 53% pentru autogrefă, în timp ce pentru alogrefă a fost de 51%. În osul osteoporotic, alogrefa a avut cel mai mare volum osos, cu o medie de 35%, în timp ce autogrefa a avut 33% (figura 6). Nu a existat nicio diferență semnificativă între ceilalți parametri măsurați în cadrul defectului ().

Figura 6

Evaluarea histomorfometrică a formării osoase în oasele normale și osteoporotice:

4. Discuție

Acest studiu a comparat efectele autogrefei și alogrefei într-un model de defect tibial la șobolani pentru cea mai bună reparare a defectului în oasele normale și osteoporotice. Ipoteza a fost că nu ar exista nicio diferență în formarea osoasă folosind fie autogrefa, fie alogrefa, indiferent dacă este folosită în os normal sau osteoporotic. Rezultatele din micro-CT sau histomorfometrie nu au arătat nicio diferență semnificativă în ceea ce privește utilizarea autogrefei și a alogrefei într-un defect osos tibial după o observație de 21 de zile, nici în structurile osoase normale, nici în cele osteoporotice. Cu toate acestea, scanările micro-CT au arătat o cantitate scăzută de os nou în grupul alogrefă la 0, 7 și 14 zile.

Când studiile își compară invențiile, există un dezacord dacă autogrefa sau alogrefa ar trebui să servească drept standard de aur. Diferența este în primul rând între opiniile academice și clinice și ce tip de defect este utilizat în studiu . Făcând o comparație în cadrul aceluiași model, se poate obține o informație valoroasă în scop academic și pentru aplicații clinice, în special, datorită atenției din ce în ce mai mari acordate materialelor de substituție pentru a depăși provocările legate de utilizarea materialelor de grefă și limitările acestora .

Când se evaluează rezultatele acestui studiu, trebuie remarcat faptul că, atât în cazul oaselor normale, cât și al oaselor osteoporotice, BV/TV pe scanarea micro-CT este semnificativ mai mică în grupul cu alogrefă în ziua 0, ceea ce ar putea fi datorat procesului de umplere a defectului. Alogrefa a fost obținută din os normal, iar autogrefa de la același animal cu os normal sau osteoporotic. Grosimea trabeculară este mai mică în grupul cu autogrefă în osul normal, dar mai mare în osul osteoporotic. În teorie, acest lucru ar fi trebuit să aibă rezultate opuse în ceea ce privește densitatea scăzută în osul osteoporotic. Cu toate acestea, ar putea fi de la efectul frezei de os și de la dimensiunea și mobilitatea așchiilor. Aspectul interesant este că dezvoltarea din ziua 0 până în ziua 21 este mai rapidă în grupul cu alogrefă, cu o creștere de 65,8% față de doar 16,4% în grupul cu autogrefă. În ziua 21, nu există nicio diferență între autogrefă și alogrefă cuantificată prin histomorfometrie sau analiză microarhitecturală.

Histomorfometria a evidențiat în ziua 21 o scădere a formării osoase generale atunci când se încearcă utilizarea materialelor de grefă în osul osteoporotic (Figura 6). Din nou, trebuie remarcat faptul că allogrefa provine de la un donator sănătos și, cu toate acestea, asigură o regenerare semnificativ mai mică decât în osul normal. Acest lucru subliniază perfect necesitatea de a testa materialele de grefă sau dispozitivele medicale în osul osteoporotic pentru a putea evalua întreaga lor eficacitate. Cu toate acestea, acest test al materialului de grefă atât în țesutul osos normal, cât și în cel osteoporotic pare să fie lipsit de potențial regenerativ.

Inducerea osteoporozei într-un model de șobolan a fost verificată anterior, fiind ilustrată importanța observației până la inducție. Kinney și colab. au investigat modificările osului trabecular datorate OVX și au constatat că procedura OVX duce la o scădere imediată și continuă a osului trabecular, iar după 50 de zile, șobolanii OVX pierduseră 50% din volumul osos, fără efect de revenire. Campbell și colab. au stabilit o evoluție longitudinală detaliată în timp a pierderii osoase la modelul de șobolan OVX în douăsprezece săptămâni. Rezultatele acestui studiu indică faptul că modificările microarhitecturale apar în primele 12 săptămâni după OVX la modelul de șobolan. Prin aceasta, cu observația de 21 de zile, nu există așteptări privind un efect de ricoșeu.

Cunoștințele actuale în utilizarea alogrefei și autogrefei sunt că studiile verifică rezultate diferite în funcție de localizare. În cranioplastii, alogrefa s-a dovedit a fi superioară ; în ligamentul crucial anterior (LCA), autogrefa a arătat un efect mai bun asupra formării osoase , în timp ce în ligamentul crucial posterior (LCP), rezultatele sunt egale între cele 2 grefe . Prin urmare, atunci când se compară rezultatele pentru implementarea clinică, utilizarea grefei corecte este esențială pentru comparații corecte. Rezultatele optime vor fi obținute prin utilizarea ambelor grefe atât pentru controalele pozitive, cât și pentru cele negative. Acest lucru va face ca impactul clinic să fie mai mare și va oferi rezultate globale convingătoare.

Când se confruntă cu o implementare clinică, este necesar, în plus, să se concentreze pe un rezultat economic și legat de pacient. Costul utilizării autogrefei este raportat a fi mai mic, de exemplu, în cazul operațiilor de LIA , dar posibilul efect secundar în recoltarea autogrefei este asociat cu efecte secundare destul de severe . Acest lucru dă dilema alegerii metodologiei atunci când se recoltează autogrefa, dar solicită și mai mult necesitatea unui alt substitut pentru a înlocui ambele materiale de grefă. Ingineria tisulară actuală și biomaterialele cu celule stem ar putea oferi o nouă speranță pentru regenerarea osoasă.

Punctele forte ale acestui studiu sunt modelul standardizat de defect de tibie la șobolani și inducerea bine verificată a osteoporozei. Cu toate acestea, nimic din această lucrare nu se bazează pe rezultate anterioare, iar inducerea osteoporozei este verificată de același scaner care evaluează rezultatele în grupurile de intervenție. Acest lucru înseamnă că fiabilitatea rezultatelor acestui studiu crește. Mai mult, rezultatele și aceleași metode sunt testate în diferite tipuri ale structurii osoase, permițând cea mai bună comparație a materialului de grefă, mai ales că alogrefă în osul normal și osteoporotic provine de la același donator.

Limitațiile sunt lipsa unui defect gol care ar putea demonstra eficiența de bază a potențialului de regenerare osoasă fără nicio grefă osoasă atât în osul normal, cât și în osul osteoporotic. Cu toate acestea, obiectivul acestui studiu este de a compara potențialele eficacități între materialele de grefă și nu în funcție de o linie de bază specifică pentru modelul de proiectare. O altă limitare este reprezentată de diferența semnificativă în ziua 0 între grupuri. Dar atunci când evaluarea este limitată la 21 de zile și alogrefa reușește să ofere aceleași rezultate într-o durată atât de scurtă și, prin urmare, rezultatele sunt validate în acest model.

5. Concluzie

Acest studiu concluzionează că autogrefa și alogrefa au capacități similare de formare a osului cu o observație de 21 de zile într-un defect tibial de șobolan într-un model de șobolan, sugerând că alogrefa ar putea fi o bună alternativă la alogrefă. Mai mult, intervenția chirurgicală OVX pentru inducerea de durată a osteoporozei la modelul de șobolan este o metodă fezabilă.

Disponibilitatea datelor

Datele pentru acest studiu au fost analizate prin histomorfometrie și toate datele sunt stocate la Laboratorul de Cercetare Ortopedică, Departamentul de Ortopedie & Traumatologie, Spitalul Universitar Odense, Institutul de Cercetare Clinică, Universitatea din Danemarca de Sud, în fișiere de date de la VisioPharm, Danemarca, verificând fiecare numărătoare și statistică făcută pentru analizele încorporate în acest studiu. Scanările Micro-CT sunt fișiere mari stocate pe benzi TB. Toate datele utilizate pentru a susține concluziile acestui studiu sunt disponibile la cerere de la autorul corespondent.

Conflicte de interese

Autorii declară că nu există conflicte de interese.

Recunoștințe

Am dori să mulțumim personalului de la Laboratorul Biomedical, Universitatea din Danemarca de Sud, în special lui Anne Mette Durand, pentru împărtășirea expertizei. În plus, îi mulțumim lui Gitte Højlund Reinberg pentru sprijinul acordat pe parcursul întregului studiu. Acest studiu este sprijinit cu amabilitate de către Consiliul danez de cercetare în domeniul sănătății (SSVF22-04-0705, MD).

.