Συγκριτική αξιολόγηση του ανόργανου φυσικού οστού με προσθήκη συνθετικού πεπτιδίου (P-15), ανόργανου φυσικού οστού και αυτόλογου οστού ως μέσων οστικής αναγέννησης: ιστολογική και ιστομορφομετρική μελέτη

Abstract

The aim of this study was to evaluate the degree of bone regeneration among two xenogenic bone substitutes (ΑΒΜ/Ρ-15, ABM), and autologous bone (AB). For this purpose, 18 New Zealand rabbits aging from 24-36 months and 4-4,5 kg of body weight, were selected and divided into 6 groups of 3 animals each. Three round tibial defects O 5mm were created in each animal (54 in total). Half of the defects were in communication with the bone marrow cavity. The defects in each animal were filled with ΑΒΜ/Ρ-15, AB and ABM. Six animals (1 for each group) were served as controls and the defects were left empty. The animals were sacrificed at 4, 8 and 12 weeks. From each tibia 3 specimen were removed including the under study graft materials. The specimens were fixed in 10% buffered formalin solution, decalcified in 7% formic acid for 3 and 2 weeks for the ABM/P-15, ABM and AB group respectively. The end-point of decalcification was verified through physical methods and X-ray examination, and finally were embedded in paraffin wax. New bone around graft material particles, lamellar and woven bone, cells, empty spaces and connective tissue, and finally signs of inflammation or/and foreign body reaction were assessed under light microscopy. Histomorphometric evaluation was performed in the total grafted area using a colour-based graphic software (Image-Pro Plus, Media Cybernetics). The pixel count of total new bone, lamellar bone, woven bone and empty spaces were measured and divided by the total pixel count of each photomicrograph, providing the absolute and percentage bone formation. The comparison of bone regeneration rate among test groups was made using the Pearson’s Chi-square test, and the exact calculation method of p values was selected (exact p value estimation). The significance (p<0,05) of all comparisons among percentages was checked by Pearson’s χ2 test in StatXact software (Software Corporation, MA, USA). The results of the study are summarized as followed: 1. ΑΒΜ/Ρ-15 versus ABM gave higher values of new bone at 4 weeks, but at 8 and 12 weeks there was not any statistically significant difference. 2. ΑΒΜ/Ρ-15 and ABM gave progressivelly higher values of new bone at 4, 8 and 12 weeks, but the differences were not statistically significant for the former, and statistically significant for the later. 3. AB versus ΑΒΜ/Ρ-15 and ABM gave statistically significant higher values of new bone at 8 and 12 weeks. AB gave progressivelly statistically significant higher values of new bone at 4, 8 and 12 weeks. 4. Bone marrow addition on to ΑΒΜ/Ρ-15 and ABM did not improve the behaviour of these graft materials. On the contrary, the addition of bone marrow on to the AB, greatly improved the osteogenic capacity of the later.

Ο σκοπός αυτής της διδακτορικής διατριβής, ήταν η αξιολόγηση του βαθμού της οστικής αναγέννησης που επιτυγχάνεται, με την χρήση των δύο ξενογενών οστικών υποκατάστατων (ΑΒΜ/Ρ-15, ΑΒM) καθώς και του αυτόλογου οστού (ΑΒ). Προς τον σκοπό αυτό, επιλέχθηκαν ως πειραματόζωα 18 κουνέλια Νέας Ζηλανδίας ηλικίας 24 - 36 μηνών και βάρους 4 - 4,5 κιλών, τα οποία χωρίστηκαν σε 6 ομάδες των 3 πειραματοζώων. Σε κάθε πειραματόζωο προκλήθηκαν 3 στρόγγυλες βλάβες O 5mm και βάθους 3mm στην έσω επιφάνεια της διάφυσης της κνήμης (54 συνολικά). Στις μισές βλάβες προκλήθηκε επικοινωνία με τον μυελώδη αυλό. Στις βλάβες κάθε πειραματόζωου τοποθετήθηκαν τα υλικά ΑΒΜ/Ρ-15, ΑΒ και ΑΒΜ. Σε 6 πειραματόζωα (1 για κάθε ομάδα), που αποτελέσαν τους μάρτυρες οι οστικές βλάβες αφέθηκαν κενές. Τα πειραματόζωα των ομάδων θυσιάστηκαν στις 4, 8 και 12 εβδομάδες. Από κάθε κνήμη αφαιρέθηκαν 3 ιστοτεμάχια τα οποία περιείχαν τα υπό μελέτη μοσχευματικά υλικά. Ανάλογη διαδικασία ακολουθήθηκε και για τους μάρτυρες. Κατόπιν, τα ιστοτεμάχια τοποθετήθηκαν σε διάλυμα ουδέτερης φορμόλης επί τριήμερο, και ακολούθησε αφαλάτωσή τους σε διάλυμα φορμικού οξέος 7%. Η περάτωση της αφαλάτωσης διαπιστώθηκε με φυσική δοκιμασία των ιστοτεμαχίων, και ταυτόχρονο ακτινογραφικό έλεγχο. Τα ιστοτεμάχια τέλος σκηνώθηκαν σε παραφίνη. Η ιστολογική εξέταση περιέλαβε τα παρακάτω: περιοχές πεταλιώδους και δικτυωτού οστού με αντίστοιχη διάταξη οστεοκυττάρων, υπολείμματα μοσχευματικού υλικού και κενοτόπια, περιοχές που καταλήφθηκαν από άωρο μεσεγχυματικό ιστό, περιοχές όπου παρατηρείται κάποια φλεγμονώδης διαδικασία. Η ιστομορφομετρική μελέτη πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια ειδικού λογισμικού (Image-Pro Plus, Media Cybernetics), και περιελάμβανε την μέτρηση ως αριθμό εικονοστοιχείων των παρακάτω: σύνολο της περιοχής που πληρώθηκε με μοσχευματικό υλικό, σύνολο νέου οστού, πεταλιώδους οστό, δικτυωτό οστό,υπολείμματα μοσχευματικού υλικού και κενοτόπια. Η σύγκριση του βαθμού οστικής αναγέννησης μεταξύ των ομάδων έγινε με το Pearson’s Chi-square test και επιλέχθηκε η ακριβής μέθοδος υπολογισμού των τιμών p (exact p value estimation). Η σημαντικότητα (p<0,05) όλων των συγκρίσεων μεταξύ των ποσοστών ελέγχθηκε με τη δοκιμή χ2 του Pearson στο λογισμικό StatXact (Cytel Software Corporation, MA, USA). Τα αποτελέσματα της ερευνητικής αυτής εργασίας ήταν τα ακόλουθα: 1.Το ΑΒΜ/Ρ-15 έναντι του ΑΒΜ έδωσε υψηλότερες τιμές νέου οστού στο διάστημα των 4 εβδομάδων, όμως στις 8 και 12 εβδομάδες δεν υπήρξε ουσιαστική διαφορά. 2.Το ΑΒΜ/Ρ-15 και ΑΒΜ έδωσαν προοδευτικά υψηλότερες τιμές νέου οστού στις 4,8 και 12 εβδομάδες, οι διαφορές όμως ήταν στατιστικά μη σημαντικές για το πρώτο, και στατιστικά σημαντικές για το δεύτερο. 3. Το ΑΒ έναντι των ΑΒΜ/Ρ-15 και ΑΒΜ έδωσε υψηλότερες τιμές νέου οστού που ήταν και στατιστικά σημαντικές στις 8 και 12 εβδομάδες. Ακόμη, το ΑΒ έδωσε προοδευτικά υψηλότερες τιμές νέου οστού στις 4,8 και 12 εβδομάδες που ήταν και στατιστικά σημαντικές. 4. Η προσθήκη μυελού των οστών δεν βελτίωσε την συμπεριφορά των ΑΒΜ/Ρ-15 και ΑΒΜ, ενώ για το ΑΒ έδωσε στατιστικά σημαντικές διαφορές στις 12 εβδομάδες.