Efecto de la matriz de beta-fosfato tricálcico con fibronectina en la reparación de defectos óseos críticos: estudio experimental del potencial de regeneración ósea y su aplicabilidad clínica

Abstract

Estudio experimental, prospectivo y controlado en el que se incluyeron 30 ratas Sprague-Dawley, machos adultos, ex-reproductivos, de 14 semanas de edad y peso entre 250 y 300 g. Los animales se distribuyeron de forma aleatoria a los grupos de estudio mediante una tabla de aleatorización y se recogieron datos en situación basal y a las 6 y 8 semanas de la colocación de los injertos. Se utilizó un defecto de tamaño crítico en la calota craneal de la rata, ya que se trata de un modelo estándar, ventajoso desde el punto de vista económico y adecuado para evaluar la formación ósea en defectos óseos craneales. Las trepanaciones craneales de 5 mms de diámetro se efectuaron en cada lado del cráneo y se les injertaba según la tabla de aleatorización β-FTC con o sin Fn en un lado y nada en el lado contralateral (control); siempre junto a una membrana de colágeno de bovino nativo para evitar el colapso del espacio por el rápido crecimiento del tejido blando. Todos los animales recibieron fluorocromos de oxitetraciclina una semana más tarde, además de 1 dosis de 10 mg/kg de calceina 1 día antes de la eutanasia ambas por via subcutánea, con el fin de estudiar las muestras mediante microscopia de fluorescencia. Los animales fueron sacrificados por exposición a CO2 a las 6 y 8 semanas tras la intervención quirúrgica en función del grupo al que fueron asignados aleatoriamente.

Se evaluó histomorfométricamente a las 6 y 8 semanas con microscopio óptico, cámara digital, lápiz óptico y análisis de la imagen por medición digitalizada con dos programas informáticos de su potencial regenerativo óseo en el área aumentada. Los análisis se efectuaron con el paquete estadístico R v3.12 (Development Core Team 2008). Se estableció un nivel de significación estadística de P < 0,05.

En los resultados destacamos que el tejido ganado (TG) en el área diana era significativamente mayor en los dos grupos de tratamiento que en los controles. No se observaron diferencias estadísticamente significativas entre ambos grupos de tratamiento activo, excepto en el tejido ganado global a las 8 semanas. En la comparación en mm2 entre los grupos β-FTC-Fn y β-FTC a las 8 semanas se observa una diferencia estadísticamente significativa a favor del grupo β-FTC-Fn. En el grupo de β-FTC-Fn, el porcentaje de TG, definido como la suma de matriz de hueso mineralitzada (MHM) y sustituto óseo (SO), mostraba un aumento significativo en el área diana a lo largo del estudio, en tanto que en el grupo de β-TCP sin Fn parecía estabilizarse a las 6 semanas, sin que se detectara ningún aumento significativo posterior. Los cambios en la regeneración ósea según los biomateriales utilizados para el relleno de los defectos y el tiempo de exposición, también indican un efecto más favorable para la matriz con Fn, ya que el porcentaje de MHM en el área diana continuaba aumentando de la semana 6 a la semana 8 hasta doblar su cifra mientras que la matriz sin fibronectina mantenía prácticamente el mismo valor. El uso de β-FTC recubierto con Fn mostró un efecto no significativo y levemente más efectivo que el ß-FTC sin Fn respecto al incremento del volumen de hueso regenerado en los defectos de tamaño crítico de calota de rata como modelo experimental, posiblemente permitiendo un proceso más eficiente de remodelado (mayor ganancia de tejido y mayor mineralización del tejido ganado a igualdad de tiempo).

No se encontraron diferencias claras entre β-FTC y β-FTC-Fn. Se necesitan estudios adicionales en que se extienda el período de seguimiento a más de 8 semanas o en períodos más cortos de 6 semanas para evaluar la capacidad osteogénica de β-FTC-Fn en la reconstrucción de defectos de calota de rata de tamaño crítico, así como estudiar la razón de crecimiento óseo de los defectos tratados mediante microscopio de fluorescencia.

OBJECTIVE: This histomorphometric study compared bone regeneration potential of beta-tricalcium phosphate with fibronectin (β-TCP-Fn) in critical-sized calvarial defects (CSDs) in rats to assess whether fibronectin (Fn) improved new bone formation. MATERIAL AND METHODS: CSDs were created in 30 adult male Sprague Dawley rats, which were divided into four groups according to the time of euthanasia (6 or 8 weeks [wks] of healing) and type of filling (β-TCP-Fn/6 wks, β-TCP/6 wks, β-TCP-Fn/8 wks, β-TCP/8 wks). The primary variables related to new bone formation were augmented area (AA) and gained tissue (GT) (sum of mineralized bone matrix [MBM] and bone substitute [BS]). Secondary variables were the diameter of the defect, MBM, non-mineralized tissue (NMT), and BS. RESULTS: A total of 29 rats and 58 histological samples were evaluated, 28 (48.3%) samples obtained at 6 wks and 30 (51.7%) at 8 wks, homogeneously distributed between right and left sides. Thirteen (22.4%) were treated with β-TCP-Fn, 16 (27.6%) with β-TCP and 29 (50%) were controls. At 8 wks, histomorphometric analysis showed significant differences in AA using β-TCP and β-TCP-Fn vs controls (P = 0.001 and P = 0.005, respectively). Bone turnover expressed as % within the target area was slightly higher but not statistically significant in the β-TCP-Fn than in β-TCP (MBM) at 6 wks vs 8 wks (P = 0.067 and P = 0.335, respectively). Finally, total GT area in mm2 was higher using β-TCP-Fn as compared to β-TCP (P = 0.044). CONCLUSIONS: β-TCP-Fn was slightly but non-significantly more effective than β-TCP without Fn for improving the volume of regenerated bone in CSDs of rats, possibly allowing a more efficient bone remodeling process. This effect however should continue being investigated.