Estudio de la diferenciación celular en la reparación de defectos óseos ortopédicos experimentales tratados con matriz ósea desmineralizada

Abstract

La matriz ósea desmineralizada (MOD) es utilizada para reparar pérdidas de hueso debido a su propiedad osteoinductiva. La osteoinducción responde a la proteína constitutiva de la matriz ósea, la bone morphogenetic protein-2 (BMP-2). El objetivo de la presente experiencia consistió en establecer los acontecimientos celulares que conducen a la reparación de los defectos mediante la inmunodetección de las proteínas (BMP-2), wingless int (WNT), Runx2, osteopontina (OPN) y osteocalcina (OC). Para la presente experiencia se procesó MOD por empleo de un protocolo modificado y estandarizado. El producto se caracterizó por microscopía óptica y electrónica e implante intramuscular. Se emplearon 35 conejos a los que se les realizó un defecto óseo ortopédico en uno de los radios. En 30 animales, grupo tratamiento (Gt), los defectos se rellenaron con MOD, mientras que los otros 5 conejos, grupo control (Gc), no recibieron tratamiento. A ambos grupos se les realizó evaluación radiológica a los 7, 15, 21, 30, 60 y 150 días y en igual período los animales del Gt fueron sacrificados para realizar estudios histológicos con técnicas de rutina e inmunodetección de BMP-2, WNT, Runx2, OPN y OC. Los preparados histológicos se fotografiaron y analizaron con un software para establecer la densidad óptica (DO) y densidad óptica integrada (DOI) de cada proteína y establecer el grado de participación de cada una de ellas en la proliferación y diferenciación celular que concluyó con la reparación de los defectos. Los resultados de las DO y DOI se analizaron con ANOVA y Test LSD de Fisher. Las partículas de MOD poseían forma cuadrangular, midieron 532,42 µm y conservaban la arquitectura histológica de las cortezas óseas. La evaluación radiológica mostró reparación completa entre los 30 y 60 días post-tratamiento solo en el Gc. Histológicamente se estableció que la reparación se realizó por osteoinducción mediante osificación transcondral. La proteína BMP-2 estimuló la diferenciación de las células mesenquimáticas (CM) que concurrieron, a la vez influyó en la expresión de WNT; ambas interactuaron para que se manifieste Runx2 que posibilitó la proliferación y diferenciación de las CM en condrocitos y transdiferenciaran en células osteoprogenitoras, preosteoblastos y osteoblastos. El análisis digital de las microfotografías de las inmunodetecciones estableció que BMP-2, WNT y Runx2 tuvieron participación significativa (p<0,05) entre los 15 y 21 días; OPN y OC también tuvieron especial intervención a los 15 y 21 días y luego a los 150 días. La MOD posee capacidad osteoinductiva pues posibilita la transdiferenciación del linaje celular óseo.

Demineralized bone matrix (DBM) is used to repair bone loss due to its osteoinductive property. The osteoinduction responds to the constitutive protein of bone matrix, the bone morphongenetic protein-2 (BMP-2). The aim of the present experience consisted in establishing the cellular events/occurrences that lead to the repair of the defects by means of immunodetection of the proteins (BMP-2), wingless int (WNT), Runx2, osteopontin (OPN) and osteocalcin (OC). For the present experience, DBM is processed by means of a modified and standardized protocol. The product is characterized by optic and electronic microscopy and intramuscular implant. A bone defect was caused in one of the radius of the 35 rabbits used in the experience. In 30 animals, the treatment group (TG), the defects were filled with DBM, while the other five rabbits, the control group (CG), did not receive treatment. Both groups were evaluated radiologically at 7, 15, 21, 30, 60 and 150 days, and in the same period, the animals of the TG were killed to perform histological studies with routine techniques and immunodetection of BMP-2, WNT, Runx2, OPN and OC. The histological slides were photographed and analysed with a software to establish the optic density (OD) and the integrated optic density (IOD) of each protein and to establish the degree of participation of each of them in the cellular proliferation and differentiation that concluded in the repair of the defects. The results of the OD and the IOD were analysed with ANOVA and Fisher LSD Test. The DBM particles had a quadrangular form, measured 532,42 µm and kept the histological architectures of the bone cortexes. The radiological evaluation showed complete repair between 30 and 60 days post-treatment of the CG. Histologically, it was established that the repair was realized by the osteoconduction through transcondral ossification. The BMP-2 protein stimulated the differentiation of the mesenchimatic cells (MC) that gathered, while it influenced in the expression of WNT. They both interacted to allow the manifestation of Runx2, which made possible the proliferation and differentiation of the CM into chondrocytes and transdifferentiation into osteoprogenitor cells, preosteoblasts and osteoblasts. The digital analysis of the microphotographs of the immunodetections established that BMP-2, WNT and Runx2 had significant participation (p<0,05) between days 15 and 21; OPN and OC also had a special intervention between days 15 and 21 and after day 150. The DBM has osteoinductive capacity as it makes the transdifferentiation of the bone cellular lineage possible.