1. Médico Contratado do Grupo do Quadril; Coordenador Técnico do Banco de Tecidos do HCPA; Mestre em Cirurgia pela UFRGS.
2. Médico do Grupo do Quadril e Banco de Tecidos do HCPA.
3. Estagiária do Banco de Tecidos do HCPA; Bolsista de Iniciação Científica.
4. Professor Adjunto do Departamento de Cirurgia da Faculdade de Medicina da UFRGS e Serviço de Ortopedia e Traumatologia do HCPA; Chefe do Grupo do Quadril.
Endereço para correspondência (Correspondence to): Rua Ramiro Barcelos, 2.350, Largo Zaccaro Faraco/Banco de Tecidos - 90035-003 - Porto Alegre, RS. Tel.:
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O enxerto ósseo homólogo tem sido utilizado como método de tratamento de várias afecções do esqueleto. Um importante fator limitante era o armazenamento de enxertos ósseos. Desde 1912, quando Albee iniciou o armazenamento de enxertos ósseos em locais refrigerados, esses têm sido fervidos, congelados ou conservados em solução anti-séptica(1,2). O desenvolvimento dessas técnicas progrediu gradualmente até que o United States Navy Tissue Bank, em 1951, utilizou enxerto ósseo homólogo em cirurgias ortopédicas reparativas(2).
Os enxertos ósseos podem ser autólogos, homólogos ou heterólogos. Enxerto autólogo provém do mesmo indivíduo; homólogo, de um indivíduo da mesma espécie do receptor; e heterólogo, de espécies diferentes(3). Os enxertos heterólogos, especialmente os de origem bovina, vêm sendo utilizados em razão da sua fácil obtenção e disponibilidade. O osso bovino possui composição química, porosidade, tamanho, forma e comportamento fisiológico durante a regeneração óssea semelhantes ao osso humano(4). Além dessas características, fornece estrutura de suporte, osteocondução e alto conteúdo de cálcio e fósforo, essenciais para a neoformação do tecido ósseo(5,6).
Existem basicamente duas maneiras de armazenamento dos enxertos ósseos em bancos de ossos: congelação profunda e liofilização. A esterilização é feita, preferencialmente, por autoclavagem ou irradiação(7,8).
Este estudo tem como objetivo verificar a capacidade de osteointegração e infiltrado inflamatório entre enxertos homólogo e heterólogo congelados e liofilizados em modelo animal.
MATERIAIS E MÉTODOS
Animais
No HCPA-UFRGS, 40 ratos adultos machos da raça Wistar (Rattus norvegicus), com cerca de 250-300g de peso, divididos em dois grupos aleatoriamente, foram submetidos à enxertia óssea na diáfise de ambos os fêmures. O grupo I recebeu enxerto ósseo heterólogo (congelado e liofilizado), enquanto o grupo II, enxerto ósseo homólogo (congelado e liofilizado). Cada grupo foi dividido em dois subgrupos, nos quais foram implantados, em cada animal, osso liofilizado no fêmur esquerdo e osso congelado no fêmur direito.
Enxertos
Os enxertos heterólogos foram obtidos pela retirada da cabeça femoral de doadores humanos submetidos à artroplastia total de quadril. Por sua vez, o enxerto ósseo heterólogo congelado foi obtido em sala cirúrgica, envolto em embalagens plásticas e mantido em congelação profunda a -80oC ate o momento da enxertia. O enxerto ósseo liofilizado foi obtido do Banco de Ossos do HCPA. A técnica de liofilização consistiu, basicamente, na retirada da umidade de osso, o qual deve ser previamente desengordurado, o que permite a sua estocagem por longos períodos(2).
Teoricamente, entre suas vantagens estão as diminuições da antigenicidade do enxerto e o menor risco de transmissão de doenças(9). A maior disponibilidade de tecido transplantável, pois é possível o uso de enxertos ósseos homólogos e heterólogos, é outra vantagem apontada(10). A praticidade do armazenamento e manuseio transoperatório (estocável em pacotes à temperatura ambiente por até quatro ou cinco anos), além da mínima alteração bioquímica, também são fatores relevantes(11). Os enxertos homólogos foram retirados da cabeça e côndilos femorais de ratos doadores, utilizados especificamente para esse fim.
Técnica
Os animais foram submetidos à anestesia geral inalatória com éter sulfúrico e tiopental sódico 0,03ml intraperitoneal e, após, à tricotomia de ambos os membros posteriores na face lateral da coxa. Foi realizada antibioticoterapia profilática na indução anestésica com 15.000UI de penicilina intramuscular. Procedeu-se à incisão na pele de aproximadamente 1,5cm na face lateral da coxa (figura 1), com posterior identificação e incisão da fascia lata.
O fêmur foi abordado através da divulsão entre os músculos reto lateral e bíceps da coxa (figura 2). Realizou-se perfuração do osso cortical da face lateral da diáfise do fêmur, em seu terço médio, com aproximadamente 5mm de extensão. Nessa fenestração óssea foram implantados os enxertos de osso liofilizado, à esquerda, e congelado, à direita. Procedeu-se, então, à aproximação dos músculos e à sutura da pele. Analgesia foi realizada com cloridrato de tramadol 0,3mg IM por 24h.
Avaliação da osteointegração e antigenicidade
Sete semanas após o procedimento, os animais foram sacrificados por meio de doses letais de éter inalatório. Após dissecção das diáfises femorais e randomização das peças, o material foi submetido a exame histopatológico de maneira cega por pesquisadores independentes. Com o objetivo de avaliar a neoformação óssea e intensidade do infiltrado inflamatório, utilizaram-se os seguintes critérios:
1) Quanto ao infiltrado inflamatório - presença de células como linfócitos, plasmócitos, macrófagos, neutrófilos e outras, quantificadas individualmente em quatro categorias (ausente, menos de cinco por campo, entre cinco e 10 por campo e mais de 10 por campo);
2) Quanto à osteointregação, foi verificada a presença ou não dos seguintes elementos histológicos: osso neoformado, fibrose e tecido ósseo necrótico.
Neste estudo, foi utilizado o teste de qui-quadrado (p > 0,05) para o calculo das variáveis lineares.
Esta pesquisa foi analisada e aprovada pela Comissão de Ética e Pesquisa do HCPA e baseia-se nas diretrizes para uso de modelos animais em experimentação do HCPA.
RESULTADOS
Não foi encontrado infiltrado inflamatório em nenhum dos cortes histológicos com enxerto ósseo heterólogo congelado (n = 12). Entre os animais com enxerto ósseo heterólogo liofilizado (n = 13), homólogo congelado (n = 19) e liofilizado (n = 16), foi encontrado infiltrado inflamatório em apenas uma das peças de cada um desses grupos analisados. Não houve diferença significativa (p > 0,05) entre os grupos no que concerne ao infiltrado inflamatório. No subgrupo que recebeu enxerto ósseo heterólogo congelado, 58,3% das peças apresentavam neoformação óssea, em 16,6% das peças havia presença de fibrose e, em 25% das peças, evidência de tecidos ósseo necrótico.
No que recebeu enxerto ósseo heterólogo liofilizado, foi observado em 46,1% das peças osso neoformado presente, fibrose em 38,4% das peças e, em 15,4% das peças, tecido ósseo necrótico. No subgrupo que recebeu enxerto ósseo homólogo congelado, foi evidenciada a presença de tecido ósseo neoformado em 42,1% das peças, fibrose em 31,6% das peças e tecido ósseo necrótico em 26,3% das peças. No subgrupo que recebeu enxerto ósseo homólogo liofilizado, em 37,5% das peças havia tecido ósseo neoformado; em 37,5% das peças, fibrose; e em 25% das peças, tecido ósseo necrótico.
Devido aos procedimentos, algumas peças sofreram fraturas, impossibilitando a realização da analise histopatológica, sendo excluídas do número total das amostras. Permaneceu, assim, um total de 60 fêmures para realização deste estudo.
DISCUSSÃO
A procedência do enxerto ósseo determina diferentes expectativas quanto ao desfecho do procedimento cirúrgico. Os enxertos autólogos, por exemplo, têm a vantagem de minimizar o risco de transmissão de doenças infecto-contagiosas(8). No entanto, exigem a invasão de uma estrutura sadia do paciente, ocasionam aumento da morbidade, tempo e magnitude do procedimento cirúrgico, prolongamento da recuperação pós-operatória, aumento do risco de fratura no sítio de doação, além de, em muitos casos, proporcionarem quantidade limitada de material(2,8).
Por sua vez, enxertos ósseos homólogos necessitam de armazenamento em banco de osso e carregam consigo maior risco de transmissão de doenças, quando comparados ao autólogo. São, em certos centros, de obtenção relativamente fácil, permitem estocagem por longos períodos, estão disponíveis em quantidades maiores que os enxertos autólogos e possibilitam menor tempo cirúrgico, com diminuição da perda sanguínea e morbidade(11). A utilização de enxerto heterólogo liofilizado mostrou-se como outra alternativa ao enxerto autólogo.
Outro fator importante é o método de preparo dos enxertos. A congelação profunda é um método prático, visto que necessita de poucos recursos, inclusive os financeiros. Como vantagem, cita-se a possível obtenção a partir de doadores vivos submetidos à artroplastia de joelho ou quadril e de cadáveres, ambos livres de doenças infecto-contagiosas.
A utilização no estudo de um grupo de animais que recebeu enxerto heterólogo congelado teve a finalidade de servir como padrão de controle, uma vez que era esperada uma reação inflamatória mais intensa, o que não ocorreu. Isso pode estar relacionado ao fato de o enxerto ter sido submetido ao congelamento profundo (-80oC), o que reduziria a sua anti-genicidade(12). Entretanto, a utilização de outro modelo experimental e o aperfeiçoamento da investigação anatomopatológica talvez possam modificar esses resultados.
Aproximadamente 10 a 15% das cirurgias ortopédicas realizadas nos Estados Unidos, a cada ano, envolvem algum tipo de enxertia óssea(2). Com isso, cada vez mais faz-se necessária a utilização de bancos de ossos, os quais otimizarão os procedimentos cirúrgicos(13).
CONCLUSÕES
Considerando-se os resultados obtidos no presente estudo quanto à capacidade de osteointegração e antigenicidade, a utilização de enxertos ósseos homólogos congelados e liofilizados e heterólogos liofilizados, embora necessitando de mais pesquisas, pode ser uma alternativa na correção de defeitos ósseos.
2. Duarte L.S., Schaeffer L.: Comparação da resistência à compressão de os-sos bovinos congelados e liofilizados. Rev Bras Eng Biomédica 16: 89-93, 2000.
3. Martinez A.S., Walker T.: Bone grafts. Vet Clin North Am 29: 1207-1209, 1999.
4. Stephan E.B., Jiang D., Lynch S., Bush P., Dziak R.: Anorganic bovine bone supports osteoblastic cell attachment and proliferation. J Periodontol 70: 364-369, 1999.
5. Damien C.J., Parsons J.R.: Bone graft and bone graft substitutes: a review of current technology and applications. J Appl Biomater 2: 187-208, 1991.
6. Oliveira R.C., Sicca C.M., Silva T.L., et al: Efeito da temperatura de desproteinização no preparo de osso cortical bovino microgranular. Avaliação microscopia da resposta celular em subcutâneo de ratos. Rev FOB 7: 85-93, 1999.
7. Hachiya Y., Sakai T., Narita Y., et al: Status of bone banks in Japan. Transplant Proc 31: 2032-2035, 1999.
8. Komender J., Malczewska H., Komender A.: Therapeutic effects of transplantation of lyophilized and radiation-sterilized allogenic bone. Clin Orthop 272: 38-49, 1991.
9. Kübler N., Reuther J., Kirchner T., Priessnitz B, Sebald W.: Osteoinductive, morphologic, and biomechanical properties of autolyzed, antigen-extract-ed, allogeneic human bone. J Oral Maxillofac Surg 51: 1346-1357, 1993.
10. Conrad E.U., Ericksen D.P., Temser A.F., Strong D.M., et al: The effects of freeze-drying and rehydration on cancellous bone. Clin Orthop 290: 279284, 1993.
11. Crenshaw A.H.: "Bone grafting". In: Campbell's operative orthopaedics. Missouri: Mosby Year Book, p. 12-22, 1991.
12. Jasty M., Harris W.H.: Total hip reconstruction using frozen femoral head allografts in patients with acetabular bone loss. Orthop Clin North Am 18: 291-299, 1987.
13. Vajaradul Y.: Bone banking in Thailand. Clin Orthop 323: 173-180, 1996.
