Partial load-bearing rabbit ulnar segmental defects are regenerated with biocompatible grafts with or without bone marrow-derived mesenchymal stem cells

Abstract

[LANGUAGE= "English"] BACKGROUND: The autologous bone grafts still have been used as the gold standard to initiate and facilitate bone healing in cases with bone defects. Because of some disadvantages of autologous bone grafts, the new biocomposite grafts have been researched. The purpose of the present study was to investigate whether the bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) loaded into a biocomposite scaffold enhance bone regeneration.

METHODS: In our study, a 10 mm osteoperiosteal segmental bone defect was created in the middle of the right and left ulnar bones of eight rabbits. The created defects were filled in the right ulnar bones of eight rabbits (Group I) with BM-MSCs loaded onto a bio-composite scaffold (Plexur PTM, Osteotech, Eatontown, NJ, USA) and in the other ulnar bones of the same rabbits (Group II) with only biocomposite graft. Radiographs of each forelimb were taken postoperatively at the end of the 6th week. Then, the rabbits were euthanized pharmacologically for histopathological evaluation.

RESULTS: Were scored using a modified Lane and Sandhu scoring system. All defects healed in both groups. Radiological and histo-logical total scores were slightly better in Group I, but statistical tests did not reveal any significant differences between the two groups at the end of the 6th week radiologically and histologically (p>0.05).

CONCLUSION: The results of our study demonstrated that in rabbit ulnar segmental bone defect model was obtained satisfactory regeneration with using biocomposite graft with or without BM-MSCs.

[LANGUAGE= "Turkish"] AMAÇ: Otolog kemik greftleri, kemik defekti olan olgularda kemik iyileşmesini başlatmak ve kolaylaştırmak için altın standart olarak hala kullanıl-maktadır. Otolog kemik greftlerinin bazı dezavantajları nedeniyle yeni biyokompozit greftler araştırılmıştır. Bu çalışmanın amacı, bir biyokompozit iskeleye yüklenen kemik iliğinden türetilen mezenkimal kök hücrelerin (BM-MSC’ler) kemik rejenerasyonunu artırıp artırmadığını araştırmaktı. GEREÇ VE YÖNTEM: Çalışmamızda sekiz adet tavşanın sağ ve sol ulnar kemiğin orta kısmında 10 mm’lik osteoperiosteal segmental kemik defekti oluşturuldu. Tavşanların sağ ulnar defektleri (Grup 1) bir biyokompozit iskeleye (Plexur PTM, Osteotech, Eatontown, NJ, ABD) yüklenmiş BM-MSC’ler ile tedavi edilirken, aynı tavşanların sol ulnar kemiklerine (grup II) sadece biyokompozit greft ile tedavi uygulandı. Altıncı haftanın sonunda ameliyat sonrası olarak her bir ön ayağın radyografileri çekildi. Daha sonra tavşanlara histopatolojik değerlendirme için farmakolojik olarak ötenazi yapıldı. Sonuçlar, modifiye Lane ve Sandhu puanlama sistemi kullanılarak puanlandı.

BULGULAR: Her iki grupta da tüm defektler iyileşti. Radyolojik ve histolojik toplam skorlar grup I’de daha iyiydi, ancak istatistiksel olarak altıncı haftanın sonunda radyolojik ve histolojik olarak iki grup arasında anlamlı bir farklılık gözlenmedi (p>0.05).

TARTIŞMA: Çalışmamızın sonuçları, tavşan ulnar segmental kemik defekt modelinin, BM-MSC’ler içeren veya içermeyen biyokompozit greft kullanılarak tatmin edici bir rejenerasyon elde edildiğini göstermiştir.

Alternate abstract:

BACKGROUND: The autologous bone grafts still have been used as the gold standard to initiate and facilitate bone healing in cases with bone defects. Because of some disadvantages of autologous bone grafts, the new biocomposite grafts have been researched. The purpose of the present study was to investigate whether the bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BM-MSCs) loaded into a biocomposite scaffold enhance bone regeneration.

METHODS: In our study, a 10 mm osteoperiosteal segmental bone defect was created in the middle of the right and left ulnar bones of eight rabbits. The created defects were filled in the right ulnar bones of eight rabbits (Group I) with BM-MSCs loaded onto a bio-composite scaffold (Plexur PTM, Osteotech, Eatontown, NJ, USA) and in the other ulnar bones of the same rabbits (Group II) with only biocomposite graft. Radiographs of each forelimb were taken postoperatively at the end of the 6th week. Then, the rabbits were euthanized pharmacologically for histopathological evaluation.

RESULTS: Were scored using a modified Lane and Sandhu scoring system. All defects healed in both groups. Radiological and histo-logical total scores were slightly better in Group I, but statistical tests did not reveal any significant differences between the two groups at the end of the 6th week radiologically and histologically (p>0.05).

CONCLUSION: The results of our study demonstrated that in rabbit ulnar segmental bone defect model was obtained satisfactory regeneration with using biocomposite graft with or without BM-MSCs.

Alternate abstract:

AMAÇ: Otolog kemik greftleri, kemik defekti olan olgularda kemik iyileşmesini başlatmak ve kolaylaştırmak için altın standart olarak hala kullanıl-maktadır. Otolog kemik greftlerinin bazı dezavantajları nedeniyle yeni biyokompozit greftler araştırılmıştır. Bu çalışmanın amacı, bir biyokompozit iskeleye yüklenen kemik iliğinden türetilen mezenkimal kök hücrelerin (BM-MSC’ler) kemik rejenerasyonunu artırıp artırmadığını araştırmaktı. GEREÇ VE YÖNTEM: Çalışmamızda sekiz adet tavşanın sağ ve sol ulnar kemiğin orta kısmında 10 mm’lik osteoperiosteal segmental kemik defekti oluşturuldu. Tavşanların sağ ulnar defektleri (Grup 1) bir biyokompozit iskeleye (Plexur PTM, Osteotech, Eatontown, NJ, ABD) yüklenmiş BM-MSC’ler ile tedavi edilirken, aynı tavşanların sol ulnar kemiklerine (grup II) sadece biyokompozit greft ile tedavi uygulandı. Altıncı haftanın sonunda ameliyat sonrası olarak her bir ön ayağın radyografileri çekildi. Daha sonra tavşanlara histopatolojik değerlendirme için farmakolojik olarak ötenazi yapıldı. Sonuçlar, modifiye Lane ve Sandhu puanlama sistemi kullanılarak puanlandı.

BULGULAR: Her iki grupta da tüm defektler iyileşti. Radyolojik ve histolojik toplam skorlar grup I’de daha iyiydi, ancak istatistiksel olarak altıncı haftanın sonunda radyolojik ve histolojik olarak iki grup arasında anlamlı bir farklılık gözlenmedi (p>0.05).

TARTIŞMA: Çalışmamızın sonuçları, tavşan ulnar segmental kemik defekt modelinin, BM-MSC’ler içeren veya içermeyen biyokompozit greft kullanılarak tatmin edici bir rejenerasyon elde edildiğini göstermiştir.