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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE MEDICINA DIVISION DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN SECRETARÍA DE SALUD HOSPITAL GENERAL “DR. MANUEL GEA GONZÁLEZ” ESTANDARIZACIÓN DE MODELO EXPERIMENTAL PORCINO PARA DEFECTOS ÓSEOS MAXILARES TRABAJO DE INVESTIGACIÓN QUE PRESENTA EL DR. ALEXANDRO FERNANDO AGUILERA SALGADO PARA OBTENER EL DIPLOMA DE LA ESPECIALIDAD EN CIRUGÍA PLÁSTICA Y RECONSTRUCTIVA ASESOR DE TESIS: DRA. MARCIA ROSARIO PÉREZ DOSAL NO. DE REGISTRO: 05-80-2012 MÉXICO D.F, 25 DE JULIO 2014 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. Agradecimientos En primer lugar a Dios, por darme lo oportunidad de estar aquí, de aprender, de conocer gente muy importante a lo largo de mi vida y por permitirme desarrollarme al máximo como ser humano y como profesionista. A mis padres, quienes siempre han creído en mi, por apoyarme toda la vida, por hacer de mi la persona y el hombre que soy, y por caminar junto a mi siempre, los amo con todo mi corazón. A mi hermana, quien es mi mejor amiga, mi confidente, mi gran apoyo en la vida, por siempre estar a mi lado, por escucharme, darme consejos, hacerme reir, por vivir a mi lado y por ser un gran ser humano, te amo anita. A Beto, mi segundo hermano, quien la vida puso en mi camino en momentos muy difíciles para mi, que nunca ha dejado de estar a mi lado y será mi abogado de cabecera por siempre. A Tania, quien ha caminado junto a mi gran parte de esta aventura por Cirugía Plástica y ha sido siempre un gran apoyo en mi carrera y en mi vida personal, muchas gracias por todo chaparra te amo. A mis mejores amigos, Navo, Jaime, Toro y en especial a Juan por dejarme operarlo. Los quiero mucho amigos gracias por todos los momentos que pasamos juntos y por siempre estar a mi lado. Al Maestro Fernando Ortiz Monasterio y al Dr. Fernando Molina Montalva por darme la oportunidad de entrar a ésta gran escuela, por transmitirme un poco de sus conocimientos y por hacer de mi sueño una realidad. Al Dr. Javier López Mendoza por sus enseñanzas, por ayudarme y apoyarme siempre y por su amistad, gracias por todo Doc. Finalmente, pero no menos importante, a la Dra. Marcia Pérez Dosal, por siempre creer en mí desde el primer día que pisé éste hospital, por sus enseñanzas y su dedicación y por ser una triunfadora siempre, la quiero mucho Dra. 3 Este trabajo fue realizado en la División de Cirugía Plástica y Reconstructiva, la UMEDETEC, el Servicio de Radiología e Imagen y el Departamento de Anatomía Patológica del Hospital General “Dr. Manuel Gea González”, bajo la Dirección de la Dra. Marcia Rosario Pérez Dosal. Con la colaboración de Departamento de Producción Porcina de la Facultad de Veterinaria (UNAM), del Laboratorio de Biotecnología (CENIAQ), la Unidad de Ingeniería de Tejidos, Terapia Celular y Medicina Regenerativa y los laboratorios de del Instituto Nacional de Rehabilitación. 4 Este trabajo de Tesis con No. 05-80-2012, presentado por el alumno Alexandro Fernando Aguilera Salgado se presenta en forma con visto bueno por la Tutora principal de la Tesis Dra. Marcia Rosario Pérez Dosal, con fecha del 25 Julio de 2014 para su impresión final. Tutor principal Dra. Marcia Rosario Pérez Dosal 5 Colaboradores Dr. Florencio de la Concha Bermejillo Encargado de la Unidad de Medicina Experimental y Desarrollo Tecnológico (UMEDETEC) / Hospital General “Dr. Manuel Gea González” Dr. José Luis Villalobos Juárez Jefe de Servicio de Radiología e Imagen / Hospital General “Dr. Manuel Gea González” Dra. Sara Paraguirre Martínez Jefe de División de Anatomía Patológica / Hospital General “Dr. Manuel Gea González” DC. José Iván Sánchez Betancourt Jefe del Departamento de Producción Porcina de la Facultad de Veterinaria Universidad Nacional Autónoma de México. Dra. María Cristina Velasquillo Martínez Jefa del Laboratorio de Biotecnología del Centro Nacional de Investigación y Atención de Quemados (CENIAQ) / Instituto Nacional de Rehabilitación. MCB. Valentín Martínez López Biólogo Adscrito a la Unidad de Ingeniería de Tejidos, Terapia Celular y Medicina Regenerativa / Instituto Nacional de Rehabilitación. Dra. María Elisa Vega Memije HOSPITAL GENERAL J~NUEL GEA GONZAlEZ __ ~~---E-__ ~~~~uaO'RECCfOH DE INVESTlf;ACION nzález" Dr. Antonio fuente del Campo Jefe de la División de Ir l ' lástica y Recon stru ctiva \ \ \ Dra. Marcia Rosa rio Pérez Dosal G6rr... HOSPITAL GENERAl '" aDR. MANUEL GEA GONZÁLEZ· DIRECCiÓN DE ENSEÑANZA E INVESTIGACiÓN Médico Adscrito y Jefa de la Clinica de Labio y Paladar Hendido del Hospital General "Dr. Manuel Gea González' 6 7 ÍNDICE RESUMEN________________________________________________________ 8 ABSTRACT _______________________________________________________10 INTRODUCCIÓN___________________________________________________12 MATERIALES Y MÉTODO___________________________________________15 RESULTADOS ___________________________________________________20 DISCUSIÓN _____________________________________________________ 38 CONCLUSIONES _________________________________________________40 BIBLIOGRAFÍA ___________________________________________________41 8 RESUMEN Estandarización de un modelo experimental porcino para defectos óseos maxilares. INTRODUCCIÓN: Existen múltiples patologías que se caracterizan por tener defectos óseos en las cuales se hace indispensable contar con una fuente eficaz e ilimitada de tejido óseo para instaurar un tratamiento reconstructivo adecuado. En la literatura encontramos algunos modelos experimentales que no han tenido una estandarización adecuada que les permita evaluar adecuadamente su intervención. Este proyecto forma parte de una línea de investigación que tiene la finalidad de desarrollar un implante óseo mediante técnicas de ingeniería de tejidos. Presentamos la primera etapa, que consiste en estandarizar un modelo experimental en crecimiento. MATERIAL Y MÉTODOS: Se incluyeron 8 cerdos criollos sanos, destetados, de entre 3 y 6 semanas de vida, con un peso mayor a 5kg y de ambos sexos. 5 hembras y 3 machos. En cada cerdo se realizaron 4 defectos óseos, dos en la región maxilar y dos en la región mandibular tomando como referencia la emergencia del canino. Se midió el alto, ancho y espesor de cada defecto con un compás quirúrgico. Posterior a la cirugía se les realizó una TAC de cráneo con reconstrucción tridimensional, midiendo los mismos valores. Para evaluar el grado de regeneración lograda y los volúmenes residuales, a las 8 semanas de seguimiento se realizó una nueva TAC de cráneo midiendo los mismos parámetros. Finalmente se analizaron clínicamente los defectos en cada cerdo posterior a someterse a eutanasia. En esta etapa, se tomaron muestras del tejido regenerado para su análisis morfológico, histológico, bioquímico, y molecular. Para evaluar la reproductibilidadde la técnica, se utilizó el coeficiente de correlación intraclase, y para la correlación entre las evaluaciones clínicas y tomográficas, utilizamos el coeficiente de correlación de Pearson. RESULTADOS: Se realizaron un total de 32 defectos óseos de las siguientes dimensiones: 5x5x5mm en la región mandibular derecha, 10x5x5mm en la región mandibular izquierda, 9 10x10x5mm en la región maxilar derecha y de 10x10x7mm en la región maxilar izquierda. Se encontró una alta reproducibilidad en la medición clínica y topográfica del tamaño de los defectos óseos, con altos coeficientes de correlación intraclase. Después de 8 semanas encontramos un alto porcentaje de regeneración ósea en todos los defectos, realizando la caracterización del tejido regenerado mediante microscopía electrónica, tinción de hematoxilina y eosina y de von Kossa, análisis de componentes orgánicos, y PCR obteniendo datos compatibles con tejido óseo. CONCLUSIONES: • Nuestro proyecto nos permitió la estandarización de la técnica quirúrgica para crear defectos óseos maxilares en el modelo porcino, con buena reproducibilidad, con bajo tiempo quirúrgico y sin complicaciones en la zona. • Evaluamos la regeneración ósea en 32 defectos de forma clínica y radiológica, encontrando buena correlación, lo cual hace a la tomografía un buen método para evaluar la progresión del tamaño de los defectos. • Realizamos la caracterización histológica del tejido óseo regenerado mediante tinciones específicas; al igual que la morfología de superficie mediante microscopía electrónica. • Realizamos la caracterización molecular, encontrando expresión de RUNX2, osteopontina, osteocalcina y fosfatasa alcalina. • Aportamos nueva información sobre el análisis de componentes orgánicos del hueso porcino regenerado y el hueso sano; información relevante que aporta parámetros basales de comparación para futuras investigaciones en regeneración ósea. • No logramos obtener un tamaño crítico de defecto óseo en donde la regeneración sea mínima. Estamos estudiando el mismo fenómeno en defectos más grandes buscando una regeneración ósea menor al 20%. PALABRAS CLAVE: Regeneración ósea, modelo porcino en crecimiento, tamaño de defecto crítico, defectos óseos mandibulares y maxilares. 10 ABSTRACT Standardization of a porcine experimental model for osseous maxillary defects. BACKGROUND: There are multiple pathologies that are characterized for having osseous defects, in which is mandatory to have an unlimited and reliable source of osseous tissue in order to establish an adequate reconstructive treatment. There are some articles published regarding experimental models, which have not had an appropriate standardization, which may allow them to correctly evaluate their intervention. This project is part of an investigation line with the final objective to develop an osseous implant using tissue-engineering techniques. We present the first stage, where we standardize an experimental model in growing age. STUDY DESIGN: Experimental, Analytic, Longitudinal, Prospective. METHODS: The study included 8 healthy Creole pigs, weaned, of 3 to 6 weeks of life, with a weight above 5kg and of both genders. 5 females and 3 males. In each pig, we realized 4 osseous defects, two in the maxillary region, and two more in the mandible, taking as a reference the canine. We measured width, thickness and length of each defect with a surgical compass. After the surgery, a head CT scan with 3D reconstruction was performed, measuring the same values. In order to evaluate the degree of regeneration achieved and the residual volumes, 8 weeks following the surgery, a new head CT scan with 3D reconstruction was performed. Finally we analyzed clinically the defects in each pig after being euthanized. At this stage, we took samples of the regenerated tissue for its morphologic, histological, biochemical and molecular analysis. To evaluate the reproducibility of this technique, we used the intraclass correlation coefficient, and for the correlation between the clinical and tomographic evaluations, we used the Pearson coefficient correlation. 11 RESULTS: A total of 32 osseous defects were made with the following dimensions: 5x5x5mm in the right mandible, 10x5x5mm in the left mandible, 10x10x5mm in the right maxillary region, and 10x10x7mm in the left maxillary region. We found a high reproducibility in the clinical and tomographic measure of the size of the defects, with high interclass correlation coefficients. After 8 weeks, we found a high percentage of osseous regeneration in all of the defects. We achieved the characterization of the regenerated tissue using electronic microscopy, hematoxylin and eosin stain, von Kossa stain, organic component analysis, and PCR, obtaining values that are similar to osseous tissue. CONCLUSIONS: • Our project allowed us the standardization of the surgical technique to create maxillary osseous defects in the porcine model, with good reproducibility, with low surgical times and without complications in the zone. • We evaluated the osseous regeneration in 32 defects through clinical and radiological studies, finding a good correlation, which makes the CT scan an adequate method to evaluate the progression of the size of the defects. • We made the histological characterization of the regenerated osseous tissue using specific stains; the surface morphology through electronic microscopy. • We made the molecular characterization, finding expression of RUNX2, osteopontine, osteocalcine and alkaline phosphatase. • We brought new information about the analysis of organic components of the regenerated porcine bone and the healthy bone; this is relevant information that demonstrated new basal parameters of comparison for future investigations in osseous regeneration. • We did not obtain a critical size of the osseous defect in which the regeneration is minimum. We are studying the same phenomena in larger defects looking for an osseous regeneration below 20% KEY WORDS: Osseous regeneration, growing age porcine model, critical size defect, maxillary and mandible osseous defects. 12 INTRODUCCIÓN Los injertos óseos son ampliamente usados para resolver deficiencias de tejido. El material más comúnmente empleado para este problema es el hueso esponjoso autólogo (tomado de la cresta ilíaca, mentón o tibia); dado sus características: rigidez, resistencia mecánica y a la interfase con la zona receptora, requiriendo para ello estabilidad en las partes que lo rodean y vascularidad. La toma del injerto de hueso es un procedimiento asociado con múltiples complicaciones, constituyendo una fuente limitada de material óseo, dependiente del defecto óseo a reconstruir. La regeneración tisular es la respuesta que consigue la restitución al integrum del tejido perdido tras un trauma, a diferencia de la reparación, donde el tejido que se forma es un tejido cicatrizal, con características diferentes al original (morfométricas, histológicas y moleculares). En este sentido el hueso es el único tejido del organismo, a excepción del tejido embrionario, que se restituye totalmente tras una lesión. La regeneración ósea origina una respuesta en la que están involucrados los vasos sanguíneos, las células y la matriz extracelular. Los modelos experimentales donde se han probado intervenciones para evaluar regeneración ósea han sido descritos en las siguientes especies: roedores, conejos, cabras, ovejas, gorilas, chimpances, perros y cerdos. Las dos últimas son especies mayores y han sido preferidas por el manejo requerido para su especie y costo. En cuanto a defectos óseos mandibulares y regeneración ósea, Liu y Zheng han propuesto modelos experimentales porcinos para evaluar la eficacia de la aplicaciónde células madre encontrando buenos resultados en cuanto a regeneración ósea. El problema metodológico de ambos estudios es que no se estandarizó el modelo experimental antes de aplicar la intervención. Las dimensiones de los defectos óseos creados en la mandíbula fueron arbitrarios, de manera que, el éxito de la intervención pudo haber sido atribuido a los mecanismos propios del huésped que favorecieron la regeneración ósea espontánea. Ruehe demuestra en un modelo animal porcino para investigación de regeneración ósea que los defectos 13 mandibulares de 10.1cm3, 4.2cm3 y 1.9cm3 presentan regeneración ósea del 85.5%, 87% y 57% respectivamente a las 8 semanas después de realizados, por lo que pone en duda el concepto de que el defecto de tamaño crítico para regeneración ósea, establecido en modelos craneales, sea de 5cm3. Schlegel propuso un modelo experimental en cerdos adultos con defectos mandibulares monocorticales de 10x10x10m, no encontrando regeneración completa a las 8 semanas. Debido a que nosotros deseamos como objetivo final (fase III de este proyecto) evaluar la eficacia y seguridad de un implante ostegénico en un modelo experimental porcino “en crecimiento” y no adulto, requerimos de la estandarización del modelo y la determinación del defecto de tamaño crítico en cerdos recién destetados (3 a 6 semanas de edad). Por otra parte NO hay información existente en la literatura que hable del tamaño del defecto crítico necesario para que no haya regeneración ósea en defectos óseos maxilares. La información existente se encuentra publicada para defectos óseos craneales y mandibulares con resultados divergentes en cuanto a dimensión y volumen de los defectos. El Hospital General “Dr. Manuel Gea González” es un centro nacional de referencia para el tratamiento de niños con labio y paladar hendido, que se caracterizan por tener defectos óseos maxilares que requerirán de tratamiento en algún momento de su vida, procedimiento conocido como injerto óseo alveolar. La cantidad de tejido requerido para ese procedimiento depende directamente del tamaño de la fisura y si el problema es bilateral o unilateral. Actualmente las zonas donadoras disponibles son cresta iliaca, tabla externa del cráneo, mentón, costilla y menos preferidas tibia y radio; todas ellas asociadas con morbilidad. Otros problemas congénitos que requieren de empleo de injertos óseos son: Treacher Collins y fisuras faciales. Otros problemas graves que ocasionan falta de tejido óseo son causados por trauma y cáncer, requiriendo que el cirujano plástico disponga de sustitutos óseos cuando estos defectos son de grandes dimensiones y de opciones reconstructivas con colgajos locales y microquirúrgicos. 14 Este proyecto forma parte de una línea de investigación que tiene la finalidad de desarrollar un implante óseo mediante técnicas de ingeniería de tejidos y que permitirá la reconstrucción de defectos óseos maxilares con mínima morbilidad y con una zona donadora no visible; la primera etapa consiste en estandarizar un modelo experimental en crecimiento, donde se puedan obtener las dimensiones mínimas necesarias para que un defecto óseo NO se regenere por sí solo. Obtener un modelo experimental estandarizado favorecerá realizar estudios experimentales donde puedan compararse distintos tipo de sustitutos óseos. El elegir un modelo experimental en una especie mayor como el cerdo permite comparaciones indirectas y ascensos más rápidos para estudios pre-clínicos en el campo de la cirugía craneofacial, cirugía maxilofacial, odontología y oncología. Es un proyecto innovador debido a que no se ha cuestionado cuál es el tamaño de defecto óseo crítico en la región maxilar y mandibular antes de probar la efectividad de cualquier sustito óseo. 15 MATERIALES Y MÉTODO Se realizó un estudio experimental, analítico, prospectivo, y longitudinal, con el objetivo de realizar la estandarización de la técnica quirúrgica para obtener defectos óseos maxilares reproducibles. Nuestra población objetivo incluyó un modelo animal porcino, siendo la población elegible, cerdos de la especie criolla (cerdo blanco). en un periodo comprendido entre noviembre y diciembre del 2012. Tamaño de la muestra En los estudios donde se reportan modelos experimentales porcinos, solamente se han realizado defectos mandibulares y no maxilares para probar distintas intervenciones y han reportado sus resultados con un tamaño de muestra máximo de 6 cerdos debido a la complejidad del manejo de esta especie y el seguimiento a largo plazo. La determinación del defecto crítico en región maxilar o mandibular no se ha evaluado por lo que no tenemos un referente para realizar el cálculo del tamaño de muestra (media, diferencia de medias, desviación estándar, etc.). Esta etapa del proyecto es un estudio piloto para estandarización de un modelo experimental; si bien, podría optarse por una muestra por conveniencia, decidimos calcular un tamaño de muestra en base a la reproducibilidad del procedimiento quirúrgico, pues nuestro objetivo más relevante es la estandarización de una técnica. Así, si deseamos detectar un Coeficiente de correlación de 0.950, con un nivel de confianza del 99.0%, una potencia de prueba del 90%, con error alfa del 1% y una hipótesis a 2 colas, requerimos un tamaño de la muestra de 8 casos. Se eligieron cerdos criollos, provenientes de una sola camada, destetados, de entre 3 y 6 semanas de vida, con un peso peso mayor a 5kg, sanos y de ambos sexos. Se excluyeron aquellos con un antecedente quirúrgico previo o con instrumentación en el sitio de manipulación. Se eliminaron aquellos con alguna enfermedad que requiera de aplicación de medicamentos inmunosupresores o alguno otro que retrase la cicatrización durante el periodo de seguimiento y los que sufieron muerte no relacionada con el procedimiento realizado. 16 Descripción de procedimientos Los animales fueron donados por el Departamento de Producción Porcina de la Facultad de Veterinaria de la UNAM y fueron manejados conforme a la NOM-062- ZOO-1999. Los animales contaron con un periodo de cuarentena y adaptación antes de ser utilizados, durante el cual se valoró su estado de salud, se aplicó tratamiento antiparasitario para endoparásitos y ectoparásitos. A su llegada al bioterio de la UMEDETEC se les proporcionó libre acceso a agua potable diariamente y una dieta que reunía los requerimientos nutricionales de la especie (Criacerdina de la marca Purina) y fueron alojados en jaulas colectivas. En la primera etapa los procedimientos se realizaron en el siguiente orden: 1. Realización de los defectos óseos maxilares en Bioterio de la UMEDETEC. A las 4 semanas de vida se realizaron 4 defectos maxilares en cada modelo animal con las siguientes dimensiones: • A: 5x5x5mm en la región maxilar derecha. • B: 10x10x5mm en la región maxilar izquierda. • C: 10x10x10mm en la región mandibular derecha. • D: 15x15x10mm en la región mandibular izquierda. Manejo Anestésico Se dió un ayuno de 12 horas previo a la cirugía. Los animales fueron inducidos con una combinación de tiletamina zolazepam a dosis de 4.4mg/kg vía intramuscular, xilazina a 2.2mg/kg vía intramuscular y ketamina a dosis de 2.2mg/kg via intramuscular; y anestesiados con Isoflurono líquido inhalado (1.5-2%) mezclado con oxígeno puro (100%) y mantenido con este durante el procedimiento quirúrgico. Procedimiento Quirúrgico Se realizó en quirófano bajo condiciones de esterilidad obligatorias en la UMEDETEC del Hospital General “Dr. Manuel Gea González”. Previa asepsia y antisepsia de la cavidad oral con isodine, se realizaron 2 incisiones vestibulares: una superior y otra inferior. Mediante disección subperióstica se disecó la cara anterior del maxilarsuperior y la cara anterior de la mandíbula. El punto de referencia para 17 los 4 defectos fue la raíz dental del canino, a partir de esta, los defectos óseos se realizaron 5mm por arriba (en el caso de la región maxilar) y 5mm por debajo (en el caso de la región mandibular) y con las dimensiones arriba descritas, mediante osteotomías con cincel y martillo. Se vigiló el postoperatorio inmediato en las salas de recuperación y el tardío en las aulas, donde el cerdo permaneció aislado durante los primeros 4 días. Posteriormente se regresó a su hábitat habitual. Analgesia postquirúrgica Los cerditos recibieron analgesia en el postoperatorio inmediato con meglubina de flunixin a dosis de 2.0-2.2mg/kg/peso por vía intravenosa, y subcutánea durante los primeros 3 días después de la cirugía. Antibiótico postquirúrgico Los cerditos recibieron como antibiótico profiláctico amoxicilina a dosis de 7mg/Kg/peso durante 5 dias después de realizado el procedimiento quirúrgico. 2. Tomografía Axial Computada de cráneo del modelo porcino para evaluar la anatomía de la región maxilar y mandibular Los cerditos fueron transportados de la Unidad de Bioterio (UMEDETEC) al departamento de Radiología dentro del mismo hospital durante el postoperatorio inmediato. Durante el transporte y el procedimiento de tomografía, los animales fueron tranquilizados con 2.2 mg/kg xilacina vía intramuscular. El estudio se realizó en el Departamento de Radiología del Hospital General “Dr. Manuel Gea González” con el Equipo de Tomografía Computada de 64 detectores marca SIEMENS Modelo sensation 64®. Al finalizar el procedimiento los animales fueron trasladados al bioterio de la UMEDETEC para su recuperación postoperatoria. Al tolerar la vía oral se les proporcionó libre acceso a agua potable diariamente y una dieta que reunía los requerimientos nutricionales de la especie (Criacerdina de la marca Purina) y fueron alojados en jaulas colectivas durante 24hrs. Posterior a ello fueron trasladados al Departamento de Producción Porcina de la Facultad de Veterinaria de la UNAM. 18 3. Seguimiento Clínico: Estancia en el Departamento de Producción Porcina de la Facultad de Veterinaria de la UNAM. Los cerditos recibieron cuidados y atención en un área reservada en la Facultad de Medicina durante 8 semanas, tiempo en el que otros estudios han evaluado defectos óseos mandibulares en modelos experimentales porcinos. Descripción cualitativa sobre el manejo de los animales Todos los investigadores, académicos, técnicos y estudiantes que realizan proyectos que involucren animales, deben basarse y cumplir con la Norma Oficial Mexicana (NOM-062-ZOO-1999), sobre las Especificaciones Técnicas para la Producción, Cuidado y Uso de los Animales de Laboratorio. 4. Evaluaciones finales antes del sacrificio Los cerdos fueron transportados de la Facultad de Veterinaria de la UNAM a la Unidad de Bioterio (UMEDETEC) donde fueron tranquilizados con 2.2 mg/kg xilacina vía intramuscular, y transportados al departamento de Radiología dentro del mismo hospital, donde fueron sometidos a una segunda tomografía con las mismas especificaciones. Posteriormente fueron conducidos a la unidad de bioterio del UMEDETEC y fueron sometidos a eutanasia. 5. Eutanasia del modelo experimental Al término del seguimiento los animales fueron sacrificados mediante una sobredosis de pentobarbital sódico (90-210 mg/kg). Los cadáveres fueron manejados conforme a la NOM-087-ECOL-SSA1, depositados en bolsas color amarillo y trasladados al Depósito Temporal de Desechos del hospital para su posterior incineración. Las cabezas fueron preservadas para sus análisis histopatológico y caracterización bioquímica, siendo transladadas al Departamento de Patología del “Hospital General Dr. Manuel Gea González”. 6. Análisis morfométrico, histopatológico y caracterización molecular La morfología del defecto óseo se evaluó mediante microscopia electrónica, la cual permitió evaluar la presencia o no de espículas óseas en los defectos maxilares. 19 El análisis histológico se realizaó mediante la tinción de hematoxilina-eosina (para identificar la presencia de osteoblastos y matriz extracelular) y la tinción de von Kossa (para identificar la matriz ósea mineralizada). La caracterización bioquímica del tejido regenerado se realizó mediante difracción de rayos X para evaluar la presencia de depósitos de fosfato y calcio, los cuales forman los cristales de hidroxiapatita, y los microminerales que se determinaron fueron Na, Fe, Zn, y Mg. La caracterización molecular del tejido regenerado se realizó mediante PCR para determinar diversos genes, proteínas y enzimas, entre los cuales encontramos el RUNX2, osteopontina, y fosfatasa alcalina Validación de Datos Las variables peso, edad, diferencia clínica y tomográfica de volúmenes inicial y final de los defectos óseos y regeneración ósea serán reportadas mediante estadística descriptiva, empleando frecuencias para variables categóricas media como medida de tendencia central y desviación estándar como medida de dispersión. Para evaluar la reproducibilidad de la técnica utilizaremos la variable diferencia clínica de volúmenes inicial y final de los defectos óseos, calcularemos el coeficiente de correlación intraclase y el coeficiente de correlación de Pearson. 20 RESULTADOS El plan preoperatorio era realizar en el modelo porcino cuatro defectos óseos maxilares con las siguientes dimensiones y distribución de los defectos: • A: 5x5x5mm en la región maxilar derecha. • B: 10x10x5mm en la región maxilar izquierda. • C: 10x10x10mm en la región mandibular derecha. • D: 15x15x10mm en la región mandibular izquierda. Dichas dimensiones se basaron en la revisión de la literatura donde se recomendaban realizar defectos óseos de dimensiones iguales al defecto B y C en cerdos maduros (doble de edad que los nuestros y pesos mayores a 20Kg). Nuestro modelo porcino tenía la cualidad de ser cerdos recién destetados (4 semanas de edad) con peso alrededor de los 10Kg. Debido a lo anterior decidimos realizar un tamaño menor al defecto B (defecto A) y uno mayor al defecto C (defecto D) así cubriríamos los espectros de dimensiones descritas. Realizamos una tomografía axial y reconstrucción tridimensional de la cabeza de un cerdito antes de realizar los procedimientos quirúrgicos, para realizar la planeación preoperatoria, evaluar la anatomía del maxilar superior e inferior en cerdos de 1 mes de vida y si el tamaño de los defectos propuesto podría realizarse en el modelo experimental. (Figura 1) !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) RESULTADOS El plan preoperatorio era realizar en el modelo porcino cuatro defectos óseos maxilares con las siguientes dimensiones y distribución de los defectos: A- 5 x 5 x 5 mm en la región maxilar derecha B- 10 x 10 x 5 mm en la región maxilar izquierda C- 10 x 10 x 10 mm en la región mandibular derecha D- 15 x 15 x 10 mm en la región mandibular izquierda Dichas dimensiones se basaron en la revisión de la literatura donde se recomendaban realizar defectos óseos de dimensiones iguales al defecto B y C en cerdos maduros (doble de edad que los nuestros y pesos mayores a 20Kg). Nuestro modelo porcino tenía la cualidad de ser cerdos recién destetados (4 semanas de edad) con peso alrededor de los 10Kg. Debido a lo anterior decidimos realizar un tamaño menor al defecto B (defecto A) y uno mayor al defecto C (defecto D) así cubriríamos los espectros de dimensiones descritas. Realizamos una tomografía axial y reconstrucción tridimensional de la cabeza de un cerdito antes de realizar los procedimientos quirúrgicos, para realizar la planeación preoperatoria, evaluar la anatomía del maxilar superior e inferior en cerdos de 1 mes de vida y si el tamaño de losdefectos propuesto podría realizarse en el modelo experimental. (Figura 1. Tomografía axial con reconstrucción tridimensional en la cabeza del cerdo) <Anexo 4> Figura 1. Tomografía axial con reconstrucción tridimensional 21 Encontramos que los cerditos tenían una profundidad menor a 10mm, siendo de 7mm en las cuatro regiones maxilares, por tanto, se modificaron las dimensiones propuestas en cada defecto, distribuyéndose de la siguiente manera: • A: 5x5x5mm en la región maxilar derecha (0.125cm3). • B: 10x10x5mm en la región maxilar izquierda (0.25cm3). • C: 10x10x10mm en la región mandibular derecha (0.50cm3). • D: 15x15x10mm en la región mandibular izquierda (0.70cm3). Se incluyeron 8 cerdos criollos, de 4 semanas de edad, destetados y con un peso promedio de: 13.13 ± 3.04kg (IC95% 11.68-14.57). La selección aleatoria entre las dos camadas (20 cerdos) permitió la inclusión de 5 hembras (62.5%) y 3 machos (37.5%), misma relación hembra : macho de 0.6 como se apreciaba en los 20 cerdos de la población elegible. Se realizaron 32 defectos óseos (4 en cado cerdo) distribuidos de la siguiente manera de acuerdo al sexo: !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Encontramos que los cerditos tenían una profundidad menor a 10mm, siendo de 7mm en las cuatro regiones maxilares, por tanto, se modificaron las dimensiones propuestas en cada defecto, distribuyéndose de la siguiente manera: A- 5 x 5 x 5 mm en la región maxilar derecha (0.125cm3) B- 10 x 5 x 5 mm en la región maxilar izquierda (0.25cm3) C- 10 x 10 x 5 mm en la región mandibular derecha (0.50cm3) D- 10 x 10 x 7 mm en la región mandibular izquierda (0.70cm3) Se incluyeron 8 cerdos criollos, de 4 semanas de edad, destetados y con un peso promedio de: 13.13+3.04 Kg (IC95% 11.68-14.57) . La selección aleatoria entre las dos camadas (20 cerdos) permitió la inclusión de 5 hembras (62.5%) y 3 machos (37.5%), misma relación hembra:macho de 0.6 como se apreciaba en los 20 cerdos de la población elegible. Se realizaron 32 defectos óseos (4 en cado cerdo) distribuidos de la siguiente manera de acuerdo al sexo: 22 En cuanto a la estandarización de la técnica quirúrgica, se realizaron un total de 32 defectos óseos de las siguientes dimensiones: • A: 5x5x5mm en la región maxilar derecha (0.125cm3). • B: 10x10x5mm en la región maxilar izquierda (0.25cm3). • C: 10x10x10mm en la región mandibular derecha (0.50cm3). • D: 15x15x10mm en la región mandibular izquierda (0.70cm3). !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) En cuanto a la estandarización de la técnica quirúrgica, se realizaron un total de 32 defectos óseos de las siguientes dimensiones: A- 5 x 5 x 5 mm en la región maxilar derecha (0.125mm3) B- 10 x 5 x 5 mm en la región maxilar izquierda (0.250mm3) C- 10 x 10 x 5 mm en la región mandibular derecha (0.500mm3) D- 10 x 10 x 7 mm en la región mandibular izquierda (0.700mm3) Fig. 2. Imagen de los defectos óseos en el maxilar superior !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) En cuanto a la estandarización de la técnica quirúrgica, se realizaron un total de 32 defectos óseos de las siguientes dimensiones: A- 5 x 5 x 5 mm en la región maxilar derecha (0.125mm3) B- 10 x 5 x 5 mm en la región maxilar izquierda (0.250mm3) C- 10 x 10 x 5 mm en la región mandibular derecha (0.500mm3) D- 10 x 10 x 7 mm en la región mandibular izquierda (0.700mm3) Fig. 2. Imagen de los defectos óseos en el maxilar superior 23 Las dimensiones largo y ancho fueron consistentes de acuerdo a la planeación prequirúrgica. La medida espesor presentó cierto grado de variación en los defectos B y C. Esto dependió directamente de la anatomía del modelo experimental, pues el espesor fue afectado por la dimensión del maxilar superior (antro maxilar) y la mandíbula en algunos de los cerdos, siendo en todos estos casos defectos bicorticales. Mostramos en la cuarta columna la mediana y la varianza en cada tipo de defecto. El volumen al ser obtenido mediante la multiplicación de estos 3 parámetros también tuvo variación, como puede observarse en la última columna de esta tabla. El tiempo promedio para realizar los 4 defectos óseos en el cerdo fue de: 50+17.04 minutos. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Las dimensiones largo y ancho fueron consistentes de acuerdo a la planeación pre quirúrgica La medida espesor presentó cierto grado de variación en los defectos B y C. Esto dependió directamente de la anatomía del modelo experimental, pues el espesor fue afectado por la dimensión del maxilar superior (antro maxilar) y la mandíbula en algunos de los cerdos, siendo en todos estos casos defectos bicorticales. Tabla 1. Promedio de medidas clínicas de acuerdo al tipo de defecto Defecto Largo (mm) Ancho (mm) Espesor (mm) Volumen (mm3) A (n=8) 5.00 5.00 5.00 250.00 B (n=8) 10.00 5.00 5.00 +1.125 250 +53.03 C (n=8) 10.00 10.00 5.00 +0.5 500.00 +70.71 D (n=8) 10.00 10.00 7.00 700.00 Mostramos en la cuarta columna la mediana y la varianza en cada tipo de defecto. El volumen al ser obtenido mediante la multiplicación de estos 3 parámetros también tuvo variación, como puede observarse en la última columna de esta tabla. El tiempo promedio para realizar los 4 defectos óseos en el cerdo fue de: 50+17.04 minutos. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Las dimensiones largo y ancho fueron consistentes de acuerdo a la planeación pre quirúrgica La medida espesor presentó cierto grado de variación en los defectos B y C. Esto dependió directamente de la anatomía del modelo experimental, pues el espesor fue afectado por la dimensión del maxilar superior (antro maxilar) y la mandíbula en algunos de los cerdos, siendo en todos estos casos defectos bicorticales. Tabla 1. Promedio de medidas clínicas de acuerdo al tipo de defecto Defecto Largo (mm) Ancho (mm) Espesor (mm) Volumen (mm3) A (n=8) 5.00 5.00 5.00 250.00 B (n=8) 10.00 5.00 5.00 +1.125 250 +53.03 C (n=8) 10.00 10.00 5.00 +0.5 500.00 +70.71 D (n=8) 10.00 10.00 7.00 700.00 Mostramos en la cuarta columna la mediana y la varianza en cada tipo de defecto. El volumen al ser obtenido mediante la multiplicación de estos 3 parámetros también tuvo variación, como puede observarse en la última columna de esta tabla. El tiempo promedio para realizar los 4 defectos óseos en el cerdo fue de: 50+17.04 minutos. 24 Se aprecia claramente un gradiente en reducción de tiempo quirúrgico a medida que el cirujano progresa en experiencia y número de casos: primer tiempo quirúrgico 90minutos, último tiempo quirúrgico 35 minutos. Un cerdo (12.5%) presentó como complicación postoperatoria inmediata bronco aspiración que se resolvió con maniobras del médico veterinario, aspiración de vía digestiva y aérea, aporte de O2 suplementario y terapia pulmonar postoperatoria y uso profiláctico de antibiótico. El cuadro se resolvió favorablemente dentro de las primeras 12hrs y el cerdito no desarrolló ningún padecimiento broncopulmonar subsecuente. Ningún cerdo presentó infección de área quirúrgica. Debido al aislamiento en el postoperatorio ningún cerdo agredió a otro durante la recuperación. Al realizar el análisis de reproducibilidad de las medidas clínicas obtenidas en los 8 cerdos, encontramos un coeficiente de correlación intraclase (CCI) de 0.774 para la medida altura basal clínica (p=0.0001), CCI de 0.80 (p=0.001) para la medida ancho basal, CCI de 0.809 para el espesor basal. De forma global la confiabilidad de las medidas fue de: r=0.875 (alfa de Cronbach) lo cual es un indicador de que la técnica quirúrgico es confiable y reproducible, con un valor de p= 0.018. Al realizar la correlaciónentre las medidas encontradas con el tipo de defecto, encontramos buenas correlaciones con la altura basal (r=.775), ancho basal (r=0.89) y volumen basal (r=0.97) y una correlación baja en la medida espesor basal (r=0.68). Posterior a ello se realizaron tomografías axiales con reconstrucción tridimensional y se obtuvieron las siguientes mediciones de acuerdo a cada defecto: !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Se aprecia claramente un gradiente en reducción de tiempo quirúrgico a medida que el cirujano progresa en experiencia y número de casos: primer tiempo quirúrgico 90minutos, último tiempo quirúrgico 35 minutos. Tabla 2. Reducción progresiva en tiempo quirúrgico Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5 Caso 6 Caso 7 Caso 8 90min 60min 50min 45min 40min 40min 40min 35min Un cerdo (12.5%) presentó como complicación postoperatoria inmediata bronco aspiración que se resolvió con maniobras del médico veterinario, aspiración de vía digestiva y aérea, aporte de O2 suplementario y terapia pulmonar postoperatoria y uso profiláctico de antibiótico. El cuadro se resolvió favorablemente dentro de las primeras 12hrs y el cerdito no desarrolló ningún padecimiento broncopulmonar subsecuente. Ningún cerdo presentó infección de área quirúrgica. Debido al aislamiento en el postoperatorio ningún cerdo agredió a otro durante la recuperación. Al realizar el análisis de reproducibilidad de las medidas clínicas obtenidas en los 8 cerdos, encontramos un coeficiente de correlación intraclase (CCI) de 0.774 para la medida altura basal clínica (p=0.0001), CCI de 0.80 (p=0.001) para la medida ancho basal, CCI de 0.809 para el espesor basal. De forma global la confiabilidad de las medidas fue de: r=0.875 (alfa de Cronbach) lo cual es un indicador de que la técnica quirúrgico es confiable y reproducible, con un valor de p= 0.018. Tabla 3. Estadísticos de fiabilidad Valor de P Alfa de Cronbach basada en los elementos tipificados N de elementos: Tipo de defectos y medidas .018 .985 2 Al realizar la correlación entre las medidas encontradas con el tipo de defecto, encontramos buenas correlaciones con la altura basal (r=.775), ancho basal (r=0.89) y volumen basal (r=0.97) y una correlación baja en la medida espesor basal (r=0.68). Posterior a ello se realizaron tomografías axiales con reconstrucción tridimensional y se obtuvieron las siguientes mediciones de acuerdo a cada defecto: !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Se aprecia claramente un gradiente en reducción de tiempo quirúrgico a medida que el cirujano progresa en experiencia y número de casos: primer tiempo quirúrgico 90minutos, último tiempo quirúrgico 35 minutos. Tabla 2. Reducción progresiva en tiempo quirúrgico Caso 1 Caso 2 Caso 3 Caso 4 Caso 5 Caso 6 Caso 7 Caso 8 90min 60min 50min 45min 40min 40min 40min 35min Un cerdo (12.5%) presentó como complicación postoperatoria inmediata bronco aspiración que se resolvió con maniobras del médico veterinario, aspiración de vía digestiva y aérea, aporte de O2 suplementario y terapia pulmonar postoperatoria y uso profiláctico de antibiótico. El cuadro se resolvió favorablemente dentro de las primeras 12hrs y el cerdito no desarrolló ningún padecimiento broncopulmonar subsecuente. Ningún cerdo presentó infección de área quirúrgica. Debido al aislamiento en el postoperatorio ningún cerdo agredió a otro durante la recuperación. Al realizar el análisis de reproducibilidad de las medidas clínicas obtenidas en los 8 cerdos, encontramos un coeficiente de correlación intraclase (CCI) de 0.774 para la medida altura basal clínica (p=0.0001), CCI de 0.80 (p=0.001) para la medida ancho basal, CCI de 0.809 para el espesor basal. De forma global la confiabilidad de las medidas fue de: r=0.875 (alfa de Cronbach) lo cual es un indicador de que la técnica quirúrgico es confiable y reproducible, con un valor de p= 0.018. Tabla 3. Estadísticos de fiabilidad Valor de P Alfa de Cronbach basada en los elementos tipificados N de elementos: Tipo de defectos y medidas .018 .985 2 Al realizar la correlación entre las medidas encontradas con el tipo de defecto, encontramos buenas correlaciones con la altura basal (r=.775), ancho basal (r=0.89) y volumen basal (r=0.97) y una correlación baja en la medida espesor basal (r=0.68). Posterior a ello se realizaron tomografías axiales con reconstrucción tridimensional y se obtuvieron las siguientes mediciones de acuerdo a cada defecto: 25 Se muestra la distribución de las mediciones de acuerdo a cada tipo de defecto en las siguientes gráficas: !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Tabla 4. Mediciones tomográficas después de realizar los defectos óseos Defecto Altura Basal Ancho Basal Espesor Basal Volumen basal A 6.0+0.57 7+2.12 8.5+3.4 367.5+138.74 B 6.5+2.42 10.0+2.22 9.0+4.9 661+179.2 C 14.5+2.19 12.0+3.5 8.0+0.5 837.5+312.6 D 13.0+2.27 13.0+8.13 9.0+2.29 747.5+433.5 Se muestra la distribución de las mediciones de acuerdo a cada tipo de defecto en las siguientes gráficas: Gráfica 1. Altura del defecto !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Tabla 4. Mediciones tomográficas después de realizar los defectos óseos Defecto Altura Basal Ancho Basal Espesor Basal Volumen basal A 6.0+0.57 7+2.12 8.5+3.4 367.5+138.74 B 6.5+2.42 10.0+2.22 9.0+4.9 661+179.2 C 14.5+2.19 12.0+3.5 8.0+0.5 837.5+312.6 D 13.0+2.27 13.0+8.13 9.0+2.29 747.5+433.5 Se muestra la distribución de las mediciones de acuerdo a cada tipo de defecto en las siguientes gráficas: Gráfica 1. Altura del defecto 26 !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Gráfica 2. Ancho del defecto Gráfica 3. Espesor del defecto !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()3) Gráfica 2. Ancho del defecto Gráfica 3. Espesor del defecto 27 A través de estas reconstrucciones se realizó la estandarización de los dos evaluadores independientes (Radiólogo y Cirujano Plástico) de forma independiente, obteniendo una buena correlación en las siguientes medidas: altura basal 0.83, ancho basal 0.72 y volumen basal de 0.74. Se encontró una baja correlación en el espesor r=0.40. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) A través de estas reconstrucciones se realizó la estandarización de los dos evaluadores independientes (Radiólogo y Cirujano Plástico) de forma independiente, obteniendo una buena correlación en las siguientes medidas: altura basal 0.83, ancho basal 0.72 y volumen basal de 0.74. Se encontró una baja correlación en el espesor r=0.40. Figura 3. Defectos óseos maxilares izquierdos Figura 4. Defectos óseos maxilares derechos !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) A través de estas reconstrucciones se realizó la estandarización de los dos evaluadores independientes (Radiólogo y Cirujano Plástico) de forma independiente, obteniendo una buena correlación en las siguientes medidas: altura basal 0.83, ancho basal 0.72 y volumen basal de 0.74. Se encontró una baja correlación en el espesor r=0.40. Figura 3. Defectos óseos maxilares izquierdos Figura 4. Defectos óseos maxilares derechos 28 La comparación entre evaluaciones clínicas y radiológicas mostraron una correlación baja en las variables: altura (r=0.54), espesor (r=0.30) y volumen (r=0.55). Hubo buena correlación en la medición ancho del defecto (r=0.72). Secundario a capacitación de evaluadores se realizaron segundas mediciones radiológicas encontrando una mayor correlación clínica-radiológica: altura (r=0.74), ancho (r=0.82), espesor (r=0.72) y volumen (r=0.76). Después de 8 semanas los cerdos fueron sometidos a eutanasia previa realización de TC con reconstrucción 3D. Realizamos las mismas mediciones al final del seguimiento encontrando las siguientes: En las gráficas se muestra la distribución de cadauna de las mediciones. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()33) La comparación entre evaluaciones clínicas y radiológicas mostraron una correlación baja en las variables: altura (r=0.54), espesor (r=0.30) y volumen (r=0.55). Hubo buena correlación en la medición ancho del defecto (r=0.72). Secundario a capacitación de evaluadores se realizaron segundas mediciones radiológicas encontrando una mayor correlación clínica-radiológica: altura (r=0.74), ancho (r=0.82), espesor (r=0.72) y volumen (r=0.76). Figura 5. Cerditos a las 8 semanas de operados Después de 8 semanas los cerdos fueron sometidos a eutanasia previa realización de TC con reconstrucción 3D. Realizamos las mismas mediciones al final del seguimiento encontrando las siguientes: Tabla 5. Mediciones tomográficas después de realizar la eutanasia del modelo experimental a las 8 semanas de seguimiento clínico Defecto Altura Final Ancho Final Espesor Final Volumen Finall A 3.0+3.84 2+3.13 4.0+3.7 28.5+21.38 B 2.0+0.89 3.5+2.7 5.0+4.6 46+44.51 C 7.00+1.07 8.0+6.86 83.0+0.57 162.5+73.7 D 7.0+3.64 6.5+4.7 3.0+0.27 161.5+84.14 En las gráficas se muestra la distribución de cada una de las mediciones. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()33) La comparación entre evaluaciones clínicas y radiológicas mostraron una correlación baja en las variables: altura (r=0.54), espesor (r=0.30) y volumen (r=0.55). Hubo buena correlación en la medición ancho del defecto (r=0.72). Secundario a capacitación de evaluadores se realizaron segundas mediciones radiológicas encontrando una mayor correlación clínica-radiológica: altura (r=0.74), ancho (r=0.82), espesor (r=0.72) y volumen (r=0.76). Figura 5. Cerditos a las 8 semanas de operados Después de 8 semanas los cerdos fueron sometidos a eutanasia previa realización de TC con reconstrucción 3D. Realizamos las mismas mediciones al final del seguimiento encontrando las siguientes: Tabla 5. Mediciones tomográficas después de realizar la eutanasia del modelo experimental a las 8 semanas de seguimiento clínico Defecto Altura Final Ancho Final Espesor Final Volumen Finall A 3.0+3.84 2+3.13 4.0+3.7 28.5+21.38 B 2.0+0.89 3.5+2.7 5.0+4.6 46+44.51 C 7.00+1.07 8.0+6.86 83.0+0.57 162.5+73.7 D 7.0+3.64 6.5+4.7 3.0+0.27 161.5+84.14 En las gráficas se muestra la distribución de cada una de las mediciones. 29 !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Gráfica 4. Altura Final Gráfica 5. Ancho Final !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Gráfica 4. Altura Final Gráfica 5. Ancho Final 30 Al comparar los volúmenes iniciales y finales por cada tipo de defecto encontramos diferencias en todos los grupos, observando una clara disminución del volumen inicial del defecto al volumen del defecto al final del seguimiento: En las gráficas se muestra el porcentaje de regeneración ósea de acuerdo a cada tipo de defecto y su variación por tipos de defectos óseos (A, B, C o D). !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Gráfica 6. Espesor Final Al comparar los volúmenes iniciales y finales por cada tipo de defecto encontramos diferencias en todos los grupos, observando una clara disminución del volumen inicial del defecto al volumen del defecto al final del seguimiento: Tabla 6. Reducción del volumen inicial al final y Porcentaje de regeneración por tipo de defecto Defecto Volumen Inicial Volumen Final Porcentaje de Regeneración A 367.5+138.74 28.5+21.38 91.72% (63-98) B 661+179.2 46+44.51 92.71% (81-99) C 837.5+312.6 162.5+73.7 76.25% (60-90) D 747.5+433.5 161.5+84.14 81.51% (72-94) En las gráficas se muestra el porcentaje de regeneración ósea de acuerdo a cada tipo de defecto y su variación por tipos de defectos óseos (A,B,C o D). !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Gráfica 6. Espesor Final Al comparar los volúmenes iniciales y finales por cada tipo de defecto encontramos diferencias en todos los grupos, observando una clara disminución del volumen inicial del defecto al volumen del defecto al final del seguimiento: Tabla 6. Reducción del volumen inicial al final y Porcentaje de regeneración por tipo de defecto Defecto Volumen Inicial Volumen Final Porcentaje de Regeneración A 367.5+138.74 28.5+21.38 91.72% (63-98) B 661+179.2 46+44.51 92.71% (81-99) C 837.5+312.6 162.5+73.7 76.25% (60-90) D 747.5+433.5 161.5+84.14 81.51% (72-94) En las gráficas se muestra el porcentaje de regeneración ósea de acuerdo a cada tipo de defecto y su variación por tipos de defectos óseos (A,B,C o D). 31 Realizando la prueba de Levene para homogeneidad de varianzas, encontramos que son homogéneas, por lo que realizamos la prueba de ANOVA para encontrar diferencias entre los volúmenes encontrando diferencias estadísticamente significativas (p=0.000). !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Gráfica 7. Porcentaje de regeneración por tipo de defecto óseo Realizando la prueba de Levene para homogeneidad de varianzas, encontramos que son homogéneas, por lo que realizamos la prueba de ANOVA para encontrar diferencias entre los volúmenes encontrando diferencias estadísticamente significativas (p=0.000). Tabla 7. Prueba de ANOVA para evaluar la diferencia de Volúmenes iniciales y finales Suma de cuadrados gl Media cuadrática F Sig. VOL Inicial TC/MM Inter- grupos 3906616.897 3 1302205.632 11.174 .000 Intra- grupos 3263153.988 28 116541.214 Total 7169770.884 31 VOL Final TC/MM Inter- grupos 321999.625 3 107333.208 5.708 .004 Intra- grupos 526488.250 28 18803.152 Total 848487.875 31 !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Gráfica 7. Porcentaje de regeneración por tipo de defecto óseo Realizando la prueba de Levene para homogeneidad de varianzas, encontramos que son homogéneas, por lo que realizamos la prueba de ANOVA para encontrar diferencias entre los volúmenes encontrando diferencias estadísticamente significativas (p=0.000). Tabla 7. Prueba de ANOVA para evaluar la diferencia de Volúmenes iniciales y finales Suma de cuadrados gl Media cuadrática F Sig. VOL Inicial TC/MM Inter- grupos 3906616.897 3 1302205.632 11.174 .000 Intra- grupos 3263153.988 28 116541.214 Total 7169770.884 31 VOL Final TC/MM Inter- grupos 321999.625 3 107333.208 5.708 .004 Intra- grupos 526488.250 28 18803.152 Total 848487.875 31 32 La densidad ósea promedio encontrada en el tejido óseo maxilar sano fue de 486+16 UH y en el tejido óseo regenerado fue de 472+22 UH. Al realizar la eutanasia, se demostró clínicamente (evaluación macroscópica) regeneración ósea en todos los casos (100%), observando puentes óseos en todos ellos. Solo en 2 casos (25%) había trazos residuales del defecto óseo original; sin embargo, en los casos restantes, clínicamente era imposible diferenciar del hueso sano del hueso regenerado, por lo que no fue posible realizar mediciones clínicas después de 8 semanas (solamente tomográficas representadas en la tabla 6). Como hallazgo relevante, en todos los casos se apreció regeneración de periostio engrosado sobre el área de regeneración. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) La densidad ósea promedio encontrada en el tejido óseo maxilar sano fue de 486+16 UH y en el tejido óseo regenerado fue de 472+22 UH. Al realizar la eutanasia, se demostró clínicamente (evaluación macroscópica) regeneración ósea en todos los casos (100%), observando puentes óseos en todos ellos. Solo en 2 casos (25%) había trazos residuales del defecto óseo original; sin embargo, en los casos restantes, clínicamente era imposible diferenciar del hueso sano del hueso regenerado, por lo que no fue posible realizar mediciones clínicas después de 8 semanas (solamente tomográficas representadasen la tabla 6). Como hallazgo relevante, en todos los casos se apreció regeneración de periostio engrosado sobre el área de regeneración. Fig. 6. Defecto óseo regenerado macroscópicamente. 33 Las muestras óseas fueron procesadas para la tipificación histológica, molecular, superficie mediante microscopia electrónica y análisis de componentes orgánicos, encontrando los siguientes hallazgos: En todos los casos el tejido regenerado mostró presencia de osteoblastos, osteocitos, osteoide (Fig. 8 y 9), trabéculas de hueso de neoformación (Fig. 10) mediante tinción de hematoxilina y eosina y presencia de matriz extracelular calcificada (Fig. 11) mediante la tinción de von Kossa (el calcio se aprecia en color negro mediante esta tinción). !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Fig. 7. Defecto óseo donde se muestran rasgos de la osteotomía inicial al realizar el defecto óseo Las muestras óseas fueron procesadas para la tipificación histológica, molecular, superficie mediante microscopia electrónica y análisis de componentes orgánicos, encontrando los siguientes hallazgos: En todos los casos el tejido regenerado mostró presencia de osteoblastos, osteocitos, osteoide (Fig. 8 y 9), trabéculas de hueso de neoformación (Fig. 10) mediante tinción de hematoxilina y eosina y presencia de matriz extracelular calcificada (Fig. 11) mediante la tinción de von Kossa (el calcio se aprecia en color negro mediante esta tinción). 34 !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Fig. 8. Tejido óseo de neoformación con presencia de osteoblastos. Tinción de Hematoxilina y eosina. Fig. 9. Acercamiento que muestra presencia de osteoblastos. Tinción de hematoxilina y eosina !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Fig. 8. Tejido óseo de neoformación con presencia de osteoblastos. Tinción de Hematoxilina y eosina. Fig. 9. Acercamiento que muestra presencia de osteoblastos. Tinción de hematoxilina y eosina 35 La tipificación biomolecular del hueso regenerado se realizó mediante PCR mostrando presencia de RUNX2, osteopontina y colágeno tipo I en todos los defectos óseos analizados. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Fig. 10. Se aprecian osteoblastos, trabéculas de regeneración ósea y presencia de periostio Fig. 11 Matriz ósea calcificada / Tinción de von Kossa La tipificación biomolecular del hueso regenerado se realizó mediante PCR mostrando presencia de RUNX2, osteopontina y colágeno tipo I en todos los defectos óseos analizados. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Fig. 10. Se aprecian osteoblastos, trabéculas de regeneración ósea y presencia de periostio Fig. 11 Matriz ósea calcificada / Tinción de von Kossa La tipificación biomolecular del hueso regenerado se realizó mediante PCR mostrando presencia de RUNX2, osteopontina y colágeno tipo I en todos los defectos óseos analizados. 36 Mediante microscopia electrónica se evaluó la presencia de espículas óseas en la superficie del tejido óseo regenerado en todos los casos. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Fig. 12. Electroforesis en Gel de agarosa donde se muestran los productos de PCR: 0- Marcador de peso molecular, 1- Osteopontina (336pb), 2- Colágeno I (333pb), 3- RUNX2 (270pb) y 4- GADPH (214pb El hueso regenerado a las 8 semanas mostró presencia de colágeno I y X mediante Inmunohistoquímica. 800pb 200pb 100pb 300pb 400pb 600pb 1000pb !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Figura 14. Microscopía Electrónica 98X Mandíbula de Cerdo* Se observa la disposición ordenada de las trabéculas con osificación de las mismas en el tejido óseo regenerado formando puentes óseos. El análisis bioquímico óseo de componentes orgánicos demostró una alta concentración de Calcio:Fosforo con una relación 2:1 como se aprecia en el tejido óseo sano, mediante difracción de rayos X. Tabla 8. Análisis de componentes orgánicos en hueso porcino COMPONENTE ORGANICO 1 2 3 4 5 6 7 8 C 34.09 36.17 33.27 33.04 38.08 26.49 28.35 32.43 O 22.57 19.42 22.31 20.64 22.69 21.16 20.32 20.13 Na 2.3 1.17 1.68 0.81 0.68 0.75 2.12 1.03 Mg 0.57 0.38 0.67 0.65 0.6 0.68 0.42 0.82 Si 1.28 3.86 2.48 1.26 0.84 0.39 0.31 0.20 P 12.81 13.2 14.06 15.14 11.38 16.51 15.83 14.74 K 12.94 1.1 0.65 0.51 0.32 0.49 0.43 0.54 Ca 24.23 25.23 27.58 27.35 24.99 33.86 31.58 31.35 Fe 0.8 0.34 0.18 0.45 0.16 0.40 1. 43 0.37 Zn 0.26 0.7 0.16 0.15 0.27 0.75 0.25 0.32 37 El análisis bioquímico óseo de componentes orgánicos demostró una alta concentración de Calcio : Fósforo con una relación 2:1 como se aprecia en el tejido óseo sano, mediante difracción de rayos X. !"#$%&'()*+,*-.) /01&2()34) Figura 14. Microscopía Electrónica 98X Mandíbula de Cerdo* Se observa la disposición ordenada de las trabéculas con osificación de las mismas en el tejido óseo regenerado formando puentes óseos. El análisis bioquímico óseo de componentes orgánicos demostró una alta concentración de Calcio:Fosforo con una relación 2:1 como se aprecia en el tejido óseo sano, mediante difracción de rayos X. Tabla 8. Análisis de componentes orgánicos en hueso porcino COMPONENTE ORGANICO 1 2 3 4 5 6 7 8 C 34.09 36.17 33.27 33.04 38.08 26.49 28.35 32.43 O 22.57 19.42 22.31 20.64 22.69 21.16 20.32 20.13 Na 2.3 1.17 1.68 0.81 0.68 0.75 2.12 1.03 Mg 0.57 0.38 0.67 0.65 0.6 0.68 0.42 0.82 Si 1.28 3.86 2.48 1.26 0.84 0.39 0.31 0.20 P 12.81 13.2 14.06 15.14 11.38 16.51 15.83 14.74 K 12.94 1.1 0.65 0.51 0.32 0.49 0.43 0.54 Ca 24.23 25.23 27.58 27.35 24.99 33.86 31.58 31.35 Fe 0.8 0.34 0.18 0.45 0.16 0.40 1. 43 0.37 Zn 0.26 0.7 0.16 0.15 0.27 0.75 0.25 0.32 38 DISCUSION La descripción de modelos animales experimentales para defectos óseos y determinación del tamaño crítico de los mismos para estudios de regeneración ósea han sido descritos en región craneal en distintas especies. Propusimos en este trabajo la estandarización de un modelo experimental porcino para estudios de regeneración ósea subsecuentes en región maxilar y mandibular. Es un modelo experimental en cerdos recién destetados donde se evalúa la regeneración en etapas tempranas como lo es un modelo experimental en crecimiento. Los modelos experimentales solo han sido reportados en la literatura en cerdos adultos (24 semanas de vida). En la literatura se han planteado 3 modelos experimentales porcinos para defectos óseos mandibulares. En el primer estudio descrito por Zheng se evalúa la efectividad de la aplicación de células madre en 4 tipos de defectos óseos en sínfisis mandibulares (16 defectos óseos) de cerdos adultos. Las dimensiones que utilizan son similares a nuestros defectos C y D. Lo criticable a este estudio es que demuestra la efectividad de la regeneración en todos los defectos sin haber estandarizado su modelo experimental. El defecto de tamaño crítico se basa en lo descrito para tamaños críticos craneales. Finalmente ellos eligen 2 cerdos que sacrifican a las 4 semanas de realizado el defecto, no encontrando regeneración en ellos; sin embargo, por el tiempo de evolución, es posible que la falta de regeneración en esa etapa haya sido evaluada de forma muy temprana (sobre todo si son cerdos adultos). La eficacia de su intervención se pone en duda con los hallazgos reportados en otros estudios. Ruehe demuestra en un modelo animal porcino adulto regeneración ósea en defectos solamente mandibulares de 10.1cm3, 4.2cm3 y 1.9cm3, del 75.5%, 87.2% y 57.4% respectivamente a las 8 semanas después de realizados los defectos, por lo que el autor pone en duda el concepto de que el defecto de tamaño crítico para regeneración ósea, establecido en modelos craneales, sea de 5cm3 y exhortaa mayor investigación al respecto. De la misma manera Schlegel propuso un modelo experimental en cerdos adultos con defectos mandibulares monocorticales de 10x10x10m, no encontrando regeneración completa a las 8 semanas. 39 De forma contradictoria, nuestros hallazgos demuestran que aun realizando defectos óseos bicorticales, encontramos alto porcentaje de regeneración en todos los defectos óseos realizados. Empleamos distintas dimensiones (mínimas y máximas), incluso más grandes que las reportadas en la literatura para la edad y tamaño de cerdos recién de un mes de edad y peso cercano a 10Kg, reproduciendo el fenómeno de regeneración. Con nuestros hallazgos no pudimos obtener un tamaño crítico de defecto óseo en donde la regeneración sea mínima. Lo único que podemos recomendar es que los defectos óseos deberán ser mayores a 10x10x7mm en cerdos de 4 semanas de edad con las mismas características que las nuestras. La necesidad de realizar estudios en modelos porcinos en crecimiento radica en el estudio del proceso de regeneración y uso de sustitutos óseos en pacientes pediátricos. Se conoce que los primeros 6 meses de vida del modelo porcino implican los 10 primeros años de vida de un humano. Nuestro interés es conocer como se comporta el fenómeno de regeneración en individuos en crecimiento. Ponemos en duda los resultados de otros autores que demuestran eficacia de intervenciones en regeneración ósea con defectos óseos menores e iguales a los nuestros y recomendamos continuar con investigaciones subsecuentes para determinar realmente cual es el tamaño de defecto crítico. Demostramos que la técnica quirúrgica es reproducible y confiable. Existe buena correlación entre las medidas clínicas y tomográficas en las mediciones: alto, ancho y volumen del defecto; sin embargo, se tendrá que trabajar en mayor estandarización de evaluadores con respecto a la medición profundidad, que reflejó una baja reproducibilidad. Por otra parte aportamos nueva información sobre la caracterización histológica, molecular (PCR), análisis de superficie ósea (microscopia electrónica) y análisis de componentes macroscópicos (difracción de Rayos X) en hueso porcino, el cual no ha sido reportado en la literatura. 40 CONCLUSIONES 1.- Fue posible estandarizar un modelo experimental porcino en crecimiento para defectos óseos maxilares con una alta confiabilidad y reproducibilidad. 2.- Las mediciones clínicas y tomográficas tienen buena correlación y muestran buena reproducibilidad. 3.- En todos los defectos tipo A, B, C y D hubo regeneración ósea demostrada clínica y radiológicamente. 4.- El tejido regenerado demostró ser histológicamente compatible con hueso (hematoxicilina y eosina), posee una matriz ósea que se mineraliza (depósitos de calcio mediante tinción de von Kossa), expresa factores de transcripción RUNX2 y proteínas osteinductoras como la osteopontina (PCR). 5.- La superficie del tejido regenerado mostró espículas y puentes óseos mediante microscopia electrónica en todos los casos. 6.- Se determinaron los componentes orgánicos del tejido óseo (mediante difracción de rayos X) encontrando un alto componente de calcio y fósforo con una relación 2:1 como se encontró en el tejido óseo de nuestra especie. 7. No fue posible determinar las dimensiones mínimas necesarias para obtener un defecto óseo que NO sea capaz de repararse (tamaño crítico). La recomendación es realizar defectos mayores a 10x10x7mm (700mm3) en modelos porcinos de las mismas características que los nuestros y continuar con la búsqueda del defecto de tamaño crítico antes de realizar la evaluación de regeneración ósea con cualquier sustituto a probar. 8. El procedimiento de estandarización no presentó complicaciones asociadas a la cirugía. 41 BIBLIOGRAFÍA 1. Arrendares S, Lisker R. Análisis genético del labio y paladar hendido solo. Estudio en población mexicana. Rev Invest Clin 1974;26:317. 2. Trigos-Micoló I, Guzmán-López ME. Análisis de la incidencia, prevalencia y atención del labio y paladar hendido en México. Cirugía Plástica 2003;13(1):35-39. 3. Consejo Nacional de la Población (CONAPO). México 2000. Población de México en cifras; Proyecciones estatales 1995-2020. 4. Taher, Abbas. 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