Comparación Osteointegradora entre dos Tipos de Implantes Coralinos de Diferente Porosidad

Trabajo Experimental en Conejos

Dr. Alexander Bonilla Zárate*, Dr. Ricardo Pinaud**, Dra. Cristina Cárdenas***, Dr. Fernando Gallego****
* Médico veterinario. Diplomado en Diagnóstico Clínico Animal. Universidad de Tufts.
North Grafton, Massachusetts, Estados Unidos. Primer año de Maestría en
Clínica Veterinaria. Universidad de Cambrige. Cambrige, Reino Unido.
** Médico Cirujano, Universidad Nacional. Especialista en Patología.
Universidad del Rosario. Médico del ISS. Docente en Patología de la UDCA.
*** Técnica en histopatología, procesamiento de láminas histológicas.
**** Médico veterinario. Director del Bioterio de la UDCA.

Resumen

Este estudio evaluó la capacidad osteointegradora con dos tipos de implantes coralinos de porosidad diferente porites asteroides y acropora palmata. Esta capacidad fue evaluada por la restitución de tejido óseo, la fijación adecuada de las células primordiales óseas, la vascularización, la fuerza de fijación del implante y la restitución de las capacidades fisiológicas normales que se suprimen al realizar el defecto óseo. Un total de 21 conejos fueron intervenidos quirúrgicamente, a los cuales se les realizó una osteotomía femoral de 5 mm de diámetro a cada espécimen. Al cabo de 35 días se analizaron los resultados y se observó la capacidad que tiene la hidroxiapatita como coadyuvante en la cicatrización, la formación de osteoide de buena calidad, y una buena fijación del implante. Los implantes con porites asteroides se remodelaron dentro del hueso de una forma muy dinámica, favoreciendo a una rápida vascularización y remplazo progresivo por tejido óseo trabecular.

Palabras clave: coral, hidroxiapatita, implante, ostesíntesis.

Introducción

La utilización de técnicas y materiales para autoinjertos en pacientes con traumatismos severos se renueva cada día más, a raíz de los riesgos conocidos por el uso de autoinjertos de huesos humanos (vivos o de cadáveres), es necesario no descartar una posibilidad más al estudio e investigación de materiales sustitutos óseos inorgánicos con bajo índice de rechazo, escaso riesgo de infección y que pueda garantizar el tratamiento de grandes defectos óseos.

Para llevar a cabo diversas funciones de formación y resorción, homeostasis mineral y reparación del hueso, las células óseas (mesen-quimales y hematopoyéticas) se especializan según su morfología, función y localización característica1, 6, 7, 17, 26, 46. La matriz orgánica la componen los colágenos (tipo I, V y XII)50 y glicoproteínas no colagenasas (osteocalcina, osteonectina, sialoproteína ósea y pequeños proteoglicanos)2, 12, 14, 21, 29, 30, 40, 50; aunque las funciones de estas proteínas son inciertas influyen en el proceso de mineralización1, 20, 30. También contiene factores de crecimiento, que incluye factor-1 y factor-2 de proteínas morfogénicas óseas, interleukina 1 y 6, y factores de estimulación de colonia10, 11, 30, 46, 49. La matriz inorgánica, o fase mineral, sirve como reserva de iones y proporciona al hueso más flexibilidad y fuerza22. El hueso posee un elaborado sistema de laguna (canales o túneles que contienen células y procesos celulares, vasos sanguíneos y linfáticos, y nervios) que penetra la matriz y una variedad de células especializadas, responsables de mantener el tejido extendido dentro de la laguna de la matriz y en las superficies del hueso2, 12, 14, 19.

Los corales son organismos coloniales que modifican su medio y son capaces de secretar un exoesqueleto calcáreo totalmente formado por aragonita 24, 25, 51. La aragonita comúnmente llamada hidroxiapatita es una sal compleja de fosfato cálcico [Ca10(PO4)6(OH2)2] una forma cristalina fibrosa del carbonato cálcico (CaCO3)18, 25, 35, es muy parecida a la apatita [Ca10(PO4)(OH2)], es decir, los cristales óseos que contienen iones carbonato y grupos fosfatos22, 42, 43. El carbonato cálcico de los exoesqueletos coralinos se obtiene mediante la fijación de dióxido de carbono (CO2)25, 26, 27 y convertido en fosfato cálcico inorgánico (hidroxiapatita), muy parecido al tejido óseo laminar, por una reacción hidrotérmica26, 27.

A partir de 1915, los injertos óseos se introdujeron en la práctica ortopédica quirúrgica. Las primeras cirugías de este tipo proporcionaban tan sólo estabilidad mecánica (Lane, 1945), pero desde el desarrollo de las fijaciones metálicas (Albee, Henderson y Campbell, 1950) los injertos óseos se han valorado cada vez más como fuente de osteocitos y un soporte para el crecimiento del nuevo hueso. El término injerto implica la transferencia de tejido vivo, mientras que implante es el establecimiento en el organismo de material no vivo o no biológico, como las prótesis de cerámica, metal, plástico, o hueso muerto (hueso cortical desecado)8, 13.

Los injertos de hueso cortical son muy ventajosos en particular por la fijación y los huesos esponjosos para la osteogénesis. La fijación y la osteogénesis pueden combinarse, esta es la ventaja primordial del implante con coral marino, aunque estos dos factores varían de acuerdo a la estructura del coral. Estas características nos hicieron pensar en que podría ser útil la comparación de dos tipos de coral de

diferente porosidad, porites asteroides y acropora palmata, en el proceso de sustitución ósea. Aunque existen investigaciones sobre implantes de hidroxiapatita, no se ha evaluado este tipo de parámetros y, menos aún, la aplicación de estos procedimientos en la práctica ortopédica corriente.

Materiales y métodos

Se intervinieron un total de 21 conejos de raza nueva zelanda con características promedio en edad (cinco meses), talla (40 cm de largo), sexo (machos), y peso (2.5 kg). Para tal fin se requirió de tres grupos entre sí: Grupo control (7 conejos sin implante); Grupo 1 (7 conejos con implante de porites asteroides); Grupo 2 (7 conejos con implante de acropora palmata).

Para llevar a cabo este estudio se establecieron los siguientes parámetros:

1. El tiempo total de la investigación fue de 35 días.

2. Para el estudio fue necesario tener tres especímenes, uno de cada grupo, con intervalo de cinco días después de la intervención quirúrgica. Con el fin de comparar los cambios histomorfológicos que aparecen en cada grupo y compararlos.

3. Los especímenes de cada grupo fueron clasificados y numerados de la siguiente forma:

4. Se tomó cada coral y se les extrajo segmentos en forma cilíndrica de 5 mm de ancho x 3 mm de largo. Fueron colocados en recipiente separados (Beaker de 250 ml) y tratados con hipoclorito de sodio al 10% por 48 horas y luego fueron lavados con agua destilada por irrigación continua durante 24 horas32, con el fin de separar de ellos todas las partículas adheridas a su estructura (arena, algas, etc.). Finalmente los implantes se colocaron en tubos de cristal para facilitar su esterilización (autoclave 120ºC y 15 libras de presión por 15 minutos) antes de cada cirugía.

5. La porosidad de cada una de las especies de coral utilizado se calculó por medio de la densidad de su estructura y con una constante para la apatita32 de 2,93. La fórmula para hallar la porosidad total (%) es la siguiente:

2,93 – Densidad x 100

2,93

La densidad del acropora palmata es de 1,58 y la densidad del porites asteroides es de 0,34; estos datos son necesarios para mencionar a continuación:

a. La porosidad del porites asteroides es de 88,39% (diámetro promedio 150 mm);
b. La porosidad del acropora palmata es de 46,07% (diámetro promedio 39 mm).

6. Al cabo del segundo día después de la cirugía se tomaron a cada espécimen del grupo 1 y 2, para ejercicio diario (caminata forzada por una hora) para evaluar la fuerza estructural del implante con relación a la fuerza de compresión del hueso.

El manejo preoperatorio de los diferentes grupos consistió en la evaluación semiológica (examen clínico) completa de todos los individuos, para descartar sujetos en mal estado de salud o malformaciones en el sistema musculoes-quelético. También se valoró subjetivamente el estado nutricional y las condiciones medioam-bientales que influyen directamente en el estado de recuperación del espécimen.

Procedimiento del modelo quirúrgico

Para la preparación (rasurar, asepsia y antisepsia) del área quirúrgica no hubo la necesidad de utilizar ningún fármaco tranquilizante. Se utilizó el maleato de acepromacina, como preanestésico, a una dosis de 0,1 mg/kg IV; como anestésico, el tiopental sódico 0,3 mg/kg como dosis total; para este procedimiento se escogieron las ramas de la vena auricular caudal. Se realizó un abordaje al fémur derecho mediante una incisión de 4 cm en la piel a lo largo del borde craneolateral distal del cuerpo del hueso. Se retrajo y disectó la piel y fascia lata, se incidió a lo largo del borde craneal del bíceps femoral; los músculos vasto lateral e intermedio se retrajeron para revelar el cuerpo del fémur.

Las intervenciones quirúrgicas se efectuaron así:

a. Grupo control: se les creó una osteotomía a un centímetro del epicóndilo lateral del fémur derecho, para este fin se utilizó una broca 3/16 (5 mm) con la ayuda de un taladro a una velocidad promedio 300 rpm.

b. Grupo 1: se realizó a cada espécimen una osteotomía con la técnica atrás mencionada, posterior al accidente se les implantó un segmento de coral porites asteroides, insertándolo en la lesión con una pinza hemostática, teniendo la precaución que éste no se saliera del orificio.

c. Grupo 2: utilizando la misma técnica anterior se les implantó a los especímenes de este grupo un segmento de coral acropora palmata.

d. Para el cierre de la herida se utilizó una sutura monofilamento no absorbible (nylon).

Manejo postquirúrgocp

Los pacientes no fueron inmovilizados del miembro afectado, para comprobar la fuerza de compresión frente a la fijación

del implante. No utilizamos ningún tipo de antibioticoterapia. A los grupos 1 y 2 se les realizó terapia física, consistente en caminatas forzadas por una hora diaria. Al grupo control no se le realizó esta actividad para prevenir fractura del miembro y así evitar una respuesta alterada en los resultados histológicos. Se realizó limpieza y desinfección periódica de la herida, hasta el quinto día, en promedio, cuando se retiraron las suturas.

Al final del estudio (35 días) los tres grupos fueron sacrificados, siguiendo el mismo patrón (denervación por golpe seco a nivel de la articulación antlanto-occipital). Se les realizó una minuciosa necropsia a todos los individuos con implante, para hallar algún tipo de calcificación inorgánica macroscópica, se tomaron muestras de corazón, pulmón, bazo, riñón, hígado y músculos adyacentes al implante con el fin de encontrar calcificación a nivel microscópica.

Se tomaron los tercios distales de los huesos femorales de los 21 especímenes para su estudio histológico, los cuales se preservaron en solución de formalina bufferada al 10% durante siete días. El proceso de descalcificación se realizó con ácido nítrico al 2% durante 21 días, las láminas se colorearon con hematoxilina-eosina y se realizaron los cortes a 4 mm. Se utilizó un microscopio de luz con aumento de 40 y 100X para las lecturas histológicas de las láminas.