BMP-4, TGF-β and Smad3 as Modulators of Synovial Fluid Cells Viability / BMP-4, TGF-β e Smad3 como moduladores da viabilidade das células do líquido sinovial

Abstract Objective Our goal was to evaluate the modulation of the synovial fluid cells (SFC) from patients with and without osteoarthritis (OA) by bone morphogenetic protein 4 (BMP-4), Smad-3 and transforming growth factor beta (TGF-β). Methods Synovial fluid was collected from patients submitted to knee arthroscopy or replacement and were centrifuged to isolate cells from the fluid. Cells were cultured for 21 days and characterized as mesenchymal stem cells (MSCs) according to the criteria of the International Society of Cell Therapy. Then, we performed an [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide] assay (MTT) assay after exposing cells with and without OA to TGF-β, Smad3 and BMP-4 pathway inhibitors and to different concentrations of BMP4. Results Exposure to the TGF-β, Smad3 and BMP-4 inhibitors modifies the mitochondrial activity of the SFCs. The activity of the SFCs is modified by influences of increasing concentrations of BMP4, but there is no difference in cellular activity between patients with and without OA. Conclusion TGF-β, Smad3 and BMP-4 modulate the activity of SFCs from patients with and without knee OA.

Resumo Objetivo Nosso objetivo foi avaliar a modulação das células do líquido sinovial (SFCs, na sigla em inglês) de pacientes com e sem osteoartrite (OA) por proteína morfogenética óssea 4 (BMP-4), Smad3 e transformador do fator de crescimento β (TGF-β). Métodos O do líquido sinovial foi coletado de pacientes submetidos a artroscopia ou artroplastia do joelho, e centrifugados para isolar as células do liquido sinovial. As células foram cultivadas por 21 dias e caracterizadas como células-tronco mesenquimais (MSCs, na sigla em inglês) de acordo com os critérios da International Society of Cell Therapy. Em seguida, realizamos um ensaio de brometo de 3-4,5-dimetil-tiazol-2-il-2,5difeniltetrazólio (MTT) depois de expor células com e sem OA para TGF-β, inibidores de via Smad3 e BMP-4 e para diferentes concentrações de BMP-4. Resultados A exposição aos inibidores TGF-β, Smad3 e BMP-4 modifica a atividade mitocondrial das SFCs. A atividade das SFCs é modificada por influências sobre o aumento das concentrações de BMP-4, mas não há diferença na atividade celular entre pacientes com e sem OA. Conclusão TGF-β, Smad3 e BMP-4 modulam a atividade das SFCs de pacientes com e sem OA do joelho.

Protocol for Harvest, Transport and Storage of Human Osteochondral Tissue / Protocolo para captação, transporte e preservação de tecido osteocondral humano

Abstract Objective To elaborate a protocol for the harvest, transport, and preservation of human osteochondral tissue for use in tissue banks (TBs). Methods Osteochondral fragments measuring 2 cm3 of 5 corpse donors aged between 15 and 45 years old were analyzed. The samples were stored in cell preservation medium containing: human albumin, Iscove's and vancomycin preserved at 4ºC. The concentration of proteoglycans in the extracellular medium was quantified by the use of Safranin-O, while tissue structural analysis was assessed by histological study with hematoxylin-eosin stained slides. The images obtained were analyzed according to the histological scores of Mankin and the score proposed by the OsteoArthritis Research Society International. The samples were analyzed with 0, 15, 30 and 45 days of preservation. Results The osteochondral fragments studied showed a progressive decrease in proteoglycan concentration with increased preservation time. After 30 days of preservation, structural changes were identified with discontinuity of the cartilage surface layer. According to the results obtained by the Mankin score, there was a statistically significant difference between 15 and 30 days of tissue preservation. Conclusion The protocol described defined knee transport immersed in Lactated Ringer at a controlled temperature of 10º C until its arrival at the TB. After processing, the preservation solution was composed of Iscove's serum-free cell culture medium supplemented with 10% human albumin and 100 µg/ml vancomycin. The tissue was preserved at a temperature of 4ºC until the moment of transplantation characterizing the fresh preservation.

Resumo Objetivo Elaborar um protocolo para a captação, transporte e preservação de tecido osteocondral humano para utilização em banco de tecidos (BT). Métodos Foram analisados fragmentos osteocondrais com dimensão de 2 cm3 de 5 doadores cadáveres com idades entre 15 e 45 anos. As amostras foram armazenadas em meio de preservação celular contendo: albumina humana, Iscove's e vancomicina preservados à temperatura de 4ºC. A concentração de proteoglicanos no meio extracelular foi quantificada pelo uso de Safranina-O, enquanto a análise estrutural do tecido foi avaliada através de estudo histológico com lâminas coradas em hematoxilina-eosina. As imagens obtidas foram analisadas segundo os escore histológicos de Mankin e o escore proposto pela OsteoArthritis Research Society International. As amostras foram analisadas com 0, 15, 30 e 45 dias de preservação. Resultados Os fragmentos osteocondrais estudados apresentaram diminuição progressiva na concentração de proteoglicanos com o aumento do tempo de preservação. Após 30 dias de preservação, foram identificadas alterações estruturais com descontinuidade da camada superficial da cartilagem. Segundo os resultados obtidos pelo escore de Mankin, houve diferença com significância estatística entre 15 e 30 dias de preservação do tecido. Conclusão O protocolo descrito definiu o transporte de joelho em bloco imerso em Ringer Lactato em temperatura controlada a 10ºC até sua chegada ao BT. Após o processamento, a solução de preservação foi composta por meio de cultura celular sem soro Iscove's suplementado com albumina humana a 10% e vancomicina 100 µg/mL. O tecido foi preservado à temperatura de 4ºC até o momento do transplante caracterizando a preservação a fresco.

Sacral fracture treatment with a variation of the lumbopelvic fixation technique / Tratamento da fratura sacral com uma variação da técnica de fixação lombopélvica / Tratamiento de la fractura sacral con una variación técnica de la fijación lumbopélvica

ABSTRACT Spinopelvic instability is an uncommon injury that is caused by high-energy traumas. Surgical treatment is used, in the majority of cases, to restore stability and enable early mobilization. Various stabilization techniques have been used in the treatment of spinopelvic instability, and lumbopelvic fixation (LPF) is currently the technique of choice due to its biomechanical superiority. One of its limitations is the fact that the technique does not directly address the lower sacral segment, permitting a residual kyphotic deformity. This deformity has been attributed to unsatisfactory outcomes, including late development of pelvic floor muscle defects and complications during childbirth. We report a case of a patient with spinopelvic instability due to sacral fracture, which was treated using a variation of the LPF technique, in which rods and screws originally developed for cervicothoracic fixation were adapted to correct sacral deformity in the sagittal plane. The upper sacral segment was reduced indirectly using hip extension and femoral traction manoeuvres, associated with distraction manoeuvres via rods. Bone reduction forceps were used to reduce the kyphotic deviation in the lower sacral fragment, enabling its fixation to the lumbopelvic rod and screws system. There were no complications of infection, suture dehiscence, or breakage of the implants, and at the end of the first year of follow-up, the sacral kyphosis was normal and radiographic consolidation was confirmed. Our technique provides a viable and promising alternative to traditional LPF, making it especially useful in fractures with accentuated deviations of the lower sacral fragment. Level of Evidence: 4.Type of study: Case series

RESUMO A instabilidade espino-pélvica (IEP) é uma lesão rara, decorrente de traumas de alta energia. O tratamento cirúrgico é empregado, na maioria dos casos, para restaurar a estabilidade e permitir mobilização precoce. Diferentes técnicas já foram empregadas no tratamento da IEP e, atualmente, a fixação lombo-pélvica (LPF) é a preferida devido à sua superioridade biomecânica. Uma de suas limitações é o fato de a técnica não abordar diretamente o fragmento sacral inferior, permitindo uma deformidade residual em cifose. Esta deformidade tem sido atribuída a resultados insatisfatórios, tais como defeitos do assoalho pélvico e complicações durante o parto. Relatamos o caso de uma paciente com IEP por fratura sacral que foi tratada com uma variação da técnica de LPF, na qual hastes e parafusos originalmente desenvolvidos para a fixação cervicotorácica foram adaptados para corrigir a deformidade sacral no plano sagital. O fragmento sacral superior foi reduzido indiretamente por manobras de extensão dos quadris e tração femoral, associadas a manobras de distração através de hastes. Pinças de redução foram usadas para reduzir o desvio cifótico do fragmento sacral inferior, permitindo sua fixação à montagem lombo-pélvica. Não houve complicações infecciosas, deiscência de suturas ou quebras dos implantes e, ao término do primeiro ano de acompanhamento, a cifose sacral estava normal e a consolidação radiográfica confirmada. Nossa técnica acrescenta um recurso à LPF tradicional, tornando-a especialmente útil em fraturas com desvios acentuados do fragmento sacral inferior. Nível de Evidência: 4. Tipo de estudo: Série de casos

RESUMEN La inestabilidad espinopélvica es una lesión poco frecuente causada por traumas de alta energía. El tratamiento quirúrgico se utiliza en la mayoría de los casos para restablecer la estabilidad y permitir la movilización temprana. Diferentes técnicas se han empleado en el tratamiento de la inestabilidad espinopélvica, y la fijación lumbopélvica (FLP) es actualmente la técnica de elección debido a su superioridad biomecánica. Una de sus limitaciones es el hecho de que la técnica no aborda directamente el segmento sacro inferior, lo que permite una deformidad cifótica residual. Esta deformidad se ha atribuido a resultados insatisfactorios, incluido el desarrollo tardío de defectos musculares del piso pélvico y complicaciones durante el parto. Presentamos el caso de un paciente con inestabilidad espinopélvica por fractura del sacro, que fue tratada mediante una variación de la técnica de FLP, en la que se usaron vástagos y tornillos adaptados, desarrollados originalmente para la fijación cervicotorácica para corregir la deformidad sacra en el plano sagital. El segmento sacro superior se redujo indirectamente utilizando la extensión de la cadera y las maniobras de tracción femoral, asociadas con maniobras de distracción a través de vástagos. Pinzas de reducción fueron utilizadas para reducir la desviación cifótica del fragmento sacro inferior, lo que permite su fijación al sistema lumbopélvico de vástago y tornillos. No hubo complicaciones de infección, dehiscencia de la sutura o ruptura de implantes y al final del primer año de seguimiento, la cifosis sacral estaba normal y se confirmó la consolidación radiográfica. Nuestra técnica proporciona una alternativa viable y prometedora al FLP tradicional, por lo que es especialmente útil en las fracturas con desviaciones acentuadas del fragmento sacro inferior. Nivel de Evidencia: IV. Tipo de estudio: Serie de caso

Chronic Periodontitis and RANKL/OPG Ratio in Peri-Implant Mucosae Inflammation

Abstract tHistory of chronic periodontitis (CP) is a risk factor for oseointegration failure. The osteoclastogenesis system (RANK, RANKL and OPG) is critical for bone homeostatic control. We investigated the levels of OPG and RANKL in peri-implant tissues from volunteers with and without a history of CP and their association with mucosae inflammation. This is a single-blind case-contro study. Diagnosis of a history of CP and peri-implant examination was performed on 46 volunteers, divided into control (without history of CP, n=26) and CP group (with history of CP, n=20). Gingival biopsies were harvested during implant exposure. Quantitative PCR evaluated OPG/RANKL mRNA expressions. OPG and RANKL proteins were analyzed by western blot and immunohistochemistry assay. The chi-square test analyzed the significance of nominal variables between groups while continuous variables were analyzed by T-test or Mann-Whitney test, after Shapiro-Wilk test evaluation. The 2-ΔΔCT Livak method calculation evaluated the gene expression. Values of p<0.05 were considered statistically significant. Volunteers with CP history had 23 times higher chance of developing mucosae inflammation. High mucosae levels of RANKL (p=0.04) and RANKL/OPG (p=0.001) mRNA expressions were observed in CP group. CP volunteers showed increased RANKL protein levels in opposition to decreased OPG expression. Even without active periodontitis, volunteers with a history of CP had elevated gingival levels of RANKL/OPG and higher correlation with peri-implant mucosae inflammation and implant loss.

Resumo A história de periodontite crônica (CP) é um fator de risco para falhas na osseointegração. O sistema de osteoclastogênese (RANK, RANKL e OPG) é crucial para o controle da homeostase óssea. O objetivo deste estudo foi investigar os níveis de OPG e RANKL no tecido peri-implantar de voluntários com e sem histórico de CP e sua associação com inflamação da mucosa. Este é um estudo tipo caso-controle. O exame para diagnóstico de CP e na região peri-implantar foi realizado em 46 voluntários, divididos em controle (sem história CP, n=26) e grupo CP (com histórico de CP, n=20). Descartes gengivais foram obtidos durante a exposição do implante. PCR quantitativo avaliou a expressão do RNAm de OPG/RANKL. As proteínas OPG e RANKL foram analisadas por western blot e imunohistoquímica. O teste do qui-quadrado analisou a significância entre as variáveis nominais enquanto as variáveis contínuas foram analisadas pelo teste-t e Mann-Whitney, após o teste de Shapiro-wilk. O método do Livak 2--ΔΔCT avaliou a expressão gênica. Os voluntários com CP apresentaram 23 vezes mais chances de desenvolver inflamação da mucosa. Expressão elevada no RNAm de RANKL (p=0.04) e RANKL/OPG (p=0.001) foram observadas no grupo CP. Voluntários com CP mostraram aumento dos níveis da proteína RANKL em contraste com diminuída expressão de OPG. Mesmo sem periodontite ativa, voluntários com histórico de CP apresentaram elevado nível gengival de RANKL/OPG e alta correlação com inflamação peri-implantar e perda do implante.

Loss of correction after vertebrectomy for treatment of spinal deformities / Perda de correção após vertebrectomia no tratamento de deformidades da coluna vertebral / Pérdida de corrección después de vertebrectomía en el tratamiento de deformidades de la columna vertebral

ABSTRACT Objective: To evaluate the loss of correction after treatment of spine deformities with the technique of isolated posterior vertebrectomy. Methods: Twenty-one patients were followed-up for three years after surgery with panoramic X-rays, CT scans, SF-36 and Oswestry questionnaires. We evaluated the loss of correction, CAGE subsidence and the evolution of the pelvis-T1 angle during follow-up. The correlation among the radiographic changes and functional and quality of life scores was also assessed. Results: All patients had some degree of loss of correction and subsidence of CAGE, especially in the first year of follow-up. Such losses exerted negative impact on the function, pain and self-image of the patients. Factors such as the stiffness of the fusion mass and size of implant used appear to have contributed to the occurrence of subsidence, regardless of age and bone mineral density. Conclusions: The use of spacers with larger cross-sectional diameter and more rigid rods can reduce the overloading on the anterior column of Denis, reducing the subsidence and loss of correction. Additional stabilization strategies such as the use of orthoses postoperatively can also be useful, and should be evaluated in subsequent studies.

RESUMO Objetivo: Avaliar a perda de correção após o tratamento de deformidades da coluna vertebral pela técnica de vertebrectomia posterior isolada. Métodos: Vinte e um pacientes foram acompanhados durante três anos após o tratamento cirúrgico com radiografias panorâmicas, tomografias computadorizadas e através dos questionários SF-36 e Oswestry. Foram avaliadas perda de correção, subsidência do CAGE e evolução do ângulo pelve-T1 durante o acompanhamento. Também foi avaliada a correlação entre as alterações radiológicas e os índices funcionais e de qualidade de vida. Resultados: Todos os pacientes apresentaram algum grau de perda de correção e subsidência do espaçador intersomático, especialmente no primeiro ano de acompanhamento. Tais perdas exerceram impacto negativo sobre função, dor e autoimagem dos pacientes. Fatores como a rigidez da massa de artrodese e as dimensões do implante utilizado parecem ter contribuído com a ocorrência de subsidência, a despeito de faixa etária e densidade mineral óssea. Conclusões: O uso de espaçadores com maior diâmetro seccional e hastes mais rígidas podem reduzir a sobrecarga da coluna anterior de Denis, diminuindo a ocorrência de subsidência e perda de correção. Estratégias de estabilização adicionais, como o uso de órteses no pós-operatório também podem ser úteis, e devem ser avaliadas em estudos subsequentes.

RESUMEN Objetivo: Evaluar la pérdida de corrección después del tratamiento de las deformidades de la columna vertebral mediante la técnica de vertebrectomía posterior aislada. Métodos: Veintiún pacientes fueron seguidos durante tres años después de la cirugía mediante radiografías panorámicas, tomografías computarizadas y con el uso de los cuestionarios SF-36 y Oswestry. Se evaluó la pérdida de la corrección, la subsidencia del CAGE y la evolución del ángulo pelvis-T1 durante el seguimiento. También se evaluó la corrección entre las alteraciones radiográficas y los índices funcionales y de calidad de vida. Resultados: Todos los pacientes presentaron algún grado de pérdida de corrección y subsidencia del espaciador intersomático, especialmente en el primer año de seguimiento. Estas pérdidas ejercen impacto negativo sobre la función, el dolor y la autoimagen de los pacientes. Factores como la rigidez de la masa de artrodesis y el tamaño del implante usado parecen haber contribuido a la aparición de subsidencia, independientemente de la edad y la densidad mineral ósea. Conclusiones: El uso de espaciadores con diámetro de la sección transversal mayor y barras más rígidas pueden reducir la sobrecarga de la columna anterior de Denis, reduciendo la ocurrencia de subsidencia y pérdida de la corrección. Las estrategias de estabilización adicionales, tales como el uso de ortesis en el postoperatorio también pueden ser útiles, y deben ser evaluadas en estudios posteriores.

Mesenchymal stromal cells from bone marrow treated with bovine tendon extract acquire the phenotype of mature tenocytes / Células mesenquimais do estroma da medula óssea tratadas com extrato de tendão bovino adquirem o fenótipo de tenócitos maduros

This study evaluated in vitro differentiation of mesenchymal stromal cells isolated from bone marrow, in tenocytes after treatment with bovine tendon extract. METHODS: Bovine tendons were used for preparation of the extract and were stored at -80 °C. Mesenchymal stromal cells from the bone marrow of three donors were used for cytotoxicity tests by means of MTT and cell differentiation by means of qPCR. RESULTS: The data showed that mesenchymal stromal cells from bone marrow treated for up to 21 days in the presence of bovine tendon extract diluted at diminishing concentrations (1:10, 1:50 and 1:250) promoted activation of biglycan, collagen type I and fibromodulin expression. CONCLUSION: Our results show that bovine tendon extract is capable of promoting differentiation of bone marrow stromal cells in tenocytes.

O estudo avalia a diferenciação in vitro das células mesenquimais isoladas do estroma da medula óssea em tenócitos após tratamento com extrato de tendão bovino. MÉTODOS: Tendões bovinos foram usados para confecção do extrato e estocados a -80 °C. Células mesenquimais do estroma da medula óssea (BMSCs) de três doadores foram usadas para os testes de citotoxicidade por MTT e diferenciação celular por qPCR. RESULTADOS: Os dados mostram que células mesenquimais do estroma da medula óssea tratadas por até 21 dias em presença do extrato de tendão bovino diluído em concentrações crescentes (1:10, 1:50 e 1:250) promovem a ativação da expressão de biglican, colágeno tipo I e fibromodulina. CONCLUSÃO: Nossos resultados mostram que o extrato de tendão bovino é capaz de promover a diferenciação das BMSCs em tenócitos.