Análise do potencial do reparo ósseo através da reconstrução de ressecções segmentares por meio da associação de scaffolds de Polidioxanona ou malha de titânio e rhBMP-2: estudo in vivo / Bone potential analysis through segmental resection reconstruction using Polydioxanone or Titanium Mesh scaffolds and rhBMP-2: in vivo study

O objetivo deste trabalho foi analisar o potencial bioativo de um "scaffold" de Polidioxanona (PDO) com associação da rhBMP-2, nas reconstruções após simulação de ressecção óssea em fêmures de ratos. Para tanto, 24 ratos, machos, adultos, com 6 meses de idade, foram submetidos a ressecção e reconstrução dos fêmures bilateralmente. Inicialmente foi realizada a estabilização com fixação de placas e parafusos de titânio do sistema 1.5mm e em seguida a confecção de um "gap" de 2mm. A reconstrução foi realizada com rhBMP-2 (Infuse) carreada em esponja de colágeno (3,25 µg), tendo uma malha de titânio, para o grupo Titânio (n=24 fêmures) (grupo controle), atuando como um arcabouço. E para o grupo PDO (n=24 fêmures) (grupo teste), a reconstrução foi realizada também com a rhBMP-2 carreada em uma esponja de colágeno (3,25 µg), envolvido por um "scaffold" de PDO. Desses animais, 16 (2 por tempo) receberam em seu dorso, no plano subcutâneo, um fragmento do mesmo material testado em seu fêmur, para análise de biocompatibilidade, que foram removidos sob anestesia local, junto de fragmento do tecido subcutâneo adjacente, aos 3, 5, 7 e 10 dias para análise. Os animais foram submetidos à eutanásia (n=6 por grupo) nos períodos de 14 e 60 dias após a cirurgia de reconstrução tiveram seus órgãos de metabolização (cérebro, rim, fígado e músculo) removidos para análise anatomopatológica e seus fêmures também foram removidos, reduzidos, radiografados para análise da densitometria radiográfica posteriormente os fêmures passaram por descalcificação e em seguida todas as peças foram submetidas ao processamento para obtenção de lâminas com cortes de 5 µm de espessura, para avaliação histológica, com avaliação da área óssea neoformada e perfil inflamatório e para análise imunohistoquimica através das proteínas Runx2, OPG, RANKL, OCN e BMP2. Todos os dados quantitativos foram submetidos ao teste ANOVA-2 fatores e quando p< 0,05, o pós-teste Tukey foi realizado. Os resultados da densitometria radiográfica demonstraram maior densidade para o grupo PDO, especialmente no período de 14 dias (p< 0,05). Na análise histológica observou-se reparo mais favorável para o grupo PDO, especialmente aos 60 dias quando comparado ao Titânio, com diferença estatística significativa (p = 0.002) bem como menor infiltrado inflamatório e maior número de vasos sanguíneos aos 14 dias. Com relação as imunomarcações, BMP-2 não apresentou marcações para Titânio e dados expressivos para PDO, com diferença significativamente estatística aos 60 dias (p< 0.05). OPG e RANKL mostraram maior marcação para titânio, principalmente aos 60 dias (p< 0.05). Já Runx2 e OCN apresentaram resultados superiores para PDO aos 14 dias, entretanto, aos 60 dias titânio demonstrou maior expressão. A análise de biocompatibilidade mostrou maior processo inflamatório para o grupo titânio. Os órgãos de metabolização apresentaram aspectos de higidez dentro da normalidade para ambos grupos. Os resultados deste trabalho demonstram um padrão reparacional mais favorável à associação do "Scaffold" de PDO com a rhBMP-2, quando comparado a reconstrução com malha de titânio(AU)

The objective of this work was to analyze the bioactive potential of a Polydioxanone (PDO) scaffold with rhBMP-2 association, in reconstructions after simulating bone resection in rat femurs. Therefore, 24 male, adult rats, aged 6 months, underwent resection and reconstruction of the femurs bilaterally. Initially, stabilization was performed with fixation of titanium plates and screws of the 1.5mm system and then a 2mm gap was created. The reconstruction was performed with rhBMP-2 (Infuse) loaded in a collagen sponge (3.25 µg), with a titanium mesh, for the Titanium group (n=24 femurs) (control group), acting as a scaffold. And for the PDO group (n=24 femurs) (test group), the reconstruction was also performed with rhBMP-2 carried in a collagen sponge (3.25 µg), surrounded by a PDO scaffold. Of these animals, 16 (2 per time) received on their back, in the subcutaneous plane, a fragment of the same material tested in their femur, for biocompatibility analysis, which was removed under local anesthesia, together with a fragment of the adjacent subcutaneous tissue, at 3, 5, 7 and 10 days for analysis. The animals were euthanized (n=6 per group) in the periods of 14 and 60 days after the reconstruction surgery, had their metabolizing organs (brain, kidney, liver, and muscle) removed for anatomopathological analysis and their femurs were also removed, reduced, radiographed for analysis of radiographic densitometry later the femurs underwent decalcification and then all the pieces were submitted to processing to obtain 5 µm thick slices for histological evaluation, with the evaluation of the newly formed bone area and inflammatory profile and for immunohistochemical analysis through Runx2, OPG, RANKL, OCN, and BMP2 proteins. All quantitative data were submitted to the 2-way ANOVA test and when p< 0.05, the Tukey post-test was performed. The results of radiographic densitometry showed higher density for the PDO group, especially in the 14-day period (p< 0.05). In the histological analysis, a more favorable repair was observed for the PDO group, especially at 60 days when compared to Titanium, with a statistically significant difference (p = 0.002), as well as a lower inflammatory, infiltrate and a greater number of blood vessels at 14 days. Regarding immunostaining, BMP-2 did not show staining for Titanium and expressive data for PDO, with a statistically significant difference at 60 days (p< 0.05). OPG and RANKL showed higher staining for titanium, mainly at 60 days (p< 0.05). On the other hand, Runx2 and OCN showed superior results for PDO at 14 days, however, at 60 days titanium showed greater expression. The biocompatibility analysis showed a greater inflammatory process for the titanium group. The metabolizing organs presented aspects of health within the normal range for both groups. The results of this work demonstrate a more favorable repair pattern for the association of the PDO scaffold with rhBMP-2, when compared to reconstruction with titanium mesh(AU)

Physical exercise in the promotion of gene therapy auxiliary effect / O exercício físico na promoção de efeitos auxiliares da terapia genética / El ejercicio físico en la promoción de efectos auxiliares de la terapia genética

ABSTRACT Introduction: In recent years, genetic engineering has made outstanding contributions to sports, and it has played a huge role in promoting the development of sports-related fields. Objective: We analyze the tissue source of bone growth and healing by studying the role of bone morphogenetic protein and transforming growth factors in fracture injuries caused by sports. Methods: We established a human fracture model to express the shape and content of bone morphogenetic protein and transforming growth factor during fracture healing. Results: In the fracture healing stage caused by different sports, the expression levels of the two genes are different. Bone morphogenetic protein has a high content in the osteogenesis stage of the membrane, while transforming growth factor is high in the cartilage ossification stage. Conclusion: Gene therapy for fractures caused by physical exercise has certain advantages. Osteoblasts and chondrocytes are involved in the synthesis of transforming growth factors. Level of evidence II; Therapeutic studies - investigation of treatment results.

RESUMO Introdução: Nos últimos anos, a engenharia genética tem contribuído de forma notável para os esportes, além de ter uma função importante na promoção do desenvolvimento de áreas relacionadas ao esporte. Objetivo: Analisamos a origem de tecidos do crescimento ósseo e sua regeneração através do estudo da proteína morfogenética óssea e fatores de transformação do crescimento em fraturas causadas pela prática do esporte. Métodos: Criamos um modelo de fratura humana para expressar a forma e o conteúdo da proteína morfogenética óssea e de fatores de transformação do crescimento durante a recuperação de fraturas. Resultados: Na fase de recuperação da fratura causada por diversos esportes, os níveis de expressão dos dois genes são diferentes. A proteína morfogenética óssea se apresenta em alta quantidade na fase osteogenetica da membrana, e o fator de transformação de crescimento apresenta alta quantidade na fase de ossificação da cartilagem. Conclusão: A terapia genética para fraturas causadas por exercícios físicos apresenta diversas vantagens. Osteoblastos e condrócitos tem um papel na síntese dos fatores de transformação do crescimento. Nível de evidência II; Estudos terapêuticos - investigação de resultados de tratamento.

RESUMEN Introducción: En los últimos años, la ingeniería genética ha contribuido de forma notable para los deportes, además de tener una función importante en la promoción del desarrollo de áreas relacionadas al deporte. Objetivo: Analizamos el origen de tejidos del crecimiento óseo y su regeneración a través del estudio de la proteína morfogenética ósea y factores de crecimiento transformante en fracturas causadas por la práctica del deporte. Métodos: Creamos un modelo de fractura humana para expresar la forma y el contenido de la proteína morfogenética ósea y de factores de crecimiento transformante durante la recuperación de fracturas. Resultados: En la fase de recuperación de la fractura causada por diversos deportes, los niveles de expresión de los dos genes son diferentes. La proteína morfogenética ósea se presenta en alta cantidad en la fase osteogénica de la membrana, y el factor de crecimiento transformante presenta alta cantidad en la fase de osificación del cartílago. Conclusión: La terapia genética para fracturas causadas por ejercicios físicos presenta diversas ventajas. Osteoblastos y condrocitos tienen un papel en la síntesis de los factores de crecimiento transformante. Nivel de evidencia II; Estudios terapéuticos - investigación de resultados de tratamiento.

The use of bone morphogenetic proteins (BMP) and pseudarthrosis, a literature review / O uso de proteínas morfogenéticas ósseas (BMP) e pseudoartroses, uma revisão de literatura

ABSTRACT Bone morphogenetic proteins (BMP) are multi-functional growth factors to promote bone healing with the proposal of less morbidity compared to the usual methods of bone graft harvest. Pseudoarthrosis occur when the fusion attempt fails, a solid fusion is not achieved, or there is motion across the segment leading to it, and it can be clinically symptomatic as pain, deformity, neurocompression, or hardware failure. BMPs are used at spinal fusion as a tool for the treatment of degenerative, traumatic, neoplastic and infectious conditions of the spine. This review shows that the use of BMPS is effective and secure when compared with iliac crest bone graft (ICGB); however, depending of the location of usage (cervical spine, lumbar spine or sacrum) and the medical status of the patient (presence of comorbidities, tobacco usage), it is more likely to exhibit complications. Therefore, the use of these proteins must be an informed decision of patient and physician preferences.

RESUMO Proteínas morfogenéticas do osso (Bone morphogenetic proteins [BMP]) são fatores de crescimento multifuncionais que promovem cicatrização óssea, propõem menos comorbidades comparada com os métodos usuais de colheita de enxerto ósseo. Pseudoartroses ocorrem quando a tentativa de fusão óssea falha, uma fusão sólida não é atingida ou quando há movimentação do segmento que leva à pseudoartrose, que pode ser clinicamente sintomática com dor, deformidade, neurocompressão ou falha na colocação de material de síntese. As BMPs são usadas em fusão colunar como ferramenta para o tratamento de trauma degenerativo, condições neoplásicas e infecciosas da coluna. A presente revisão da literatura mostra que o uso de BMPs é efetivo e seguro quando comparado com enxerto ósseo ilíaco. No entanto, a depender do local de uso (coluna cervical ou lombar ou sacro) e do estado médico do paciente (presença de comorbidades, tabagismo), é mais propício o aparecimento de complicações. Portanto, o uso dessas proteínas deve ser efetivado após uma decisão conjunta de preferências médicas e do paciente.

Regeneração óssea completa da maxila com atrofia severa utilizando telas de titânio e rhBMP-2 / Complete bone regeneration of severely atrophic maxilla using titanium meshes and rhBMP-2 ­ a case report

Diversas técnicas já foram propostas para viabilizar a reabilitação de pacientes com atrofias severas de maxila, como instalação de implantes zigomáticos, regenerações ósseas utilizando enxertos autógenos com áreas doadoras extrabucais, como osso ilíaco e calota craniana, dentre outras. Porém, todas estas técnicas possuem limitações, baixa previsibilidade e, algumas, grande morbidade para o paciente. Atualmente, alguns trabalhos têm mostrado bons resultados com o uso da técnica de ROG em atrofi as severas de maxila, utilizando telas de titânio associadas ao levantamento de seio maxilar bilateral, empregando como material substituto ósseo a rhBMP-2 (proteína óssea morfogenética humana do tipo 2). Com esta técnica, evita-se a utilização do osso autógeno e suas possíveis complicações, além do fato da rhBMP-2 ser o único biomaterial, além do osso autógeno, com características de osteoindução. O objetivo deste trabalho foi relatar um caso de paciente com atrofia severa de maxila submetida à técnica de ROG com tela de titânio e levantamento de seio maxilar bilateral, utilizando como material de enxertia a rhBMP-2 associada ao material heterógeno inorgânico. Após o período de neoformação óssea, a paciente foi submetida à cirurgia para instalação de sete implantes osseointegráveis convencionais e reabilitada com uma prótese total maxilar do tipo protocolo.

Several techniques have been proposed to rehabilitate patients with severely atrophic maxillae, such as the placement of zygomatic implants, bone regeneration using autogenous grafts with extraoral donor sites from the pelvic bone and skull cap, among others. However, all these techniques have limitations, low predictability and some contribute to high patient morbidity. Currently, some studies have shown positive results regarding the use of the GBR technique for severely atrophic maxilla using titanium meshes associated with bilateral maxillary sinus elevation using rhBMP-2 (recombinant human bone morphogenetic protein-2) as a bone substitute material. This technique does not require the use of autogenous bone and rhBMP-2 is the only bone substitute, which has osteoinduction characteristics. The aim of this study is to report a case of a patient with severely atrophic maxilla submitted to the GBR technique with titanium mesh and bilateral maxillary sinus elevation using rhBMP-2 as the grafting material associated with heterogeneous inorganic material. After new bone formation, the patient underwent surgery for the placement of 7 conventional osseointegrated implants and was rehabilitated with a implantretained maxillary prosthesis.

Effects of ionizing radiation on proteins in lyophilized or frozen demineralized human bone / Efeitos da radiação ionizante nas proteínas presentes em ossos humanos desmineralizados, liofilizados ou congelados

OBJECTIVE: The aim was to study the effects of application of ionizing radiation (gamma and electrons) as sterilizing agents at doses of 15 kGy, 25 kGy and 50 kGy, on lyophilized or frozen demineralized bone tissue for use in transplants. METHODS: Five human femoral diaphyses from different donors of musculoskeletal tissue were demineralized and preserved as lyophilized or frozen at -80 °C. The samples were divided into two groups: non-irradiated (control) and irradiated by means of gamma rays or an electron beam. The bone proteins were extracted and used to determine the concentrations of total protein and BMP 2 and 7. RESULTS: Decreases in total protein and BMP 2 and 7 concentrations were observed. The decreases in total protein concentrations, in comparison with the respective control groups, were significant in the lyophilized and frozen samples that were irradiated at a dose of 50 kGy of gamma radiation and electron beam, with reductions of more than 30%. Significant decreases in the levels of BMP 2 and 7 were also observed at higher doses and especially through use of the electron beam. CONCLUSION: The reductions in the concentrations of total proteins and osteoinductive proteins (BMP 2 and 7) were related to the radiation dose, i.e. they increased with higher doses of ionizing radiation type and the type of bone preservation. The largest reductions in concentrations were observed in the bones irradiated by means of an electron beam and at a dose of 50 kGy. However, this type of radiation and this high dose are not usual practices for sterilization of bone tissue.

OBJETIVO: Estudar os efeitos da aplicação das radiações ionizantes (gama e elétrons) como agentes esterilizantes, nas doses de 15 kGy, 25 kGy e 50 kGy, nos tecidos ósseos desmineralizados congelados e liofilizados para uso em transplantes. MÉTODOS: Cinco diáfises femorais humanas de doadores distintos de tecidos musculoesqueléticos foram desmineralizadas e preservadas como liofilizadas ou congeladas a -80 °C. As amostras foram divididas em grupos não irradiados (controle) e irradiados por raios gama ou feixe de elétrons. As proteínas ósseas foram extraídas e dosadas as concentrações de proteínas totais, BMP 2 e 7. RESULTADOS: Foi observada diminuição das concentrações de proteínas totais e BMP 2 e 7. A diminuição das concentrações de proteínas totais, quando comparada com o respectivo controle, foi significativa nos grupos de amostras liofilizadas e congeladas e irradiadas na dose de 50 kGy por radiação gama e feixe de elétrons com redução superiores a 30%. A diminuição significativa nas concentrações das BMP 2 e 7 também foi observada nas maiores doses e principalmente por feixe de elétrons. CONCLUSÃO: As reduções nas concentrações das proteínas totais e em proteínas osteoindutoras (BMP 2 e 7) foram relacionadas à dose de radiação, ou seja, aumentam com maiores doses, tipo de radiação ionizante e ao tipo de preservação dos ossos. As maiores reduções das concentrações foram observadas nos ossos irradiados por feixe de elétrons e na dose de 50 kGy. Porém esse tipo de radiação e essa alta dose não são práticas usuais para a esterilização dos tecidos ósseos.

O uso da proteína recombinante no aumento ósseo em Implantodontia / Recombinant protein for bone augmentation in Implantology

A reabsorção do osso alveolar ocorre após a perda dentária por vários fatores, tais como: exodontia, traumatismo, processos patológicos ou mesmo reabsorção por desuso. A reabilitação com implantes requer osso em quantidade e qualidade. Os enxertos autógenos são considerados os enxertos tipo "padrão ouro" para regeneração óssea guiada. Contudo, o aumento ósseo dessa região tem sido feito também com biomateriais, que é qualquer substância, droga, combinação de substâncias de origem natural ou sintética que pode ser usado como reposição de algum tecido, órgão ou função do corpo. Embora promissora, a utilização das proteínas morfogenéticas ósseas na Implantodontia e na Cirurgia Bucomaxilofacial ainda necessita de maior respaldo científico. O objetivo desse estudo foi fazer uma breve revisão sobre a utilização das proteínas recombinantes e esclarecer os clínicos sobre suas indicações e reais limitações.

The bone alveolar reabsortion occurs after lost dental by many factors such as: exodontic, traumatism, pathologic process or even atrophy due to disuse. Implant supported rehabilitation requires amount and quality of bone. Autogenous bone has been considered "the gold standard" graft to guided bone regeneration. However, the bone augmentation in this region has been done with biomaterials too, that is any substance, drug, combination of substances of natural or synthetic origin which may be used for a replacement tissue, organ or body function. Although promising, the widespread use of bone morphogenetic proteins in Implantology and in Maxillofacial Surgery demands greater scientific support. The aim of this study was to do a brief review to the use of recombinant proteins and clarify clinical about its indications and true limitations.

Uma discussão sobre o efeito da rhBMP-2 no aumento ósseo alveolar / A discussion on the effect of rhBMP-2 in the alveolar bone augmentation

O objetivo deste trabalho foi apresentar uma revisão da literatura sobre a proteína óssea morfogenética tipo 2 (BMP-2) e seu efeito no aumento ósseo alveolar. A proteína óssea morfogenética (BMP) foi identificada, em 1965, por um norte-americano chamado Marshal Urist, que mostrou que essa proteína, extraída da cortical óssea bovina, poderia induzir a formação de novo osso quando implantada em locais não ósseos. Atualmente, muitos trabalhos têm estudado a regeneração óssea através do uso de BMPs em substituição aos enxertos ósseos. O presente estudo conclui que a proteína óssea morfogenética é capaz de induzir neoformação óssea de maneira eficaz, tornando-se uma alternativa na substituição dos enxertos ósseos e a necessidade da descoberta de novos carreadores facilitando a estabilidade mecânica da BMP-2 no leito receptor.

The aim of this paper is to review the literature about bone morphogenetic protein type 2 (BMP-2) and on the effect in the alveolar bone augmentation. In 1965, the BMP was isolated by Marshal Urist, who showed that this protein extracted from bone narrow could induce bone neoformation when implanted in sites without bone cells. Recently, a lot of studies have been looking for bone regeneration using BMPs without bone grafts. The present study it was concluded that the bone morphogenetic protein induces bone neoformation, being an alternative as a substitute to bone grafts and that new carrier discovery is necessary to smooth stability of this carriers in receptor site.

O uso das proteínas ósseas morfogenéticas na Implantodontia - revisão de literatura / The use of morphogenetic protein in Implantology - literature review

A descoberta de materiais de enxerto para auxiliar na regeneração óssea ampliou as perspectivas da reabilitação oral. As proteínas ósseas morfogenéticas (BMPs) têm sido amplamente estudadas para a regeneração de áreas com defeitos ósseos. As BMPs são fatores de crescimento derivados da matriz óssea e que induzem a diferenciação de células mesenquimais indiferenciadas em osteoblastos. Algumas aplicações das BMPs na Implantodontia incluem a correção de defeitos alveolares pós-extração, aumento de rebordo alveolar em pacientes edêntulos, levantamento de seio maxilar, entre outros. As BMPs apresentam vantagens como a ausência de um segundo sítio cirúrgico para obtenção de tecido ósseo, resultando em menor tempo de reparo e maior comodidade aos pacientes. Além disso, a utilização das BMPs não se limita pelo tamanho do defeito podendo ser utilizada em defeitos extensos. Uma limitação das BMPs está relacionada ao custo elevado, sendo por este motivo pouco utilizada pelos profissionais cotidianamente. Diversos estudos pré-clínicos e clínicos demonstram o sucesso da utilização das proteínas ósseas morfogenéticas na neoformação óssea. O objetivo da presente revisão foi analisar a literatura relacionada à utilização das BMPs nos diferentes procedimentos envolvidos na área da Implantodontia. Estudos em animais empregando as BMPs concomitantemente com implantes osseointegrados demonstram o sucesso da utilização das proteínas para a neoformação óssea. Inúmeros estudos clínicos comprovam a viabilidade e segurança da utilização das BMPs em procedimentos cirúrgicos. Dos resultados presentes na literatura, pode-se concluir que as proteínas ósseas morfogenéticas são uma alternativa viável e segura, com grande potencial para a regeneração óssea na Implantodontia.

Development of bone graft materials has improved the options of treatment in rehabilitation therapy. Bone morphogenetic proteins (BMPs) have been widely studied for regeneration of bone defects. Bone morphogenetic proteins are growth factors derived from bone matrix. These proteins induce mesenchymal cells to differentiate into osteoblast cells, producing new bone. Some applications of BMPs in Implantology include alveolar correction in extraction sites, alveolar ridge augmentation in edentulous patients, and sinus floor augmentation. The bone morphogenetic proteins present some advantages as the absence of a second surgical site. The procedure is less traumatic and result in lower time for repair, which is a desirable property for the patients. Furthermore, the use of BMPs is not limited by the size of the defect. The proteins can be used in large defects without any restriction. However, BMPs have a high cost, which limits its use by the professionals. Several laboratorial and clinical studies have shown the success of the use of BMPs on bone formation. The aim of the present review was to analyze the studies regarding the use of BMPs in different procedures in Implantolo¬gy. Studies in animals using BMPs with dental implants show the success of the therapy and further studies in humans demonstrate the possibility of bone formation in cases of defects.The BMPs are able to induce bone regeneration around dental implants. Furthermore, several clinical studies verified feasibility and safety when using BMPs in surgery procedures. Bone morphogenetic proteins can be considered a potential and safe alternative in bone regenera¬tion in Implantology.

Utilização de micropartículas biodegradáveis para administração de proteína morfogenética óssea na reconstrução óssea dos maxilares / Use of biodegradable microparticles for administration of bone morphogenetic protein in bone reconstruction of jaws

Atualmente, esforços têm sido concentrados na busca de um implante carreador de proteína morfogenética óssea que possa aperfeiçoar a sua aplicação. As proteínas morfogenéticas ósseas são glicoproteínas responsáveis pelo recrutamento de células osteoprogenitoras para os locais de formação óssea. Dessa maneira, o objetivo deste estudo é revisar a literatura sobre sistemas carreadores para a proteína morfogenética óssea. Estes vêm sendo estudados na tentativa de melhorar o efeito terapêutico através do prolongamento e/ou controle da sua liberação, aumentando, consequentemente, a sua eficácia terapêutica. Essa revisão bibliográfica sugere que as micropartículas biodegradáveis podem ser utilizadas como sistemas carreadores de proteína morfogenética óssea.

Currently, efforts have been concentrated in the search for an implant carrier of bone morphogenetic protein that can enhance its application. The bone morphogenetic proteins are glycoproteins responsible for the recruitment of osteoprogenitor cells to sites of bone formation. Then, the objective of this study was to review the literature about the systems carriers for bone morphogenetic protein. These carriers have been studied in an attempt to improve the therapeutic efficacy by extension and/or control of their release, and therefore increasing their therapeutic efficacy. This literature review suggests that the microparticles can be used as carrier systems for bone morphogenetic protein

A rhBMP-2 aumenta e acelera a formação óssea vertical quando associada a biomateriais em calvária de coelhos / rhBMP-2 increases and accelerates vertical bone formation when associated to biomaterials: the rabbit calvaria model

O objetivo deste estudo foi avaliar a formação óssea vertical aposicional obtida com a associação da proteína morfogenética óssea recombinante humana 2 (rhBMP-2) com os materiais beta fosfato tricálcico (CE), fosfato de cálcio bifásico (BC) e osso mineral bovino (BO) em um modelo de regeneração óssea guiada (ROG) em calvária de coelhos; 22 coelhos albinos da raça Nova Zelândia receberam quatro cilindros de titânio fixados na calvária. No grupo 1 (n = 10), os cilindros foram aleatoriamente preenchidos com um dos referidos materiais e coágulo sanguíneo (CO). No grupo 2 (n = 12), foi repetida a mesma distribuição aleatória dos materiais e coágulo, acrescidos da rhBMP-2. Corantes ósseos foram aplicados durante 13 semanas, e a eutanásia foi realizada na 14a semana nos dois grupos. Os resultados clínicos mostraram que o volume ósseo e a sua área média no grupo 2 (com rhBMP-2) foram maiores do que no grupo 1 (sem rhBMP-2), independente dos materiais utilizados (p < 0,001). Não houve diferença estatisticamente significante entre os volumes médios de BC e BO (p = 0,625), BC e CE (p = 0,876), BO e CE (p = 0,968). O volume médio do CO foi menor do que todos os materiais (p < 0,001) nos dois grupos. Não houve diferença significativa entre as médias das áreas em BC e BO (p = 0,965), BC e CE (p = 0,866), BO e CE (p = 0,990), BC e CO (p = 0,190), BO e CO (p = 0,060). A área média do CO foi menor em CE (p = 0,028). O estudo histológico revelou quantidades significativas de tecido ósseo neoformado nos dois grupos. No entanto, no grupo com rhBMP-2, foi observado osso mais maduro e lamelar, e com maior taxa de biodegradação em todos os materiais. A análise de fluorescência mostrou que a adição de rhBMP-2 é mais significativa na porção superior do cilindro e que a formação óssea é tempo-dependente. Pôde-se concluir que a utilização da rhBMP-2 associada a qualquer um dos biomateriais gerou maior formação óssea neste modelo de regeneração óssea guiada (ROG) em coelhos.

The aim of this study was to evaluate the appositional vertical bone formation obtained with the association of recombinant human bone morphogenetic protein 2 (rhBMP-2) with the materials Beta Tricalcium Phosphate (CE), Biphasic Calcium Phosphate (BC), and Mineral Bovine Bone (BO) in a guided bone regeneration model (GBR) in rabbit calvaria. Twenty-two New Zealand white rabbits received four titanium cylinders fixed in the calvaria. In group 1 (n = 10), each cylinder was randomly filled with one of these materials and one with a blood clot (CO). In group 2 (n = 12) cylinders were randomly assigned the same materials and blood clot with the addition of rhBMP-2. Bone labels were injected during 13 weeks, and the euthanasia was performed in the 14th week in both groups. The results showed that the average volume and area in group 2 (with rhBMP-2) was higher than that in group 1 (without rhBMP-2), regardless the materials used (p < 0.001). There was no statistically significant difference between the average volumes of BO and BC (p = 0.625), BC and CE (p = 0.876) and BO and CE (p = 0.968). The average volume of CO was lower than all materials (P < 0.001) in both groups. There was no statistically significant difference between the average areas of BC and BO (p = 0,965), BC and CE (p = 0,866), BO and CE (p = 0,990), BC and CO (p = 0,190) and BO and CO (p = 0,060). The average area of CO was lower than CE (p = 0,028). The histological study revealed significant amounts of newly formed bone in both groups. Nevertheless, in the group with rhBMP-2 a more mature and lamellar bone with a greater level of biodegradation in all materials was observed...

A rhBMP-2 aumenta e acelera a formação óssea vertical quando associada a biomateriais em calvária de coelhos / rhBMP-2 increases and accelerates vertical bone formation when associated to biomaterials: the rabbit calvaria model

O objetivo deste estudo foi avaliar a formação óssea vertical aposicional obtida com a associação da proteína morfogenética óssea recombinante humana 2 (rhBMP-2) com os materiais beta fosfato tricálcico (CE), fosfato de cálcio bifásico (BC) e osso mineral bovino (BO) em um modelo de regeneração óssea guiada (ROG) em calvária de coelhos; 22 coelhos albinos da raça Nova Zelândia receberam quatro cilindros de titânio fixados na calvária. No grupo 1 (n = 10), os cilindros foram aleatoriamente preenchidos com um dos referidos materiais e coágulo sanguíneo (CO). No grupo 2 (n = 12), foi repetida a mesma distribuição aleatória dos materiais e coágulo, acrescidos da rhBMP-2. Corantes ósseos foram aplicados durante 13 semanas e a eutanásia foi realizada na 14a semana nos dois grupos. Os resultados clínicos mostraram que o volume ósseo e a sua área média no grupo 2 (com rhBMP-2) foram maiores do que no grupo 1 (sem rhBMP-2), independente dos materiais utilizados (p < 0,001). Não houve diferença estatisticamente significante entre os volumes médios de BC e BO (p = 0,625), BC e CE (p = 0,876), BO e CE (p = 0,968). O volume médio do CO foi menor do que todos os materiais (p < 0,001) nos dois grupos. Não houve diferença significativa entre as médias das áreas em BC e BO (p = 0,965), BC e CE (p = 0,866), BO e CE (p = 0,990), BC e CO (p = 0,190), BO e CO (p = 0,060). A área média do CO foi menor em CE (p = 0,028). O estudo histológico revelou quantidades significativas de tecido ósseo neoformado nos dois grupos. No entanto, no grupo com rhBMP-2, foi observado osso mais maduro e lamelar, e com maior taxa de biodegradação em todos os materiais. A análise de fluorescência mostrou que a adição de rhBMP-2 é mais significativa na porção superior do cilindro e que a formação óssea é tempo-dependente. Pôde-se concluir que a utilização da rhBMP-2 associada a qualquer um dos biomateriais gerou maior formação óssea neste modelo de regeneração óssea guiada (ROG) em coelhos.

The aim of this study was to evaluate the appositional vertical bone formation obtained with the association of recombinant human bone morphogenetic protein 2 (rhBMP-2) with the materials Beta Tricalcium Phosphate (CE), Biphasic Calcium Phosphate (BC), and Mineral Bovine Bone (BO) in a guided bone regeneration model (GBR) in rabbit calvaria. Twenty-two New Zealand white rabbits received four titanium cylinders fixed in the calvaria. In group 1 (n = 10), each cylinder was randomly filled with one of these materials and one with a blood clot (CO). In group 2 (n = 12) cylinders were randomly assigned the same materials and blood clot with the addition of rhBMP-2. Bone labels were injected during 13 weeks, and the euthanasia was performed in the 14th week in both groups. The results showed that the average volume and area in group 2 (with rhBMP-2) was higher than that in group 1 (without rhBMP-2), regardless the materials used (p < 0.001). There was no statistically significant difference between the average volumes of BO and BC (p = 0.625), BC and CE (p = 0.876) and BO and CE (p = 0.968). The average volume of CO was lower than all materials (P < 0.001) in both groups. There was no statistically significant difference between the average areas of BC and BO (p = 0,965), BC and CE (p = 0,866), BO and CE (p = 0,990), BC and CO (p = 0,190) and BO and CO (p = 0,060). The average area of CO was lower than CE (p = 0,028). The histological study revealed significant amounts of newly formed bone in both groups. Nevertheless, in the group with rhBMP-2 a more mature and lamellar bone with a greater level of biodegradation in all materials was observed. The fluorescence analysis showed that the addition of rhBMP-2 is more significant in the upper portion of the cylinder and that bone formation is time-dependent...

Transportadores para proteína morfogenética óssea recombinante humana-2 – rhBMP-2 / Recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2) carriers: literature review

O objetivo deste trabalho foi realizar uma revisão da literatura sobre as substâncias utilizadas para o transporte da proteína morfogenética óssea recombinante humana-2 – rhBMP-2. Um dos campos de aplicação do rhBMP-2 em Odontologia, em particular na Implantodontia, é como agente indutor de osteogênese em áreas onde devido a trauma ou atrofia, por exemplo, não há tecido ósseo suficiente para a colocação de implantes dentários e posterior reabilitação protética. Um dos métodos utilizados para a obtenção de novo tecido ósseo, através do rhBMP-2, é enxertar uma associação entre a proteína e uma substância que servirá para transporte, entrega e liberação da mesma, na área desejada. Esta substância é denominada de carrier ou transportador. A seleção de uma substância adequada para realizar estas funções é, hoje, o principal obstáculo para a utilização clínica do rhBMP-2. Entre as substâncias utilizadas como transportador, o colágeno é a que possui a maior quantidade de pesquisas.Devido a algumas deficiências do colágeno para realizar as funções de transportador, como falta de resistência a pressão causada pelo tecido mole durante a implantação, muitos biomateriais são pesquisados com a finalidade de realizar estas funções. Entre os biomateriais estudados temos o ácido polilático e seus polímeros, biovidros e a associação hidroxiapatita/tricálciofosfato (HA/TCP), porém, a quase totalidade dos trabalhos com estas substâncias utiliza modelo animal em suas pesquisas. O colágeno, apesar de suas deficiências, foi o único transportador, levantado por esta revisão da literatura, utilizado em trabalhos clínicos com seres humanos.

The aim of this study was to accomplish a literature review on the substances used as carriers for recombinant human bone morphogenetic protein-2 (rhBMP-2). For instance, rhBMP-2 can be used to induce osteogenesis in areas where there is not enough bone tissue for dental implant placement and subsequent prosthetic rehabilitation due to trauma or atrophy. One of the methods used to retrieve bone tissue is to associate this protein with a substance that will deliver the rhBMP-2 at the desired area. This substance is denominated a carrier or transporter. Today, selecting this carrier constitutes the main obstacle for clinical use of rhBMP-2. Among the substances used as carrier, collagen is the one that possesses the largest amount of published researches, but due to some deficiencies to accomplish the carrier function, such as mechanical resistance to soft tissue pressure during implantation, many biomaterials are investigated to overcome this issue, such as polylactic acid and their polymers, fibrous glass, and the association of hidroxyapatite/tricalciumphosphate (HA/TCP); however, only animal model were addressed. Collagen, in spite of its deficiencies, was the only carrier, according to this literature review, used in human clinical trials.

Avaliação da presença das proteínas VEGF, BMP2 e CBFA1 no enxerto ósseo autógeno: análise histométrica e imunoistoquímica em calotas de ratos / VEGF, BMP2 and CBFA1 presence evaluation in autogenous bone graft: histometrical and immunohistochemical analysis in rats calvaria

OBJETIVOS: A proposta deste estudo foi avaliar a expressão de proteínas que participam da fase de osteoindução (VEGF, BMP-2 e CBFA1) durante o processo de regeneração óssea de defeitos criados em calvária de ratos e preenchidos com enxerto autógeno em bloco. MATERIAIS E MÉTODOS: Para o presente estudo foram utilizados 10 ratos adultos machos (Rattus norvegicus albinus, Wistar) que receberam dois defeitos ósseos de 5 mm cada, em calvária. Os defeitos ósseos constituiram dois grupos experimentais (n=10): Grupo controle (CONT) (defeitos preenchidos com o próprio coágulo); Grupo enxerto (ENX) (defeitos preenchidos com osso autógeno removido do defeito contralateral). Os animais foram submetidos a eutanásia nos períodos de 7 e 30 dias pós-operatórios. RESULTADOS: A análise quantitativa demonstrou formação óssea significativamente maior no Grupo ENX, no entanto, a presença das proteínas estudadas foi significativamente maior no Grupo CONT em ambos os períodos de observação. CONCLUSÃO: O enxerto ósseo autógeno cortical em bloco não expressou de forma significativa as proteínas osteoindutoras estudadas durante o processo de reparo

AIMS: The proposal of this study was to evaluate the expression of proteins that act in osteoinduction (VEGF, BMP-2, CBFA1) phase during the bone defects regeneration created in rat calvaria and filled with autogenous bone graft in block. METHODS: For the present study, 10 adult male rats (Rattus norvegicus albinus, Wistar) had two 5mm- bone defects in calvaria. Bone defects constituted two experimental groups: CONTROL Group (defects filled with blood clot); GRAFT Group (defects filled with bone graft). Animals were sacrificed at 7 and 30 days post operative. RESULTS: Quantitative analysis showed significantly higher bone formation in Graft Group, however, the presence of studied proteins was significantly higher in Control Group in both observation periods. CONCLUSION: Autogenous cortical bone graft in block did not express the studied osteoinductive proteins during bone repair

Avaliação da presença das proteínas VEGF, BMP2 e CBFA1 no enxerto ósseo autógeno: análise histométrica e imunoistoquímica em calotas de ratos / VEGF, BMP2 and CBFA1 presence evaluation in autogenous bone graft: histometrical and immunohistochemical analysis in rats calvaria

OBJETIVOS: A proposta deste estudo foi avaliar a expressão de proteínas que participam da fase de osteoindução (VEGF, BMP-2 e CBFA1) durante o processo de regeneração óssea de defeitos criados em calvária de ratos e preenchidos com enxerto autógeno em bloco. MATERIAIS E MÉTODOS: Para o presente estudo foram utilizados 10 ratos adultos machos (Rattus norvegicus albinus, Wistar) que receberam dois defeitos ósseos de 5 mm cada, em calvária. Os defeitos ósseos constituiram dois grupos experimentais (n=10): Grupo controle (CONT) (defeitos preenchidos com o próprio coágulo); Grupo enxerto (ENX) (defeitos preenchidos com osso autógeno removido do defeito contralateral). Os animais foram submetidos a eutanásia nos períodos de 7 e 30 dias pós-operatórios. RESULTADOS: A análise quantitativa demonstrou formação óssea significativamente maior no Grupo ENX, no entanto, a presença das proteínas estudadas foi significativamente maior no Grupo CONT em ambos os períodos de observação. CONCLUSÃO: O enxerto ósseo autógeno cortical em bloco não expressou de forma significativa as proteínas osteoindutoras estudadas durante o processo de reparo

AIMS: The proposal of this study was to evaluate the expression of proteins that act in osteoinduction (VEGF, BMP-2, CBFA1) phase during the bone defects regeneration created in rat calvaria and filled with autogenous bone graft in block. METHODS: For the present study, 10 adult male rats (Rattus norvegicus albinus, Wistar) had two 5mm- bone defects in calvaria. Bone defects constituted two experimental groups: CONTROL Group (defects filled with blood clot); GRAFT Group (defects filled with bone graft). Animals were sacrificed at 7 and 30 days post operative. RESULTS: Quantitative analysis showed significantly higher bone formation in Graft Group, however, the presence of studied proteins was significantly higher in Control Group in both observation periods. CONCLUSION: Autogenous cortical bone graft in block did not express the studied osteoinductive proteins during bone repair

Implantes dentários recobertos com proteína morfogenética óssea recombinante humana tipo-2 / Dental implants in humans using recombinant bone morphogenetic protein -2

Objetivo: Avaliar as condições de densidade cicatricial radiográfica ao longo de implantes bioativos recobertos com proteína morfogenética óssea recombinante humana tipo-2 (rhBMP-2) (implante experimental) em comparação com implantes de superfície rugosa (implante controle). Métodos: Foram selecionados 12 pacientes com indicação de implantes em áreas posteriores de mandíbula e maxila, sendo colocados dois implantes de forma contígua: implantes experimentais e implantes controles. Os implantes foram fixados ad modum Brånemark. Tomadas radiográficas foram feitas em quatro momentos distintos: inicial, pós-cirúrgico, 3 meses e 8 meses, para aplicação posterior de técnica digital de subtração das imagens. Foram feitos ajustes de geometria e contraste para posterior comparação dos valores de densidade radiográfica entre os diversos períodos de análise, levando-se em conta a radiografia inicial como valor de constante de correção. Os valores de densidade radiográfica foram submetidos a tratamento estatístico pelo teste t de Student, com valores corrigidos para arco seno e p=0.00. Resultados: Os implantes experimentais tratados com rhBMP-2 apresentaram melhora significativa no aumento da densidade óssea pós-operatória (39,77) p<0,05, quando comparado aos implantes controles (8,21) p<0,05. Conclusão: O tratamento de superfície com rhBMP-2 mostrou-se promissor na otimização da densidade óssea, fato relevante no estudo de áreas de risco para perda de implantes odontológicos.

Objective: Evaluate clinically and radiographically the conditions of bone density around the experimental bioactive implants that are covered with Bone Morphogenetic Protein recombinant human type-2 (rhBMP-2) (IE) and to compare it to that obtained whit rough- surface implants (IC). Methods: Twelve patients with indication for treatment of dental implants were included in this study, in which each received 2 implants: IE (rhBMP-2) and IC (rough-surface implants). The surgical procedure was done in according to the Brånemark protocol. Digital subtraction technique was used to assess the dental implants in four moments: initial, after-surgical, 3 months and eight months. Results: There was significantly different among the treatments of dental implants (p<0.05). The increase of bony density was better to IE (39.77) than IC (8.21). Conclusion: These findings suggest that rhBMP-2-coated implants can stimulated bone formation around dental implants and may be an alternative in treatment for low bone density sites.

Effect of bone morphogenetic protein-7 (BMP-7) on in vitro survival of caprine preantral follicles / Efeito da proteína morfogenética óssea 7 (BMP-7) para a sobrevivência in vitro de folículos pré-antrais caprinos

This study was conducted in order to verify the effect of different concentrations of BMP-7 in the in vitro survival and development of caprine preantral follicles. Fragments of caprine ovarian cortical tissue were cultured for 1 or 7 days in Minimum Essential Medium (MEM+) supplemented with different concentrations of BMP-7 (1, 10, 50 or 100ng/ml). Non-cultured fragments or those cultured for 1 or 7 days were processed for classical histology and transmission electron microscopy (TEM). Parameters such as follicular survival, activation and growth were evaluated. The results showed that, after 1 or 7 days of culture, the percentage of morphologically normal follicles was significantly reduced in all treatments when compared with fresh control, except at 1ng/ml of BMP-7 for 1 day. In addition, the concentration of 10ng/ml of BMP-7 significantly increases follicular diameter from day 1 to 7 of culture. There was no influence of the other concentrations of BMP-7 regarding to the follicular and oocyte diameter. Ultrastructure studies confirmed follicular integrity after 7 days of culture in 1ng/ml BMP-7. In conclusion, small concentrations of BMP-7 can improve the survival and growth of caprine preantral follicles during in vitro culture.

O presente trabalho foi conduzido de modo a se verificar o efeito de diferentes concentrações da BMP-7 no desenvolvimento in vitro de folículos pré-antrais caprinos. Fragmentos de tecido cortical ovariano caprino foram cultivados por 1 ou 7 dias em Minimum Essential Medium (MEM+) suplementado com diferentes concentrações de BMP-7 (1, 10, 50 ou 100ng/ml). Os fragmentos não cultivados ou aqueles cultivados por 1 ou 7 dias foram processados para histologia clássica e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), sendo avaliados parâmetros morfológicos indicativos de viabilidade, ativação e crescimento. Os resultados mostraram que o percentual de folículos morfologicamente normais diminuiu significativamente em todos os tratamentos quando comparados ao controle, exceto na concentração de 1ng/ml por 1 dia de cultivo. Já no D7 todos os tratamentos reduziram significativamente os percentuais de folículos morfologicamente normais. Utilizando 10ng/ml de BMP-7 foi observado um aumento significativo no diâmetro folicular quando comparados os diferentes períodos de cultivo. Não houve influência das demais concentrações de BMP-7 quando avaliados além do diâmetro folicular o diâmetro oocitário. A análise por TEM confirmou a integridade ultra-estrutural nos folículos após 7 dias de cultivo com 1ng/ml de BMP-7 . Em conclusão, o BMP-7 em baixas concentrações pode melhorar a sobrevivência e o crescimento durante o cultivo in vitro de folículos pré-antrais caprinos.

Aspectos celulares, teciduais e moleculares da osteogênese ectópica e ortotópica induzida pela matriz alogênica óssea e dentinária / Cellular, tissue and molecular aspects of the ectopic and orthotopic osteogenese induced by bone and dentine allogenic matrix

O objetivo do atual trabalho, foi correlacionar os eventos celulares e teciduais com a expressão das proteínas VEGF, BMP-7, RANKL e OPG durante a osteogênese ectópica e ortotópica, induzida pela matriz óssea (MO) e dentinária (MD) alogênica. Matrizes alogênicas desmineralizada em HCl a 0,6N, obtidas de fêmur e incisivo de ratos, fori implantada entre as fáscias musculares da coxa e em defeito trans-ósseo de 8mm de diâmetro nos ossos parietais. As análises radiográfica e histomorfométrica da neoformação óssea e, a imunohistoquímica e o western blotting para as proteínas VEGF, BMP, RANKL e OPG, mostraram que: a) o volume da região do enxerto nos sítios ortotópicos reduziu 19% em 42 dias; b) em ambos tipos de enxerto e locais de implantação, ocorreu formação de tecido cartilaginoso e ósseo; c) nos sítios intramusculares, a reabsorção da matriz alogênica e a remodelação do tecido cartilaginoso, ósseo e medular foi mais acelerado, em relação a implantação ortotópico; d) o aumento na densidade de volume dos vasos sanguíneos e no número de osteoblastos/osteócitos e osteoclastos ocorreu simultaneamente e estava associado à maior reabsorção da matriz alogênica e à formação do tecido medular (hematopoiético); e) as proteínas VEGF, BMP-7, RANKL, OPG foram expressas em condrócitos, osteoblastos ativos, osteócitos recém aprisionados na matriz e em células estromais próximas aos osteoblastos ou às áreas da matriz alogênica reabsorvida; e f) a expressão das proteínas VEGF, BMP-7, RANKL e OPG foi maior no grupo MO. O pico de expressão dessas proteínas ocorreu nos períodos de 14 aos 21 dias no grupo da MO e 21 e 28 dias no grupo da MD.

Concluímos que, a capacidade osteoindutora da matriz alogênica desmineralizada está relacionado a origem da matriz e ao sítio de implantação e que, as proteínas VEGF, BMP-7, RANKL e OPG estão associadas a maior reabsorção da matriz implantada, promovendo uma rápida e contínua liberação dos morfógenos contidos em seu interior que, induzem temporal e espacialmente a formação óssea/medular.

The aim of the present work was to correlate the cellular and tissue events with the expression of VEGF, BMP-7, RANKL and OPG during ectopic and orthotopic osteogenesis, induced by bone and dentin allogeneic matrix. Allogenic matrices obtained from femur and incisor of rats and demineralized in 0.6 N HCl were implanted into a intramuscular pocket and a 8mm-diameter bone defect in the skull. The radiographic and histomorphometric analysis of new bone formation, and immunohistochemistry and western blotting for VEGF, BMP, RANKL and OPG proteins, showed that: a) the total volume of the graft region in orthotopic site decreased 19% at 42 days b) in both graft types and implantation sites occurred formation of cartilaginous and bone tissues, c) in intramuscular sites, the resorption of allogenic matrix and remodeling of the new formed cartilage and bone were faster, in relation to orthotopic implantation sites; d) the increase in the volume density of blood vessels and in the number of osteoblasts/osteocytes and osteoclasts occurred simultaneously and was associated with greater reabsorption of the allogenic matrix and hematopoietic bone marrow formation; e) VEGF, BMP-7, RANKL, OPG proteins were expressed in chondrocytes, active osteoblasts, newly osteocytes confined and stromal cells located near the osteoblasts or in the surface of the reabsorbed matrix; and f) the VEGF, BMP-7, RANKL and OPG expression was higher in MO grafts than in the MD. The peak of expression of these proteins each occurred at 14 and 21 days in MO and 21 and 28 days in MD. We concluded that, the osteoinductive capacity of allogeneic demineralized matrix is related to matrix origin and implantation site and that the VEGF, BMP-7, RANKL and OPG proteins are associated with greater reabsorption of the implanted matrix, promoting rapid and continuous matrix-release morphogens that induces spatially and temporally the bone and bone marrow formation.