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.

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.

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.