Effects of physical exercise on skeletal muscles of rats with cerebral ischemia

Physical exercise is a known preventive and therapeutic alternative for several cerebrovascular diseases. Therefore, the objective of the present study was to evaluate the motor performance and histomorphometry of the biceps brachii, soleus, and tibialis anterior muscles of rats submitted to a treadmill training program prior to the induction of cerebral ischemia via occlusion of the middle cerebral artery (OMCA). A total of 24 Wistar rats were distributed into four groups: Sham-Sed: sedentary control animals (n=6), who underwent sham surgery (in which OMCA did not occur); Sham+Ex: control animals exercised before the sham surgery (n=6); I-Sed: sedentary animals with cerebral ischemia (n=6); and I+Ex: animals exercised before the induction of ischemia (n=6). The physical exercise consisted of treadmill training for five weeks, 30 min/day (5 days/week), at a speed of 14 m/min. The results showed that the type-I fibers presented greater fiber area in the exercised ischemic group (I+Ex: 2347.96±202.77 µm2) compared to the other groups (Sham-Sed: 1676.46±132.21 µm2; Sham+Ex: 1647.63±191.09 µm2; I+Ex: 1566.93±185.09 µm2; P=0.0002). Our findings suggested that the angiogenesis process may have influenced muscle recovery and reduced muscle atrophy of type-I fibers in the animals that exercised before cerebral ischemia.

Platelet rich plasma associated with heterologous fresh and thawed chondrocytes on osteochondral lesions of rabbits / Associação de plasma rico em plaquetas e condrócitos heterólogos frescos e descongelados em lesão osteocondral de coelhos

Chondrocytes obtained from stifle joint of New Zealand White rabbits were cultivated. Half of cells were maintained in culture for later implantation and the others frozen during six months to evaluate viability. A circular osteochondral defect was created in the right stifle of other twenty seven rabbits. The control group (CG) received no treatment. The thawed (TH) and fresh (FH) heterologous groups received, respectively, an implant of cultivated thawed or fresh heterologous chondrocytes associated with platelet rich plasma (PRP). The CG group showed greatest pain and lameness compared to the other groups seven days after the implantation. Microscopically, at 45 and 90 days, the TH and FH groups showed filling with cartilaginous tissue containing chondrocytes surrounded by a dense matrix of glycosaminoglycans. In the CG group, healing occurred with vascularized fibrous connective tissue without integration to the subchondral bone. Cryopreserved heterologous chondrocytes were viable for implantation and healing of osteochondral lesions; the association with PRP allows the fixation of cells in the lesion and offers growth factors which accelerates repair with tissue similar to articular hyaline cartilage.

Cultivaram-se condrócitos obtidos da articulação do joelho de coelhos. Metade das células foi mantida em cultura para posterior implantação, e a outra metade foi congelada durante seis meses com a finalidade de avaliar a viabilidade. Criou-se um defeito circular osteocondral no joelho direito de outros vinte e sete coelhos. O grupo controle (GC) não recebeu tratamento. Os grupos descongelado (TH) e fresco (FH) receberam, respectivamente, implantes heterólogos de condrócitos cultivados descongelados e frescos, associados com PRP. O grupo GC apresentou maior dor e claudicação em comparação com os outros grupos aos sete dias após o implante. Microscopicamente, aos 45 e 90 dias, os grupos TH e FH mostraram preenchimento da falha com tecido cartilaginoso contendo condrócitos circundados por uma matriz densa de glicosaminoglicanos. Nesse período, no grupo CG, a cura ocorreu com tecido conjuntivo fibroso vascularizado e sem integração com o osso subcondral. Condrócitos heterólogos criopreservados foram viáveis para implantação e tratamento de lesões osteocondrais; a associação com o PRP permitiu a fixação de células na lesão e ofereceu fatores de crescimento que aceleraram a reparação com o tecido semelhante à cartilagem hialina articular.

Efeitos do congelamento sobre condrócitos cultivados de coelhos / Effect of freezing on rabbit cultured chondrocytes

This work evaluated the effect of freezing on chondrocytes maintained in culture, aiming the establishment of a cell bank for future application as heterologous implant. Chondrocytes extracted from joint cartilage of nine healthy New Zealand White rabbits were cultivated and frozen with the cryoprotector 5 percent dimethylsulfoxide for six months. Phenotypic and scanning electron microscopy analyses were carried out to identify morphological and functional differences between fresh and thawed cells. After enzymatic digestion, a total of 4.8x10(5)cells per rabbit were obtained. Fresh chondrocytes showed a high mitotic rate and abundant matrix was present up to 60 days of culture. Loss of phenotypic stability was notable in the thawed chondrocytes, with a low labeling of proteoglycans and weak immunostaining of type II collagen. The present study showed important loss of chondrocyte viability under the freezing conditions. For future in vivo studies of heterologous implant, these results suggests that a high number of cells should be implanted in the host site in order to achieve an adequate number of viable cells. Furthermore, the chondrocytes should be implanted after two weeks of culture, when the highest viability rate is found.

Avaliaram-se os efeitos do congelamento sobre condrócitos mantidos em cultura, com o objetivo de se estabelecer um banco celular para futura aplicação como implante heterólogo. Condrócitos extraídos da cartilagem articular de nove coelhos saudáveis, da raça Nova Zelândia Branca, foram cultivados e submetidos ao congelamento, com o citoprotetor sulfóxido de dimetila a 5 por cento, por um período de seis meses. Análises fenotípicas e de microscopia eletrônica de varredura foram realizadas com o objetivo de identificar diferenças morfológicas e funcionais entre as células frescas e as descongeladas. Após a digestão enzimática, foram obtidas 4,8x10(5) células por coelho. Os condrócitos frescos apresentaram elevada taxa mitótica e abundante presença de matriz até os 60 dias de cultura. Nas culturas dos condrócitos descongelados, a perda de estabilidade fenotípica foi marcante, o que foi demonstrado pela baixa intensidade da coloração dos proteoglicanos e pela fraca imunomarcação do colágeno tipo II. Sob as condições de congelamento utilizadas, houve importante perda de viabilidade condrocítica. Para futuros estudos in vivo de implante heterólogo, estes resultados sugerem que o elevado número de células deve ser implantado no sítio hospedeiro, com o objetivo de se obter maior quantidade de células viáveis, e que os condrócitos deverão ser implantados com duas semanas de cultivo, período em que apresentam melhor taxa de viabilidade.

Quimionucleólise cervical associada à espondilectomia ventral em cães: aspectos clínico-cirúrgicos, radiográficos e histológicos / Cervical chemonucleolysis associated to ventral slot in dogs: clinical-surgical, radiological, and histological aspects

Foram avaliados aspectos clínico-cirúrgicos, radiográficos e histológicos de discos intervertebrais cervicais caninos após quimionucleólise com quimiopapaína associada à espondilectomia ventral em 24 cães. Em todos foi realizada a espondilectomia ventral na região do disco intervertebral C2-C3 e quimionucleólises nos demais discos cervicais. Os cães foram sacrificados às 24 horas, e aos 8, 30, 60, 90 e 120 dias após aplicação da enzima para a obtenção de cortes sagitais dos discos intervertebrais tratados e das estruturas cartilaginosas e ósseas adjacentes. Nos mesmos períodos, foram realizadas radiografias para monitoração da espessura dos espaços intervertebrais. Todos toleraram bem o procedimento cirúrgico e não apresentaram alterações clínicas significativas. Na avaliação radiográfica, observou-se marcada redução dos espaços intervertebrais 24 horas após o tratamento. Do oitavo ao 90º dia após aplicação da enzima, foi verificada ausência total de espaço intervertebral na região dos discos tratados. Aos 120 dias, as espessuras dos espaços intervertebrais corresponderam, em média, a 59,1 por cento da espessura anterior ao procedimento. Na avaliação histológica, foram observadas digestão nuclear e redução da intensidade de coloração pela safranina-O 24 horas após a quimionucleólise. A partir do 60º dia, havia material amorfo no espaço nuclear, que, aos 120 dias, tinha aparência fibrocartilaginosa. A quimionucleólise associada à espondilectomia ventral determinou a lise dos discos intervertebrais e lesões nas estruturas cartilaginosas e ósseas adjacentes, com tendência à reparação por tecido fibrocartilaginoso ao longo do tempo.

The clinical-surgical, radiological, and histological aspects of chemonucleolysis with chymopapain in canine cervical intervertebral disks associated to ventral slot in 24 dogs were evaluated. The ventral slot was accomplished in the area of the intervertebral disks C2-C3 and chemonucleolysis in the other cervical disks. The dogs were clinically and radiographically monitored for up to 120 days. Each group of four animals was submitted to euthanasia with an anesthetic overdose at 24 hours, and at 8, 30, 60, 90, and 120 days after the enzyme injection for the acquisition of sagittal sections of the treated disks, as well as adjacent cartilaginous endplates and bony structures. In this study, all dogs tolerated the surgical procedure, without detectable postoperative pain or neurological deficit. In the radiographic evaluation, it was observed consistent disk space narrowing 24 hours after the procedure and total absence of space from the 8th to the 90th day of postoperative in the area of all treated disks. However, 120 days after treatment, there was an increase in disk height, corresponding on average to 59.1 percent of the preinjection value. In the histological evaluation, it was observed nuclear digestion and decrease of safranin-O staining intensity 24 hours after disk injection. At eight days, the nuclear content was still vacuolated, but more fibrillar. An irregularly defined mass was observed in the nuclear space on days 60th and 90th, but it seemed fibrocartilaginous tissue on day 120th. Chemonucleolysis with chymopapain associated to the ventral slot in the cervical column of dogs determined lysis of intervertebral disks, cervical instability, and lesions of cartilaginous and bone adjacent structures that tend to repair with fibrocartilaginous tissue along the time.

Proteínas morfogenéticas ósseas associadas a osso esponjoso autógeno na reparação de falhas experimentais na calota craniana de coelhos (Oryctolagus cuniculus) / Bone morphogenetic proteins associated with autogenous bone graft in the reparation of calvarial experimental defects of rabbits (Oryctolagus cuniculus)

Foi avaliada a reparação óssea após implantação de proteínas morfogenéticas ósseas (BMP) em diferentes concentrações e períodos de observação, carreadas por auto-enxerto ósseo esponjoso (EOE), em falhas ósseas, produzidas na região fronto-parietal do crânio de 20 coelhas. A falha I não foi preenchida, a II foi completamente preenchida com 3mg de EOE e as falhas III, IV, V e VI foram preenchidas com EOE associado a 0,5; 1; 2 e 5mg de BMP, respectivamente. Nas avaliações mesoscópicas, post mortem, verificou-se que, independentemente do período de tratamento, o preenchimento ósseo iniciou-se a partir das bordas para o centro e do fundo para a superfície das falhas. Na falha I manifestou-se o menor preenchimento ósseo quando comparada com as demais falhas, em todos os períodos, e nas que receberam 2mg de BMP exibiu-se a melhor cobertura óssea. Microscopicamente, verificou-se que, aos sete dias, o preenchimento ósseo iniciou-se a partir das bordas e do fundo da lesão, com mobilização e diferenciação de células provenientes do periósteo e das meninges, respectivamente e, nas avaliações subseqüentes, a atividade osteoblástica originou-se, também, de "ilhas de ossificação" semelhantes a centros de ossificação, localizadas no centro da falha. A formação trabecular aumentou, proporcionalmente, com a concentração utilizada de BMP, e a aposição e organização óssea aumentaram com o tempo de observação. Verificou-se também a presença de tecido cartilaginoso. A BMP associada ao EOE contribuiu para a formação de novo tecido ósseo, promovendo maior mobilização, diferenciação e organização celular, e abreviou o tempo de formação óssea, sugerindo processo de ossificação endocondral. Os melhores resultados foram observados com a associação de 2mg de BMP a 3mg de enxerto, e a adição de BMP, mesmo em menor quantidade, determinou precocidade de formação óssea. A maior quantidade de BMP não determinou maior preenchimento ósseo

Aspects of bone repair were evaluated after implantation of bone morphogenetic proteins (BMP) in different concentrations. They were carried by autogenous bone graft in defects created on skulls of 20 adult, young female rabbits, randomizedly divided into five experimental groups and were observed at five times. After exposure of skull bones, six bone defects on the fronto-parietal region of each animal were performed. The defect I was not filled, the II was completed filled with 3mg of autogenous bone graft and the defects III, IV, V, and VI were filled with autogenous bone graft associated with 0.5; 1; 2 and 5mg of BMP, respectively. In the post-mortem mesoscopic evaluations, it was observed that, independently of the treatment period of the defects, the bony filling began from the borders to the center, and from the botton to the surface of the lessions. The bony filling of the defect I was the smallest when compared with the others defects, in all the observation moments. It was also verified that until 2mg the higher the concentration of BMP used, better was the bone cover. Microscopically, it was verified in the first evaluations, on the seventh day, that the bony growth started from the borders and from the bottom of the lesion, with mobilization and differentiation of cells deriving from the periosteum and the meninges, respectively. In the subsequent evaluations, the osteoblastic activity also derived from "ossification islands" to ossification centers, located in the center of the flaw. The trabecular formation increased proportionally with the concentration of BMP used, and the apposition and bony organization increased proportionally with the time of observation. The presence of cartilaginous tissue was verified in all the flaws. In conclusion, the use the higher concentration of BMP did not determinate the better new bone formation. The association of BMP with autogenous bone graft contributed to the formation of new bony...

Imobilização prolongada e remobilização da articulação fêmoro-tíbio-patelar de ratos: estudo clínico e microscópico / Experimental immobilization and remobilization rat knee joints: clinical and microscopic study

Trinta e quatro ratos foram alocados em quatro grupos experimentais: sem imobilização (G1), com imobilização do joelho direito por 45 dias (G2), com imobilização e remobilização com atividade livre por cinco semanas (G3), imobilização e remobilização com atividade livre e natação por cinco semanas (G4). A imobilização interferiu negativamente na marcha e amplitude articular e o G4 apresentou melhor evolução na marcha nos cinco primeiros dias, em relação ao G3. Após esse período, a evolução foi similar. Os componentes do G2 apresentaram rigidez articular, não observada em G3 e G4. Histologicamente, a imobilização promoveu aumento da espessura da cápsula articular, evidenciada pela presença do tecido conjuntivo fibroso que substituiu o tecido adiposo no G2, mas em menor proporção em G3 e G4. A imobilização determinou perda de proteoglicanos da matriz cartilaginosa, aumento do número de condrócitos, dispostos de forma irregular, aumento da espessura da cartilagem calcificada, irregularidade da superfície articular, proliferação de tecido conjuntivo no espaço intra-articular e aumento da espessura do osso subcondral. O G3 apresentou maior número de alterações na cartilagem e osso subcondral, quando comparado com G4. A imobilização degenerou as células sinoviais, indicando diminuição da produção de fluido sinovial e do suprimento nutricional à cartilagem. Tanto a atividade livre quanto sua associação com a natação favoreceram o retorno das condições biomecânicas e da cápsula articular, anteriores à imobilização.

Thirty-four rats were randomly allocated into one of four experimental groups: without immobilization (G1), immobilization of the right knee joint for 45 days (G2), immobilization and remobilization with free activity for 5 weeks (G3), and immobilization and remobilization with free activity and swimming program for 5 weeks (G4). The immobilization was prejudicial to march and flexibility articular. Animals from G4 showed a better march evolution on the first five days as compared to those from G3. After that periods, march evolution were similar in both G3 and G4. Animals from G2 showed rigid joint while in those from G3 and G4 the articular movement was close to normal. The histological analysis pointed out that immobilization led to increase in articular capsule thickness evidenced by the presence of fibrous connective tissue replacing adipose tissue in G2, but proportionally less in G3 and G4. It was observed that immobilization determined loss of proteoglycans from the cartilaginous matrix, increase in the number of regularly arranged condrocytes, increase in calcified cartilage thickness, irregularity in the articular surface, proliferation of connective tissue in the intra-articular space and increase in subchondral bone thickness. The animals from G3 showed a greater number of alterations in both articular cartilage and subchondral bone, as compared to those from G4. Immobilization degenerated synovial cells indicating decreased synovial fluid production and reduced nutritional supplying to the cartilage. The free cage activity and its association with swimming influenced positively the return of biomechanics and articular capsule morphologic conditions to those before immobilization.