Effect of local application of alendronate and parathyroid hormone on craniofacial bone repair - a preliminary study

ABSTRACT

Abstract This study aimed to evaluate the effect of two methods of local application of alendronate and parathyroid hormone (PTH) on bone repair and the systemic implications. A critically sized defect (5 mm) was created in the cranial region of twenty-five male Wistar rats, and the bone removed was particulated, and grafted back to the defect with different treatments. The animals were randomly divided into five groups A1- bone graft immersion in alendronate solution (3 mg/kg) for 5 minutes; P1- bone graft immersion in PTH solution (20 µg); A2- weekly local applications of alendronate 1 mg/kg; P2- weekly local applications of PTH (20 µg); C- no drugs were used. The animals were euthanized 60 days after surgery. Cranial bone blocks were removed for histological, histomorphometric, and immunohistochemical analyses. MMP-2 and MMP-9 were used for immunolabeling. The kidneys, liver, and brain were also removed from all the rats for histological analysis. The data were submitted for statistical analysis with a level of significance of 0.05 (One-way ANOVA). The group C and group P2 presented a higher quantity of viable bone particles than the remaining groups. Groups A1, A2, and P1 presented with fewer viable bone particles than the control group, with a predominance of non-mineralized connective tissue. The histomorphometric analysis revealed no differences in relative bone area or MMP-2 or MMP-9 immunolabeling between the groups (p>0.05). Group A2 showed presence of fat in the liver consistent with hepatic steatosis. Changes in brain tissue were observed in groups A1 and P1.

RESUMO

Resumo Este estudo visou avaliar o efeito de dois métodos de aplicação local de alendronato e de paratormônio (PTH) no reparo ósseo e avaliar as implicações sistêmicas. Um defeito de tamanho crítico (5 mm) foi criado na calota craniana de vinte e cinco ratos Wistar machos, e o osso removido foi particulado e enxertado de volta no defeito com diferentes tratamentos. Os animais foram divididos aleatoriamente em cinco grupos A1 imersão do enxerto ósseo em solução de alendronato (3 mg/kg) durante 5 min; P1- imersão do osso em solução de PTH (20 μg); A2- aplicações locais semanais de alendronato 1 mg/kg; P2- aplicações locais semanais de PTH 20 μg; C não foram utilizados medicamentos. Os animais foram eutanasiados 60 dias após a cirurgia. Foram removidos os blocos ósseos envolvendo a região do defeito para realização das análises histológica, histomorfométrica e imuno-histoquímica. MMP2 e MMP9 foram as imunomarcações utilizadas. Os rins, fígado e cérebro também foram removidos de todos os ratos para análise histológica. Os dados foram submetidos à análise estatística com um nível de significância de 0,05 (One-way ANOVA). A análise histológica revelou que o grupo C e o grupo P2 apresentaram maior quantidade de partículas ósseas viáveis do que as apresentadas pelos demais grupos. Os grupos A1, A2 e P1 apresentaram menos partículas ósseas viáveis em comparação com o grupo controle com predominância de tecido conjuntivo não mineralizado. A análise histomorfométrica não revelou diferenças entres os grupos na área óssea relativa ou em MMP2 e MMP9 (p>0,05). O grupo A2 mostrou presença de gordura no fígado consistente com esteatose hepática. Alterações no tecido cerebral foram observadas nos grupos A1 e P1.