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Efectos sistémicos del implante de partículas de desgaste del polietileno en el hueso. Estudio experimental
Systemic effects of implantation of polyethylene wear particles on bone. Experimental study
J. Calmeta, J. Ginésa, J J. Sirventb, V. Pierab, A. Marsola, I. García Forcadaa
a Servicio de Cirugía Ortopédica y Traumatología, Departamento de Anatomía Humana. Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII. Universitat Rovira i Virgili. Tarragona
b Servicio de Anatomía Patológica, Departamento de Anatomía Humana. Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII. Universitat Rovira i Virgili. Tarragona
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Willert y cols&#46;<span class="elsevierStyleSup">45</span> postularon quelas part&#237;culas de desgaste producidas en las diferentesinterfaces de las pr&#243;tesis eran eliminadas por v&#237;alinf&#225;tica&#46; Cuando la producci&#243;n de part&#237;culassobrepasaba la capacidad de drenaje linf&#225;tico&#44; laspart&#237;culas se acumulaban en la interfazhueso-pr&#243;tesis y desencadenaban procesos dereabsorci&#243;n del hueso periprot&#233;sico y finalmente elaflojamiento del implante&#46; En los &#250;ltimos a&#241;os se hanacumulado evidencias de que al menos una parte de laspart&#237;culas producidas en las interfaces prot&#233;sicassiguen un drenaje linf&#225;tico y pueden acumularse en gangliosa distancia<span class="elsevierStyleSup">2&#44;3&#44;18&#44;20&#44;23&#44;28&#44;37&#44;39&#44;40</span> e incluso provocarefectos patol&#243;gicos sobre los mismos&#46;<span class="elsevierStyleSup">7&#44;33&#44;34</span> Elefecto de las part&#237;culas de polietileno producidas en lasinterfaces prot&#233;sicas sobre el sistema linf&#225;tico y&#243;rganos a distancia<span class="elsevierStyleSup">38</span> ha recibido pocaatenci&#243;n hasta el momento&#46; En este trabajo&#44; sedise&#241;&#243; un estudio experimental para analizar elefecto de las part&#237;culas de polietileno implantadas en elhueso de la rata&#44; sobre las cadenas ganglionares del territorio dedrenaje de las extremidades inferiores&#44; una cadena ganglionar adistancia&#44; el h&#237;gado y el pulm&#243;n&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Material ym&#233;todo</p><p class="elsevierStylePara">Seha implantado polietileno de peso molecular ultra alto en forma depolvo&#44; constituido por una mezcla heterog&#233;nea depart&#237;culas de un tama&#241;o entre 1 y 100 micras&#44;procedente de la Fundaci&#243;n Robert Mathys &#40;Bettlach&#44; Suiza&#41;&#46;El material se ha conservado en recipientes de 1 mg en condicionesde esterilidad&#44; hasta su utilizaci&#243;n&#46; Como animales deexperimentaci&#243;n&#44; se han empleado 32 ratas de la razaSprague-Dawley con un peso entre 250 y 280 g&#46; Los animales se hanacondicionado en el estabulario de la Facultad de Medicina yCiencias de la Salud de la Universidad Rovira i Virgili encondiciones de estabulaci&#243;n est&#225;ndar&#44; siguiendo lasnormas de experimentaci&#243;n animal vigentes en nuestropa&#237;s&#46; Las 32 ratas se han dividido en dos grupos&#58; un grupode 16 ratas a las que se ha implantado part&#237;culas depolietileno y un grupo control&#46; Cada uno de ellos se ha subdivididoen dos grupos de ocho ratas que se han sacrificado a los 15 y 60d&#237;as respectivamente&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleItalic">T&#233;cnica quir&#250;rgica</span></p><p class="elsevierStylePara">Bajo anestesia general inhalatoria con &#233;teret&#237;lico se procede a la preparaci&#243;n del campoquir&#250;rgico en condiciones est&#233;riles&#46; Se practica unaincisi&#243;n de 1&#44;5 cm en la cara anterolateral del tercioproximal de la pata posterior izquierda&#46; Se dislacera lamusculatura del grupo extensor y se expone la cara anterolateral dela tibia con un elevador peri&#243;stico&#46; En el centro de latibia y a unos 2 cm de la interl&#237;nea articular&#44; se practicauna perforaci&#243;n de 2 mm de di&#225;metro por 3 mm deprofundidad&#44; con un punz&#243;n&#46; El orificio se llena con 1 mg&#46;del polvo de polietileno&#46; Se cierra la incisi&#243;n con puntosde seda&#46; En el grupo control se practica la mismaintervenci&#243;n pero no se implantan part&#237;culas dematerial&#46; Transcurridos 15 &#243; 60 d&#237;as&#44; seg&#250;n elgrupo&#44; se procede al sacrificio del animal con una sobredosis deinhalaci&#243;n de &#233;ter et&#237;lico hasta que seproduce la parada cardiorespiratoria y se obtienen las cadenasganglionares para&#243;rtica y cervical&#44; un fragmento dell&#243;bulo hep&#225;tico izquierdo y un fragmento dell&#243;bulo inferior del pulm&#243;n derecho&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Lasmuestras se fijan con formol tamponado a pH 7&#44;2-7&#44;4 al 10&#37; durante24 horas&#46; El procesamiento de las muestras ha sido el convencionalde inclusi&#243;n en parafina&#44; corte y tinci&#243;n conhematoxilina-eosina&#46; Se estudian al microscopio &#243;ptico conluz normal y luz polarizada los cambios reactivos producidos en lascadenas ganglionares para&#243;rticas y cervicales comorepresentantes de una regi&#243;n ganglionar en el territorio dedrenaje linf&#225;tico de las extremidades posteriores y unaregi&#243;n ganglionar a distancia&#46; Se valora el n&#250;mero deganglios por muestra y la presencia o no de los siguientespar&#225;metros&#58; hiperplasia folicular &#40;presencia defol&#237;culos linfoides con centros germinaleshiperpl&#225;sicos&#41;&#44; hiperplasia sinusal &#40;presencia de sinusoidesdilatados y ocupados por macr&#243;fagos&#41;&#44; hiperplasia difusa&#40;desaparici&#243;n de la arquitectura normal del ganglio&#41;&#44;macr&#243;fagos libres &#40;presencia de infiltradomacrof&#225;gico&#41; y material intraganglionar&#46; Se estudian loscambios patol&#243;gicos en las muestras de tejidohep&#225;tico y se valora la presencia o no de lospar&#225;metros&#58; hiperplasia de las c&#233;lulas deK&#252;pffer&#44; part&#237;culas de polietileno e infiltradoinflamatorio&#46; A nivel pulmonar&#44; se estudia la presencia o no deinfiltrado inflamatorio peribronquial y perivascular&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Para el tratamiento estad&#237;stico de los datos obtenidos yel an&#225;lisis descriptivo de las variables categ&#243;ricas&#44;se han usado las frecuencias relativas y frecuencias absolutas&#46;Para el an&#225;lisis bivariable&#44; se ha usado el test exacto deFischer y se ha establecido el nivel de significaci&#243;nestad&#237;stica para una p menor o igual a 0&#44;05&#46; Elan&#225;lisis de los datos se ha llevado a cabo con el paquete deprogramas estad&#237;sticos BMDP &#40;Dixon&#44; WJ&#44; Ed&#46; BDMP StatisticalSoftware Vol&#46; 1&#44;2&#46; Berkeley&#44; University of California Press&#44; 1988&#41;y SPSS &#40;SPSS 6&#46;1 Base system user&#39;s guide&#46; Chicago&#58; SPSS Inc&#44;1994&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Resultados</p><p class="elsevierStylePara">Losresultados del an&#225;lisis de los ganglios il&#237;acos ycervicales del grupo control se detallan en la tabla 1&#46; No se hanhallado ganglios en dos de las muestras de ganglios il&#237;acosde 15 d&#237;as&#44; en cuatro de las de 60 y en una muestra deganglios cervicales de 15 d&#237;as&#46; En la mayor&#237;a de losganglios del grupo control se encuentran cambios reactivos alproceso quir&#250;rgico en forma de hiperplasia sinusal con mayoro menor infiltrado macrof&#225;gico&#46; Los resultados delan&#225;lisis de los ganglios del grupo al que se ha implantadopart&#237;culas de polietileno se exponen en la tabla 2&#46; No sehan hallado ganglios en una muestra de ganglios il&#237;acos de15 d&#237;as y en dos de 60 y en una muestra de ganglioscervicales de 15 y en tres de 60&#46; En la mayor&#237;a de muestrasse han observado &#225;reas de hiperplasia sinusal y &#225;reasde desestructuraci&#243;n completa de la arquitectura normal delganglio en forma de hiperplasia difusa &#40;Fig&#46; 1&#41;&#44; con un mayor omenor infiltrado macrof&#225;gico&#46; La presencia de hiperplasiadifusa en los ganglios del grupo con part&#237;culas depolietileno&#44; es estad&#237;sticamente significativa en losganglios il&#237;acos a los 15 &#40;p &#61; 0&#44;02&#41; y 60 d&#237;as &#40;p &#61;0&#44;04&#41; y tambi&#233;n en los ganglios cervicales&#44; tanto a los 15&#40;p &#61; 0&#44;03&#41; como a los 60 d&#237;as &#40;p &#61; 0&#44;006&#41;&#46; El resto depar&#225;metros estudiados no ha mostrado diferenciasestad&#237;sticamente significativas&#46; En ninguno de los gangliosestudiados con luz normal luz polarizada se han detectadopart&#237;culas de polietileno&#46; No se han observado diferenciasentre los cambios estructurales observados en los gangliosil&#237;acos y cervicales&#46; El tiempo de evoluci&#243;n tampocoha influido sobre los hallazgosanatomopatol&#243;gicos&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><a href="javascript&#58;zoom&#40;&#39;&#47;images&#47;129v44n5&#47;129v44n5-10018194fig01&#46;gif&#39;&#44;&#39;129v44n5-10018194fig01&#46;gif&#39;&#41;&#59;" class="elsevierStyleCrossRefs"><img src="129v44n5-10018194fig01.jpg" width="150" height="50"></img></a></p><p class="elsevierStylePara"><a href="javascript&#58;zoom&#40;&#39;&#47;images&#47;129v44n5&#47;129v44n5-10018194fig02&#46;gif&#39;&#44;&#39;129v44n5-10018194fig02&#46;gif&#39;&#41;&#59;" class="elsevierStyleCrossRefs"><img src="129v44n5-10018194fig02.jpg" width="150" height="43"></img></a></p><p class="elsevierStylePara"><a href="javascript&#58;zoom&#40;&#39;&#47;images&#47;129v44n5&#47;129v44n5-10018194fig03&#46;jpg&#39;&#44;&#39;129v44n5-10018194fig03&#46;jpg&#39;&#41;&#59;" class="elsevierStyleCrossRefs"><img src="129v44n5-10018194fig03.jpg" width="150" height="99"></img></a></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 1&#46;</span> Microfotograf&#237;a de un ganglioil&#237;aco de una rata a la que se ha implantadopart&#237;culas de polietileno&#44; sacrificada a los 60 d&#237;as&#46;Se observa una marcada hiperplasia difusa e infiltradomacrof&#225;gico&#46; Hematoxilina-eosina&#44; 400&#42;&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Alanalizar las muestras del tejido hep&#225;tico no se hanobservado cambios importantes ni a los 15 ni a los 60 d&#237;as&#46;No hay alteraciones en el sistema macrof&#225;gico representadopor las c&#233;lulas de K&#252;pffer ni se ha demostrado lapresencia de part&#237;culas en ninguna de las muestras&#46; En trescasos de 15 d&#237;as y en dos de 60&#44; se han podido observarpeque&#241;os infiltrados periportales &#40;Fig&#46; 2&#41; que no se hanobservado en ninguna de las muestras del grupo control&#46; En elpulm&#243;n se han detectado infiltrados inflamatoriosperibronquiales y perivasculares en cinco de las ocho muestras de15 d&#237;as y en tres de las ocho muestras de 60 d&#237;as&#40;Fig&#46; 3&#41;&#46; Estos infiltrados no se han observado en ninguna de lasmuestras del grupo control y estas diferencias sonestad&#237;sticamente significativas&#44; tanto a los 15 d&#237;as&#40;p &#61; 0&#44;002&#41; como a los 60 d&#237;as &#40;p &#61; 0&#44;04&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><a href="javascript&#58;zoom&#40;&#39;&#47;images&#47;129v44n5&#47;129v44n5-10018194fig04&#46;jpg&#39;&#44;&#39;129v44n5-10018194fig04&#46;jpg&#39;&#41;&#59;" class="elsevierStyleCrossRefs"><img src="129v44n5-10018194fig04.jpg" width="150" height="99"></img></a></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 2&#46;</span> Microfotograf&#237;a de tejidohep&#225;tico de una rata a la que se ha implantadopart&#237;culas de polietileno 60 d&#237;as antes&#46; Se observaun peque&#241;o infiltrado inflamatorio periportal rodeado detejido de aspecto completamente normal&#46; Hematoxilina-eosina&#44;200&#42;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><a href="javascript&#58;zoom&#40;&#39;&#47;images&#47;129v44n5&#47;129v44n5-10018194fig05&#46;jpg&#39;&#44;&#39;129v44n5-10018194fig05&#46;jpg&#39;&#41;&#59;" class="elsevierStyleCrossRefs"><img src="129v44n5-10018194fig05.jpg" width="150" height="99"></img></a></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold">Figura 3&#46;</span> Microfotograf&#237;a del tejido pulmonar deuna rata a la que se ha implantado part&#237;culas de polietileno15 d&#237;as antes&#46; Se observa una marcada reacci&#243;ninflamatoria perivascular y peribronquial&#46; Hematoxilina-eosina&#44;200&#42;&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Discusi&#243;n</p><p class="elsevierStylePara">Laspart&#237;culas de desgaste son producidas en alguna medida entodas las pr&#243;tesis articulares debido a las propiedades delos materiales&#44; a la presencia de movimiento en laarticulaci&#243;n y las diferentes interfaces&#46; Laspart&#237;culas de polietileno son generadas directamente en laarticulaci&#243;n metal-pl&#225;stico&#44; en la interfaz entre elpolietileno y en su cobertura met&#225;licaposterior&#44;<span class="elsevierStyleSup">5&#44;10</span> o en los tornillos adyacentes&#44; y por untercer cuerpo de desgaste como la presencia de part&#237;culas decemento libres en la articulaci&#243;n&#46;<span class="elsevierStyleSup">1&#44;17</span> Losprimeros estudios sobre la tasa de desgaste del polietileno fueronefectuados por Charnley y Cupic&#44;<span class="elsevierStyleSup">6</span> que cuantificaron latasa de desgaste lineal del acet&#225;bulo en 0&#44;15 mm pora&#241;o&#44; lo que provoca la liberaci&#243;n de 40 a 4&#42; 10<span class="elsevierStyleSup">10</span>part&#237;culas al a&#241;o&#46;<span class="elsevierStyleSup">4&#44;8</span> Algunos factorescomo la disminuci&#243;n del peso molecular&#44;<span class="elsevierStyleSup">36</span> lascondiciones de moldeado&#44;<span class="elsevierStyleSup">43</span> los procedimientos deesterilizaci&#243;n&#44;<span class="elsevierStyleSup">36</span> las condiciones dealmacenamiento<span class="elsevierStyleSup">15</span> y otros factores que dependen delpaciente y de la t&#233;cnica quir&#250;rgica&#44; pueden influirsobre la tasa de desgaste y producci&#243;n de part&#237;culasde polietileno&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Losprimeros estudios experimentales sobre los efectos de laspart&#237;culas sobre el organismo se atribuyen a Newman yScales<span class="elsevierStyleSup">30</span> que estudiaron los efectos de laspart&#237;culas de polietileno de distintos tama&#241;os sobreel hueso&#46; Desde el primer momento se evidenciaron dosobst&#225;culos para este tipo de estudios&#58; la dificultad paradeterminar cuantitativamente el grado de reacci&#243;n tisular yla dificultad para caracterizar el est&#237;mulo&#44; es decir&#44; eltipo de part&#237;cula&#46;<span class="elsevierStyleSup">9</span> Algunas de las propiedades delas part&#237;culas son importantes a la hora de determinar eltipo e intensidad de la reacci&#243;n histol&#243;gica&#58;composici&#243;n qu&#237;mica&#44; tama&#241;o&#44; forma&#44;n&#250;mero y ritmo de liberaci&#243;n&#46;<span class="elsevierStyleSup">17&#44;27&#44;46</span> Losestudios de membranas de pr&#243;tesis aflojadas han observadopart&#237;culas de diferentes tama&#241;os yformas&#46;<span class="elsevierStyleSup">12&#44;17&#44;21</span> Pazzaglia y cols&#46;<span class="elsevierStyleSup">32</span> hanobservado que las part&#237;culas de polietileno ten&#237;anuna forma irregular pero siempre eran superiores a 3 micras&#46; Eneste estudio se ha empleado una mezcla heterog&#233;nea con unamplio rango que va desde 1 hasta 100 micras&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Aprincipios de la d&#233;cada de los 70&#44; Mendes ycols&#46;<span class="elsevierStyleSup">24</span> y Walker y Bullough<span class="elsevierStyleSup">42</span> identificaronpart&#237;culas de polietileno en los ganglios para&#243;rticosy en las paredes alveolares del pulm&#243;n de tres perros a losque se hab&#237;a implantado una pr&#243;tesis de cadera&#46; Otrosautores han demostrado la presencia de part&#237;culas dediferentes materiales en los ganglioslinf&#225;ticos&#46;<span class="elsevierStyleSup">2&#44;3&#44;18&#44;20&#44;23&#44;28&#44;37&#44;39&#44;40</span> Se handescrito cambios estructurales en los ganglios con presencia de uninfiltrado macrof&#225;gico alrededor de las part&#237;culas&#46;Al examinar los ganglios del grupo control&#44; se ha observado lapresencia de sinusoides dilatados con &#225;reas de hiperplasiasinusal&#44; infiltrado macrof&#225;gico y algunos mastocitosaislados&#46; Estos cambios se pueden explicar por un cierto grado derespuesta al estr&#233;s quir&#250;rgico&#46; Cuando se hanexaminado los ganglios&#44; tanto los il&#237;acos como cervicales&#44;de los animales a los que se han implantado part&#237;culas depolietileno&#44; se ha observado la desaparici&#243;n de laarquitectura normal del ganglio en forma de hiperplasia difusa&#46; Enning&#250;n caso se han observado part&#237;culas en elinterior del ganglio&#46; Esta ausencia de part&#237;culaspodr&#237;a explicarse por el per&#237;odo deobservaci&#243;n&#44; relativamente corto&#58; ocho semanas&#44; y ladificultad de difusi&#243;n de las part&#237;culas atrav&#233;s de los linf&#225;ticos de la rata&#46; Estos cambios&#44;observados tanto en los ganglios il&#237;acos situados en elterritorio de drenaje de las extremidades posteriores como en loscervicales&#44; situados a distancia&#44; no pueden atribuirse a lapresencia de part&#237;culas sino a la activaci&#243;n delsistema inmunol&#243;gico de forma desconocida en la actualidad&#46;Shea y cols&#46;<span class="elsevierStyleSup">39</span> y Lundeen y cols&#46;<span class="elsevierStyleSup">22</span> hansugerido que el examen con luz polarizada presenta algunaslimitaciones en estos estudios y que deber&#237;an sercompletados con microscopia electr&#243;nica y an&#225;lisiselemental&#46; Esto es especialmente importante cuando se analizanganglios de pacientes portadores de pr&#243;tesis&#44; en los quepueden generarse part&#237;culas de tama&#241;o inferior a 1micra&#46; En este estudio se conoce de antemano que laspart&#237;culas m&#225;s peque&#241;as pueden ser detectadascon t&#233;cnicas de microscopia convencional&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Elestudio de las v&#237;sceras en pacientes portadores depr&#243;tesis o en animales de experimentaci&#243;n harecibido&#44; hasta el momento&#44; muy poca atenci&#243;n&#46; Walker yBullough<span class="elsevierStyleSup">42</span> identificaron part&#237;culas depolietileno en el pulm&#243;n del perro&#59; Escalas ycols&#46;<span class="elsevierStyleSup">11</span> estudiaron el efecto de 25 materiales diferentesimplantados en la musculatura paravertebral del conejo&#46; Elh&#237;gado presentaba un aspecto normal&#44; pero algunos cortesmostraban peque&#241;os infiltrados periportales&#44; tal como se hapodido observar en las muestras de este experimento&#46; Los pulmonesmostraban cambios inflamatorios intersticiales y algunosinfiltrados peribronquiales&#46; Recientemente&#44; Segura Mata ycols&#46;<span class="elsevierStyleSup">38</span> han hallado part&#237;culas de polietileno ytitanio en el pulm&#243;n de la rata&#44; que previamente sehab&#237;an inyectado en la tibia&#46; Las part&#237;culas aparecenrodeadas de c&#233;lulas gigantes y una corona de linfocitos&#46; Elexamen de las muestras de tejido pulmonar ha mostrado unasorprendente respuesta inflamatoria con presencia de coronaslinfoc&#237;ticas peribronquiales y perivasculares&#46; Enning&#250;n caso se ha podido detectar presencia depart&#237;culas en los alv&#233;olos pulmonares&#46; En el estudiode Segura Mata y cols&#46;<span class="elsevierStyleSup">38</span> las part&#237;culashab&#237;an sido inyectadas&#44; por lo que podr&#237;an haberllegado con mayor facilidad al pulm&#243;n por v&#237;asangu&#237;nea&#46; La difusi&#243;n hemat&#243;gena de laspart&#237;culas podr&#237;a explicar la ausencia dereacci&#243;n ganglionar en su modelo&#46; No se conocen referenciasde la inducci&#243;n de perivasculitis pulmonar&#44; por la presenciade part&#237;culas de desgaste en el organismo&#44; ni en trabajosexperimentales ni cl&#237;nicos&#46; En conclusi&#243;n&#44; laspart&#237;culas de desgaste de polietileno implantadas en elhueso de la rata provocan cambios patol&#243;gicos en el sistemalinf&#225;tico y en el pulm&#243;n&#46; El mecanismoetiopatog&#233;nico y las consecuencias de estas alteraciones nose conocen con detalle&#46;</p>"
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Información del artículo
ISSN: 18884415
Idioma original: Español
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