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Efecto de la elongación de tibia sobre el cartílago articular, el cartílago de crecimiento y el hueso trabecular. Estudio histomorfométrico en corderos
Effect of tibial lengthening on the articular cartilage, growth cartilage, and trabecular bone. Histomorphometric study in lambs
M J. Rodrígueza, P. Ripaldaa, R. Montejoa, F. Forriola
a Laboratorio de Ortopedia Experimental. Departamento de Cirugía Ortopédica y Traumatología, Facultad de Medicina, Universidad de Navarra. Pamplona.
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siendo opcional su aplicaci&#243;n en una sola vez&#44; fraccionada en dos o cuatro veces o bien monitorizando el fijador para mantener una velocidad constante a lo largo de las 24 horas&#46; Seg&#250;n White y Kenwright &#40;1990&#41;&#44; el realizar la elongaci&#243;n fragmentada o en una sola vez&#44; no influye de forma significativa en la calidad radiol&#243;gica del callo&#46;<span class="elsevierStyleSup">28</span> El aumento en la velocidad de elongaci&#243;n provoca una separaci&#243;n mayor de la habitual entre las trab&#233;culas en formaci&#243;n&#44; apareciendo microquistes que pueden formar grandes zonas de defecto trabecular que dificultan la maduraci&#243;n homog&#233;nea del callo&#46;<span class="elsevierStyleSup">8&#44;10</span></p><p class="elsevierStylePara">El objetivo del presente trabajo es analizar los efectos de la elongaci&#243;n a diferentes velocidades sobre las estructuras cartilaginosas y &#243;seas de la extremidad del hueso a elongar&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Material y m&#233;todo</p><p class="elsevierStylePara">Se ha efectuado una elongaci&#243;n de tres cent&#237;metros en 24 corderos&#44; de entre tres y cuatro meses de edad&#44; con cirug&#237;a bajo anestesia general con tiopentotal s&#243;dico 2&#44;5&#37;&#44; &#40;10-15 mg&#47;k peso&#41;&#44; fentanil &#40;0&#44;0015 mg&#47;k peso&#41; y diacep&#225;n &#40;0&#44;2 mg&#47;k&#41; endovenosos&#44; utilizando atropina IM &#40;0&#44;5 mg&#47;k&#41; como pre-medicaci&#243;n&#46; Se emple&#243; un fijador externo monolateral &#40;Monotubo - Triax<span class="elsevierStyleSup">&#174;</span>&#44; Stryker Trauma&#44; Ginebra&#41; con cuatro clavos &#40;Apex<span class="elsevierStyleSup">&#174;</span>&#44; 5 mm di&#225;metro&#44; Stryker Trauma&#44; Ginebra&#41;&#44; dos proximales y dos distales&#44; insertados alejados del cart&#237;lago articular y del de crecimiento&#46; La osteotom&#237;a se efectu&#243; con una sierra oscilante&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Siete d&#237;as despu&#233;s de la cirug&#237;a se comenz&#243; la elongaci&#243;n con tres velocidades diferentes seg&#250;n los grupos&#58; en el grupo I&#44; compuesto por ocho animales&#44; a raz&#243;n de 1 mm&#47;d&#237;a hasta alcanzar los tres cent&#237;metros&#59; en el grupo II&#44; tambi&#233;n de ocho animales&#44; a raz&#243;n de 2 mm&#47;d&#237;a y en el grupo III&#44; con otros ocho corderos&#44; a raz&#243;n de 3 mm&#47;d&#237;a&#46; Una vez alcanzada la longitud de 3 cm de elongaci&#243;n en cada grupo se dej&#243; madurar el callo por un periodo de dos meses hasta el sacrificio del animal&#46;</p><p class="elsevierStylePara">La tibia contralateral se utiliz&#243; como control y fue tratada de la misma forma que la parte intervenida&#46; Despu&#233;s del sacrificio se extrajeron las porciones proximales de ambas tibias y fijadas en formol tamponado al 4&#37;&#46; Con la sierra se cort&#243; la parte proximal de la tibia en dos porciones&#44; medial y lateral&#44; utiliz&#225;ndose la primera para el presente estudio&#46; Despu&#233;s de la decalcificaci&#243;n de las piezas con EDTA&#44; durante cinco a seis semanas&#44; comprobando el resultado radiol&#243;gicamente&#44; las diferentes porciones fueron incluidas en parafina y posteriormente cortadas a 4 &#181;m con el microtomo&#46; Se utilizaron las tinciones de Hematoxilina-eosina&#44; Tricr&#243;mico de Masson y Azul alci&#225;n-PAS&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleItalic"> An&#225;lisis morfom&#233;trico</span></p><p class="elsevierStylePara">El an&#225;lisis morfom&#233;trico se realiz&#243; en la porci&#243;n proximal de la tibia elongada y control&#44; en el cart&#237;lago articular&#44; cart&#237;lago de crecimiento y hueso esponjoso de la porci&#243;n interna &#40;Fig&#46; 1&#41;&#46; Para el estudio del cart&#237;lago articular se midi&#243; la altura de las capas superficial&#44; media y profunda&#44; as&#237; como el &#225;rea de matriz y el &#225;rea celular de cada una de ellas&#46; En el cart&#237;lago de crecimiento se midieron la altura y el &#225;rea de las capas de reserva&#44; proliferaci&#243;n e hipertr&#243;fica&#46; Por &#250;ltimo&#44; en el hueso trabecular se midi&#243; el &#225;rea trabecular en cinco zonas&#58; hueso subcondral&#44; epifisario&#44; epifisario pr&#243;ximo a la fisis&#44; metafisario pr&#243;ximo a la fisis y metafisario&#46; Adem&#225;s&#44; se midi&#243; la longitud epifisaria&#46; En los tres grupos intervenidos y en los controles respectivos se efectuaron mediciones en tres preparaciones consecutivas de cada animal midiendo cinco campos de cada zona o capa&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="129v45n03-13015931tab01.gif"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold"> Figura 1&#46;</span> Esquema de las zonas estudiadas&#46; 1&#46; Cart&#237;lago articular&#46; 2&#46; Cart&#237;lago de crecimiento&#46; a&#41; hueso subcondral&#44; b&#41; hueso trabecular epifisario&#44; c&#41; hueso trabecular pre-fisario&#44; d&#41; hueso trabecular post-fisario&#44; e&#41; hueso trabecular metafisario&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Para el estudio estad&#237;stico&#44; se compararon los par&#225;metros medidos en las tibias&#44; control y elongada&#44; en cada uno de los grupos y se verific&#243; la normalidad mediante el test de Kolmogorov-Smirnov con la correcci&#243;n de Lilliefors&#46; Para la comparaci&#243;n de elongados y no elongados se utilizaron el test de la t de Student para muestras independientes si la variable en estudio segu&#237;a una distribuci&#243;n normal y los tests de U de Mann-Whitney si no la segu&#237;a&#46; Para comparar el efecto de las tres velocidades de distracci&#243;n&#44; se utilizaron ANOVAS de un criterio&#44; seguidos del test de comparaci&#243;n m&#250;ltiple de Tukey&#44; si la variable en estudio segu&#237;a una distribuci&#243;n normal y el de Kruskal-Wallis&#44; seguido de la U de Mann-Whitney con ajuste de Bonferroni&#44; si no la segu&#237;a&#46; Todos los an&#225;lisis estad&#237;sticos se realizaron con el programa SPSS 6&#46;1&#46;</p><p class="elsevierStylePara"> Resultados</p><p class="elsevierStylePara">En las tibias sometidas a elongaci&#243;n no se observaron alteraciones morfol&#243;gicas importantes comparando con las tibias no elongadas &#40;Fig&#46; 2&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="129v45n03-13015931tab02.gif"></img></p><p class="elsevierStylePara"><span class="elsevierStyleBold"> Figura 2&#46;</span> Cart&#237;lago articular a&#41; control&#44; b&#41; elongado &#40;3 mm&#47;d&#237;a&#41; &#40;Tricr&#243;mico de Masson&#44; &#215;100&#41;&#46; Cart&#237;lago de crecimiento&#44; a&#41; control&#44; b&#41; elongado &#40;3 mm&#47;d&#237;a&#41; &#40;Tricr&#243;mico de Masson&#44; &#215;100&#41;</p><p class="elsevierStylePara">En el cart&#237;lago articular &#40;tabla 1&#41; no se encontraron diferencias en el &#225;rea de matriz extracelular&#46; Se vio un aumento del &#225;rea celular en las capas media &#40;p &#60; 0&#44;01&#41; y profunda &#40;p &#60; 0&#44;05&#41; de las tibias elongadas a 1 mm&#47;d&#237;a y en la capa media de las tibias elongadas a 3 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;01&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="129v45n03-13015931tab03.gif"></img></p><p class="elsevierStylePara">La altura del cart&#237;lago articular no mostr&#243; diferencias en los diferentes grupos&#44; ni en la longitud total&#44; ni en las capas superficial ni media&#46; &#218;nicamente&#44; en la capa profunda se observ&#243; un aumento en los grupos elongados a 2 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;01&#41; y 3 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;05&#41; y una disminuci&#243;n en el grupo elongado a 1 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;05&#41;&#46; La altura epifisaria total no present&#243; diferencias en ninguno de los grupos analizados&#46;</p><p class="elsevierStylePara">En el cart&#237;lago de crecimiento &#40;tabla 2&#41;&#44; la altura fisaria total mostr&#243; una disminuci&#243;n en el grupo elongado a 1 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;05&#41; y en el grupo elongado a 3 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;001&#41;&#46; Midiendo individualmente las capas&#44; se demostr&#243; que la capa germinativa perdi&#243; altura en el grupo elongado a 2 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;05&#41;&#46; Por su parte&#44; la capa proliferativa disminuy&#243; en el grupo elongado a 1 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;05&#41; y en el elongado a 3 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;001&#41;&#46; Tambi&#233;n se encontr&#243; un aumento de la altura en la capa hipertr&#243;fica del grupo elongado a 1 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;001&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="129v45n03-13015931tab04.gif"></img></p><p class="elsevierStylePara">Como ocurre con la altura&#44; tambi&#233;n el &#225;rea total disminuy&#243; significativamente &#40;p &#60; 0&#44;01&#41; en los grupos I y III&#46; Analizando el &#225;rea por capas&#44; observamos que las capas germinativa y proliferativa disminuyen en el grupo I &#40;p &#60; 0&#44;01&#41; y en el grupo II &#40;p &#60; 0&#44;05&#41;&#46; Por su parte&#44; la capa hipertr&#243;fica aumenta su &#225;rea en los grupos I y III &#40;p &#60; 0&#44;05&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara">El &#225;rea de hueso trabecular &#40;tabla 3&#41; disminuy&#243;&#44; de forma altamente significativa&#44; en todas las zonas estudiadas de los espec&#237;menes elongados a 1 mm&#47;d&#237;a &#40;p &#60; 0&#44;001&#41;&#46; En el grupo II encontramos diferencias estad&#237;sticamente significativas en el &#225;rea de hueso metafisario &#40;p &#60; 0&#44;001&#41;&#44; de hueso pre-fisario &#40;p &#60; 0&#44;001&#41; y post-fisario &#40;p &#60; 0&#44;05&#41;&#46; En el grupo III&#44; las diferencias fueron en el &#225;rea de hueso subcondral &#40;p &#60; 0&#44;01&#41;&#44; epifisario &#40;p &#60; 0&#44;001&#41;&#44; pre-fisario &#40;p &#60; 0&#44;001&#41; y metafisario &#40;p &#60; 0&#44;05&#41;&#46;</p><p class="elsevierStylePara"><img src="129v45n03-13015931tab05.gif"></img></p><p class="elsevierStylePara"> Discusi&#243;n</p><p class="elsevierStylePara">Las fuerzas que act&#250;an sobre un hueso en elongaci&#243;n han sido analizadas en varios estudios&#59; son fuerzas peque&#241;as pero mantenidas durante un largo periodo de tiempo&#46;<span class="elsevierStyleSup">7&#44;14&#44;29</span> La elongaci&#243;n &#243;sea es un mecanismo lento y progresivo que permite la regeneraci&#243;n &#243;sea y la adaptaci&#243;n de las partes blandas aunque las fuerzas de reacci&#243;n en las articulaciones vecinas aumentan considerablemente&#46;<span class="elsevierStyleSup">21</span> En la zona fibrosa central del regenerado y en el frente de mineralizaci&#243;n se han encontrado la mayor&#237;a de las c&#233;lulas sangu&#237;neas&#44; viendo que alrededor de cada columna de hueso neoformado estaba rodeada por grandes sinusoides con osteoblastos en las superficies&#46; Se ha encontrado una relaci&#243;n entre la velocidad de elongaci&#243;n y la vascularizaci&#243;n en conejos&#44; as&#237; como un aumento de vascularizaci&#243;n con velocidades entre 0&#44;7 y 1&#44;3 mm&#47;d&#237;a&#44; considerada la velocidad de elongaci&#243;n &#243;ptima&#46;<span class="elsevierStyleSup">15</span> A una velocidad menor &#40;0&#44;3 mm&#47;d&#237;a&#41; no mejor&#243; el potencial vascular y una velocidad m&#225;s alta &#40;2&#44;7 mm&#47;d&#237;a&#41; inhibi&#243; o redujo la angiog&#233;nesis en el tejido regenerado&#46;<span class="elsevierStyleSup">1&#44;16</span> En el m&#250;sculo&#44; una velocidad de 1 mm&#47;d&#237;a produce pocos cambios degenerativos viendo alteraciones con velocidades mayores o cuando la elongaci&#243;n supera el 20&#37; de la longitud inicial del hueso&#46;<span class="elsevierStyleSup">6</span></p><p class="elsevierStylePara">Las acciones intermitentes estimulan el crecimiento mientras que cuando son continuas lo inhiben&#46;<span class="elsevierStyleSup">11</span> Existe una relaci&#243;n entre las cargas y el grosor del cart&#237;lago articular&#46;<span class="elsevierStyleSup">24</span></p><p class="elsevierStylePara">El cart&#237;lago est&#225; formado por c&#233;lulas&#44; condrocitos&#44; imbuidos en una matriz extracelular abundante&#44; por lo que las c&#233;lulas contribuyen poco al volumen total de cart&#237;lago&#44; algo menos del 10&#37;&#44;<span class="elsevierStyleSup">2</span> siendo la matriz la que define sus propiedades mec&#225;nicas&#46;<span class="elsevierStyleSup">17</span> Hay trabajos experimentales en perros que han demostrado que una disminuci&#243;n de las cargas y del movimiento en una articulaci&#243;n produce una atrofia del cart&#237;lago&#44; reduciendo su grosor y la s&#237;ntesis de proteoglicanos&#46;<span class="elsevierStyleSup">12&#44;22</span> El cart&#237;lago articular de la articulaci&#243;n de la rodilla en el cordero&#44; no es tan grueso como en el hombre&#44; presenta unos 2 mm de grosor y adem&#225;s&#44; su densidad celular es mayor&#46; Los condrocitos en su capa superficial son numerosos y m&#225;s peque&#241;os que en el caso del hombre&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Se han observado cambios morfol&#243;gicos en el cart&#237;lago articular al poco tiempo de realizar una elongaci&#243;n femoral en perros<span class="elsevierStyleSup">26&#44;27</span> y tras elongar la tibia en conejos&#46;<span class="elsevierStyleSup">13</span> Stanitski&#44; &#40;1994&#41;&#44; encontr&#243;&#44; tras una elongaci&#243;n del 30&#37; de la longitud del f&#233;mur&#44; en perros&#44; a una velocidad de 0&#44;75 mm&#47;d&#237;a una fibrilaci&#243;n del cart&#237;lago articular&#44; disminuci&#243;n de proteoglicanos en tres animales y necrosis del cart&#237;lago en otros dos&#44; debido al aumento de las fuerzas m&#225;s que a la falta de movilidad articular&#46;<span class="elsevierStyleSup">25</span> En otro estudio realizado por el mismo equipo&#44; tambi&#233;n en perros&#44; colocando un sistema protector de la articulaci&#243;n de la rodilla observaron una disminuci&#243;n de proteoglicanos sin evidencias de fibrilaci&#243;n o necrosis del cart&#237;lago articular&#46;<span class="elsevierStyleSup">27</span></p><p class="elsevierStylePara">Se ha se&#241;alado un efecto negativo y r&#225;pido de la compresi&#243;n continua sobre el cart&#237;lago articular con una tendencia a producir necrosis en el cart&#237;lago articular&#46; Por su parte&#44; Carter y cols&#46;&#44;<span class="elsevierStyleSup">3</span> demostraron&#44; con el m&#233;todo de elementos finitos&#44; que la degeneraci&#243;n y la osificaci&#243;n del cart&#237;lago articular es un proceso que est&#225; regido por las solicitaciones mec&#225;nicas&#44; aceler&#225;ndose con el aumento de las solicitaciones en cizallamiento intermitentes e inhibi&#233;ndose por la aplicaci&#243;n de una presi&#243;n hidrost&#225;tica de forma intermitente&#46; La ausencia de &#233;sta lleva a una degeneraci&#243;n del cart&#237;lago y a un avance del frente de osificaci&#243;n desde el hueso subcondral hacia la superficie articular&#46; Nakamura y cols&#46;&#44;<span class="elsevierStyleSup">18</span> realizaron elongaciones en conejos a 1 mm&#47;d&#237;a&#44; en dos veces y dando 120 vueltas&#47;d&#237;a&#44; con una elongaci&#243;n del 10&#44; 20 y 30&#37; de la longitud del hueso&#46; En todos los grupos elongados se observ&#243; un aumento de la concentraci&#243;n de glicosaminoglicanos&#46;</p><p class="elsevierStylePara">En nuestro estudio no hemos encontrado una p&#233;rdida progresiva de cart&#237;lago articular en las tibias elongadas que muestre signos de degeneraci&#243;n articular y no podemos se&#241;alar si las diferencias encontradas son consecuencia de un proceso degenerativo temprano o alteraciones temporales producto de las fuerzas de compresi&#243;n a las que est&#225; sometido el cart&#237;lago articular&#46; Los cambios degenerativos iniciales del cart&#237;lago articular&#44; cuando se aplican grandes fuerzas&#44; se producen en la capa m&#225;s superficial del mismo&#44; sin embargo&#44; cuando se efect&#250;a una elongaci&#243;n las solicitaciones aumentan de dentro hacia afuera&#44; de la zona media del hueso hacia proximal y distal y esto puede explicar que haya alteraciones histomorfom&#233;tricas en las capas m&#225;s profundas del cart&#237;lago articular&#44; en el cart&#237;lago de crecimiento y en el hueso esponjoso epifisario y metafisario&#46; Los cambios m&#225;s importantes encontrados en nuestro estudio han sido en el cart&#237;lago de crecimiento&#44; especialmente en animales elongados con la velocidad 1 mm&#47;d&#237;a&#46; Tambi&#233;n se han encontrado diferencias en el grupo elongado a 3 mm&#47;d&#237;a y menos en el grupo con velocidad de 2 mm&#47;d&#237;a&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Con la elongaci&#243;n &#243;sea se han visto cambios morfol&#243;gicos en el cart&#237;lago de crecimiento&#44; en conejos&#44; como la reducci&#243;n del grosor de las capas proliferativa e hipertr&#243;fica&#59;<span class="elsevierStyleSup">13</span> sin embargo&#44; no se han descrito cambios fisarios despu&#233;s de las elongaciones &#243;seas en revisiones cl&#237;nicas&#46;<span class="elsevierStyleSup">9</span> Los da&#241;os que sufre el cart&#237;lago de crecimiento en la cl&#237;nica son dif&#237;ciles de evaluar ya que la elongaci&#243;n se realiza en extremidades con alteraciones del crecimiento y la t&#233;cnica quir&#250;rgica&#44; compensa las alteraciones fisarias que se pueden producir&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Hemos observado una compensaci&#243;n en las capas del cart&#237;lago de crecimiento&#44; ya que si bien hay una disminuci&#243;n de la capa germinal y proliferativa aparece un ligero aumento de la capa hipertr&#243;fica&#46; La disminuci&#243;n de la altura y &#225;rea de la capa germinativa&#44; podr&#237;an explicar una disminuci&#243;n de la actividad fisaria por lo que se produce un aumento de su capacidad degenerativa&#46;</p><p class="elsevierStylePara">El hueso trabecular tambi&#233;n muestra alteraciones&#44; especialmente en los animales elongados con poca velocidad&#44; disminuyendo el grosor trabecular en todas las zonas analizadas&#46; El incremento de las fuerzas sobre la ep&#237;fisis y la met&#225;fisis parece aumentar la reabsorci&#243;n &#243;sea bien por una mayor actividad de los osteoclastos o por inhibici&#243;n de la funci&#243;n osteobl&#225;stica&#46;</p><p class="elsevierStylePara">Se han encontrado cambios histomorfom&#233;tricos en todos los grupos estudiados&#44; la elongaci&#243;n de un hueso largo produce un aumento de las solicitaciones&#44; durante periodos de tiempo m&#225;s o menos largos&#44; en las extremidades de los huesos elongados&#46; Es evidente una disminuci&#243;n del grosor del cart&#237;lago de crecimiento y del ancho de las trab&#233;culas del hueso esponjoso de las zonas epifisarias y metafisarias&#46; Tambi&#233;n hemos encontrado cambios en el grosor de la capa m&#225;s profunda del cart&#237;lago articular&#46; Todos estos cambios pueden ser temporales y adaptados a una nueva situaci&#243;n mec&#225;nica&#46;</p>"
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Información del artículo
ISSN: 18884415
Idioma original: Español
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