Valutazione sperimentale della rigenerazione cartilaginea articolare dopo stimolazione biofisica con campi elettromagnetici pulsati in associazione a trattamenti chirurgici
Evaluation of articular cartilage repair with pulsed electromagnetic fields in association with different surgical techniques in an experimental model in rabbits
Creators: name: Cadossi, Matteo <1978>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2013
Subjects: MED/33 Malattie apparato locomotore

description: Diverse tecniche di ingegneria tessutale sono state sviluppate per promuovere la riparazione delle lesioni della cartilagine articolare. Nonostante i buoni risultati clinici a breve termine, il tessuto rigenerato fallisce nel tempo poiché non possiede le caratteristiche meccaniche e funzionali della cartilagine articolare nativa. La stimolazione con campi elettromagnetici pulsati (CEMP) rappresenta un approccio terapeutico innovativo. I CEMP aumentano l’attività anabolica dei condrociti con conseguente incremento della sintesi della matrice, e limitano l’effetto catabolico delle citochine pro-infiammatorie riducendo la degradazione della cartilagine nel microambiente articolare. I CEMP agiscono mediante l’up-regolazione dei recettori adenosinici A2A potenziando il loro affetto anti-infiammatorio. Lo scopo di questo studio è stato quello di valutare l’effetto della stimolazione con CEMP sulla guarigione di difetti osteocondrali in un modello sperimentale nel coniglio. Un difetto osteocondrale del diametro di 4mm è stato eseguito nel condilo femorale mediale di entrambe le ginocchia di 20 conigli. A destra la lesione è stata lasciata a guarigione spontanea mentre a sinistra e stata trattata mediante inserimento di scaffold collagenico o trapianto di cellule mesenchimali midollari sul medesimo scaffold precedentemente prelevate dalla cresta iliaca. In base al trattamento eseguito 10 animali sono stati stimolati con CEMP 4 ore/die per 40 giorni mentre altri 10 hanno ricevuto stimolatori placebo. Dopo il sacrificio a 40 giorni, sono state eseguite analisi istologiche mediante un punteggio di O’Driscoll modificato. Confrontando le lesioni lasciate a guarigione spontanea, la stimolazione con CEMP ha migliorato significativamente il punteggio (p=0.021). Lo stesso risultato si è osservato nel confronto tra lesioni trattate mediante trapianto di cellule mesenchimali midollari (p=0.032). Nessuna differenza è stata osservata tra animali stimolati e placebo quando la lesione è stata trattata con il solo scaffold (p=0.413). La stimolazione con CEMP è risultata efficace nel promuovere la guarigione di difetti osteocartilaginei in associazione a tecniche chirurgiche di ingegneria tessutale.
description: Several tissue engineering approaches have been developed to address hyaline cartilage lesions, but to date there is not a definitive procedure able to promote a repair tissue with the same mechanical and functional characteristics of native cartilage. Pulsed electromagnetic fields stimulation (PEMFs) represents an innovative therapeutic approach. PEMFs increases the anabolic activity of chondrocytes with consequent increase of matrix synthesis, and limits the catabolic effects of inflammatory cytokines, thus reducing cartilage degradation inside the surgical microenvironment. PEMFs mediate an upregulation of A2A adenosine receptors and a potentiation of their anti-inflammatory effects. This study aimed to determine the efficacy of PEMFs in experimental osteochondral defect healing in a rabbit model. Both knees joints of 20 rabbits were exposed and a 4mm diameter osteochondral defect was created in the medial femoral condile. The defect in the right knee was left untreated while in the left knee was filled either with collagen scaffold or with the same scaffold loaded with bone marrow-derived cells previously harvested from the iliac crest. According to the treatment performed 10 rabbits were given PEMF of four hours duration per day for 40 days while other 10 were given sham stimulators. At 40 days the animals were sacrificed and histological evaluation was performed. The quality of the repair tissue was graded with the O’Driscoll modified score and a statistical analysis was done. By comparing the defects left untreated PEMFs significantly improved the histological score (p=0.021). The same result was observed when comparing lesions treated with scaffold loaded with bone marrow-derived cells (p=0.032). No significant difference was found between stimulated or sham treated animals when the defect was filled with the scaffold alone (p=0.413). PEMFs was an effective method to improve healing of osteochondral defects in association with current surgical tissue engineering techniques.