Estudo macroscópico e histológico de reparos osteocondrais biologicamente aceitáveis

Resumos

The aim of this study was to evaluate macroscopically and histologically healed osteochondral defects, also known as repairs. Six adult, male, New Zealander White rabbits were used. Cylindrical osteochondral defects of 3.2 mm in diameter by 4.0 mm in depth were artificially created in the load-bearing surfaces of both medial femoral condyles. The osteochondral graft collected from the left knee (untreated defect) was implanted in the right knee (treated defect). Both defects were compared macroscopically ad histologically after twelve weeks. The macroscopic evaluation of all defects demostrated evolution in repairs called "biologically acceptable". The "biologically acceptable" term was used to define repairs, that at macrocospic observation, presented as neo-formed tissue similar to fibrocartilage, brilliant, smooth, firm, in continuity with the adjacent cartilage. As all the defects, treated and untreated, were macroscopically similar, a histological comparative study was made to verify which type of repair tissue was formed in the surface of both defects. By histologic analysis of the biologically acceptable repairs, the authors conclude that: treated defects with autologous grafts were filled with hyaline cartilaginous tissue and untreated defects were filled with fibrocartilaginous tissue.

Knee; Autologous transplantation; Articular cartilage; Rabbit

ARTIGO ORIGINAL

Estudo macroscópico e histológico de reparos osteocondrais biologicamente aceitáveis

José Leão Ribeiro^I; Gilberto Luis Camanho^II; Luiz Carlos Takita^III

^IProfessor Adjunto de Ortopedia da Universidade Federal de Mato Grosso

^IIProfessor Associado da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - FMUSP

^IIIProfessor Assistente de Anatomia Patológica Especial da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul

^{Endereço para correspondência}

RESUMO

Este estudo teve como finalidade avaliar macroscopicamente e histológicamente defeitos osteocondrais já cicatrizados, também conhecidos como reparos. Foram utilizados seis coelhos machos, adultos, albinos da raça Nova Zelândia. Defeitos cilíndricos osteocondrais de 3.2 mm de diâmetro por 4.0 mm de profundidade foram criados cirurgicamente em ambos côndilos femorais mediais. O cilindro osteocondral retirado do joelho esquerdo (defeito não tratado) foi implantado no joelho direito (joelho tratado). Comparou-se macroscopicamente e histológicamente ambos tipos de defeitos após doze semanas de evolução. A avaliação macroscópica de todos os defeitos mostrou evolução para reparos denominados biologicamente aceitáveis. O termo "biologicamente aceitável" foi utilizado para definir reparos, que à observação macroscópica, se apresentaram como tecido neo-formado semelhante à fibrocartilagem, brilhante, liso, firme, em continuidade com a cartilagem adjacente. Como todos os defeitos, tratados e não tratados, eram macroscopicamente semelhantes, realizou-se um estudo histológico comparativo para averiguar qual tipo de tecido de reparação se formava em ambos defeitos. Pela análise histológica dos reparos biologicamente aceitáveis, concluiu-se que houve formação de tecido cartilaginoso hialino nos defeitos tratados com enxerto autólogo e de tecido fibrocartilaginoso nos defeitos não tratados.

Descritores: Joelho; Transplante autólogo; Cartilagem articular; Defeito osteocondral; Coelho

INTRODUÇÃO

O tratamento cirúrgico das lesões condrais e osteocondrais que acometem articulações que suportam carga, principalmente o joelho, ainda representa um desafio para o ortopedista. Isto se deve às características da cartilagem hialina articular, que por ser desprovida de vascularização tem limitado potencial de cicatrização.

De acordo com Mankim⁽¹⁵⁾, a cicatrização de uma lesão restrita à cartilagem hialina articular (defeito condral), não obedece inteiramente às três fases naturais que são a necrose, inflamação e reparação, justamente por causa da sua condição avascular.

Como em qualquer outro tecido corpóreo lesado, existe a mesma fase de necrose inicial e conseqüentemente ocorre a perda celular e da matriz. Como os condrócitos são relativamente insensíveis à condição de hipóxia instalada, existe um número menor de células mortas do que em qualquer outro tecido orgânico. A segunda fase de inflamação por estar inteiramente mediada pelo sistema vascular é ausente, conseqüentemente não há formação de hematoma, não há produção de fibrina e nem de coágulo de fibrina que serviria como arcabouço para o novo tecido de reparação que iria crescer, não havendo conseqüentemente continuidade do processo. Considerando a terceira fase que é a reparação, a ausência de uma fase vascular ou inflamatória limita consideravelmente o número de células disponíveis para responder ao trauma e a capacidade de reparo falha nos condrócitos remanescente o que termina por bloquear definitivamente o processo de cicatrização.

No entanto é reconhecido que se a lesão se estende até o osso subcondral (defeito osteocondral), muito bem vascularizado, todas as três fases ocorrem naturalmente^(3,5,11,15). O hematoma rapidamente se organiza com coágulos de fibrina, glóbulos brancos e elementos da medula óssea. Células indiferenciadas da medula e endotélio vascular são transformadas em fibroblastos primitivos que com o aporte de capilares e coágulos de fibrina se transformam em tecido fibroblástico vascularizado de reparação⁽¹⁵⁾.

O estudo da cicatrização das lesões cartilaginosas tem sido efetuado em diversos modelos experimentais animais. Provavelmente nenhum outro experimento tenha sido executado tão freqüentemente, quando se trata de estudo sobre cartilagem, quanto a lesão cirúrgica experimental e a observação do comportamento da cartilagem do ponto vista macroscópico, radiológico, bioquímico, biomecânico, biomolecular e ultraestrutural^(3,4,7,15).

As lesões focais da cartilagem articular requerem tratamento cirúrgico que vão desde métodos clássicos de estimulação da medula óssea como desbridamento, perfurações múltiplas, abrasões, microfraturas^{(12,19,22,23)}, até métodos biológicos modernos como transplantes periosteais e pericondriais, implante de condrócitos autólogos cultivados, e enxertos autólogos osteocondrais^{(1,9,17,18,21)}. Por causa do alto custo e de restrições técnicas impostas a vários métodos biológicos de tratamento das lesões osteocondrais, alguns autores buscaram métodos também eficazes, porem de maior facilidade de execução. Um desses métodos simples e direto é sem dúvida o transplante ou enxerto autólogo osteocondral que representa uma boa alternativa para reparação biológica da lesão focal da superfície articular. Consiste em preencher o defeito com cilindro osteocondral único, ou conforme o tamanho da lesão, com uma série de pequenos enxertos osteocondrais, técnica que ficou conhecida como mosaicoplastia. Foi utilizada em cães, cavalos e cadáveres humanos por Hangody⁽⁹⁾ desde 1991 e as áreas doadoras e receptoras foram estudadas para verificação do comportamento das lesões e sobrevida da cartilagem hialina transplantada.

Este modelo experimental teve como base o método de tratamento das lesões osteocondrais descrito e desenvolvido por Hangody⁽⁹⁾. Optou-se por provocar cirurgicamente defeitos osteocondrais em ambos côndilos femorais de coelhos. O defeito do joelho direito (D) foi preenchido por enxerto osteocondral autólogo (tratado) e o defeito do joelho esquerdo (E) permaneceu vazio (não tratado).

O objetivo deste estudo foi comparar macroscopicamente e histológicamente os defeitos osteocondrais cicatrizados após doze semanas de evolução.

MATERIAL E MÉTODOS

1 - Animais de experimentação

Para o estudo proposto foram utilizados seis coelhos machos, albinos,adultos da raça Nova Zelândia pesando entre 3.4 kg e 3.6 kg. Os animais foram alojados em sala apropriada e confinados em gaiolas metálicas medindo 70X70X70, alimentados com ração padrão peletizada e água ad libitum.

2 - Técnica cirúrgica

Como droga pré-anestésica cada animal recebeu 0.2 mg/kg de peso de acepromazina 1% via intramuscular. A anestesia constou da aplicação por via intramuscular de cloridrato de ketamina 5% na dose de 50 mg/kg de peso associada a xilazina 2% na dose de 3mg / kg de peso.

Após tricotomia da área cirúrgica realizou-se incisão parapatelar medial seguida de artrotomia e luxação lateral da patela. Com o joelho fletido expôs-se o côndilo femoral medial e com auxílio de trefina metálica retirou-se um cilindro osteocondral de 3.2 mm/4.0 mm do joelho E (Figura 1). Através de perfurações seqüenciais com brocas até 3.2 mm criou-se o defeito osteocondral no joelho D.

O enxerto osteocondral retirado do joelho E (defeito não tratado) foi então transferido para o joelho D (defeito tratado) (Figura 2). Procedeu-se a síntese das feridas operatórias e os animais foram devolvidos às suas respectivas gaiolas para recuperação pós-operatória.

3 - Eutanásia

Foi realizada nos animais aos 90 dias de evolução com anestesia similar à do pré-operatório, seguida de injeção endovenosa de 60 mg/kg de cloreto de potássio.

Foram retirados ambos joelhos, examinados cuidadosamente para anotação dos dados da avaliação macroscópica dos reparos obtidos. As peças foram então encaminhadas para estudo histológico.

4 - Critérios de avaliação

Considerou-se especificamente para o estudo proposto a análise de dois critérios de avaliação: macroscópico e histológico.

4.1 - Avaliação macroscópica

Analisou-se através da inspeção macroscópica cinco parâmetros: a reparação diz respeito a cicatrização propriamente dita do defeito, a continuidade é a nivelação e integração do reparo com a cartilagem adjacente. Os outros três parâmetros mostram as características externas do reparo e são: a superfície, o brilho e a consistência do tecido formado. Um resultado considerado bom (biologicamente aceitável) teria os cinco parâmetros satisfatórios e um resultado não bom (biologicamente não aceitável) teria um ou mais desses parâmetros não satisfatórios.

4.2 - Avaliação Histológica

Após a eutanásia a porção distal do fêmur foi removida em bloco, fixada em formol a 10%, descalcificada em solução de acido nitrico e formalina e estudada histologicamente. As lâminas foram coradas com Hematoxilina-Eosina. em secções no plano sagital, contendo o longo eixo do fêmur distal para melhor visibilização da extensão do defeito.

No exame histológico das secções do fêmur distal, a atenção foi dirigida particularmente para os seguintes elementos: 1- o tipo de tecido regenerado na superfície do defeito: cartilagem, fibrocartilagem ou tecido fibroso; 2- o estado da superfície cartilaginosa: lisa, com depressão ou irregular; 3- presença ou ausência do osso subcondral regenerado.

RESULTADOS

1 - Aspecto macroscópico

O típico aspecto macroscópico encontrado nos defeitos tratados e não tratados pode ser visto nas Figuras 3-A e 4-A, resultados considerados bons ou biologicamente aceitáveis. O termo "biologicamente aceitável", segundo Amiel⁽¹⁾ , é utilizado para definir reparos, que à observação macroscópica, se apresentam como tecido neo-formado semelhante à fibrocartilagem, liso, brilhante, firme, em continuidade com a cartilagem adjacente. Trata-se de um critério macroscópico de avaliação, não se podendo estabelecer uma correlação exata com as características histológicas, bioquímicas ou biomecânicas do reparo.

Os dados relativos ao resultado da avaliação macroscópica, que incluiu os cinco parâmetros já citados, estão resumidos nas Tabelas 1 e 2. Observou-se predomínio da formação de um tecido de reparação firme com preenchimento total da lesão, com superfície plana, regular e em continuidade com a cartilagem adjacente nos defeitos tratados. Nos defeitos não tratados essas características foram semelhantes a não ser por apresentarem alterações mínimas da superfície. Porém todos os reparos provenientes de defeitos tratados ou não, foram considerados satisfatórios, portanto biologicamente aceitáveis após doze semanas de evolução.

2 - Aspecto histológico

A reparação histológica foi considerada satisfatória somente se a superfície do tecido regenerado fosse lisa e coberta por cartilagem e ainda estando no mesmo nível da cartilagem adjacente. As diferenças de tipo de tecido de cicatrização dos reparos foram nítidas.

Para os defeitos tratados a superfície dos reparos mostraram a preservação da cartilagem hialina original lisa, regular e no mesmo nível da cartilagem adjacente hospedeira. A parte profunda do reparo tinha se transformado em tecido ósseo com padrão trabecular próximo da normalidade (Figura 3-B).

A superfície dos reparos provenientes de defeitos não tratados não era regularmente lisa, apresentava pequena depressão e estava recoberta por tecido predominantemente fibroso. A parte profunda apresentava osso trabecular neoformado rudimentarmente, não havendo praticamente formação de osso subcondral (Figura 4-B).

DISCUSSÃO

Nem todas as lesões cartilaginosas são progressivas e nem todas são clinicamente sintomáticas, podendo a articulação retornar ao seu estado normal^(4,14) . Permanece a dúvida sobre qual lesão necessitaria de reparo cirúrgico e se o tratamento profilático alteraria para melhor a evolução particular de cada lesão.

O coelho foi escolhido, neste estudo, por ser um animal amplamente utilizado em modelos para reparação da superfície articular e a forma cilíndrica do defeito por ser também unanimemente escolhida quando se trata de estudo de cicatrização de lesões focais osteocondrais^{(9,12,15,16,21,22)}.

Em relação ao tamanho da lesão optamos por criar defeitos de 3.2 mm/4.0 mm em animais acima de 3.5 kg de peso para se guardar uma proporcionalidade adequada, pois defeito maiores de 4 mm de diâmetro já tomam praticamente todo o côndilo femoral medial e de 5 mm de altura já provocam destruição medular óssea e tais fatores alteram a sensibilidade do modelo experimental e logicamente os resultados esperados⁽²⁴⁾.

A quantidade de animais envolvidos nesta pesquisa baseou-se em princípios bioéticos, buscando-se utilizar um número mínimo para validação das hipóteses^(8,13). Os seis animais da presente série foram selecionados de um grupo maior (n=20) de um estudo mais amplo, justamente por serem todos reparos biologicamente aceitáveis independentemente se eram provindos de defeitos tratados ou não tratados. Todos os joelhos desses 06 animais foram submetidos à ressonância magnética, em um estudo prévio de uma tese de doutorado do autor principal⁽²⁰⁾. Os exames foram realizados ao final das 1ª, 4ª, 8ª e 12ª semanas de evolução com resultados homogeneamente bons no que diz respeito à cicatrização, porem não no tipo de tecido que se formava na superfície dos reparos. O que se pretendeu no presente modelo animal foi realizar um estudo histológico básico, em uma amostra mínima, homogênea e conhecida, somente para averiguação do tipo de tecido que se formou em ambos tipos de reparos.

A obtenção de 100% de reparos biologicamente aceitáveis, conforme os critérios macroscópicos estabelecidos, a ausência de alterações macroscópicas na cartilagem articular tibial em contato com os côndilos femorais, a ausência de infecção e a manutenção da estabilidade articular durante as doze semanas de evolução demonstram a validade do método experimental empregado.

Reparos biologicamente aceitáveis podem se formar a partir de defeitos tratados ou não e podem ser indistinguíveis pela aparência macroscópica. O estudo histológico permitiu que se diferenciasse ambos tipos de reparos.

Nas circunstâncias do estudo histológico ficou bem evidenciado o tipo de tecido neoformado para cada tipo de reparo. A inferioridade dos reparos de defeitos não tratados foi devida principalmente ao retardo na formação de osso subcondral, o que mostra a fundamental importância do osso subcondral na reorganização tecidual. A previsibilidade de formação de tecido cartilaginoso nos defeitos tratados e de tecido predominantemente fibroso nos defeitos não tratados estão de acordo com os dados da literatura^(10,17,22).

CONCLUSÕES

Após doze semanas e nas condições experimentais descritas no presente estudo pode-se concluir:

1 - Todos os defeitos osteocondrais tratados e não tratados evoluíram para reparos biologicamente aceitáveis

2 - A análise histológica dos reparos biologicamente aceitáveis demonstrou formação de tecido cartilaginoso nos defeitos tratados e de tecido fibrocartilaginoso nos defeitos não tratados.

Trabalho recebido em 21/05/03

Aprovado em 16/02/04

Trabalho realizado no Serviço de Ortopedia do Departamento de Clinica Cirúrgica da Universidade Federal de Mato Grosso.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  24 Jun 2004
• Data do Fascículo
  Mar 2004