Η επίδραση του β-αδρενεργικού ανταγωνιστού στην οστική ενσωμάτωση των ορθοπαιδικών εμφυτευμάτων από ανοξείδωτο χάλυβα: πειραματική μελέτη σε επίμυες

Abstract

Aims and scope. This experimental animal study aimed to assess the potentially positive effect of the administration of beta-blocker propranolol on the osseointegration procedure of stainless-steel bone implants. Materials and methods. It was performed in two groups (study, control), consisting of 15 adult (12-weeks old) male Wistar albino rats each. In the proximal metaphysis of each tibia of all animals, a custom designed stainless-steel screw was implanted under sedation on day 0. Starting on the first postoperative day, study group animals received 2.5mg/kgr (1mg/ml) of propranolol daily intraperitoneally. Control group received the same volume of saline. On day 29, all animals were euthanized, both tibias from each animal were harvested and the implants’ pullout-strength and removal torque were assessed. Results. All animals completed the study and all harvested tibias were suitable for evaluation. Both parameters were different between the two groups, favoring the study group, albeit in a non-statistically significant manner. The pullout-strength and its Standard Deviation was 104.2±21.3 Newtons (study group) versus 90.8±18.2 Newtons (p=0.103), removal torque was 5.4±0.8 Newtons/cm (study group) versus 4.9±0.7 Newtons/cm (p=0.09). No statistically significant correlation was found between the animal weight and the pullout strength (p=0.159, rs=-0.279), the animal weight and the removal torque (p=0.628, rs=-0.101) and between the pullout strength and the removal torque (p=0.193, r=0.258). Discussion. This is the first study which examined the effect exerted by propranolol on the osseointegration procedure, by implementing a biomechanic experimental animal model. Propranolol administration seems to act positively on the osseointegration procedure of stainless-steel bone implants, albeit in a non-statistically significant manner. Further studies will be needed to reach secure conclusions regarding the potential beneficial effect of beta-blocker propranolol on bone implants’ osseointegration.

Σκοπός. Η συγκεκριμένη πειραματική μελέτη είχε ως στόχο της την εκτίμηση της πιθανά θετικής επίδρασης της χορήγησης του αναστολέα των β-αδρενεργικών υποδοχέων προπρανολόλη, στη διαδικασία της οστικής ενσωμάτωσης οστικών εμφυτευμάτων κατασκευασμένων από ανοξείδωτο χάλυβα. Υλικό και μέθοδοι. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε δύο ομάδες ζώων (ομάδα μελέτης και ομάδα ελέγχου). Σε κάθε ομάδα εντάχθηκαν από 15 ενήλικοι αρσενικοί επίμυες Wistar albino, ηλικίας 12 μηνών κατά την έναρξη του πειράματος. Οι επίμυες είχαν ad libitum πρόσβαση σε τυποποιημένη τροφή και φρέσκο νερό, διαβιούσαν ανά δύο σε κλωβό υπό σταθερές συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας και ακολουθούσαν σταθερό κύκλο εναλλαγής φωτός-σκότους (ανά 12 ώρες). Την ημέρα «0», στην εγγύς μετάφυση της καθεμιάς από τις δύο κνήμες κάθε επίμυος, τοποθετήθηκε υπό αυστηρές συνθήκες ασηψίας και υπό γενική αναισθησία και την κατάλληλη αναλγησία, από ένας κοχλίας από ανοξείδωτο χάλυβα. Οι συγκεκριμένοι κοχλίες ήταν κατασκευασμένοι κατά παραγγελία και πληρούσαν συγκεκριμένες προδιαγραφές μεγέθους και σχήματος. Ξεκινώντας την επόμενη ημέρα (ημέρα «1»), οι επίμυες τυχαιοποιούνταν σε δύο ομάδες («μελέτης» και «ελέγχου»). Οι διαφορές στο βάρος των πειραματοζώων που συμμετείχαν σε κάθε ομάδα, ήταν στατιστικά μη-σημαντικές (t-τεστ, p=0,989). Οι επίμυες της ομάδας μελέτης ελάμβαναν καθημερινά 2,5mg/Kgr Βάρους Σώματος (1mg/ml) προπρανολόλη ενδοπεριτοναϊκά στις 09:00. Το φάρμακο παρασκευαζόταν πάντα την ίδια ημέρα. Οι επίμυες της ομάδας ελέγχου, ελάμβαναν τον ίδιο όγκο φυσιολογικού ορού. Στο τέλος κάθε εβδομάδας, όλα τα ζώα ζυγιζόταν και η δόση που ελάμβαναν προσαρμοζόταν στο μετρούμενο σωματικό τους βάρος. Την ημέρα «29», όλα τα ζώα θυσιαζόταν υπό γενική αναισθησία, αφαιρούνταν από το καθένα και οι δύο κνήμες (αφού καθαριζόταν από τα πέριξ μαλακά μόρια) και τοποθετούνταν σε ειδική μηχανολογική διάταξη η οποία εκτιμούσε τη δύναμη αφαίρεσης του κοχλία και τη δύναμη στροφικής ροπής. Αποτελέσματα. Όλα τα ζώα ολοκλήρωσαν το πείραμα χωρίς συμβάματα ή/και επιπλοκές και όλες οι κνήμες ήταν διαθέσιμες προς αξιολόγηση. Το βάρος σώματος των ζώων που εντάχθηκαν και στις δύο ομάδες, αυξήθηκε στατιστικά σημαντικά κατά τη διάρκεια του πειράματος (ομάδα μελέτης: p=0.002, ομάδα ελέγχου: p<0,001). Από τον στατιστικό έλεγχο του βάρους σώματος των ζώων κατά την ολοκλήρωση της μελέτης, δεν προέκυψε στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων (p=0,299). Τόσο η δύναμη εξόλκευσης, όσο και η στροφική ροπή, είχαν διαφορετικές τιμές μεταξύ των δύο ομάδων (υπέρ της ομάδας μελέτης). Οι διαφορές αυτές όμως ήταν στατιστικά μη σημαντικές. Η δύναμη αφαίρεσης και η σταθερά της απόκλιση για την ομάδα μελέτης ήταν 104,2±21,3 Newtons (study group), έναντι 90,8±18,2 Newtons για την ομάδα ελέγχου (p=0,103). Η δύναμη στροφικής ροπής και η σταθερά απόκλιση για την ομάδα μελέτης ήταν 5,4±0,8 Newtons/cm, έναντι 4,9±0,7 Newtons/cm για την ομάδα ελέγχου (p=0,09). Δεν διαπιστώθηκαν επίσης στατιστικά σημαντικές διαφορές κατά τον έλεγχο μεταξύ του βάρους σώματος κατά τη λήξη του πειράματος και της δύναμης εξόλκευσης του εμφυτεύματος (p=0,159, rs=-0,279), του βάρους σώματος κατά τη λήξη του πειράματος και της στροφικής ροπής (p=0,628, rs=-0,101) και ανάμεσα στη δύναμη εξόλκευσης και στη στροφική ροπή (p=0,193, r=0,258). Συζήτηση. Πρόκειται για την πρώτη μελέτη η οποία έλεγξε την επίδραση της μετεγχειρητικής χορήγησης ενός αναστολέα β-αδρενεργικών υποδοχέων στη διαδικασία της οστικής ενσωμάτωσης με τη χρήση ενός ειδικού εμβιο-μηχανικού μοντέλου εκτίμησης της οστική ενσωμάτωσης. Η χορήγηση του αναστολέα των β-αδρενεργικών υποδοχέων προπρανολόλη, φαίνεται να επενεργεί θετικά στην οστική ενσωμάτωση οστικών εμφυτευμάτων από ανοξείδωτο χάλυβα. Οι διαφορές όμως που παρατηρήθηκαν δεν έφτασαν σε επίπεδο στατιστικής σημαντικότητας. Πιθανόν μεγαλύτερη δόση προπρανολόλης, να οδηγούσε σε στατιστικά σημαντικές διαφορές. Επιπλέον μελέτες θα χρειασθούν, προκειμένου να καταλήξουμε σε ασφαλή συμπεράσματα για το κατά πόσο ασκεί ευεργετική δράση η χορήγηση αναστολέων των β-αδρενεργικών υποδοχέων στην οστική ενσωμάτωση εμφυτευμάτων.