3種類の骨移植材による欠損治癒を比較した新しい骨形成のHistomorphometric Study。骨粗鬆症が移植片の定着に及ぼす影響について

Histomorphometric Study of New Bone Formation Comparing Defect Healing with Three Bone Grafting Materials: The Effect of Osteoporosis on Graft Consolidation.

抄録

目的:

骨移植材は、口腔外科および歯周病学において、骨欠損を補い、失われたまたは欠損した骨を増強するために頻繁に使用される。本研究の目的は、正常な動物と骨粗鬆症の動物に形成された骨欠損部に、異なる起源の3種類の骨移植片を装填して、新しい骨の形成を比較することである。

PURPOSE: Bone grafting materials are frequently utilized in oral surgery and periodontology to fill bone defects and augment lost or missing bone. The purpose of this study was to compare new bone formation in bone defects created in both normal and osteoporotic animals loaded with three types of bone grafts from different origins.

材料と方法:

48匹のWistar系雌ラットをコントロールの正常動物と卵巣摘出動物に等分した。両側の2.5mm大腿骨の欠損部を作成し，（1）ウシ由来の天然骨ミネラル（NBM，BioOss），（2）脱灰凍結乾燥骨同種移植片（DFDBA，LifeNet），（3）二相性リン酸カルシウム（BCP，Vivoss）を等重量ずつ充填した。治癒の3週間後と6週間後に，ヘマトキシリン・エオジン染色とTRAP染色を行い，新しい骨の形成，材料の分解，破骨細胞の活動を調べた。

MATERIALS AND METHODS: Forty-eight female Wistar rats were equally divided into control normal and ovariectomized animals. Bilateral 2.5-mm femur defects were created and filled with an equal weight of (1) natural bone mineral (NBM, BioOss) of bovine origin, (2) demineralized freeze-dried bone allograft (DFDBA, LifeNet), or (3) biphasic calcium phosphate (BCP, Vivoss). Following 3 and 6 weeks of healing, hematoxylin and eosin and TRAP staining was performed to determine new bone formation, material degradation, and osteoclast activity.

結果:

すべての代用骨は、3週間および6週間後に骨形成能を示したが、すべての卵巣摘出動物で破骨細胞数の増加が観察された。NBMは、骨粗鬆症の動物であっても、粒子の劣化はほとんど見られず、継続的に新しい骨を形成した。DFDBA粒子は、同程度の新骨形成を示したが、粒子の分解速度が速く、ミネラル化した組織のレベルが低かった。BCPは、NBMおよびDFDBA粒子と比較して、有意に高い新生骨形成を示したが、破骨細胞の活性および粒子の分解が高かった。興味深いことに，骨粗鬆症の動物では，BCPは粒子の分解速度が相乗的に速くなることがわかった。

RESULTS: All bone substitutes demonstrated osteoconductive potential at 3 and 6 weeks with higher osteoclast numbers observed in all ovariectomized animals. NBM displayed continual new bone formation with little to no sign of particle degradation, even in osteoporotic animals. DFDBA particles showed similar levels of new bone formation but rapid particle degradation rates with lower levels of mineralized tissue. BCP bone grafts demonstrated significantly higher new bone formation when compared with both NBM and DFDBA particles; however, the material was associated with higher osteoclast activity and particle degradation. Interestingly, in osteoporotic animals, BCP displayed synergistically and markedly more rapid rates of particle degradation.

おわりに:

近年、合成された材料に改良を加えたものは、NBMやDFDBAと同等かそれ以上の骨促進効果があることが示された。しかし、今回使用したBCPは、骨粗鬆症の動物において、ゆっくりと吸収されるNBMと比較して、はるかに速い吸収特性を示し、全骨量の減少をもたらした。本研究の結果は、骨粗鬆症の表現型においては、破骨細胞の活性が高く、材料の吸収が大きいため、吸収の速い骨移植材料を最小限にすることが臨床的に重要であることを示している。

CONCLUSION: Recent modifications to synthetically fabricated materials were shown to be equally or more osteopromotive than NBM and DFDBA. However, the current BCP utilized demonstrated much faster resorption properties in osteoporotic animals associated with a decrease in total bone volume when compared with the slowly/nonresorbing NBM. The results from this study point to the clinical relevance of minimizing fast-resorbing bone grafting materials in osteoporotic phenotypes due to the higher osteoclastic activity and greater material resorption.