Influencia de la terapia de oxígeno hiperbárico en la reparación ósea y la orientación del colágeno después de la radioterapia

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.9948

Palabras clave:

Radiación ionizante; Oxigenación hiperbárica; Osteogénesis; Colágeno.

Resumen

El presente estudio tuvo como objetivo evaluar los efectos de la HBO en la reparación ósea después de la radiación ionizante, mediante el uso de histomorfometría, tomografía computarizada y microscopía de polarización. Se utilizaron veinte ratas Wistar macho. Se administró una dosis de radiación (30 Gy) en la pierna izquierda en todos los animales y, después de 30 días, se crearon defectos óseos en ambos fémures. Luego, 10 animales recibieron sesiones diarias de HBO (2,5 ATA durante 90 minutos), y todos los animales fueron sacrificados 5 o 7 días después de la cirugía. Los fémures se separaron en 4 grupos (n = 5) para cada intervalo de tiempo de eutanasia: Control (fémur derecho: no irradiado y no HBO), RXT (fémur izquierdo: irradiado y no HBO), HBO (fémur derecho: no HBO) -irradiado con HBO), RXT + HBO (fémur izquierdo: irradiado con HBO). Se evaluaron la cortical ósea y los defectos. Los datos se analizaron mediante las pruebas de Kolmogorov-Smirnov, la prueba t para datos no apareados y ANOVA con corrección de Bonferroni. Se observaron valores más altos de HU y formación de hueso nuevo en los grupos Control y HBO, con una mejor reparación. El grupo HBO mostró una birrefringencia predominante de colágeno amarillo / naranja / rojo en el área del defecto. HBO mejoró la reparación ósea en condiciones fisiológicas, con aumento de los vasos sanguíneos y la formación de hueso. Sin embargo, no fue eficaz para mejorar la reparación y la orientación del colágeno en el hueso después de altas dosis de radiación ionizante.

Citas

Al Hadi, H., Smerdon, G. R., Fox, S. W. (2015) Hyperbaric oxygen therapy accelerates osteoblast differentiation and promotes bone formation. J Dent. 3(3), 382-8. doi: 10.1016/j.jdent.2014.10.006.

An, H., Lee, J. T., Oh, S. E., Park, K. M., Hu, K. S., Kim, S., Chung, M. K. (2019) Adjunctive hyperbaric oxygen therapy for irradiated rat calvarial defects. J Periodontal Implant Sci. 49(1), 2–13. doi: 10.5051/jpis.2019.49.1.2

Bach-Gansmo, F. L., Irvine, S. C., Brüel, A., Thomsen, J. S., Birkedal, H. (2013) Calcified cartilage islands in rat cortical bone. Calcif Tissue Int. 92(4), 330-8. doi: 10.1007/s00223-012-9682-6.

Bai, J., Wang, Y., Wang, J., Zhai, J., He, F., Zhu, G. (2020) Irradiation-induced senescence of bone marrow mesenchymal stem cells aggravates osteogenic differentiation dysfunction via paracrine signaling. Am J Physiol Cell Physiol. 318(5), C1005-C1017. doi: 10.1152/ajpcell.00520.2019.

Batista, J. D., Zanetta-Barbosa, D., Cardoso, S. V., Dechichi, P., Rocha, F. S., Pagnoncelli, R. M. (2014) Effect of low-level laser therapy on repair of the bone compromised by radiotherapy. Lasers Med Sci. 29(6), 1913-8. doi: 10.1007/s10103-014-1602-8.

Bromage, T. G., Goldman, H. M., McFarlin, S. C., Warshaw, J., Boyde, A., Riggs, C. M. (2003) Circularly polarized light standards for investigations of collagen fiber orientation in bone. Anat Rec B New Anat. 274(1), 157-68. doi: 10.1002/ar.b.10031.

Choudhury, R. (2018) Hypoxia and hyperbaric oxygen therapy: A review. International Int J Gen Med. 11, 431–442. doi: 10.2147/IJGM.S172460.

Chouinard, A. F., Giasson, L., Fortin, M. (2016) Hyperbaric Oxygen Therapy for Head and Neck Irradiated Patients with Special Attention to Oral and Maxillofacial Treatments. J Can Dent Assoc. 82, g24. Retrieved from https://jcda.ca/g24.

Dieleman, F. J., Phan, T. T. T., van den Hoogen, F. J. A., Kaanders, J. H. A. M., Merkx, M. A. W. (2017) The efficacy of hyperbaric oxygen therapy related to the clinical stage of osteoradionecrosis of the mandible. Int J Oral Maxillofac Surg. 46(4), 428-433. doi: 10.1016/j.ijom.2016.12.004.

Gajendrareddy, P. K., Junges, R., Cygan, G., Zhao, Y., Marucha, P. T., Engeland, C. G. (2017) Increased oxygen exposure alters collagen expression and tissue architecture during ligature-induced periodontitis. J Periodontal Res. 52(3), 644–649. doi: 10.1111/jre.12408.

Gardin, C., Bosco, G., Ferroni, L., Quartesan, S., Rizzato, A., Tatullo, M., Zavan, B. (2020) Hyperbaric Oxygen Therapy Improves the Osteogenic and Vasculogenic Properties of Mesenchymal Stem Cells in the Presence of Inflammation In Vitro. Int J Mol Sci. 20;21(4), 1452. doi: 10.3390/ijms21041452.

Georgiadis, M., Müller, R., Schneider, P. (2016) Techniques to assess bone ultrastructure organization: orientation and arrangement of mineralized collagen fibrils. J R Soc Interface. 13(119), 20160088. doi: 10.1098/rsif.2016.0088.

Grassmann, J. P., Schneppendahl, J., Hakimi, A. R., Herten, M., Betsch, M., Lögters, T. T., Thelen, S., Sager, M., Wild, M., Windolf, J., Jungbluth, P., Hakimi, M. (2015) Hyperbaric oxygen therapy improves angiogenesis and bone formation in critical sized diaphyseal defects. J Orthop Res. 33(4), 513-20. doi: 10.1002/jor.22805.

Hopewell, J. W. (2003) Radiation-therapy effects on bone density. Med Pediatr Oncol. 41(3), 208-11. doi: 10.1002/mpo.10338.

Jereczek-Fossa, B. A., Orecchia, R. (2002) Radiotherapy-induced mandibular bone complications. Cancer Treat Rev. 28(1), 65-74. doi: 10.1053/ctrv.2002.0254.

Kawada, S., Wada, E., Matsuda, R., Ishii, N. (2013) Hyperbaric Hyperoxia Accelerates Fracture Healing in Mice. Plos ONE 8(8), e72603.

Lerouxel, E., Moreau, A., Bouler, J. M., Giumelli, B., Daculsi, G., Weiss, P., Malard, O. (2009) Effects of high doses of ionising radiation on bone in rats: a new model for evaluation of bone engineering. Br J Oral Maxillofac Surg. 47(8), 602-607. doi: 10.1371/journal.pone.0072603

Limirio, P. H. J. O., da Rocha Junior, H. A., Morais, R. B., Hiraki, K. R. N., Balbi, A. P. C., Soares, P. B. F., Dechichi, P. (2018) Influence of hyperbaric oxygen on biomechanics and structural bone matrix in type 1 diabetes mellitus rats. PLoS One. 13(2), e0191694. doi: 10.1371/journal.pone.0191694

Limirio, P. H. J. O., Soares, P. B. F., Emi, E. T. P., Lopes, C. C. A., Rocha, F. S., Batista, J. D., Rabelo, G. D., Dechichi, P. (2019) Ionizing radiation and bone quality: time-dependent effects. Radiat Oncol. 14(1), 15. doi: 10.1186/s13014-019-1219-y.

Lin, S. S., Ueng, S. W., Niu, C. C., Yuan, L. J., Yang, C. Y., Chen, W. J., Lee, M. S., Chen, J. K. (2014) Effects of hyperbaric oxygen on the osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells. BMC Musculoskelet Disord. 25;15, 56. doi: 10.1186/1471-2474-15-56.

Mendes, E. M., Irie, M. S., Rabelo, G. D., Borges, J. S., Dechichi, P., Diniz, R. S., Soares, P. B. F. (2019) Effects of ionizing radiation on woven bone: influence on the osteocyte lacunar network, collagen maturation, and microarchitecture. Clin Oral Investig. 24, 2763–2771. doi: 10.1007/s00784-019-03138-x.

Molteni, R. (2013) Prospects and challenges of rendering tissue density in Hounsfield units for cone beam computed tomography. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 116(1), 105-19. doi: 10.1016/j.oooo.2013.04.013.

Ohrnell, L. O., Branemark, R., Nyman, J., Nilsson, P., Thomsen, P. (1997) Effects of irradiation on the biomechanics of osseointegration. An experimental in vivo study in rats. Scandinavian journal of plastic and reconstructive surgery and hand surgery. 31(4), 281-93. doi: 10.3109/02844319709008974.

Park, K. M., Kim, C., Park, W., Park, Y. B., Chung, M. K., Kim, S. (2019) Bone Regeneration Effect of Hyperbaric Oxygen Therapy Duration on Calvarial Defects in Irradiated Rats. Biomed Res Int. 2019; 9051713. doi: 10.1155/2019/9051713.

Pauwels, R, Jacobs, R., Singer, S. R. Mupparapu M. (2015) CBCT-based bone quality assessment: are Hounsfield units applicable? Dentomaxillofac Radiol. 44(1):20140238. doi: 10.1259/dmfr.20140238.

Rabelo, G. D., Beletti, M. E., Dechichi, P. (2010) Histological analysis of the alterations on cortical bone channels network after radiotherapy: A rabbit study. Microsc Res Tech. 73(11), 1015-8. doi: 10.1002/jemt.20826.

Raggio, B. S., Winters, R. (2018) Modern management of osteoradionecrosis. Curr Opin Otolaryngol Head Neck Surg. 26(4), 254-259. doi: 10.1097/MOO.0000000000000459.

Rocha, F. S., Dias, P. C., Limirio, P. H., Lara, V. C., Batista, J. D., Dechichi, P. (2017) High doses of ionizing radiation on bone repair: is there effect outside the irradiated site? Injury. 48(3), 671-673. doi: 10.1016/j.injury.2016.11.033.

Rocha, F. S., Gomes Moura, C. C., Rocha Rodrigues, D. B., Zanetta-Barbosa, D., Nakamura Hiraki, K. R., Dechichi, P. (2015) Influence of hyperbaric oxygen on the initial stages of bone healing. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 120(5), 581-587. doi: 10.1016/j.oooo.2015.06.039.

Rocha, F. S., Limirio, P. H., Zanetta-Barbosa, D., Batista, J. D., Dechichi, P. (2016) The effects of ionizing radiation on the growth plate in rat tibiae. Microsc Res Tech. 79(12), 1147-1151. doi: 10.1002/jemt.22769.

Sen, C. K. (2009) Wound healing essentials: let there be oxygen. Wound Repair Regen. 17(1), 1–18. doi: 10.1111/j.1524-475X.2008.00436.x.

Shipov, A., Zaslansky, P., Riesemeier, H., Segev, G., Atkins, A., Shahar, R. (2013) Unremodeled endochondral bone is a major architectural component of the cortical bone of the rat (Rattus norvegicus). J Struct Biol. 183(2), 132-40. doi: 10.1016/j.jsb.2013.04.010

Sirin, Y., Olgac, V., Dogru-Abbasoglu, S., Tapul, L., Aktas, S., Soley, S. (2011) The influence of hyperbaric oxygen treatment on the healing of experimental defects filled with different bone graft substitutes. Int J Med Sci. 8(2), 114–125. doi: 10.7150/ijms.8.114.

Soares, P. B. F., Soares, C. J., Limirio, P. H. J. O., de Jesus, R. N. R., Dechichi, P., Spin-Neto, R., Zanetta-Barbosa, D. (2019) Effect of ionizing radiation after-therapy interval on bone: histomorphometric and biomechanical characteristics. Clin Oral Investig. 23(6), 2785-2793. doi: 10.1007/s00784-018-2724-3.

Sroussi, H. Y., Epstein, J. B., Bensadoun, R. J., Saunders, D. P., Lalla, R. V., Migliorati, C. A., Heaivilin, N., Zumsteg, Z. A. (2017) Common oral complications of head and neck cancer radiation therapy: mucositis, infections, saliva change, fibrosis, sensory dysfunctions, dental caries, periodontal disease, and osteoradionecrosis. Cancer Med. 6(12), 2918-2931. doi: 10.1002/cam4.1221.

Stone, H. B., Coleman, C. N., Anscher, M. S., McBride, W. H. (2003) Effects of radiation on normal tissue: consequences and mechanisms. Lancet Oncol. 4(9), 529-36. doi: 10.1016/s1470-2045(03)01191-4.

Thom, S. R. (2011) Hyperbaric oxygen: its mechanisms and efficacy. Plast Reconstr Surg 127(Suppl 1), 131S–141S. doi: 10.1097/PRS.0b013e3181fbe2bf.

Thom, S. R. (2009) Oxidative stress is fundamental to hyperbaric oxygen therapy. J Appl Physiol. 106(3), 988-95. doi: 10.1152/japplphysiol.91004.2008.

Vieira, A. E., Repeke, C. E., Ferreira Junior, S. B., Colavite, P. M., Biguetti, C. C., Oliveira, R. C., Assis, G. F., Taga, R., Trombone, A. P., Garlet, G. P. (2015) Intramembranous bone healing process subsequent to tooth extraction in mice: micro-computed tomography, histomorphometric and molecular characterization. PLoS One. 10(5), e0128021. doi: 10.1371/journal.pone.0128021.

Wang, I. C., Wen-Neng Ueng, S., Yuan, L. J., Tu, Y. K., Lin, S. S., Wang, C. R., Tai, C. L., Wang, K. C. (2005) Early administration of hyperbaric oxygen therapy in distraction osteogenesis: a quantitative study in New Zealand rabbits. The Journal of Trauma. 58(6), 1230-5. doi: 10.1097/01.ta.0000169872.38849.b0.

Descargas

Publicado

20/11/2020

Cómo citar

ROCHA, F. S.; REZENDE , L. G. P. de .; REIS , D. C. S. dos .; RABELO, G. D.; FILICE, L. de S. C. . .; ZANETTA-BARBOSA, D.; DECHICHI, P. Influencia de la terapia de oxígeno hiperbárico en la reparación ósea y la orientación del colágeno después de la radioterapia. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 11, p. e4339119948, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i11.9948. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/9948. Acesso em: 27 jul. 2024.

Número

Sección

Ciencias de la salud