Describimos los procedimientos quirúrgicos detallados de los defectos del compuesto óseo y sutura de calvario en ratas, junto con las investigaciones sobre los pronósticos a corto y largo plazo del modelo. Nuestro objetivo es construir un modelo estandarizado para el desarrollo de terapias regenerativas de sutura.
Los defectos de la pantorrilla a gran escala a menudo coinciden con la ruptura de la sutura craneal, lo que lleva a deficiencias en la restauración del defecto de la pantorrilla y el desarrollo del cráneo (este último ocurre en el cráneo en desarrollo). Sin embargo, la falta de un modelo estandarizado dificulta el progreso en la investigación de las terapias regenerativas con sutura y plantea desafíos para realizar análisis comparativos entre distintos estudios. Para abordar este problema, el protocolo actual describe el proceso de modelado detallado de los defectos compuestos óseos de sutura de calvario en ratas.
El modelo se generó perforando agujeros rectangulares de espesor completo que miden 4,5 mm × 2 mm a través de las suturas coronales. Las ratas fueron sacrificadas y las muestras de cráneo se recolectaron postoperatoriamente en el día 0, semana 2, semana 6 y semana 12. Los resultados de la μCT de las muestras recogidas inmediatamente después de la cirugía confirmaron el establecimiento exitoso del defecto compuesto de sutura ósea, que implicó la extirpación de la sutura coronal y los tejidos óseos adyacentes.
Los datos de la6ª y12ª semanas postoperatorias demostraron una tendencia natural a la cicatrización del defecto. La tinción histológica validó aún más esta tendencia al mostrar un aumento de las fibras mineralizadas y hueso nuevo en el centro del defecto. Estos hallazgos indican una fusión progresiva de la sutura a lo largo del tiempo después de los defectos de la pantorrilla, lo que subraya la importancia de las intervenciones terapéuticas para la regeneración de la sutura. Anticipamos que este protocolo facilitará el desarrollo de terapias regenerativas de sutura, ofreciendo nuevos conocimientos sobre la restauración funcional de los defectos de la pantorrilla y reduciendo los resultados adversos asociados con la pérdida de sutura.
Las suturas craneales son conexiones fibrosas densas entre los huesos craneales, que actúan como articulaciones para facilitar un ligero movimiento del cráneo y proporcionan un colchón protector para el cerebrobajo presión. En los últimos años, el aumento de la investigación ha puesto de manifiesto el papel fundamental de las suturas craneales en el desarrollo del cráneo, la homeostasis craneofacial y el potencial osteoreparador inherente 2,3,4,5,6,7,8. Durante los períodos de crecimiento y desarrollo, las suturas craneales actúan como los principales centros de crecimiento en el cráneo4. La formación de hueso nuevo ocurre en los frentes osteogénicos a ambos lados de las suturas, mientras que las células dentro de las suturas mantienen un estado mesenquimal indiferenciado, lo que garantiza una expansión equilibrada del cráneo junto con el crecimiento del cerebro1. La pérdida de suturas craneales en este momento resulta en una discrepancia entre el crecimiento del cráneo y el cerebro, lo que lleva a problemas graves como lesiones cerebrales, hidrocefalia, aumento de la presión intracraneal y disfunción cognitiva 3,9.
Además, las suturas craneales juegan un papel crucial en la determinación del pronóstico de los defectos de la pantorrilla 5,7,10. El potencial regenerativo a través de la superficie de la pantorrilla está distribuido de manera desigual, con suturas craneales que muestran capacidades notablemente superiores en comparación con las regiones sin sutura10,11. Un estudio indica que la velocidad de cicatrización del defecto de la pantorrilla se correlaciona inversamente con la distancia entre la sutura craneal y el sitio de la lesión10. Específicamente, la extirpación de las suturas coronales y sagitales conduce a la no cicatrización de los defectos del hueso parietal7, enfatizando la necesidad de la regeneración de la sutura en los defectos del pantorrilla. Sin embargo, los estudios actuales se centran principalmente en la restauración de la estructura ósea craneal, descuidando la regeneración del mesénquima de sutura.
En cuanto a los avances en la regeneración de suturas, se han observado resultados prometedores con el trasplante de colgajos óseos que contienen suturas, células madre mesenquimales (MSC) y biomateriales artificiales. Cuando los colgajos óseos con suturas se trasplantaron a defectos del pantorrilla, se integraron y cicatrizaron con éxito, en contraste con aquellos sin suturas que mostraron falta de artrosis e incapacidad para formar periostio, duramadre u osteocitos5. Del mismo modo, la implantación de MSCs derivadas de la médula ósea en defectos sagitales de sutura ósea facilitó la formación de espacios similares a suturas12. Cabe destacar que un estudio reciente destacó la realización de la regeneración de suturas con MSC Gli1+, lo que permite el control de la presión intracraneal, la corrección de la deformidad del cráneo y la mejora de la función neurocognitiva13. A medida que la medicina regenerativa y la ingeniería biomédica se desarrollan, los investigadores se centran cada vez más en los biomateriales de ingeniería de tejidos debido a sus características adaptables y personalizables14. En particular, las membranas de politetrafluoroetileno han demostrado ser efectivas en la reconstrucción del hueso craneal y el mesénquima de sutura simultáneamente15,16.
Sin embargo, la investigación craneofacial carece de modelos establecidos para explorar las terapias regenerativas mesenquimales de sutura, a diferencia de los modelos relativamente maduros en la reparación de otros tejidos como el hueso, la piel, el cartílago y los músculos17. La ausencia de un modelo estandarizado restringe el estudio de las terapias regenerativas con sutura y dificulta la realización de análisis comparativos entre diferentes estudios. Por lo tanto, nuestro estudio estableció un defecto compuesto óseo de sutura calvarial de rata practicable y reproducible. A través de este método, nuestro objetivo es desarrollar intervenciones clínicas adecuadas para la reconstrucción de la sutura craneal, ofreciendo perspectivas novedosas sobre la reparación funcional de los defectos de la pantorrilla y disminuyendo los resultados desfavorables resultantes de la pérdida de sutura.
Los modelos convencionales de defectos de la pantorrilla, ya sea que involucren suturas craneales o no, se concentran principalmente en la reparación del tejido duro, a menudo descuidando la regeneración vital del mesénquima de sutura19,20. En la investigación de la regeneración de suturas, los modelos anteriores, como los de Mardas et al.15,16, que utilizaban una fr…
The authors have nothing to disclose.
Este estudio contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China 82100982 (F.L.), 82101000 (H.W.), 82001019 (B.Y.), Departamento de Ciencia y Tecnología de la provincia de Sichuan 2022NSFSC0598 (B.Y.), 2023NSFSC1499 (H.W.) y Financiación de Investigación de la Escuela/Hospital de Estomatología de China Occidental de la Universidad de Sichuan (RCDWJS2021-5). La figura 3 se creó con Biorender.com.
4% paraformaldehyde | Biosharp | BL539A | |
2% Iodophor solution | Chengdu Jinshan Chemical Reagent Co., Ltd. | None | |
75% Ethanol | Chengdu Jinshan Chemical Reagent Co., Ltd. | None | |
Cotton balls | Haishi Hainuo Group Co., Ltd. | None | |
Cotton swabs | Lakong Medical Devices Co., | None | |
Curved forceps | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | None | |
Dataviewer and Ctan software for residual defect volume assessments | Bruker | None | |
Dental low-speed round burs | Dreybird Medical Equipment Co., Ltd. | RA3-012 RA1-008 |
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Disposable sterile scalpel | Hangzhou Huawei Medical Supplies Co., Ltd. | None | |
Disposable syringes (22 G) | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | SB1-089(IX) | |
Electric shaver | JASE | BM320210 | |
Ethylene Diamine Tetraacetic Acid (EDTA) | BioFroxx | 1340GR500 | |
Hematoxylin and Eosin Stain Kit | Biosharp | BL700B | |
Irrigation needle (23 G) | Sichuan New Century Medical Polymer Products Co., Ltd. | None | |
Low-speed handpiece | Guangzhou Dental Guard Technology Co., Ltd. | None | |
Masson’s Trichrome Stain Kit | Solarbio | G1340 | |
Medical non-woven fabrics | Henan Yadu Industrial Co., Ltd. | None | |
Micro-computed tomography (µCT) | Scanco Medical AG | µCT45 | |
Mimics 20.0 for cross-sectional images | Materialise | None | |
Needle holders | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | None | |
Periosteal elevator | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | None | |
Saline solution | Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd. | None | |
Scanco medical visualizer software for 3D image reconstruction | Scanco Medical AG | None | |
SPSS Statistics 20.0 for statistical analysis | IBM | None | |
Sprague-Dawley rats | Byrness Weil Biotech Ltd | None | |
Straight Scissors | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | None | |
Surgical Motor | MARATHON | N3-140232 | |
Surgical sutures (3-0 monofilament) | Hangzhou Huawei Medical Supplies Co., Ltd. | None |