HISTOMORPHOMETRIC ASSESSMENT OF THE IMPACT OF BOVINE DEMINERALIZED BONE GRAFT ON BONE HEALING VERSUS AUTOGENOUS, ALLOGENEIC AND SYNTHETIC GRAFTS IN EXPERIMENTALLY- INDUCED CRITICAL SIZE BONE DEFECTS IN RATS

Ratlarda Deneysel Olarak Oluşturulan Kritik Boyutlu Kemik Defektlerine Uygulanan Sığır Kaynaklı Deminarelize Kemik Greftininin Kemik Iyiyleşmesine Olan Etkisinin Otojen, Allojenik ve Sentetik Greftlerle Karşılaştırılmasının Histomorfometrik Olarak İn

T. Peyami HOCAOĞLU, Sadık GENÇOĞLAN, Murat ARSLAN, M. Emre BENLİDAYI, Mehmet KÜRKÇÜ

Abstract

Objectives: Bone tissue has the ability to heal itself (regeneration) andmay restore its morphology and function when injured. However,healing may be limited in the case of large wounds. A “critical-sizedefect” is an intraosseous wound in a particular bone and species ofanimal that will not heal spontaneously morphologically andfunctionally during the lifetime of the animal. Autogenous bone graftshave been regarded as “gold standard” for treatment of critical-sizebone defects. Known drawbacks of autogenous bone graft have led toresearch efforts focusing on different graft materials and resulted inseveral alternative substitutes including xenografts, allografts andsynthetic graft materials.The aim of the present study was to perform a histomorphometric studyto investigate the effect of bovine demineralized bone graft on bonehealing in comparison to autogenous, allogeneic and synthetic graftmaterials when applied into critical size bone defects with a diameterof 5 mm.Materials and Methods: Experimental animals were divided into 4groups, each having 8 rats. In the control group, a mandibular defectwas created and then filled with a bovine graft (Integros Bone Plus XSAdana/Turkey). In the experimental groups, autogenous bone wasreinserted into the critical-size defect which was created using atrephine bur in Group I (autogenous group) and Group II received ahuman graft (Korea Bone Bank (KBB) Gasandong KeumcheonguSeoul/South Korea) to fill the critical-size defect. For Group III, asynthetic bone graft β-tricalcium phosphate (Cerasorb NorthCarolina/USA) was applied on the critical-size bone defect. Specimenswere obtained for histomorphometric examination and rats weresacrificed on day 28.Results: Histomorphometric examination performed on day 28 toevaluate the relative effects of different graft materials on new boneformation showed no significant difference in the volume of newlyformed bone between groups receiving autogenous bone graft, allograftand bovine xenograft but a significant difference was observed versussynthetic bone graft group.Conclusion: While autogenous bone graft is currently regarded as thegold standard for bone regeneration, the difficulties in harvesting andapplication of autografts limit their use. Our results demonstrate thatbovine bone graft may be used as a safe and effective alternative toautogenous bone graft.

Özet

Amaç: Kemik dokusu iyileşme özelliğine (rejenerasyon) sahiptir ve yaralanan kemik dokusu şekil ve fonksiyonunu yeniden kazanabilmektedir. Fakat yaralanmanın boyutu büyük olduğu zaman iyileşme sınırlı kalabilmektedir. Kritik boyutlu kemik defekti; kemik dokusunda, canlının yaşamı boyunca, şekil ve fonksiyon olarak, kendiliğinden tamamen iyileşmesinin mümkün olmayacağı boyuttaki defekt anlamına gelir. Kritik kemik defektlerinde tedavi için otojen greft uygulaması altın standart olarak kabul edilir. Otojen kemik greftinin bazı dezavantajları nedeniyle araştırmacılar çalışmalarını farklı greft materyalleri üzerinde yoğunlaştırmışlardır. Bu çalışmalar neticesinde Ksenogreft, Allogreft ve sentetik greft materyalleri gibi seçenekler ortaya çıkmıştır. Çalışmamızın amacı 5mm çapında kritik boyutlu kemik defektlerinde sığır kaynaklı demineralize kemik grefti uygulamasının kemik iyileşmesine etkisi ile aynı çaptaki defektlere otojenik, allojenik ve sentetik greft materyali uygulandığı zaman elde edilen iyileşmelerin histomorfometrik olarak incelenmesidir. Gereç ve Yöntemler: Deney hayvanları her grup 8 deney hayvanından oluşan 4 gruba ayrıldı. Kontrol grubunda mandibulada defekt oluşturulduktan sonra defekt sığır kaynaklı kemik grefti (Integros Bone Plus XS Adana/Türkiye) ile dolduruldu. Daha sonraki deney gruplarında; I. grupta oluşturulan kritik boyutlu defekte trefin frezle çıkartılan otojen kemik tekrar konuldu. II. grupta oluşturulan kritik boyutlu defekte insan kaynaklı kemik grefti (Korea Bone Bank (KBB) Gasandong Keumcheongu Seoul/Korea) uygulandı. III. grupta oluşturulan kritik boyutlu kemik defektine ise sentetik kemik grefti grubunda yer alan β-trikalsiyum fosfat (Cerasorb North Caroline/USA) uygulandı. 28 gün sonra ratlar öldürüldü.Her grup sakrifiye edilerek histomorfometrik incelemeye alındı. Bulgular: Farklı greft materyallerinin 28. günde yeni kemik oluşumuna olan etkisinin histomorfometrik olarak incelendiğinde otojen kemik grefti, allogreft ve sığır kaynaklı kemik grefti uygulanan gruplar arasında yeni oluşan kemik hacmi bakımından anlamlı bir fark bulunmazken, sentetik kemik grefti uygulanan grupla aralarındaki fark anlamlı bulunmuştur. Sonuç: Otojen kemik grefti günümüzde hala altın standart olarak kabul edilmesine rağmen, elde edilmesi ve uygulanmasındaki zorluklar nedeniyle çalışmamızda kullandığımız sığır kaynaklı kemik greftinin otojen kemik greftine alternatif olarak güvenilir ve etkili biçimde kullanılabileceği belirlenmiştir.