Evaluation of a new porcine bone graft on the repair of surgically created critical bone defects in rat calvaria: histomorphometric and microtomographic study

Diversos estudos têm observado haver grande semelhança entre a estrutura genética do genoma de suínos e da espécie humana. O objetivo deste estudo foi avaliar os resultados obtidos pelo uso de um enxerto ósseo suíno no reparo ósseo em defeitos críticos criados cirurgicamente em calvária de ratos, por meio de análise microtomográfica (micro-CT) e análise histomorfométrica. Foram utilizados 24 ratos divididos igualmente e aleatoriamente em quatro grupos experimentais, contendo 6 ratos em cada, subdivididos em: Grupo 1 (GC): Grupo controle negativo com coágulo sanguíneo; Grupo 2 (GS): Grupo Suíno, defeito preenchido com substituto ósseo suíno; Grupo 3 (GB): Grupo Bio-Oss, defeito preenchido com substituto ósseo bovino tratado química e termicamente (Geistlich Bio-Oss®). Grupo 4 (GBF): Grupo Bonefill, defeito preenchido por substituto ósseo bovino tratado apenas quimicamente (Bionnovation, Bonefill®). Após a eutanásia, 30 dias depois da cirurgia para colocação do enxerto, realizou-se a remoção em bloco da área do defeito cirúrgico original e dos tecidos circunjacentes, para análise tridimensional por micro-CT e análise histomorfométrica. Para a comparação entre os grupos foi realizado o teste de normalidade de Lilliefors, sendo considerados os dados normais. O teste paramétrico de Análise de variância (ANOVA), com subteste de Tukey, foi utilizado para a comparação entre grupos após 30 dias, com nível de significância de 5%. Na avaliação por Micro-CT, o grupo com biomaterial de origem suína apresentou resultados estatisticamente significantes, em relação aos grupos Controle, Bio-Oss e Bonefill, para os parâmetros: percentual de volume ósseo (BV/TV: GS=10,99±3,61; GC=1,11±0,40; GB=5,38±3,02; GBF=6,14±3,75); densidade óssea de superfície (BS/TV: GS=12,69±5,57; GC=2,27±1,85; GB=5,08±2,66; GBF=6,87±3,38); número de trabéculas (Tb.N: GS=2,91 ±1,19; GC=0,35±0,29; GB=1,31±0,75; GBF=1,56±0,84) e Conectividade (GS=8087,29±5020,51; GC=2327,29±3397,65; GB=3204,00±2265,24; GBF=2534,00±2499,15). Na análise Histomorfométrica, em relação à extensão de osso neoformado (EON), o grupo de origem suína apresentou resultados semelhantes ao GB e superiores aos GC e GBF (EON: GC=0,40±0,10; GS=0,77±0,30; GB=0,67±0,35; GBF=0,43±0,07); para área de osso neoformado (AON), o GS foi semelhante a GB e GBF e superior a GC (AON: GC=2,98 ±2,76; GS= 7,86±3,99; GB=6,30±3,62; GBF= 8,94±7,40). O substituto ósseo de origem suína testado em defeitos críticos de calvária de rato apresentou reparo ósseo superior em comparação a dois substitutos ósseos de origem bovina.Several studies have observed that there is great similarity between the genetic structure of the porcine and human genomes species. The aim of this study was to evaluate the results obtained by the use of a porcine bone graft in surgically critical size defects in rat calvaria, through microtomographic (micro-CT) and histomorphometric analysis. Twenty-four rats were divided equally and randomly into four experimental groups, containing 6 rats each, subdivided into: Control Group (CG) - blood clot; Porcine Bone Group (PG) - porcine-derived bone substitute; (BG): Bio-Oss Group (BG) - chemically and heat-treated bovine graft; Bonefill Group (BFG) - chemically treated bovine bone substitute. 30 days after the graft placement surgery the euthanasia of the animals was performed, the area of the original surgical defect and the surrounding tissues were removed in block for three-dimensional micro-CT and histomorphometric analysis. For the comparison between the groups, the Lilliefors normality test was performed, considering the normal data. ANOVA analysis of variance parametric test with Tukey\'s subtest were used to compare groups after 30 days. The significance level adopted was 5%. In the Micro-CT evaluation, porcine derived biomaterial group presented statistically significant results, in comparison to the Control, Bio-Oss and Bonefill groups, for the parameters: percentage of bone volume (BV/TV: PG=10, 99±3.61; CG=1.11±0.40; BG=5.38±3.02; BFG=6.14±3.75); surface bone density (BS/TV: PG=12.69±5.57; CG=2,27±1,85; BG=5.08±2.66; BFG=6.87±3.38); number of trabeculae (Tb.N: PG=2.91 ±1.19; CG=0.35±0.29; BG=1.31±0.75; BFG=1.56±0.84) and Connectivity (PG=8087.29±5020.51; CG=2327.29±3397.65; BG=3204.00±2265.24; BFG=2534.00±2499.15). In the Histomorphometric results, the porcine group presented similar results to the Bio-Oss group regarding newly formed bone extension (NBE PG=0.77±0.30; BG= 0.67±0.35) and to the Bio-Oss and Bonefill groups regarding newly formed bone area (NFB PG=7.86±3.99; BG=6.30±3.62; BFG=8.94±7.40). Based on these results, we can conclude that the bone porcine derived substitute offers superior characteristics in comparison to the bovine derived bone substitutes tested in the present work regarding bone density and volume, trabecular thickness, connectivity, and total bone area