Effetti della carica elettrica sulla guarigione delle fratture

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 15839 (2022) Citare questo articolo

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La pseudoartrosi della frattura è una complicanza comune e impegnativa. Sebbene sia stato suggerito che la stimolazione con corrente continua promuova la guarigione delle fratture, durante la stimolazione con corrente continua sono state segnalate differenze nella densità cellulare vicino agli elettrodi positivi e negativi. Questo studio mirava ad esplorare gli effetti di queste differenze sulla proliferazione degli osteoblasti e sulla guarigione delle fratture. Le cellule MC3T3-E1 sono state stimolate da cariche positive e negative per osservare la proliferazione cellulare, l'apoptosi e l'espressione del fattore osteogenico in vitro, mentre le cariche positive e negative sono state collegate ai fili di Kirschner delle fratture in un modello di frattura a doppio dito in vivo in New Nei conigli bianchi della Zelanda e la guarigione delle fratture è stata valutata negli esami di radiografia digitale (DR) eseguiti nei giorni 1, 15, 30. I campioni di tessuto osseo di tutti i conigli sono stati analizzati istologicamente dopo l'ultimo esame. I risultati hanno mostrato che rispetto al gruppo di controllo, dopo la stimolazione DC, il numero di cellule vicino all’elettrodo positivo è diminuito significativamente (P < 0,05), l’apoptosi è aumentata (P < 0,05), l’espressione dell’osteocalcina, dei geni specifici degli osteoblasti e l'osteonectina è diminuita significativamente vicino all'elettrodo positivo (P < 0,05) ed è aumentata significativamente all'elettrodo negativo (P < 0,05). La frattura alla giunzione dell'elettrodo positivo dei conigli bianchi della Nuova Zelanda non è guarita. L'analisi istomorfologica ha mostrato più trabecole ossee e osso calcificato nelle sezioni di tessuto osseo del gruppo di controllo e del gruppo con elettrodi negativi rispetto al gruppo con elettrodi positivi. Le trabecole ossee erano spesse e mostravano buone connessioni. Tuttavia, la carica positiva ha inibito la proliferazione degli osteoblasti e una carica positiva nei siti di frattura non ha favorito la guarigione della frattura. Pertanto, una carica positiva vicino al sito della frattura può essere motivo di pseudoartrosi della frattura.

La pseudoartrosi della frattura è una complicanza comune e impegnativa nel trattamento delle fratture. Circa il 5-10% delle fratture delle ossa lunghe può mostrare pseudoartrosi o consolidazione ritardata1. Al momento non esiste una definizione uniforme di pseudoartrosi di frattura. La Food and Drug Administration (FDA) statunitense definisce la pseudoartrosi della frattura come una guarigione incompleta entro 9 mesi dalla frattura e senza segni progressivi di guarigione alle radiografie per tre mesi consecutivi2. La pseudoartrosi della frattura causa dolore a lungo termine, disabilità fisica, problemi di salute mentale e spese mediche continue, che hanno un impatto importante sulla vita dei pazienti3.

Il processo di guarigione della frattura coinvolge molti fattori endogeni ed esogeni e l'interruzione di questi fattori può portare a un consolidamento ritardato o a un mancato consolidamento4,5. Si ritiene che molti fattori di rischio causino la pseudoartrosi, inclusi fattori dipendenti dal paziente quali età, sesso, comorbilità mediche, farmaci e stato nutrizionale, nonché fattori indipendenti dal paziente quali tipo e caratteristiche della frattura, infezione, impianti di fissazione della frattura e iatrogenesi. fattori6,7,8. Sebbene molti studi abbiano valutato le cause della pseudoartrosi e siano stati compiuti progressi sostanziali nel trattamento della pseudoartrosi, la pseudoartrosi può verificarsi anche in fratture stabili senza nessuno di questi fattori di rischio. Uno studio retrospettivo ha dimostrato che le fratture multiple hanno maggiori probabilità di causare pseudoartrosi: mentre l'incidenza di pseudoartrosi nei pazienti con una frattura era del 4,4%, l'incidenza aumentava con il numero di fratture ed era del 24% nei pazienti con sette o più fratture9. Oltre ai fattori d'influenza di cui siamo attualmente a conoscenza, potrebbero esserci altri fattori unici che influenzano la pseudoartrosi.

La riparazione e la ricostruzione del tessuto osseo coinvolgono complessi meccanismi biologici e biomeccanici mediati dagli effetti delle cellule staminali mesenchimali del midollo osseo, degli osteoblasti, degli osteoclasti e di altre cellule nell'area danneggiata. La stimolazione della deformazione meccanica ad alta intensità e la corrente endogena svolgono un ruolo importante nella crescita ossea10. La regione epifisaria delle ossa lunghe è elettronegativa e l'asta è elettroneutra. Quando si verifica una frattura, la regione epifisaria diventa più negativa e anche il sito della frattura mostra una carica negativa e questa variazione elettronegativa viene mantenuta durante tutta la guarigione della frattura11. L'andamento dell'elettronegatività e la secrezione di citochine dopo la frattura influenzano la proliferazione, la migrazione, la differenziazione e l'osteogenesi cellulare12. Pertanto, l’ambiente del sito di una frattura elettropositiva indurrà cambiamenti in queste attività cellulari? Per rispondere a questa domanda, il presente studio mirava a osservare gli effetti delle cariche positive e negative sugli osteoblasti, nonché gli effetti delle cariche positive e negative della stessa tensione e corrente sulla guarigione delle fratture.