Histological evaluation of the effects of bone morphogenetic protein 9 and angiopoietin 1 on bone healing

Abstract

الملخص: أهداف البحث: يظل التئام العظام مشكلة عظام إكلينيكية حرجة. يعتمد العظم الذي هو عبارة عن أنسجة وعائية بشكل كبير على ارتباط زمني ومكاني ضيق بين الأوعية الدموية وخلايا العظام. وبالتالي، فإن تكوين الأوعية الدموية أمر بالغ الأهمية لنمو الهيكل العظمي وشفاء كسر العظام. كان الغرض من هذه الدراسة هو تقييم فعالية التطبيق الموضعي للعوامل المكونة للعظم مثل البروتين المخلق للعظام 9 وللأوعية مثل أنجيوبويتين 1، والجمع بينهما كمحفز عظمي في عملية التئام العظام. طرق البحث: تم استخدام ثمانية وأربعين من ذكور الجرذان البيضاء، التي يتراوح وزنها بين 300 و 400 جرام وتتراوح أعمارهم من 6 إلى 8 أشهر في هذه الدراسة. خضعت الحيوانات لعملية جراحية في الجانب الإنسي من عظم القصبة. في المجموعة الضابطة، تم تطبيق إسفنجة مرقئ قابلة للامتصاص محليا على عيب العظام، بينما تم فصل المجموعات التجريبية إلى ثلاث مجموعات. في المجموعة الأولى ، تم تطبيق 1 مجم من البروتين المخلق للعظام 9 محليا، وعولجت المجموعة الثانية بـ 1 مجم من أنجيوبويتين 1، وعولجت المجموعة الثالثة باستخدام مزيج محلي (0.5 مجم من البروتين المخلق للعظام 9 و 0.5 مجم من أنجيوبويتين 1). تم إصلاح جميع المجموعات التجريبية بإسفنجة مرقئة قابلة للامتصاص. تم التضحية بالفئران في اليوم 14 واليوم 28 بعد الجراحة. النتائج: التطبيق الموضعي لـ البروتين المخلق للعظام 9، أنجيوبويتين 1 وحده، وتوليفهما مع عيب في قصبة الساق يؤدي إلى تكوين الأنسجة العظمية وزيادة عدد الخلايا العظمية بشكل ملحوظ. لوحظ انخفاض تدريجي في عدد العظام التربيقية، وزيادة في منطقة التربيق، وعدم وجود فرق كبير في منطقة نخاع العظم.الاستنتاجات: إن الجمع بين البروتين المخلق للعظام 9 و أنجيوبويتين 1 له إمكانات علاجية في تعزيز عملية التئام عيوب العظام. يتم تنظيم تكون العظام وتكوين الأوعية بواسطة البروتين المخلق للعظام 9 و أنجيوبويتين 1. تعمل هذه العوامل معًا لتسريع عملية تجديد العظام بشكل أكثر كفاءة من أي عاملين على حدة. Abstract: Objectives: Bone healing remains a critical clinical orthopedic problem. Bone, which is a greatly vascularized tissue, depends on the tight temporal and spatial link between blood vessels and bone cells. Thus, angiogenesis is crucial for skeletal growth and bone fracture healing. The purpose of this study was to evaluate the efficacy of the local application of osteogenic and angiogenic factors such as bone morphogenetic protein 9 (BMP9) and angiopoietin 1 (Ang1), respectively, and their combination as an osteoinducer in the process of bone healing. Methods: Forty-eight male albino rats, weighing 300–400 g and aged 6–8 months, were utilized in this study. The animals underwent surgery on the medial side of the tibia bone. In the control group, an absorbable hemostatic sponge was locally applied to the bone defect, while experimental groups were separated into three groups. In Group I, 1 mg BMP9 was locally applied, Group II was treated with 1 mg Ang1, and Group III was treated with local application of a combination (0.5 mg BMP9 and 0.5 mg Ang1). All experimental groups were fixed with an absorbable hemostatic sponge. The rats were sacrificed on days 14 and 28 after surgery. Results: Local application of BMP9 alone, Ang1 alone, and their combination to a tibia defect caused osteoid tissue formation and significantly increased the number of bone cells. A gradual decrease in the number of trabecular bone, an increase in trabecular area, and no significant difference in the bone marrow area were noted. Conclusion: The combination of BMP9 and Ang1 has therapeutic potential in promoting the healing process of bone defects. Osteogenesis and angiogenesis are regulated by BMP9 and Ang1. These factors act together to accelerate bone regeneration more efficiently than either factor alone.

Keywords

• Angiogenesis
• Angiopoietin 1
• Bone morphogenetic protein 9
• Osteogenesis