Contribution to the study of bone turnover markers for assessment of the pathophysiology of normal and disturbed fracture healing process
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Data
2016-04-07
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Resumo
Os biomarcadores de remodelagem óssea (BTM) são produtos da actividade
celular e são geralmente subdivididos em três categorias: biomarcadores de reabsorção
óssea, formação óssea e proteínas reguladoras da actividade dos osteoclastos. Em vários
estudos foi demonstrado que s BTM são capazes de reflectir o processo de cicatrização
óssea, com os seus níveis dependentes da localização, tamanho e tipo da fractura. Além
disso, a variação dos seus níveis tem, também, sido avaliada por alguns autores quanto à
sua capacidade de prever precocemente o processo de cicatrização prejudicada.
O principal objetivo deste trabalho consistiu em investigar a eficácia clínica de BTM
para acompanhar a evolução do processo de cicatrização de fraturas ósseas após eventos
traumáticos e identificar precocemente doentes em risco de processos de cicatrização
prejudicado. Com isto em mente, o objectivo principal deste trabalho foi investigar a
eficácia clínica dos BTM para monitorizar o processo de cicatrização das fracturas de
etiologia traumática e identificar os doentes em risco de desenvolvimento de processos
de cicatrização comprometida. Este trabalho teve, também, como objetivo adicional
avaliar se um painel económico de marcadores bioquímicos de remodelação óssea se
poderia apresentar como um método simples, acessível e preciso no seguimento do
processo de consolidação das fracturas ósseas de etiologia traumática.
A fim de alcançar o objectivo proposto, numa primeira fase, um modelo animal de nãounião
foi criado através da realização de um de defeito crítico na diáfise da tíbia da
ovelha e foi comparada a evolução serológica dos BTM neste grupo com outro grupo de
animais com um processo de consolidação de fraturas em que se previa uma normal
evolução no sentido de uma completa cicatrização ao longo de doze semanas.
As ovelhas têm sido amplamente utilizadas em estudos científicos na Ciência
Animal e Veterinária e também como um animal de grande porte para a investigação em
Ortopedia, envolvendo a determinação de marcadores bioquímicos de remodelação
óssea. Um dos marcadores de formação óssea mais amplamente utilizado e mais
sensível é a isoforma óssea da fosfatase alcalina (BALP). Tendo isto em mente, este
trabalho pretendeu, adicionalmente, avaliar se a actividade da BALP poderia reflectir o
aumento da atividade osteoblástica de formação óssea durante o normal crescimento e
durante os diferentes estádios fisiológicos da ovelha, a fim de melhorar o conhecimento
sobre a variação deste marcador bioquímico ao longo da vida da ovelha como modelo
animal. Em resumo, este trabalho demonstrou que a alta variabilidade subjacente aos marcadores bioquímicos de remodelação óssea limita a sua aplicação por rotina na
prática clínica. No entanto, estes marcadores podem ser usados como ferramentas
sensíveis em estudos experimentais, uma vez que proporcionam informação não invasiva
sobre o processo de remodelação óssea, numa abordagem em tempo real.
Adicionalmente, uma vez que a remodelação óssea é um processo dinâmico, as
mudanças nos níveis séricos destes marcadores ocorrem mais cedo do que aquelas
observadas pelas diferentes técnicas de imagem utilizadas para avaliar este processo, tais como os raios X simples ou as técnicas de densitometria óssea.
Bone turnover markers (BTM) are products of bone cells activity and are generally subdivided into three categories: bone resorption and bone formation markers and osteoclasts regulatory proteins. In several studies were demonstrated that serum or urinary BTM are capable to reflect the healing process with their levels being dependent on the localization, type and size of the fracture. Additionally, the variation in the levels of BTM has, also, been assessed by some authors for their ability to early predict impaired fracture healing processes, but the conclusions are not consensual. The main goal of this work was to investigate the clinical effectiveness of BTM to monitor the evolution of fracture healing process after traumatic events and to precociously identify patients at risk of development impaired healing processes. With this in mind, the present work aimed to achieve the value of BTM to assess the fracture healing process. In order to achieve the proposed objective, in a first stage, a non-union animal model was created through the realization of a critical size-defect in the diaphysis of sheep tibia and compared the serological evolution of BTM in this group with another group of animals with a normall fracture healing process during twelve week period. Sheep have been used in several animal science studies and also as a large animal for orthopedic research also involving measurements of BTM. One of the most widely used biomarker of bone formation is a membrane-bound enzyme - BALP. Additionally, BALP is, also, one of the most sensitive markers of bone formation. With this in mind, this work aimed to assess if BALP activity could mirror the increase in osteoblastic activity during normal growth and during different physiologic status over sheep lifespan, in order to improve the knowledge about the variation of these biomarkers. In summary, this work demonstrated that the high variability of BTM limits its routine application into the clinical practice. However, these bone markers can be used as valuable tools in experimental studies, since they provide non-invasive information about bone remodeling process in a real-time approach. Additionally, since bone turnover is a dynamic process, the changes in BTM levels occur earlier than those observed by the different techniques used to assess this process, namely plain X-rays and bone densitometry techniques.
Bone turnover markers (BTM) are products of bone cells activity and are generally subdivided into three categories: bone resorption and bone formation markers and osteoclasts regulatory proteins. In several studies were demonstrated that serum or urinary BTM are capable to reflect the healing process with their levels being dependent on the localization, type and size of the fracture. Additionally, the variation in the levels of BTM has, also, been assessed by some authors for their ability to early predict impaired fracture healing processes, but the conclusions are not consensual. The main goal of this work was to investigate the clinical effectiveness of BTM to monitor the evolution of fracture healing process after traumatic events and to precociously identify patients at risk of development impaired healing processes. With this in mind, the present work aimed to achieve the value of BTM to assess the fracture healing process. In order to achieve the proposed objective, in a first stage, a non-union animal model was created through the realization of a critical size-defect in the diaphysis of sheep tibia and compared the serological evolution of BTM in this group with another group of animals with a normall fracture healing process during twelve week period. Sheep have been used in several animal science studies and also as a large animal for orthopedic research also involving measurements of BTM. One of the most widely used biomarker of bone formation is a membrane-bound enzyme - BALP. Additionally, BALP is, also, one of the most sensitive markers of bone formation. With this in mind, this work aimed to assess if BALP activity could mirror the increase in osteoblastic activity during normal growth and during different physiologic status over sheep lifespan, in order to improve the knowledge about the variation of these biomarkers. In summary, this work demonstrated that the high variability of BTM limits its routine application into the clinical practice. However, these bone markers can be used as valuable tools in experimental studies, since they provide non-invasive information about bone remodeling process in a real-time approach. Additionally, since bone turnover is a dynamic process, the changes in BTM levels occur earlier than those observed by the different techniques used to assess this process, namely plain X-rays and bone densitometry techniques.
Descrição
Tese de Doutoramento em Ciências Veterinárias
Palavras-chave
Remodelação óssea , Marcadores biológicos , Desenvolvimento ósseo , Reabsorção óssea , Tíbia , Fraturas ósseas , Modelo animal , Atividade osteoblástica de formação óssea