Studio clinico preclinico randomizzato di discectomia bilaterale versus discopexia bilaterale nell'articolazione temporomandibolare di pecore Merino nere: TEMPOJIMS - Fase 1 - risultati istologici, di imaging e del peso corporeo

Abstract

Introduzione: Il ruolo della chirurgia dell'articolazione temporomandibolare (ATM) non è ben definito a causa della mancanza di trial clinici controllati randomizzati di qualità, che confrontano diversi trattamenti chirurgici per l'ATM con interventi medici e placebo. Lo studio di interposizione dell'articolazione temporomandibolare (TEMPOJIMS) è un rigoroso trial preclinico suddiviso in 2 fasi. Nella fase 1 gli autori hanno indagato il ruolo del disco dell'ATM e nella fase 2 gli autori hanno valutato 3 diversi materiali di interposizione. Il presente lavoro di TEMPOJIMS e fase 1, mira a valutare i cambiamenti istopatologici e di imaging della discectomia bilaterale e della discopexia nell'ATM delle pecore Merino nere, utilizzando un trial di alta qualità seguendo le linee guida ARRIVE.

Materiali e metodi: Questo trial preclinico randomizzato, in cieco e controllato è stato condotto su 9 pecore Merino nere per indagare i cambiamenti istopatologici (risultato primario), di imaging e di peso corporeo (risultati secondari) dopo discectomia bilaterale, discopexia e chirurgia simulata.

Risultati: Sono stati notati cambiamenti significativi nel gruppo di discectomia, sia nelle analisi di imaging che in quelle istopatologiche. I cambiamenti di peso corporeo sono stati più pronunciati nel gruppo di discectomia nei primi 4 mesi dopo l'intervento, con un recupero al peso basale 6 mesi dopo l'intervento. La discopexia ha indotto cambiamenti non significativi nelle analisi istopatologiche, di imaging e di peso corporeo.

Conclusioni: Questo studio rafforza l'importanza di sviluppare un materiale interposizionale efficace per sostituire il disco dell'ATM e la necessità di esplorare i meccanismi molecolari che sottendono la degenerazione della cartilagine dell'ATM. Il disegno dello studio proposto in TEMPOJIMS rappresenta un importante progresso verso future indagini rigorose sull'ATM.

Introduzione

Nei disturbi temporomandibolari severi (TMD), il trattamento standard è per lo più chirurgico (Dimitroulis, 2013). Tuttavia, il ruolo della chirurgia dell'articolazione temporomandibolare (ATM) non è ben definito (Dimitroulis, 2005) a causa della mancanza di trial clinici controllati randomizzati di qualità, che confrontano il trattamento chirurgico dell'ATM con il trattamento medico e il placebo (Reston e Turkelson, 2003; Souza et al.,2012). Gli approcci chirurgici aperti all'ATM per disturbi severi includono principalmente discectomia o discopexia. Nei casi in cui nulla nell'articolazione è recuperabile, potrebbe essere necessaria una sostituzione totale dell'articolazione (Dimitroulis, 2013). Nonostante il grande numero di procedure di discectomia eseguite annualmente, non siamo a conoscenza di trial controllati randomizzati rigorosamente condotti che abbiano indagato, in umani o animali, l'efficacia della discectomia, rispetto alla discopexia, al materiale interposizionale bioingegnerizzato e alle interventi chirurgici sham. Studi precedenti hanno dichiarato un significativo aumento dell'osteoartrosi dell'ATM (OA), dopo discectomia con e senza sostituzione del disco con un impianto interposizionale (rispettivamente 93% e 100%). Questi autori hanno presentato una ridotta incidenza di OA (62%) quando si utilizza la discopexia. Tuttavia, questa tecnica è stata associata a frequenti recidive, richiedendo una discectomia secondaria (Trumpy e Lyberg, 1995). Questi risultati dimostrano chiaramente l'importanza di ulteriori studi per comprendere meglio gli effetti della chirurgia e progredire per lo sviluppo futuro di materiali interposizionali.

La maggior parte degli studi clinici utilizza l'imaging per classificare il processo degenerativo dell'ATM (Eriksson e Westesson, 2001). La tomografia computerizzata (TC) è uno strumento prezioso per valutare l'osteoartrite dell'ATM (Cordeiro et al., 2016) ed è utilizzata dalla maggior parte degli studi clinici per valutare i cambiamenti articolari (Boman, 1947; Eriksson e Westesson, 1985; Hall, 1985; Kiehn e Desprez, 1962; Silver, 1984; Takaku et al., 1994; Tolvanen et al., 1988). Due importanti studi clinici di follow-up a lungo termine hanno presentato appiattimento e sclerosi condilare dopo discectomia, ma questi non erano associati a sintomi dell'ATM (Eriksson e Westesson, 1985; Hall, 1985; Silver, 1984; Tolvanen et al., 1988). Al contrario, il gruppo Desprez (1962) ha suggerito un'associazione tra erosione articolare e dolore nel periodo post-operatorio (Kiehn e Desprez,1962). Sebbene le modalità di imaging siano misure chiave nella ricerca clinica, gli studi preclinici offrono un'opportunità unica per ottenere anche patologie istologiche per comprendere meglio i cambiamenti indotti dalla chirurgia dell'ATM e migliorare la conoscenza per la ricerca sui materiali interposizionali. Studi preclinici precedenti hanno valutato risultati istologici e di imaging utilizzando disegni di studio con potenziali fonti di bias (bias di selezione, bias di misurazione, non randomizzazione, valutazione degli esiti non cieca) aumentando il rischio di errori nei risultati dello studio e nelle conclusioni successive (Block e Bouvier, 1990; Choukas et al., 1969; Hagandora e Almorza, 2012; Laurell et al., 1987; Macher et al., 1992; Ogi et al., 1996).

Lo Studio sul Materiale Interposizionale dell'Articolazione Temporomandibolare (TEM-POJIMS) è stato pianificato con un rigoroso design pre-pubblicato (Ângelo et al., 2017) secondo le linee guida ARRIVE (Kilkenny et al., 2010). Questo primo studio preclinico randomizzato di alta qualità, eseguito su pecore Merino nere, era necessario per aumentare il potere traslazionale di ulteriori studi e per progredire nelle future opzioni di trattamento per i pazienti sottoposti a intervento chirurgico per la sostituzione del disco dell'ATM. TEMPOJIMS è suddiviso in fase 1 e 2. La fase 1 è stata un trial preclinico randomizzato e in cieco progettato per indagare l'imaging dell'ATM (TC), le modifiche istopatologiche e il cambiamento del peso corporeo nelle pecore dopo discectomia bilaterale, discopexia o chirurgia simulata. La fase 2 utilizza lo stesso design per testare diversi impalcature bioingegneristiche per sostituire il disco dell'ATM nelle pecore. È fondamentale che tutte le valutazioni siano eseguite e classificate in modo indipendente da due professionisti, di ciascun settore, che siano in cieco rispetto all'intervento. In entrambe le fasi, l'esito primario era la classificazione istologica della patologia dell'ATM. L'obiettivo principale della presente indagine era esaminare gli effetti della chirurgia bilaterale sugli esiti della fase 1.

Materiali e metodi

Progetto dello studio

Il razionale e il protocollo per la sperimentazione preclinica TEMPOJIMS sono disponibili pubblicamente (Ângelo et al., 2017). Un comitato indipendente di monitoraggio dei dati e della sicurezza ha reso noti i risultati preclinici. Lo studio è stato approvato dall'Autorità Nazionale Portoghese per la Salute Animale registrato con il numero 026618. Il progetto e l'organizzazione dello studio hanno rispettato le linee guida ARRIVE (Kilkenny et al., 2010).

Popolazione dello studio e campione

Sono stati condotti studi preclinici rilevanti sulla ATM nelle pecore (Ishimaru e Goss, 1992; Matsuura et al., 2006; Miyamoto et al., 1999; Ogi et al., 1996; Takaishi et al., 2007), e per ridurre la variabilità biologica nei risultati di TEMPOJIMS, è stata utilizzata una specifica razza di pecore Merino nere di pura razza (Ângelo DF et., 2017). Nel 2016, il nostro gruppo ha condotto uno studio anatomico, biomeccanico e istologico dell'ATM delle pecore Merino nere evidenziando il potenziale di questo animale per condurre trial preclinici nel dominio dell'ATM (Angelo et al., 2016). I seguenti criteri di idoneità sono stati utilizzati: pecore Merino nere certificate, adulte (di età compresa tra 2 e 5 anni), femmine e in buone condizioni di salute (la valutazione è stata effettuata da veterinari, confermando anche una dentizione normale).

Randomizzazione

Il processo di randomizzazione è stato eseguito da un gruppo statistico, non coinvolto nelle valutazioni degli esiti. Dieci pecore sono state allocate casualmente al gruppo di intervento: chirurgia sham bilaterale (n = 3), discectomia bilaterale (n = 3), discopexia bilaterale (n = 3) e gruppo di riserva (n = 1). Una pecora di riserva era prevista per essere utilizzata in caso di morte dovuta ad anestesia o ad altre complicazioni non correlate all'intervento chirurgico. L'assegnazione a ciascun gruppo randomizzato è stata effettuata preoperatoriamente tramite busta sigillata.

Procedure

Dieci pecore idonee sono state selezionate e il peso corporeo basale è stato misurato nei giorni 11, 10 e 9 prima dell'intervento. Il trasporto verso le strutture chirurgiche è stato effettuato 5 giorni prima dell'intervento per evitare stress negli animali e consentire la familiarizzazione con l'alloggio temporaneo. La TC cranica è stata eseguita il giorno dell'intervento approfittando della sedazione pre-anestetica (materiale supplementare doc 1). Il team chirurgico non era cieco rispetto all'assegnazione del trattamento data la tipologia di intervento; tuttavia, i membri del team chirurgico non erano coinvolti nella valutazione degli esiti. Gli eventi avversi gravi sono stati definiti come eventi fatali o potenzialmente letali o disabilità persistente, o che hanno portato alla morte, a una perdita di peso superiore al 10% a settimana, o a un pericolo o danno clinicamente significativo per l'animale.

Fase di intervento

Protocollo di anestesia

Il digiuno e la restrizione di acqua erano richiesti 24 ore prima dell'intervento. La sedazione è stata effettuata con diazepam (0,5 mg/kg i.v.), seguita dall'induzione dell'anestesia con ketamina (5 mg/kg i.v.). È stata eseguita l'intubazione orale e l'anestesia è stata mantenuta con isoflurano (1,5e2%). Per garantire l'analgesia dell'animale, è stato somministrato meloxicam (0,5 mg/kg i.v, bid) il giorno dell'intervento fino a 4 giorni post-operatori. È stata utilizzata la profilassi antibiotica con amoxicillina e acido clavulanico (50 mg/kg i.v. bid) per 5 giorni, dopo gli interventi.

Intervento chirurgico

In tutti gli animali, il sito chirurgico è stato rasato, la pelle preparata con soluzione di iodopovidone e isolata con teli sterili secondo le procedure chirurgiche standard. Con una lama da bisturi 15 è stata eseguita un'incisione cutanea preauricolare lunga 6 cm seguita da dissezione blunt dei tessuti molli che coprivano l'articolazione, per esporre la capsula articolare. Sono stati utilizzati retrattori per mantenere l'esposizione del campo chirurgico. Nel gruppo sham (n = 3) la capsula articolare dell'ATM non è stata incisa e la ferita è stata chiusa in 3 strati (muscolare, sottocutaneo e pelle) con Vicryl 3/0. Negli animali rimanenti, la capsula articolare è stata incisa e il disco e i suoi attacchi sono stati identificati. Nel gruppo discectomia (n = 3), il disco è stato esposto e utilizzando forbici per iris gli attacchi laterali, anteriori e posteriori sono stati dissezionati, consentendo l'esposizione e la sezione dell'attacco mediale e la rimozione del disco intatto. Nel gruppo discopexia (n = 3), gli attacchi laterali e posteriori del disco sono stati staccati con decisione utilizzando una forbice per iris. È stato rimosso un segmento triangolare di 4 mm del tessuto retrodiscale e poi suturato con PDS 3/0. La ferita, inclusa la capsula articolare, è stata chiusa in 4 strati (capsula articolare, muscolare, sottocutaneo e pelle) con Vicryl 3/0.

Valutazioni di follow-up

Dieci giorni dopo l'intervento, gli animali sono stati trasportati presso le strutture TEMPOJIMS (Ângelo et al., 2017). Dal 19^mo al 21^mo giorno dopo l'intervento, sono stati registrati i risultati secondari di follow-up, che sono stati ripetuti ogni 30 giorni per 6 mesi (T1 a T6, rispettivamente). I dati da T0-T6 sono stati calcolati su una media delle misurazioni di 3 giorni di ciascun mese. Sei mesi dopo l'intervento, immediatamente dopo l'eutanasia, tutti gli animali hanno subito una seconda TAC e il blocco dell'ATM è stato rimosso per l'istologia.

Risultati

Analisi istologica: L'ATM intatto è stato rimosso utilizzando una sega ossea oscillante da necroscopia secondo i seguenti riferimenti anatomici: craniale e aspetto craniale del processo coronoide nella regione di unione del processo zigomatico; caudale e esterno al meato acustico; dorsale e l'osso temporale squamoso; e ventrale - 2 cm sotto il meato acustico nella zona dell'angolo stilohioideo. Le articolazioni sono state fissate in formalina tamponata al 10% per 24 ore e conservate in etanolo al 70%. La decalcificazione è stata ottenuta mediante immersione in acido formico al 10% in formalina al 5% per 20 giorni con soluzione cambiata ogni 2 giorni, dopo di che le articolazioni sono state tagliate sagittalmente attraverso l'intero condilo. Le articolazioni dell'ATM sono state quindi immerse in tre miscele di salicilato di metile/paraffina in gradazione, incorporate in paraffina e sezionate fino alla parte centrale dell'ATM. Sezioni di quattro micron sono state montate su vetrini, riscaldate per 1 ora a 65ºC, de-waxed con 3 cicli di 5 minuti con xilene, e colorate con blu di toluidina e verde veloce come precedentemente descritto (Little et al., 2010). I vetrini identificati da un codice numerico sono stati randomizzati e inviati ai Raymond Purves Labs per la valutazione da parte di 2 valutatori indipendenti in cieco esperti nella valutazione dell'istopatologia delle articolazioni ovine (CBL, MMS).

Poiché l'istomorfologia normale dell'ATM è piuttosto distinta dalla cartilagine nelle articolazioni sinoviali appendicolari (Murphy et al., 2013) (Fig. 1Aa), è stato utilizzato un sistema di punteggio modificato specifico per l'ATM (Li et al., 2014) (materiale supplementare doc2). In breve, la cartilagine mandibolare e temporale (struttura, numero di cellule, forma e clonazione, e contenuto e distribuzione di proteoglicani), linea di demarcazione, linea di cemento e osso subcondrale (struttura, numero di osteociti, attivazione degli osteoblasti, invasione vascolare e isole di cartilagine calcificata) sono stati valutati separatamente da 0 (normale) a 3 (>70% anormale). Inoltre, l'iperplasia sinoviale temporale e retrodiscale, la fibrosi e l'infiltrazione di cellule infiammatorie sono state anch'esse valutate da 0 a 3. I punteggi istopatologici totali per la cartilagine (punteggio massimo possibile 60 in ciascun condilo), osso subcondrale (punteggio massimo possibile 15 in ciascun condilo), sinoviale (punteggio massimo possibile 9 in ciascun sito) e totale (punteggio massimo possibile 168) sono stati calcolati.

Analisi delle immagini: La valutazione delle immagini è stata eseguita e classificata in modo indipendente da 2 radiologi esperti (RS, LN) che erano ignari dell'intervento utilizzando i criteri delineati (materiale supplementare doc 3).

Valutazione della massa corporea: Le pecore sono state pesate immediatamente dopo aver mangiato 150 grammi di pellet secchi. Le valutazioni della massa corporea sono state effettuate da 2 valutatori addestrati che non erano affiliati all'intervento.

Analisi statistica

Le analisi statistiche sono state eseguite utilizzando il Statistical Package for Social Sciences (IBM SPSS, versione 22.0) o Statistics/ data Analysis (STATA-corporation versione 14.2). I punteggi di istopatologia per ciascun parametro in ciascuna sezione dei 2 valutatori sono stati mediati e, dopo la rimozione dell'oscuramento, sono stati calcolati i punteggi mediani (e le somme dei punteggi) per ciascun gruppo di trattamento. Le differenze tra i trattamenti sono state analizzate mediante regressione logistica ordinale mista.

È stata eseguita un'analisi della varianza unidirezionale (ANOVA) per l'analisi trasversale, per confrontare le variabili di esito nei tre livelli della variabile indipendente prima e dopo l'assegnazione casuale al gruppo di trattamento. Per l'analisi longitudinale, è stata eseguita un'ANOVA unidirezionale con misure ripetute considerando come effetti intra-soggettivi le osservazioni dopo l'intervento chirurgico (T1-T6) per tutte le condizioni. L'analisi primaria ha testato gli effetti dell'intervento chirurgico utilizzando serie di pre-test e post-test. La massa corporea e il punteggio di imaging sono stati utilizzati come variabili dipendenti per il processo degenerativo. La massa corporea è stata misurata 3 volte nel pre-test per supportare l'invarianza riguardo alle misure di esito prima dell'intervento clinico. L'analisi secondaria (post-test) ha valutato gli esiti misurando 3 volte, in 6 punti temporali, uno al mese nello stesso luogo, data e ora del pre-test (Ângelo et al., 2017). Per analizzare i risultati di imaging, sono stati eseguiti test non parametrici tenendo conto della dimensione del campione e della non normalità della distribuzione per la maggior parte delle variabili in ciascun gruppo, test di Shapiro-Wilk ≤ .82, p ≤ .091. Sono stati eseguiti test di Kruskal-Wallis per i confronti tra gruppi, con test di Bonferroni per confronti multipli post-hoc. Eta parziale quadrato (η²_p) e d di Cohen sono stati utilizzati per i calcoli della dimensione dell'effetto. Le categorie di Cohen sono state utilizzate per valutare l'ampiezza di queste dimensioni dell'effetto (piccola se 0 ≤ |d|≤ 0.5, media se 0.5 < |d|≤ 0.8, e grande se |d| > 0.8).

Risultati

All'inizio, non sono state osservate differenze tra i gruppi nel peso corporeo (gruppo sham: 55.1 ± 2.7 kg, gruppo discopexia: 62.3 ± 6.0 kg, gruppo discectomia: 67.3 ± 10.2, p > .10).

Risultati istologici

L'aspetto morfologico della cartilagine e dell'osso nelle articolazioni operate in modo sham era coerente con quello precedentemente descritto come normale TMJ (Murphy et al., 2013; Li et al., 2015) (Fig. 1Aa). La metà superficiale della profondità della cartilagine aveva un aspetto laminare distinto, con cellule appiattite sparse e una colorazione dei proteoglicani limitata, più intensa con la profondità. Sotto questo, c'era uno strato densamente popolato da cellule che avevano un aspetto mesenchimatoso, e una colorazione diffusa dei proteoglicani della matrice più intensa. Lo strato di cartilagine più profondo conteneva condrociti maturi e/o ipertrofici spesso circondati da una matrice peri-cellulare ricca di proteoglicani ma con poco o nessun proteoglicano inter-territoriale. Una linea di demarcazione separava i due strati superiori dagli strati di cartilagine più profondi, suggerendo che la zona inferiore fosse calcificata. Una linea di cemento indistinta demarcava l'osso subcondrale che conteneva osteociti distribuiti uniformemente in lacune, e separava completamente la cartilagine da spazi midollari rari rivestiti da osteoblasti nell'osso più profondo. Il sinovio nelle TMJ operate in modo sham era simile a quello nell'articolazione del ginocchio nelle pecore (Smith et al., 2008) con un singolo strato di rivestimento di sinoviociti sovrastante un tessuto connettivo lasso con adipociti e fibroblasti e collagene rari.

Una varietà di cambiamenti patologici di gravità variabile sono stati osservati nelle articolazioni sottoposte a discopexia e discectomia (Fig. 1Abee). I cambiamenti più lievi includevano ispessimento della cartilagine, lieve aumento della colorazione della matrice e dei proteoglicani peri-cellulari, aumento della densità cellulare, attivazione vascolare e invasione del tessuto osseo subcondrale e dello strato di cartilagine calcificata, con sia il tidemark che la linea di cemento più distinti (Fig. 1Ab). La patologia cartilaginea intermedia era caratterizzata da irregolarità della superficie/fibrillazione, perdita della tipica struttura lamellare, un marcato aumento della colorazione dei proteoglicani inter-territoriali in tutti gli strati, clonazione cellulare particolarmente nelle zone superiori e ulteriore invasione vascolare nella zona profonda (Fig. 1Ac). Un ulteriore avanzamento della patologia era evidente con erosione e perdita della cartilagine della zona superficiale, diminuzione della densità cellulare nella zona intermedia ma clonazione in tutti gli strati, invasione vascolare nella zona intermedia (Fig. 1Ad), e infine completa perdita dell'integrità della cartilagine e marcato rimodellamento dell'osso subcondrale (Fig. 1Ae). Insieme ai cambiamenti osteocondrali, c'era sinovite con iperplasia delle cellule superficiali, fibrosi sub-sinoviale con perdita di adipociti e infiltrazione di cellule infiammatorie sia peri-vascolari che diffuse (non mostrato). La valutazione cieca ha dimostrato un significativo aumento del punteggio mediano totale di istopatologia nella discectomia rispetto agli altri gruppi (Fig. 1B). Questo è stato determinato da un significativo aumento della patologia nella cartilagine, nell'osso e nella sinovia nella discectomia rispetto alle articolazioni operate in modo sham (Fig. 1C). Le articolazioni sottoposte a discopexia mostrano alcune evidenze di patologia cartilaginea e sinoviale, ma questa era piuttosto variabile e non ha raggiunto significatività statistica.

Risultati delle immagini

Gli autori hanno confrontato i risultati di tutte le condizioni chirurgiche (Tabella 1). In generale, le differenze erano molto elevate (η²_p corrispondente al 90,8%, potere statistico > .999) per tutti i risultati, escludendo la calcificazione. Considerando ciascun risultato, le differenze erano maggiori per la forma, seguite dalla sclerosi condilare, sclerosi temporale, midollo condilare, erosione temporale, erosione condilare e midollo temporale. La dimensione dell'effetto delle differenze variava dal 43,4% al 90,8%. Fig. 2 è un'immagine CT rappresentativa del gruppo di chirurgia simulata (Fig. 2A), gruppo discopexia (Fig. 2B) e discectomia (Fig. 2C).

Escludendo la differenza tra discopexia e chirurgia sham per erosione temporale (d = 0.59), tutte le altre differenze sono state classificate come grandi (d > 0.80). Le differenze maggiori erano tra discectomia e chirurgia sham (R² corrispondente al 92.9% di degenerazione nella valutazione globale), principalmente a causa della forma (R² = 96.0%), del midollo condilare (R² = 83.4%) e della sclerosi condilare (R² = 80.1%). L'erosione condilare e il midollo temporale sono stati i meno colpiti, nonostante una dimensione dell'effetto di R² del 50.3% e 50.8%, rispettivamente. La sclerosi temporale e l'erosione temporale hanno mostrato dimensioni dell'effetto R² del 71.1% e 62.3%, rispettivamente. Anche la discopexia differiva dalla chirurgia sham (R² corrispondente all'80.3% del deterioramento nella valutazione globale), sebbene con dimensioni dell'effetto inferiori rispetto alle differenze tra discectomia e chirurgia sham, e solo per forma (R² = 80.3%), sclerosi condilare (R² = 76.6%) e midollo condilare (R² = 56.7%) (Tabella 2 e Fig. 3).

Risultati della massa corporea

Analisi trasversale.

Non sono state trovate differenze statistiche nella massa corporea nel pre-test (T0) e in tutti i tempi per il post-test (p > .10, Tabella 3).

Nella Fig. 4 si può vedere che nella condizione di discectomia le pecore hanno perso peso dal mese 1 al mese 4 e hanno recuperato il loro peso durante i mesi 5 e 6 dopo l'intervento chirurgico.

Analisi longitudinale.

È stata eseguita un'ANOVA unidirezionale con misure ripetute considerando come effetti intra-soggetti i mesi dopo l'intervento (T1-T6) per discectomia, discopexia e intervento fittizio. Sono state trovate differenze statisticamente significative, F(5, 10) = 9.69, 27.35 e 8.07, p < .01, η²_p = .829, .932 e .801, (1 –  β) = .992, 1.00 e .977 per discectomia, discopexia e intervento fittizio rispettivamente, mostrando che le pecore hanno recuperato peso da T1 a T6. I test dei contrasti intra-soggetti hanno identificato che l'aumento è avvenuto da T4 a T5 sia nella discectomia (p = .04), discopexia (p = .01) e intervento fittizio (p = .01). Nonostante questo aumento, solo quelle nei gruppi di discopexia e intervento fittizio hanno aumentato il loro peso rispetto al pre-test in T5 e T6, t(2) = —5.34 e —5.00, p < .04. Nelle condizioni di discectomia e intervento fittizio, le pecore non hanno superato il loro peso basale.

Discussione

Questo è il primo studio preclinico sulla disfunzione temporomandibolare che utilizza un design randomizzato e in cieco rispettando le linee guida ARRIVE. Utilizzando le pecore Black Merino adatte con selezione di età e sesso, gruppo di controllo sham e approccio bilaterale, gli autori hanno mirato a ridurre i possibili bias sui risultati. Negli esseri umani, la cartilagine dell'ATM è diversa da quella delle articolazioni sinoviali appendicolari (Murphy et al., 2013), con il fibrocartilagine lamellare distintivo e povero di proteoglicani che ricorda il menisco e annulus fibrosus del disco intervertebrale (Melrose et al., 2017; Shu et al., 2017). Nelle articolazioni sham operate delle pecore Black Merino, la cartilagine dell'ATM era istologicamente molto simile a quella umana, supportando le pecore come un buon modello animale. Il ratto (Zhang et al., 2016) e la capra (Li et al, 2015) hanno anche un aspetto tipico del fibrocartilagine dell'ATM con strati distintamente organizzati, mentre nel topo (Cohen et al., 2014; Xu et al., 2009) e nel coniglio (Wu et al., 2015) la struttura lamellare è meno apparente.

I cambiamenti istopatologici ottenuti nell'ATM delle pecore dopo discectomia bilaterale erano coerenti con altre indagini condotte su varie specie, inclusi i topi (Cohen et al., 2014), i ratti (Zhang et al., 2016), i conigli (Embree et al., 2015) e le capre (Li et al., 2015). Gli autori hanno notato un aumento di proteoglicano e cellule rotonde e un ispessimento della cartilagine dopo la discectomia. Questi cambiamenti nelle pecore Merino nere sono simili ai rapporti in altri animali (ad es. topo (Cohen et al., 2014; Matías et al., 2016; Xu et al., 2009) e ratto (Zhang et al., 2016)). Sono coerenti con una metaplasia condroidale, che è potenzialmente associata alla perdita del disco e all'aumento del carico diretto nella cartilagine dell'ATM. Tuttavia, quando questa prima fase protettiva fallisce sotto un carico anomalo continuo, l'articolazione subisce degenerazione con morte cellulare e clonazione, erosione della superficie, cambiamenti nell'osso subcondrale e degenerazione. Quest'ultima fase è ben descritta e simile a quella nell'articolazione del ginocchio delle pecore dopo meniscectomia (Cake et al., 2013; Little et al., 2010). Nel gruppo di intervento di discopexia, la capsula dell'ATM e l'ambiente intra-articolare sono stati preservati. Il risultato, come previsto, ha mostrato cambiamenti istopatologici meno gravi, poiché il disco è rimasto interposto tra le superfici ossee, dissipando il carico e proteggendo la cartilagine dell'ATM. È notevole che abbiamo anche riscontrato una sinovite più grave nella discectomia rispetto alla discopexia, indicando che l'infiammazione non è solo una reazione all'artrotomia, ma parte del processo di OA nell'articolazione. L'aspetto istopatologico della sinovite nell'ATM era lo stesso di quello nelle articolazioni del ginocchio delle pecore con OA (Smith et al., 2008). Tuttavia, date le differenze anatomiche sottostanti nella cartilagine, studi futuri dovrebbero esplorare i meccanismi molecolari che sottendono alla patologia OA dell'ATM, per determinare le loro somiglianze e differenze con le articolazioni appendicolari come il ginocchio (Young et al., 2005). Tali studi potrebbero portare a progressi nella definizione della fisiopatologia e nella gestione dei disturbi degenerativi dell'ATM.

I cambiamenti morfologici radiografici causati dalla discectomia furono riportati per la prima volta da Boman nel 1947, descrivendo “appiattimento della superficie articolare” (Boman, 1947). Nel 1985, conclusioni simili furono ottenute con appiattimento condilare e sclerosi dopo discectomia unilaterale, dove non furono descritti osteofiti ma gravi danni (Eriksson e Westesson, 1985). Concomitantemente, l'appiattimento del condilo e la sclerosi furono i risultati radiografici più comuni in un'indagine a 33,8 anni dopo discectomia (Tolvanen et al., 1988). Nello studio attuale, questi risultati sono rafforzati da gravi cambiamenti morfologici osservati dopo discectomia bilaterale. La maggior parte delle differenze statistiche sono state notate nella forma e nella sclerosi condilare, corrispondenti ai risultati clinici di altri autori (Eriksson e Westesson, 1985; Takaku et al., 2000). Mentre il condilo umano è convesso e tende ad appiattirsi dopo discectomia, il condilo ovino è normalmente piatto e tende a una forma più convessa dopo discectomia (Fig. 2C). Tuttavia, la sclerosi condilare in tutte le articolazioni dopo discectomia bilaterale (R² = 80.1%) e il cambiamento nel tessuto osseo trabecolare sottostante (midollo osseo condilare) sono stati anch'essi rilevati. La rottura corticale caratterizzata da una fase distruttiva iniziale è stata riportata da Agerber e Lundberg nei primi 6 mesi dopo la discectomia (Agerberg e Lundberg, 1971). Alcuni autori suggeriscono che questi cambiamenti possano verificarsi se il carico non è controllato durante quei 6 mesi (Hall, 1985). Altri autori hanno sollevato la questione se il processo condilare lytico sia precipitado dalla discectomia o dal sovraccarico, poiché l'articolazione non operata controlaterale presenta cambiamenti morfologici simili (Agerberg e Lundberg, 1971; Eriksson e Westesson, 1985; Takaku e Toyoda, 1994; Wilkes, 1991). Yaillen, nel 1979, descrisse l'anchilosi ossea tra il condilo e l'osso temporale 1 anno dopo la discectomia unilaterale in Macaca fascicularis (Yaillen et al., 1979). Successivamente, Bjornland trovò anchilosi fibrosa 6 mesi dopo la discectomia unilaterale (Bjornland e Larheim, 2003). In TEMPOJIMS, 6 mesi dopo la discectomia bilaterale non fu trovata calcificazione intra-articolare, e mentre l'anchilosi fibrosa non può essere esclusa con la TC, questa non era evidente istologicamente. È stata anche riportata una significativa formazione di osteofiti, raramente descritta negli studi precedenti, che potrebbe essere dovuta a limitazioni di imaging della radiografia e dell'artrografia rispetto alla TC.

Per quanto ne sappiamo, non ci sono studi clinici o preclinici che valutano l'imaging dopo discopexia. I risultati hanno mostrato che la chirurgia aperta dell'ATM non è innocua, risultando in cambiamenti lievi a moderati nel rimodellamento globale. Il condilo è più colpito rispetto all'osso temporale e solo per forma (R² = 80.3%), sclerosi del condilo (R² = 76.6%) e midollo del condilo (R² = 56.7%).

In altre malattie come l'artrite reumatoide (England et al., 2017), il cancro (Lynch et al., 2017), l'HIV (Malvy et al., 2001) e interventi chirurgici come la sleeve gastrica (Casillas et al., 2017), la massa corporea è stata utilizzata come un risultato prezioso per valutare il progresso della malattia e il successo dell'intervento. Tuttavia, per i disturbi dell'ATM questo risultato è stato raramente utilizzato. È stata riportata una diminuzione del 4% della massa corporea nel 60% degli animali, 3 mesi dopo discectomia unilaterale con rimozione delle superfici condilari e temporali (Miyamoto et al.,1999). In uno studio su topi, dopo discectomia parziale non sono state osservate perdite o guadagni significativi nel peso corporeo dei topi sperimentali o di controllo (Xu et al., 2009). In questo studio, dopo discectomia bilaterale c'è stata una perdita di massa corporea del 5.2% (tutta avvenuta nel primo mese) ma con piena ripresa a 6 mesi di follow-up. Al contrario, le pecore sottoposte a discopexia e chirurgia fittizia hanno aumentato il peso corporeo (principalmente in T4-T6), terminando lo studio rispettivamente con un aumento dell'8% e dell'8.2% rispetto al basale. Questo è coerente con la limitata patologia dell'ATM. La valutazione della massa corporea è stata anche una misura di controllo del benessere relativa a soggetti sani e ben nutriti, rispettando il principio delle 3 R (sostituzione, riduzione o affinamento) (Richmond, 2002).

Conclusione

Questo disegno di studio pilota dimostra che è fattibile condurre trial preclinici chirurgici sull'ATM in pecore Merino nere. In questo studio, gli autori hanno osservato: (1) la discopexia bilaterale in un'ATM sana non è un intervento innocuo, risultando in patologie cartilaginee e sinoviali variabili insieme a cambiamenti di imaging; (2) la discectomia bilaterale ha indotto gravi cambiamenti all'ATM rilevati sia con l'imaging che con l'analisi istopatologica; (3) non è stata rilevata alcuna ankilosi fibrosa o ossea nel periodo di 6 mesi dopo la discectomia e la discopexia bilaterale. E (4) oltre ai cambiamenti attesi della cartilagine e dell'osso, è stato dimostrato che la sinovite fa parte del processo di osteoartrite, fornendo una nuova misura di esito e un obiettivo terapeutico.

Questo studio ha rafforzato che: (1) la cartilagine dell'ATM è diversa dalle articolazioni sinoviali appendicolari e, come tale, potrebbe richiedere approcci terapeutici unici; (2) sono necessarie future indagini per studiare un materiale interposizionale efficace per sostituire il disco dell'ATM e (3) sono necessarie future indagini per esplorare i meccanismi molecolari che sottendono la degenerazione della cartilagine dell'ATM.

Autori: David Faustino Ângelo, Pedro Morouço, Florencio Monje Gil, Lisete Mónico, Raúl González-Gárcia, Rita Sousa, Lia Neto, Inês Caldeira, Margaret Smith, Susan Smith, David Sanz, Fábio Abade dos Santos, Mário Pinho, Belmira Carrapiço, Sandra Cavaco, Carla Moura, Nuno Alves, Francisco Salvado, Christopher Little

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