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PAULO EDUARDO HERBST LEONARDO LIKES LOCKS AVALIAÇÃO HISTOMORFOLÓGICA DA EFETIVIDADE DO MATERIAL LITHOTHAMNIUM CALCAREUM NO PROCESSO DE NEOFORMAÇÃO ÓSSEA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Cirurgião-Dentista, sob orientação da professora Maria Regina Orofino Kreuger. Itajaí (SC) 2009

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PAULO EDUARDO HERBST

LEONARDO LIKES LOCKS

AVALIAÇÃO HISTOMORFOLÓGICA DA EFETIVIDADE DO

MATERIAL LITHOTHAMNIUM CALCAREUM NO PROCESSO DE

NEOFORMAÇÃO ÓSSEA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Cirurgião-Dentista, sob orientação da professora Maria Regina Orofino Kreuger.

Itajaí (SC) 2009

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PAULO EDUARDO HERBST

LEONARDO LIKES LOCKS

AVALIAÇÃO HISTOMORFOLÓGICA DA EFETIVIDADE DO

MATERIAL LITHOTHAMNIUM CALCAREUM NO PROCESSO DE

NEOFORMAÇÃO ÓSSEA

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Cirurgião-Dentista, sob orientação da professora Maria Regina Orofino Kreuger. Orientador: Profª. Dra Maria Regina Orofino Kreuger

1. Profª. Dra. Maria Regina Orofino Kreuger________________________

Curso de Odontologia da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI)

2. Prof°. Alberto Fedelli Júnior___________________________________

Curso de Odontologia da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI)

3. Prof°. Dr. David Rivero Tames_________________________________

Curso de Odontologia da Universidade do Vale do Itajaí (UNIVALI)

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AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus, por ter nos concedido o dom da vida.

Agradecemos aos nossos pais sem os quais não teríamos a chance de

alcançar mais essa vitória em nossas vidas.

Agradecemos as pessoas que amamos, nossos amigos, colegas com os quais

convivemos e aprendemos a nos superarmos.

Agradecemos a nossa orientadora, prof. Dra. Maria Regina Orofino Kreuger,

pela paciência, compreensão, apoio, orientação e sabedoria transmitida.

Agradecemos ao prof. Davi Rivero Tames, a profa. Elisabete Rabaldo Bottan,

a Maria, a Beatriz, e todos que de um modo direto ou indireto participaram de nossa

pesquisa.

A TODOS O NOSSO MUITO OBRIGADO!

PAULO EDUARDO HERBST

LEONARDO LIKES LOCKS

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AVALIAÇÃO HISTOMORFOLÓGICA DA EFETIVIDADE DO MATERIAL LITHOTHAMNIUM CALCAREUM NO PROCESSO DE NEOFORMAÇÃO ÓSSEA

Paulo Eduardo HERBST e Leonardo Likes LOCKS Orientadora: Prof. Dra. Maria Regina Orofino KREUGER Defesa: setembro de 2009

Resumo: Em algumas situações o osso não responde convenientemente ao reparo, a utilização de um produto para ajudar e/ou acelerar no reparo ósseo iria ser de grande ajuda na Odontologia assim como nas outras áreas da saúde. O objetivo desse trabalho de pesquisa foi de avaliar o comportamento da alga marinha Lithothamnium calcareum quando utilizada para material para enxertos ósseos. Foram utilizados 12 animais que foram submetidos à perfuração em ambas as pernas traseiras, a perna esquerda recebeu soro fisiológico (grupo controle) e a perna direita recebeu o Lithothamnium (grupo experimental). Após, transcorridos 15 dias de pós-operatório, estes animais foram sacrificados e ambas as pernas retiradas e coradas com HE (hematoxilina e eosina) para a análise dos resultados. Os resultados mostraram que quando na presença do Lithothamnium calcareum no interior das lojas ósseas, o reparo ósseo ocorreu sem o surgimento de necroses teciduais, sem rejeições teciduais. Também houve maior grau de osteogênese em relação aos sítios cirúrgicos de controle. Conclui-se que o Lithothamnium calcareum é biocompatível aos tecidos ósseos, aplicável como enxerto ósseo.

Palavras-chave: enxerto ósseo, materiais biocompatíveis, reparo ósseo.

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HISTOMORPHOLOGICAL EFFECTIVE EVALUATION OF THE MATERIAL IN PROCESS LITHOTHAMNIUM CALCAREUM OSTEOGENESIS

Paulo Eduardo HERBST e Leonardo Likes LOCKS Adviser: Profa. Dra. Maria Regina Orofino KREUGER Defense date: September 2009

Abstract: In some situations, the bone does not respond properly to repair the use of a product to help and / or accelerate the bone healing would be of great help in Dentistry as well as in other health areas. The objective of this research work was to evaluate the behavior of marine algae Lithothamnium calcareum material when used for bone grafts. Were used 12 animals that were subjected to drilling in both hind legs, the left leg received saline (control group) and right leg was Lithothamnium (experimental group). After, within 15 days postoperatively, the animals were sacrificed and both legs removed and stained with HE (hematoxylin and eosin) for the analysis of results. The results showed that when in the presence of Lithothamnium calcareum inside the shops bone, the bone healing occurred without the emergence of tissue necrosis without tissue rejection. There was also a greater degree of osteogenesis for surgical control sites. We conclude that the Lithothamnium calcareum is biocompatible to bone tissue, applied as bone graft.

Key-words: bone grafts, biocompatible materials, bone repair.

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................. 07

2 REVISÃO DE LITERATURA............................................................................ 09 2.1 Tecido Ósseo.............................................................................................. 09 2.2 Biomateriais................................................................................................ 12 2.2.1 Lithothamnium Calcareum...................................................................... 17 2.3 Reparo Ósseo.............................................................................................. 19

3 MATERIAIS E MÉTODOS............................................................................... 23 3.1 Local de Pesquisa...................................................................................... 23 3.2 Animais........................................................................................................ 23 3.3 Substância Usada....................................................................................... 23 3.4 Procedimentos............................................................................................ 24 3.4.1 Procedimentos Cirúrgicos...................................................................... 25 3.5 Análise Microscópica................................................................................. 27 3.6 Análise Estatísticas.................................................................................... 28

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................... 29

5 CONCLUSÃO.................................................................................................. 37

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1 INTRODUÇÃO

Em algumas situações o osso não responde convenientemente ao reparo,

como em perdas muito acentuadas devido a traumas e em processos patológicos e

a utilização de um produto para ajudar e/ou acelerar no reparo ósseo iria ser de

grande ajuda na Odontologia assim como nas outras áreas da saúde.

(ESQUISATTO, 2006)

Há muito tempo tem-se utilizado Lithothamnium calcareum nas costas

francesas e inglesas como corretor de solos ácidos e/ou deficientes em cálcio. O

Gênero lithothamnium, alga calcária da família das coralinaceaes, se desenvolve e

prolifera nas profundezas marinhas das ilhas Glénans, crescendo em profundezas

de até 40m. O papel químico atribuído ao Lithothamnium Calcareum é que permite

melhorar o pH dos solos ácidos afim de facilitar a assimilação dos elementos

nutritivos e atividade biológica. (LIMA et a, 2002)

Apenas as formas livres (free-living) das algas calcárias, tais como rodolitos,

nódulos, e seus fragmentos, são viáveis para a exploração econômica, pois

constituem depósitos sedimentares inconsolidados, facilmente coletados através de

dragagens. A plataforma continental brasileira representa, em nível global, a maior

extensão coberta por sedimentos carbonáticos. São utilizadas para diversos fins,

agricultura (em maior volume), potabilização de águas para consumo, dietética,

indústria cosmética, nutrição animal e tratamento da água em lagos.

O Lithothamnium é um produto de origem natural, fornecendo nutrientes

balanceados pela natureza, altas concentrações de cálcio e nutrientes catalisadores

do metabolismo, trazendo como benefícios a fácil absorção pelos animais, sem

antagonismo iônico, melhorando a conversão alimentar, maior fixação de fósforo,

rápida recuperação de fraturas. (ALGAREA, 1997)

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Existe na área de reparo ósseo odontológico uma vasta literatura, entretanto,

com o material que foi descrito, não há nenhuma pesquisa relacionada com a

aceleração de reparo ósseo. Devido à ausência de pesquisa nesta área, o presente

trabalho tem como objetivo avaliar histomorfologicamente os efeitos do

Lithothamnium calcareum quando utilizado como material para ajudar e/ou acelerar

na neoformação óssea.

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2 REVISÃO DE LITERATURA

2.1 Tecido Ósseo

O tecido ósseo é um dos mais resistentes e rígidos tecidos do corpo animal.

Constituinte principal do sistema esquelético, ele é considerado um tecido estrutural

e também metabólico (KAPLAN et al., 1994).

Em relação a sua função estrutural, pode-se incluir o fato do osso atuar como

suporte dando apoio aos músculos esqueléticos, convertendo as contrações em

movimentos úteis, além de servir como cobertura protetora para estruturas vitais

como coração, pulmão, cérebro, medula espinhal e medula óssea (CASTANIA,

2002; CARNEIRO et al., 2005).

Metabolicamente, trata-se de um tecido conjuntivo formado por células e

material intercelular calcificado, a matriz óssea, que serve de reserva de íons

especialmente de cálcio e fósforo e funciona como banco de minerais, os quais

podem ser extraídos quando houver necessidade no organismo (KAPLAN et al.,

1994; MOURE, 2001; MIRANDA et al., 2005).

O tecido ósseo atua como suporte para os tecidos moles e protege órgãos

vitais. É um tecido extremamente rígido, sendo um tipo especial de conjuntivo

formado por matriz óssea, osteócitos, osteoblastos e osteoclastos. (JUNQUEIRA;

CARNEIRO, 1995)

Os osteoblastos são formados a partir de células osteoprogenitoras,

sintetizam a parte orgânica regulando a deposição de cálcio e a mineralização da

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matriz extracelular do osso e são encontrados como uma camada continua sobre as

superfícies ósseas sofrendo deposição ativa (VIEIRA, 1999).

Histoquimicamente, os osteoblastos reagem fortemente para a fosfatase

alcalina, uma enzima freqüentemente correlacionada com a mineralização

(CASTANIA, 2002).

Á medida que os osteoblastos vão se mineralizando transformam-se em

osteócitos. (SERAKIDES et al., 2006).

O osteócito é a célula óssea madura, é essencial para a manutenção da

matriz óssea; após sua morte, ocorre reabsorção da matriz, através dos

osteoclastos. (TEN CATE, 1994)

Os osteoclastos reabsorvem o tecido ósseo através da secreção de

colagenase ou outras enzimas que atacam a parte orgânica da matriz óssea.

Também participam na eliminação dos restos de células de tecido ósseo que se

formam durante a reabsorção do osso. (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 1995).

São responsáveis pela remoção do osso (osteoclasia) possuem os

mecanismos celulares necessários para a dissolução dos materiais ósseos e para a

ingestão da matriz orgânica. Neles mitocôndrias são abundantes e o citoplasma

pode exibir alguns vacúolos contendo partículas ósseas previamente fagocitadas.

(BANKS 1992).

Todas as superfícies ósseas são revestidas por periósteo ou por endósteo. As

células do periósteo possuem importante papel no crescimento dos ossos e na

reparação de fraturas. (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 1995)

O tecido ósseo tem como principais funções: suporte, proteção, locomoção e

reserva de minerais (TEN CATE, 1994).

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A função primordial do tecido ósseo é manter a integridade do esqueleto, com

cerca de 99% do cálcio de todo o nosso organismo, o tecido ósseo serve como um

reservatório para manutenção de cálcio no organismo, essa manutenção da

homeostase de cálcio depende do ritmo de renovação óssea, sendo necessário a

continua reabsorção e disposição que constitui o processo de remodelação do osso.

(SERSON, 1985)

A matriz óssea é formada por uma parte orgânica, onde encontramos fibras

colágenas; e uma parte inorgânica onde são identificados vários íons, como por

exemplo os de fosfato e cálcio. (ROSSI JÚNIOR, 1990)

Os ossos são reservatórios de cálcio, fosfato e outros íons e são essenciais

na manutenção dos níveis desses elementos no sangue. Apesar do aspecto inerte,

os ossos, são remodelados e se mantêm vivos por toda vida, quando lesados são

capazes de reparação, o que demonstra sua permanente vitalidade.

(KATCHBURIAN; ARANA, 1999)

O osso é composto de uma rígida matriz orgânica, cerca de 30% de seu peso,

e 70% de sais de cálcio, porém o osso recém-formado pode possuir uma

percentagem bem mais alta de matriz em relação aos sais. (SERSON, 1985)

Macroscopicamente há duas formas de osso: cortical (compacto) e esponjoso

(medular). No osso compacto, a matriz de colágeno esta organizada em forma de

lamelas concêntricas, geralmente ao redor de um canal vascular central, constituído

o sistema de Harvers. Nos canais centrais contêm nervos e vasos sanguíneos que

se comunicam entre si e com a medula óssea através dos canais de Volkmann. Já o

osso esponjoso apresenta uma matriz mais porosa, organizada em trabéculas. Há

diferenças não apenas estruturais entre osso compacto e esponjoso, há também

diferenças funcionais, sendo o osso cortical ou compacto responsável pela

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resistência e proteção, e pode ser encontrado nas diáfises de ossos longos e na

superfície externa de ossos chatos, já o osso esponjoso ou medular atuam nas

funções metabólicas, e delimitam espaços intertrabeculares que são preenchidos

por medula óssea vermelha, onde ocorre produção de celulares sanguíneas.

(MARX; GARG, 1998)

Em um osso cortado, verifica-se que ele é formado por uma parte sem

cavidades visíveis, conhecido como osso compacto e por partes com muitas

cavidades intercomunicantes, chamado osso trabecular. Porém, histologicamente,

as duas estruturas possuem a mesma composição (JUNQUEIRA; CARNEIRO,

1999).

2.2 Biomateriais

Os biomateriais podem ser definidos como uma substancia ou combinação de

duas ou mais substancias, farmacologicamente inertes, de natureza sintética ou

natural, que são utilizados para melhorar, aumentar ou substituir total ou

integralmente tecidos e órgãos. (FERREIRA et al., 2007).

Vários tipos de biomateriais e suas associações experimentais com diversas

sustâncias vêem sendo estudados no processo de reparação óssea. Contudo, a

reconstrução tecidual de defeitos ósseos causados por traumas, processos

infecciosos, neoplasias ou anomalias do desenvolvimento, ainda representa um

desafio em procedimentos ortopédicos e odontológicos, direcionando os estudos á

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investigação de substitutos do osso autógeno e de agentes farmacológicos que

facilitem sua integração. (SASSIOTO, 2004)

Os biomateriais têm-se tornado uma alternativa para a correção de defeitos

ósseos, levando ao desenvolvimento de substitutos ósseos que possam apresentar

características biológicas aceitáveis. (CAMARINI et al. 2006)

Os biomateriais devem ser utilizados em contato íntimo com os tecidos do

indivíduo e devem possuir características de: aplicação clínica, ausência de riscos

trans-operatórios, mínimas seqüelas pós-operatórias, biodisponibilidade,

previsibilidade e aceitado pelo paciente. (SERVICE, 2000).

Em geral não devem induzir uma resposta negativa ao hospedeiro e, para

tanto, devem se assemelhar quimicamente com o mesmo, característica essa

definida de biocompatibilidade (FERREIRA et al., 2007).

O material biocompatível ideal deve ser: não tóxico, não induzir resposta

imunológica, esterilizável, sendo ainda capazes de indução de diferenciação de

células em osteoblastos, sendo ao mesmo tempo gradualmente absorvível,

fornecendo um suporte para formação de um novo osso. (AABOE et al., 1995)

A busca por substitutos ósseos é natural, em virtude dos inconvenientes da

técnica de enxerto ósseo autógeno, que por vezes, os pacientes necessitam de

internação, maior período de convalescença, susceptibilidade a infecções nos sítios

doadores, e ainda reabsorção progressiva e constante (CARVALHO et al. 2004)

Os biomateriais podem ser classificados de acordo com suas propriedades, e

divididos em: osteogênicos, osteoindutores e osteocondutores. Os biomateriais

osteogênicos são materiais orgânicos capazes de estimular os osteoblastos a formar

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osso diretamente, os osteoindutores, por sua vez, são materiais capazes de induzir

a transformação das células mesenquimais indiferenciadas em osteoblastos,

aumentando o crescimento ósseo, ou formando tecido ósseo ectópico, e os

osteocondutores, que geralmente são inorgânicos provenientes de materiais

desproteinizados, que alem de conduzirem a aposição do novo osso em sua

superfície, favorecem a migração, proliferação e maturação de células progenitoras.

(URIST, 1965)

Os materiais biocompatíveis são classificados também acordo com suas

características físico- químicas resultantes do processamento dos biomateriais, ou

seja, orgânicos e inorgânicos. Os materiais orgânicos, geralmente osso bovino, em

condições de ph e temperatura controlados, é desmineralizado removendo os

componentes inorgânicos celulares, restando basicamente o colágeno tipo I. O

material inorgânico é obtido através da desproteinização do osso através de

processos termoquímicos que removem sua porção orgânica, restando basicamente

em hidroxiapatita. (CARVALHO et al. 2004)

Nas últimas três décadas os materiais de preenchimento têm recebido grande

atenção, prováveis substitutos para enxertos ósseos, devido a sua

biocompatibilidade, bioatividade e por fornecerem uma estrutura de suporte de

osteocondução, contendo um alto conteúdo de cálcio e fósforo, essenciais para a

neoformação do tecido ósseo. (SCIADINI et al. 1997)

O sulfato de cálcio (ou simplesmente gesso Paris) geralmente é fabricado a

partir de apenas uma matéria prima que é a gipsita, por calcinação. O subproduto

contém predominantemente o sulfato de cálcio em valores variáveis, trióxido de

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alumínio, óxido de magnésio, carbonato de cálcio e sílica, substâncias estas que

podem interferir no processo de reparação óssea. (BASTOS; ZANON, 2004)

O enxerto alógeno implantado em cães adicionado com o sulfato de cálcio

houve uma aceleração na taxa de mineralização em relação ao enxerto sem adição

do sulfato de cálcio. (PELTIER; ORN, 1958)

Alvéolos de cães foram preenchidos com sulfato de cálcio e observou-se as

seguintes evidências: radiográficas: osso trabecular mais denso que o normal após

12 semanas; histológica: em intervalos menores de tempo, melhor organização e

exclusão de células epiteliais como também, níveis mais elevados de preenchimento

com osso maduro. (RADENTZ; COLLINS, 1965)

O sulfato de cálcio demonstrou que possuía uma reabsorção acelerada em

relação a outros dez materiais testados, apresentando também potencial

osteogênico. Muitos pesquisadores estudaram e aplicaram o sulfato de cálcio, e

concluíram que o material em contato direto do osso, ocorria uma regeneração

óssea mais rápida. (CESCHIN, 1984)

. O gesso Paris, que é um pó cerâmico derivado do CaSO4, pode constituir-

se num material alternativo para implantes, tanto em tecidos moles como em osso.

(HOGSET; BREDBERG, 1986)

As escolhas para os materiais de enxertia devem ser direcionadas para o

enxerto ósseo autógeno, por proporcionar um prognóstico previsível e mais seguro.

No entanto, diante da falta de disponibilidade deste, são de preferência de escolha

os materiais mais reabsorvíveis. (GIACOMO et al., 2003)

Ferreira et al. (2004), avaliaram a capacidade de um pool de proteínas

morfogenéticas bovinas ligada a hidroxiapatita sintética absorvível microgranular

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(BMPb-HA) em estimular a reparação óssea, em defeito de tamanho crítico em

calvária de rato. Foram produzidos defeitos de 8 mm de diâmetro na calvária de 25

ratos, sendo 15 preenchidos com BMPb-HA homogeneizada com sangue; sendo

este o grupo experimental, e 10 somente com coágulo sanguíneo, formando o grupo

controle. Após 1, 3 e 6 meses de cirurgia foram coletadas as calvárias dos animais

dos grupos experimental e controle. Os resultados morfométricos obtido nas

imagens radiográficas apresentaram ausência de formação óssea nos períodos de 1

e 3 meses, histologicamente, os defeitos estavam preenchidos por tecido conjuntivo

fibroso e inúmeros focos de reação granulomatosa, tipo corpo estranho, ao redor de

aglomerados de hidroxiapatita. Após 6 meses o foco de reação granulomatosa

diminuiu em número e tamanho e os defeitos diminuíram a sua área em 22% em

relação ao controle 0 hora, devido neoformação óssea nas suas bordas. No entanto

apresentaram área semelhante ao controle de 6 meses. Verificou-se neste estudo

que a utilização de BMPb-HA no tratamento de defeitos ósseos cranianos em ratos,

promove a formação de reação granulomatosa tipo corpo estranho que inibe

profundamente a neoformação óssea, sugerindo que a hidroxiapatita sintética

microgranular não é um bom carreador para as BMPs expressarem o seu potencial

indutor.

Os enxertos ósseos ricos em hidroxiapatita de origem bovina absorvível (Bio-

Oss) são, dentre os vários biomateriais disponíveis, os enxertos que tem se

mostrado como uma alternativa viável para as mais diversas especialidades.

(FERREIRA et al., 2007)

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2.3.1 Lithothamnium Calcareum

Lithothamnium calcareum, ou comumente chamada de alga marinha, é uma

alga calcárea recolhida na costa da Bretanha e, em menor quantidade, na Irlanda. O

esqueleto de alga é constituído de 95 a 99% de minerais, majoritariamente de

carbonato de cálcio e carbonato de magnésio, como também de outros minerais e

em quantidades não negligenciáveis. A Lithothamnium é utilizada principalmente na

agricultura e na alimentação animal, mas está igualmente presente em certos

complementos alimentares humanos. (ASSOUMANI, 1997)

No Brasil, há uma alga chamada Lithothamnium Calcareum, encontrada em

abundância em todo o litoral, que incorpora em sua estrutura macro e

micronutrientes da água do mar. Eles se complementam de forma harmoniosa e

natural, na proporção idêntica ao corpo humano, facilitando assim sua assimilação.

A vida surgiu no mar. A água marinha possui todos os componentes na proporção

adequada para manter a vida. Essa alga é, portanto, a forma de suplementação

mineral vinda da fonte mais pura que existe. (JAMILI, 2008)

O Lithothamnium é um produto de origem natural, fornecendo nutrientes

balanceados pela natureza, altas concentrações de cálcio e nutrientes catalisadores

do metabolismo, trazendo como benefícios a fácil absorção pelos animais, sem

antagonismo iônico, melhorando a conversão alimentar, maior fixação de fósforo,

rápida recuperação de fraturas, além de conferir maior resistência à casca do ovo se

usado de forma parenteral. (ALGAREA, 1997)

As algas calcárias são compostas basicamente por carbonato de cálcio e

magnésio contendo ainda mais de 20 oligoelementos, presentes em quantidades

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variáveis, tais como Fe, Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se e Sr. O produto pode ser aplicado

no estado natural ou após secagem e moagem. As principais características que

potencializam a atuação deste produto são atribuídas ao seguinte: Disponibilidade

dos micronutrientes que se encontram adsorvidos nas paredes celulares, sendo

assim facilmente assimiláveis pelas plantas e animais. (DIAS 2001)

O Lithothamniun (Concinal Fertilizador®) apresenta em sua composição

química Ca 32%; Mg 2%; S 0,2%; Cl 0,2%; Mo 0,0005% e Fe 0,1%. (KEMPF, 1974).

Lithothamnium é uma pequena alga de aproximadamente 2cm que fica imerso

no fundo do mar, que tem a propriedade de cristalizar alguns elementos minerais

que existem no mar, essencialmente o cálcio e o magnésio, e também mais de 20

tipos de oligoelementos principalmente o Fe, Mn, B, Ni, CU, Zn, Mo, Se e Sr. (DIAS,

2001)

O L. calcareum em seu estado inerte é constituído de matérias minerais (950

a 995g kg-1): 625 a 750g kg-1 de carbonato de cálcio (250 a 300g de Ca kg-1) e 59,5

a 115,5g kg-1 de carbonato de magnésio (17 a 33g de Mg kg-1), e restante, 265,5 a

129,5g kg-1, é constituído de outros minerais e 50 a 5g kg-1 de materiais na fração

orgânica. (MELO, 2002).

Como implantes em cirurgia óssea, a biocerâmica (Hidroxiapatita-Ca10

(PO4)6 (OH)2) fabricada pela substituição do carbonato do material algálico por

fosfatos, oferece uma compatibilidade estrutural, química e biológica quase perfeita

com os tecidos ósseos. (DIAS, 2001).

A alga calcária “Lithothamnium sp” têm muitas aplicações, é uma fonte de

cálcio bio-construído e totalmente absorvidos de imediato, tanto o cálcio quanto os

outros elementos existentes ao contrário das outras fontes similares que são

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minerais e estão na forma de cristais dificultando a liberação e absorção dos

nutrientes pelo beneficiário. (DIAS, 2001).

A Lithothamnium é uma alga marinha calcárea encontrada em todos os mares

do mundo. Ao absorverem os minerais do ambiente, elas transformam os

componentes químicos em compostos de fácil absorção pelo nosso organismo. A

principal função desses minerais é a formação de enzimas, que funcionam como

catalizadores orgânicos nas trocas químicas das células.Processos degenerativos

como artrites, artroses, osteoporoses e consolidação de fraturas também podem ser

tratadas. A Lithothamnium pode inclusive auxiliar no controle do diabetes. (VINHAL,

2009)

2.4 Reparo Ósseo

O reparo de defeitos ósseos constituí um desafio hoje por possuir pouca

capacidade de regeneração. Diversos estudos vêem sendo realizados há anos, com

a intenção de adquirir novos conhecimentos, que possam auxiliar em cirurgias de

reconstrução, reparações ósseas guiadas, e implantes (ALMEIDA et al., 2000)

A consolidação óssea é um processo complexo responsável pela renovação

do osso ao longo da vida preservando a integridade mecânica do esqueleto

(KODAMA, 2003).

A consolidação óssea de uma lesão óssea está dividida em três fases: fase

inflamatória, fase de reparação e fase de remodelação, a duração de cada fase

depende de vários fatores associados à lesão como: fatores locais, condições de

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saúde do indivíduo, estado nutricional, suprimento vascular. (RUBIN; FARBER,

1999)

O reparo ósseo envolve várias fases, de eventos celulares que evoluem

desde agressão propriamente dita, formação do hematoma, inflamação, iniciação do

calo plástico, organização do calo e remodelação (CORNELL; LANE, 1992; VIEIRA,

1999).

Inicialmente após a lesão óssea, ocorre a formação de um hematoma que irá

modular e induzir as células necessárias para consolidação. (GUARNIERO et al.,

2007).

Logo após uma lesão óssea (fratura), um extenso coágulo sanguíneo é

formado nos tecidos subperiosteais e moles, assim como na cavidade medular

Após a agressão inicia-se a inflamação que dura até o aparecimento de

cartilagem e osso. (CORNELL; LANE, 1992).

No período de 48 horas o exudato do hematoma contém vários mediadores

inflamatórios, fatores de neoformação de vasos e de crescimento, liberados pelas

células de defesa. (SOUSA, 2003; CORNELL e LANE, 1992).

Em dois a cinco dias, a hemorragia forma um grande coágulo, que

necessariamente é reabsorvido para que a lesão possa cicatrizar. No final da

primeira semana, a maior parte do coágulo é organizada por invasão de vasos

sanguíneos e fibroso inicial, o osso inicial, invariavelmente trançado, também está

formado após sete dias, sendo este osso que corresponde a cicatriz. O tecido de

granulação contendo osso ou cartilagem é denominado e calo ósseo. Nesse período

as células inflamatórias agudas já se dissiparam. (RUBIN; FARBER, 1999)

As circulações medulares e periosteais proliferam muito, sendo fundamentais

para formação do calo ósseo. (SOUSA, 2003). .

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Três semanas após a indução ocorre o estágio de formação do calo ósseo, o

local da lesão torna-se altamente celular com aumento da vascularização.

(CORNELL; LANE, 1992).

A fase de reparo da consolidação da lesão caracteriza-se pela formação de

um calo de cartilagem e de osso trançado próximo ao local da lesão. As bordas

entalhadas do córtex original foram remodeladas e destruídas por osteoclastos. O

espaço medular foi revascularizado e contem osso traçado reativo, assim como a

área periostal. Na fase de remodelação, durante a qual o córtex é revitalizado, o

osso reativo pode ser lamelar ou trançado. O osso novo é organizado ao longo das

linhas de estresse e das forças mecânicas. É mantida extensa atividade celular

osteoclástica e osteoblástica. (RUBIN; FABER, 1999)

No início do processo de cicatrização, a formação de cartilagem predomina, e

glicosaminoglicanos (mucopolissacarídeos) são encontrados em elevadas

concentrações, seguido por um aumento gradual da concentração de colágeno, com

acúmulo de cristais de cálcio de hidroxiapatita aparecendo já na terceira fase, onde

a formação óssea já é mais evidente (GUARNIERO et. al., 2007).

Na fase de cicatrização, o osso vai ganhando quantidades de uma massa

fusiforme. No meio da fase reparativa, começa a fase de remodelação e da

reabsorção de porções desnecessárias desse calo, bem como a fixação da

trabécula óssea ao longo das linhas de estresse. O módulo celular que controla o

remodelamento através reabsorção, é composto por osteoclastos, que primeiro

reabsorvem o osso, seguido por osteoblastos, que estabelecem novos sistemas

Haversianos (ARISAWA et al., 2000).

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O resultado final da cicatrização é uma remodelação do osso que, se não tiver

retornado à sua forma original, pelo menos estará modificado para que possa melhor

desempenhar a sua função exigida. (CRUESS; DUMONT, 1985).

Para que não ocorram distúrbios na mineralização, existem requisitos básicos,

como uma concentração adequada de íons cálcio e fosfato, presença da matriz a ser

calcificada, agente de nucleação e controle de agentes reguladores (promotores e

inibidores). Além destes, a formação óssea depende de dois pré-requisitos

indispensáveis: suporte sangüíneo amplo e suporte mecânico. Tendo em vista o

interesse pela reparação óssea é necessário estabelecer, através de cortes

histológicos, como se processa a neoformação óssea em defeitos semelhantes

aqueles realizados em procedimentos cirúrgicos (ALMEIDA et al., 2000).

A cicatrização tem como objetivo restaurar a continuidade das margens da

ferida, restabelecendo as características morfológicas e funcionais do órgão ou

tecido afetado. No processo de reparo, as células progenitoras indiferenciadas tem

papel fundamental. Elas determinam uma série de eventos para restaurar o dano.

(SIQUEIRA JR.; DANTAS, 2000)

Juntamente ao comportamento mecânico excelente, o osso revela potencial

único para regeneração, sendo capaz de reparação de fraturas ósseas sem que seja

observada qualquer cicatriz. (BUSER, 1994).

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3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Local da pesquisa

Laboratório de pesquisa do Curso de Odontologia, Centro de Ciências

da Saúde, Campus Itajaí.

3.2 Animais

Foram utilizados 12 ratos Norvergicus albinnus, machos, adultos com idade

entre 3 e 4 meses e peso médio de 315 gramas. Os animais foram obtidos junto ao

biotério da UNIVALI (Universidade do Vale do Itajaí), acondicionados em gaiolas e

mantidos com água e ração ad libitum.

3.3 Substância Usada

Foram utilizados aproximadamente 1,0 grama de Lithothamnium, da marca

comercial ARKOCAPSULES®, produzido por Arkopharma Beluz s.a.

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Fotografia 1: Lithothamnium calcareum

3.4 Procedimentos

Os animais foram submetidos a uma perfuração em ambas as pernas

traseiras, a perna esquerda recebeu soro fisiológico (grupo controle) e a perna

direita recebeu o Lithothamnium (grupo experimental).

3.4.1 Procedimento cirúrgico

Os ratos foram anestesiados com ketamina 8mg/kg/peso e xylazina

10mg/kg/peso, mediante injeção intramuscular.

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Fotografia 2: Anestésico Ketamina 10% e

relaxante muscular Cloridrato de xylazina 2% .

Com o término do procedimento anestésico, os animais foram posicionados

na mesa cirúrgica em decúbito dorsal. As pernas traseiras sofreram tricotomia e anti-

sepsia com povidine - iodine tópico (Polivinil Pirrolidona-PVPI).

Fotografia 3: animal posicionado em decúbito dorsal,

as pernas sofreram a tricotomia para futura incisão.

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Os animais foram submetidos à uma incisão cirúrgica longitudinal com lâmina

de bisturi número 15 na porção proximal da tíbia de ambas as pernas. A divulsão

tecidual foi realizada até expor a parte de interesse da tíbia.

Fotografia 4: Incisão com lâmina de bisturi n° 15.

Após este procedimento foi realizado a osteotomia, com broca esférica

número 6 em baixa rotação sob irrigação com soro fisiológico. A perfuração se

estendeu até a completa inserção da parte ativa da broca, o que permitirá acesso à

cavidade medular.

Após o preenchimento da loja óssea, os planos foram suturados com fio de

seda 4-0 e foi feita a anti-sepsia final com PVPI – tópico.

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Fotografia 5: Sutura dos planos com fio de seda 4.0.

Os animais foram sacrificados após 15 dias por inalação de éter. As pernas

traseiras foram retiradas e dissecadas. As tíbias foram colocadas em solução de

formol a 10% durante 24 horas e descalcificadas com ácido fórmico a 5% durante 21

dias. Após foram desidratados em soluções de álcool etílico 100%, diafanizados em

xilol antes de serem incluídas em parafina. Em micrótomo foram obtidos cortes

seriados de 7µm de espessura que foram colocados em lâminas de vidro para

microscopia, e submetidos à coloração de hematoxilina e eosina (HE). Em seguida,

foram cobertos com uma lamínula e fixados com resina. Os cortes foram

fotografados com auxílio de fotomicroscópio (Olympus PM-20).

3.5 Análises Microscópica

A região mais central de cada lesão foi analisada ao microscópio óptico com

um reticulo de 100 quadrantes acoplado, para determinar a porcentagem de área de

lesão tecidual (necrose, exsudato e coágulo) e osteogênese em aumento de 100

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vezes. As médias das leituras obtidas em cada grupo foram determinadas e

expressas graficamente.

3.6 Análise estatística

As médias obtidas de cada grupo foram obtidas através do teste de Tukey,

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4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

O reparo de defeitos ósseos constituí um desafio hoje por possuir pouca

capacidade de regeneração. Diversos estudos vêem sendo realizados há anos, com

a intenção de adquirir novos conhecimentos, que possam auxiliar em cirurgias de

reconstrução, reparações ósseas guiadas, e implantes (ALMEIDA et al., 2000)

Os resultados desta pesquisa indicam que o material Lithothamnium

calcareum é aceito pelos tecidos orgânicos animais e que mesmo de forma

moderada, aumentou a osteogênese. A biocompatibilidade do produto também foi

determinada pela ausência de áreas de reação inflamatória aguda persistente após

15 dias de reparo ósseo. A análise macroscópica demonstra que todas as lesões

provocadas nos ossos foram semelhantes entre si. Nem nas lesões do grupo

controle quanto do grupo tratado com a medicação foi observado presença de

exsudação e todas as lojas ósseas apresentavam diâmetro equivalente (fig. 1 e 2).

Figura 1 – Aspecto macroscópico da lesão preenchida

com Lithothamnium Calcareum no grupo experimental.

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Figura 2 – Aspecto macroscópico da lesão preenchida com soro fisiológico no grupo controle.

A análise histológica revela que ocorre crescimento ósseo nas lesões que

receberam a alga lithothamnium calcareum, indicando compatibilidade biológica do

produto utilizado. Esta neoformação óssea não é muito superior a osteogênese

induzida de forma natural, observada pelas lesões que receberam soro fisiológico.

Uma proporção de aproximadamente 60% de crescimento ósseo foi mensurado nas

lesões tratadas com medicamento, e de 40% nas lesões controle (gráfico 1).

Gráfico 1 – Porcentagem de osteogênese nas lojas

ósseas tratadas com Lithothamnium calcareum e soro

fisiológico.

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Nas fotomicrografias dos cortes histológicos observa-se que nas lojas ósseas

tratadas com a alga não ocorre presença de células inflamatórias ou exsudação ou

mesmo áreas de necrose, reforçando a idéia da histocompatibilidade do tecido

ósseo ao material enxertado. Nas mesmas fotomicrografias é possível observar a

presença de tecido de granulação intercalando as áreas de osteogênese em todas

as lesões ósseas, e em ambos os grupos verifica-se a presença de algumas lesões

com mais osteogênese e menor área de tecido de granulação (fig. 3 e 4).

Figura 3 – Fotomicrografia da loja óssea com material

Lithothamnium calcareum, maior grau de osteogênese (O)

invadindo a medula óssea (MO), cortical óssea (CO).

Figura 4 - Fotomicrografia da loja óssea com soro

fisiológico, menor grau de osteogênese (O).

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Também de forma inversa, há algumas lesões com mais áreas de osso ainda

a serem formadas (fig. 5 e 6).

Figura 5 - Fotomicrografia da loja óssea com

Lithothamnium Calcareum observar o grau de osteogênese (O).

Figura 6 - Fotomicrografia da loja óssea com soro

fisiológico, observar o grau de osteogênese (O).

Sabe-se que a formação do osso passa por uma fase inicial de formação de

tecido de granulação até amadurecimento em tecido ósseo mineralizado. Rubin e

Faber (1999) destacam que a consolidação óssea de uma lesão óssea está dividida

em três fases: fase inflamatória, fase de reparação e fase de remodelação. Arisawa

et al. (2000) relata que na fase de cicatrização, o osso vai ganhando quantidades de

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uma massa fusiforme. No meio da fase reparativa, começa a fase de remodelação e

da reabsorção de porções desnecessárias desse calo, bem como a fixação da

trabécula óssea ao longo das linhas de estresse. O fato das lesões tratadas com

Lithothamnium calcareum não terem apresentado áreas de lesão tecisual e de terem

induzido osteogênese, faz com que o material aplicado neste experimento possa ser

utilizado como enxerto em implantes ósseos.

Muitos estudos têm sido feito em busca de materiais orgânicos biocompatíveis

e que possam ser utilizados nos implantes e enxertos ósseos, com diversas

indicações. Sciadini et al. (1997) revela que nas últimas décadas os materiais de

preenchimento têm recebido grande atenção, prováveis substitutos para enxertos

ósseos, devido a sua biocompatibilidade, bioatividade e por fornecerem uma

estrutura de suporte de osteocondução, contendo um alto conteúdo de cálcio e

fósforo, essenciais para a neoformação do tecido ósseo. O fato deste material que já

está sendo amplamente comercializado e indicado para diversas situações clínicas

como osteoporose e gastrite. Jamili (2008) indica fortemente o uso dessa alga, pois

não existe reforço imunológico sem minerais, os macro e micronutrientes do

lithothamnium se complementam de forma harmoniosa e natural, na proporção

idêntica ao corpo humano, facilitando assim sua assimilação, eles são mais

importantes que carboidratos e vitaminas. As informações científicas a respeito

de seu efeito são muito escassas, motivando este estudo.

A análise histológica deste experimento também revela o crescimento ósseo

invadindo a medular de forma mais pronunciada no grupo tratado com a medicação.

Nas lojas ósseas tratadas com salinas observa-se maior proporção de osso imaturo

comparadas com as lojas tratadas com o material. (Fig.7 e 8)

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Figura 7 – Fotomicrografia da loja óssea tratada com

Lithothamnium calcareum.

Figura 8 – Fotomicrografia da loja óssea tratada com

soro fisiológico , maior proporção de osso imaturo (OI),

De acordo com Rubin e Farber (1999) a fase de reparo da consolidação da

lesão caracteriza-se pela formação de um calo de cartilagem e de osso trançado

próximo ao local da lesão. As bordas entalhadas do córtex original foram

remodeladas e destruídas por osteoclastos. O espaço medular foi revascularizado e

contem osso traçado reativo, assim como a área periostal. Na fase de remodelação,

durante a qual o córtex é revitalizado, o osso reativo pode ser lamelar ou trançado.

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O osso novo é organizado ao longo das linhas de estresse e das forças mecânicas.

É mantida extensa atividade celular osteoclástica e osteoblástica.

Com o avanço das técnicas de ósseo reparação utilizadas na odontologia e

medicina, cada dia torna-se mais importante a pesquisa de materiais que possam

beneficiar a reabilitação do pacientes que necessitam destas terapias. A tentativa de

impedir a diminuição maciça de massa óssea como a necessidade de implantar

materiais que possam estimular a produção de osso beneficia a população de uma

maneira em geral. Os produtos extraídos desta alga, cuja constituição segundo Dias

(2001) são compostas basicamente por carbonato de cálcio e magnésio contendo

ainda mais de 20 oligoelementos, presentes em quantidades variáveis, tais como Fe,

Mn, B, Ni, Cu, Zn, Mo, Se e Sr. A alga é colhida e comercializada em larga escala,

são indicados no combate de várias doenças agravadas pela falta de nutrição

mineral. Vinhal (2008) publicou que as algas ao absorverem os minerais do

ambiente, transformam os componentes químicos em compostos de fácil absorção

pelo nosso organismo. A principal função desses minerais é a formação de enzimas,

que funcionam como catalizadores orgânicos nas trocas químicas das

células.Processos degenerativos como artrites, artroses, osteoporoses e

consolidação de fraturas também podem ser tratadas. A Lithothamnium pode

inclusive auxiliar no controle do diabetes. Apesar de Lidgren (2003) informar que os

enxertos derivados de animais (xenógenos) como o osso bovino liofilizado e aqueles

obtidos de corais marítimos e transformados em carbonato de cálcio apresentaram

como desvantagens uma força mecânica fraca, a impossibilidade de predição da

estrutura resultante dos seus empregos, além de que existia o risco de transmissão

de infecções.

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Os resultados deste estudo contribuem para o registro científico, atualmente

ainda tão reduzido comparado ao grau de comercialização do produto, das

propriedades biológicas da alga litothaminum calcarium quando enxertada em tecido

ósseo.

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5 CONCLUSÕES

A alga litothaminum calcarium é biocompatível aos tecidos ósseos porque:

- não ampliou a área de lesão tecidual

- não causou rejeição tecidual quando enxertada em lesões ósseas.

- aumentou a quantidade de osso neoformado quando comparado ao grupo controle.

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