The Interaction of BMP2‐Induced Defect Healing in Rat and Fixator Stiffness Modulates Matrix Alignment and Contraction
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Successful fracture healing requires a tight interplay between mechanical and biological cues. In vitro studies illustrated that mechanical loading modulates bone morphogenetic protein (BMP) signaling. However, in the early phases of large bone defect regeneration in vivo, the underlying mechanisms leading to this mechanosensation remained unknown. We investigated the interaction of BMP2 stimulation and mechanical boundary conditions in a rat critical‐sized femoral defect model (5 mm) stabilized with three distinctly different external fixator stiffness. Defects were treated with 5 μg rhBMP2 loaded on an absorbable collagen sponge. Early matrix alignment was monitored by second‐harmonic generation imaging. Bony bridging of defects and successive healing was monitored by histology at day 7 and day 14 as well as in vivo microCT at days 10, 21, and 42 post‐operation. Femora harvested at day 42 were characterized mechanically assessing torsional load to failure ex vivo. At tissue level, differences between groups were visible at day 14 with manifest bone formation in the microCT. Histologically, we observed prolonged chondrogenesis upon flexible fixation, whereas osteogenesis started earlier after rigid and semirigid fixation. At later time points, there was a boost of bone tissue formation upon flexible fixation, whereas other groups already displayed signs of tissue maturation. Based on gene expression profiling, we analyzed the mechanobiological interplay. Already at day 3, these analyses revealed differences in expression pattern, specifically of genes involved in extracellular matrix formation. Gene regulation correlating with fixator stiffness was pronounced at day 7 comprising genes related to immunological processes and cellular contraction. The influence of loading on matrix contraction was further investigated and confirmed in a 3D bioreactor. Taken together, we demonstrate an early onset of mechanical conditions influencing BMP2‐induced defect healing and shed light on gene regulatory networks associated with extracellular matrix organization and contraction that seemed to directly impact healing outcomes. © 2018 The Authors. JBMR Plus is published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of the American Society for Bone and Mineral Research.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».