A pilot study of circulating levels of TGF-β1 and TGF-β2 as biomarkers of bone healing in patients with non-hypertrophic pseudoarthrosis of long bones

Abstract

Background Pseudoarthrosis or non-union is a complication with an incidence of 5–10% of bone fractures, most frequently located in the diaphysis of long bones. The management of this complication is addressed by means of complex surgical procedures and is a concern for orthopaedic and trauma surgeons nowadays. The use of biomarkers for diagnosing patients at risk of non-union would help us to establish special measures for early corrective treatment. Methods Prospective exploratory pilot study with a cohort of 20 patients diagnosed of non-hypertrophic pseudoarthrosis of long bones who were treated surgically with either autologous bone graft or a Tissue Engineering Product composed of bone marrow-derived Mesenchymal Stromal Cells. Patients were followed for 12 months and plasma blood samples were obtained to determine circulating levels of Transforming Growth Factor Beta 1 and Beta 2 (TGF-β1 and TGF-β2, respectively) at inclusion, and at 1 week, 2 weeks, and months 1, 2, 3, 6 and 12 after surgery. Radiological bone healing was evaluated by the Tomographic Union Score (TUS). Results Basal levels of TGF-β1 and TGF-β2 were determined in the twenty patients (26,702 ± 14,537 pg/mL and 307.8 ± 83.1 pg/mL, respectively). Three of them withdrew from the study, so complete follow-up was conducted on 17 patients (9 successfully healed vs. 8 that did not heal). Statistically significant differences between the bone healing group and the non-union group were found at month 12 for both TGF-β1 ( p = 0.005) and TGF-β2 ( p = 0.02). Conclusions TGF-β1 and TGF-β2 are biomarkers that correlate with clinical evidence of bone regeneration and may be used to monitor patients, although early predictive value after intervention needs to be further studied in combination with other molecules.

Effects of DNA methylation and its application in inflammatory bowel disease (Review)

“…Similarly, urine TGF-β1 has been identified as a possible marker of early kidney damage in sickle cell disease ( 143 ). Additionally, TGF-β1 is a potential biomarker for bone non-union ( 144 ). These findings provide further evidence of the use of TGF-β1 a biomarker for several conditions, including IBD.…”

Цитокіни Та Матриксноклітинні Білки Крові Щурів Різного Віку Після Заповнення Дефекту В Метафізі Стегнової Кістки Алогенними Кістковими Імплантатами

“…При дослідженні виявлено, що в усі терміни експерименту як у 3-місячних, так і у 12-місячних дослідних щурів із алоімплантатами, у сироватці крові було знайдено більшу кількість ТФР-β та остеокальцину, які є позитивними маркерами формування нової кісткової тканини, ніж таке у аналогічних щурів із незаповненим дефектом, зокрема, як вказано у D. Chaverri та ін. (2022) [3]. Це супроводжувалося меншою кількістю остеопонтину, який, за даними літератури, може за рахунок своєї хімічної структури гальмувати кальцифікацію кісткової тканини на кінцевих етапах її ремоделінгу, що збігається з даними J. Aragoneses та ін.…”

“…Трансформуючі фактори росту-β являють собою поліпептиди, що секретуються, і в основному зберігаються у вигляді латентного комплексу в позаклітинному матриксі й існують принаймні в трьох ізоформах: TGF-β1, TGF-β2 і TGF-β3. У тому числі TGF-β1 є найпоширенішим чинником зростання кісток людини, TGF-β1 є індуктором проліферації остеобластів, диференціювання мезенхімальних стовбурових клітин дорослої людини з кісткового мозку, а надлишкова експресія TGF-β1 посилює хондрогенне диференціювання та проліферацію стовбурових клітин людини [3].…”