Healing Characterization of Surgically Induced Core Lesions of the Equine Superficial Digital Flexor Tendon

Abstract

Tendon pathologies are among the most common musculoskeletal disorders in horses. Some tendons are more prone to injury than others, and the superficial digital flexor tendon (SDFT) is one of the most commonly affected structures. After damage the tendon repairs by forming disorganized scar tissue that is of inferior functional quality, leading to high re-injury rates. Many of the currently available treatment modalities cannot significantly reduce this high recurrence rate, urging a continuing quest for improved therapies. Autologous Conditioned Plasma ® (ACP) has been described in the literature as a leukocyte-reduced platelet concentrate. This blood product has been used in equines and humans for the treatment of tendon and ligament injuries. It has been recently claimed that this preparation might be superior improving tendon healing than other platelet concentrates. However, the effect of this therapeutical approach on tendon healing is unknown. Therefore the first objective of this study was to evaluate the effects of intra-lesional treatment of tendon injuries with ACP. Additionally, even though equine multi- limb tendinopathy models have been previously reported, it is unknown if fore- and hindlimb tendon healing behave similarly. Therefore, the second aim of this study was to compare the healing process of surgically induced, placebo treated, SDFT core lesions of fore- and hindlimbs in horses. Tendon core lesions were surgically induced in the SDFT of both fore- and hindlimbs in eight healthy horses. At days 7 and 15 after lesion induction, one randomly assigned fore- and hindlimb was treated with ACP and the contralateral one with placebo. Tendon healing was monitored clinically and using plain and color Doppler ultrasonography (CDU). After 24 weeks, the tendons were harvested for the evaluation of biochemical, biomechanical and histological parameters. Twenty-three weeks after treatment, the ACP treated tendons presented a significantly lower concentration of glycosaminoglycans (GAGs) (p=0.05) when compared to placebo. Twenty-four weeks post-surgery, forelimb SDFT lesions presented a significantly higher CDU vascularization score (p=0.02) and GAGs concentration (p=0.04) and a significantly lower hydroxylysylpyridinoline (HP) content (p=0.03) when compared to the hindlimbs. In conclusion, our results indicate that 2 intra-tendinous ACP treatments, without anticoagulant, during the proliferative phase of healing, in surgically induced tendon core lesions, have a limited effect on tendon healing, when comparing ultrasonographic, biochemical, biomechanical and histological parameters with the control treatment. Nevertheless, the significant decrease of sulphated GAGs in the ACP treated tendons can be interpreted as a possible, but apparently limited, beneficial effect on tendon healing. Long-term placebo controlled clinical trials with a more horses are warranted to determine if this effect is clinically significant. Moreover, our results suggest that fore- and hindlimb SDFT surgically induced lesions exhibit significant differences in several important parameters of tendon healing 24 weeks post-surgery. These differences create significant challenges in using all 4 limbs and accurately interpreting the results that one might generate. Therefore these findings do not support the use of four limb models for study of tendon injury, until the reasons for these differences are much better understood.

Die Verletzung der oberflächlichen Beugesehne, ist eine häufige Erkrankung des Bewegungsapparates beim Pferd. Nach einer Läsion werden die Sehnen in der Regel durch unorganisierte Bildung von Narbengewebe repariert. Die reparierten Strukturen zeigen eine reduzierte funktionale Qualität, was zu einer hohen Wiederverletzungsrate führt. Viele der derzeit verfügbaren Behandlungsmethoden können diese hohe Rezidivrate nicht reduzieren, was weiterhin der Suche nach verbesserten Therapien vorantreibt. Leukozytenreduzierte Thrombozytenkonzentrate wurden zur Behandlung von Sehnen- und Bänderverletzungen bei Pferd und Mensch verwendet. Jüngste Studien haben behauptet, dass diese Therapieform die Sehnenheilung effektiver als andere Thrombozytenkonzentrate fördern könnte. Allerdings ist die Wirkung dieses Therapieansatzes auf die Sehnenheilung unbekannt. Daher war das erste Ziel dieser Studie, die Auswirkungen der intraläsionalen Behandlung von Sehnenverletzungen mit Autologous Conditioned Plasma ® (ACP) zu bewerten. Das zweite Ziel dieser Studie war es den Heilungsprozess von chirurgisch induzierten, Placebo behandelten „Core Lesions“ der oberflächlichen Beugesehne (OBS) zwischen Vorder- und Hintergliedmaße zu vergleichen. Bei acht gesunden Pferden wurden in der OBS beider Vorder- und Hintergliedmaßen, standarisierte chirurgische Läsionen gesetzt. An den Tagen 7 und 15 nach Induktion der Läsion wurde an je einer Vorder- und Hintergliedmaße unter Ultraschalkontrolle ACP intraläsional injiziert. Die jeweilige kontralaterale Gliedmaße wurde mit steriler Kochsalzlösung behandelt. Der Verlauf der Sehnenheilung wurde klinisch und mit Graustufen- und Farbdopplersonographie kontrolliert. Nach 24 Wochen wurden die Pferde euthanasiert und die Sehnenproben für die biochemischen, biomechanischen und histologischen Untersuchung entnommen. Dreiundzwanzig Wochen nach der Behandlung präsentierten die ACP behandelten Sehnen eine deutlich geringere Konzentration von Glykosaminoglykanen (GAG) (p = 0.05) im Vergleich zur Placebogruppe. Vierundzwanzig Wochen post-OP zeigten die OBS-Läsionen der Vordergliedmaßen einen signifikant höheren Farbdoppler Vaskularisierungs Score (p = 0.02), eine signifikant höhere Konzentration von GAG (p = 0.04) und einen signifikant niedrigeren Hydroxylysylpyridinoline (HP) Gehalt (p=0.03). Bei der Sehnenheilung von chirurgisch induzierten „Core Lesions“ der OBS könnten nach zweimaliger intraläsionalen Behandlung mit ACP, während der Proliferationsphase, wenige signifikante Unterschiede festgestellt werden, wenn ultrasonographische, biochemische, biomechanische und histologische Parameter mit der Placebogruppe verglichen wurden. Die signifikante Verringerung des GAG-Gehaltes bei ACPbehandelten OBS, spricht für einen positiven, aber wahrscheinlich nur geringen, Effekt in der Sehnenheilung. Langfristige Placebo-kontrollierte klinische Studien mit einer höheren Anzahl von Pferde sind notwendig, um diesen Effekt zu bestätigen. Unsere Ergebnisse zeigen auch, dass es Unterschiede bei wichtigen Parametern der Sehnenheilung in den ersten 24 Wochen nach Defektsetzung gibt, wenn die OBS der Vorder- und Hintergliedmaße miteinander verglichen sind. Diese Unterschiede beeinträchtigen die Interpretation der Ergebnisse erheblich, wenn alle vier Gliedmaßen verwendet werden. Unsere Ergebnisse können die Verwendung eines Viergliedmaßen-Sehnenmodells zur Erforschung des Heilungsverlaufes von Sehnenverletzungen nicht empfehlen, solange die Gründe für diese Unterschiede nicht geklärt sind.