Dołącz do czytelników
Brak wyników

Z praktyki ortopedy

19 lipca 2018

NR 10 (Maj 2018)

Zastosowanie komórek macierzystych w ortopedii

0 296

Mezenchymalne komórki macierzyste zyskały zainteresowanie w dziedzinie terapii ortopedycznej ze względu na ich potencjał regeneracji. Nowa koncepcja komórek macierzystych przedstawia je jako perycyty, które są dostępne jako komórki okołonaczyniowe występujące we wszystkich tkankach ludzkiego organizmu. Aspirat uzyskany z tkanki tłuszczowej składa się z większej liczby komórek niż jednej komórki pochodzącej ze szpiku kostnego. Jest on łatwy do pozyskania, ma możliwości rekonstrukcji i jest łatwy w stosowaniu.

Regeneracyjny potencjał komórek macierzystych ma zastosowanie w leczeniu ubytków chrząstki ogniskowej, choroby zwyrodnieniowej stawów, urazów łąkotki, zapalenia ścięgna, operacjach rekonstrukcyjnych i urazów mięśniowych.

W artykule wyjaśniona zostanie metoda pozyskiwania komórek pochodzących z tkanki tłuszczowej, ich przygotowanie i podawanie w przypadkach patologii stawów. Przedstawione zostaną także uzyskane wyniki.

Autorzy starali się zebrać najbardziej aktualne informacje dotyczące komórek z potencjałem do leczenia zmian strukturalnych w leczeniu ortopedycznym. Bezwzględnie wyniki te będą musiały wytrzymać próbę czasu, a badania muszą być prowadzone nadal.

Od pewnego czasu mezenchymalne komórki macierzyste (mesenchymal stem cells – MSC) zyskują zainteresowanie w kontekście ich potencjalnych zastosowań w leczeniu zaburzeń układu mięśniowo-szkieletowego. Mezenchymalne komórki macierzyste są zdolne do różnicowania się w jednym z kilku mezenchymalnych fenotypów, jak osteoblasty, chondrocyty, miocyty, komórki zrębu szpiku kostnego, ścięgna, fibroblasty więzadeł i adipocyty (Caplan 1991, 2005, 2007, Zuk 2001). Z powodu względnej łatwości ich pozyskiwania i podawania w porównaniu do alternatywnego leczenia chirurgicznego (lub w połączeniu z leczeniem chirurgicznym) oferują one atrakcyjną opcję terapeutyczną zarówno dla lekarzy, jak i pacjentów oraz znajdują szerszą gamę zastosowań ortopedycznych. Według najnowszego myślenia o fizjologii mezenchymalnych komórek macierzystych komórki te są perycytami, czyli komórkami okołonaczyniowymi, które są aktywowane w odpowiedzi na uraz lub miejscowe zapalenie i służą naprawieniu uszkodzenia przy użyciu różnego rodzaju czynników chemotaktycznych (Caplan i Correa 2011). Te wydzielane czynniki bioaktywne tłumią lokalny układ odpornościowy, hamują zwłóknienie (powstawanie blizn) i apoptozę, wzmagają angiogenezę i stymulują mitozę oraz różnicowanie komórek naprawczych wewnątrz tkanek lub komórek macierzystych (Caplan i Dennis 2006). Podaje się, że perycyt uwalnia się z położenia na przewodzie naczyniowym w przypadku urazu ogniskowego i jako taki działa jako immunomodulująca i troficzna MSC (Caplan 2008). Immunomodulacja wywołana MSC wyłącza nadzór komórek T w obszarze z urazem i blokuje reakcje autoimmunologiczne. Jej działanie troficzne ogranicza pole uszkodzenia w ten sposób, że blizny nie występują i swoiste tkankowo komórki prekursorowe zastępują komórki wymarłe.

Zgodnie z tym rozumieniem roli perycytów wydaje się logicznie, że proces terapeutyczny może opierać się na takim naturalnym, łatwo dostępnym źródle regeneracji ciała. W tym celu komórki mogą być pobierane, skraplane i podawane w dużej ilości na obszarze z urazem, aby stymulować otaczającą tkankę do leczenia.

Obecnie zastosowanie komórek macierzystych w ortopedii koncentruje się przede wszystkim na leczeniu wad chrząstek (w tym tych związanych z chorobą zwyrodnieniową), urazów łąkotki, przewlekłych zapaleń ścięgien i na przyspieszaniu gojenia się mięśni urazów u sportowców (Atesok i in. 2015, Laprade i in., 2016). Istotna i najbardziej interesująca część badań została poświęcona zgłębianiu nieinwazyjnego, interwencyjnego zastosowania tych komórek.

Uprzednio najczęściej stosowanym źródłem MSC był szpik kostny. Zgodnie z nową koncepcją, gdy MSC stanowią perycyty z naczyń włosowatych, to MSC mogą być pobierane praktycznie z każdej tkanki. Biorąc jednak pod uwagę łatwość pobierania, minimalną inwazyjność, jak również wysokie stężenie komórek – tkanka tłuszczowa wydaje się optymalnym źródłem MSC. Badania wykazały, że 1 g tkanki tłuszczowej może dostarczyć ok. 5000 komórek macierzystych, co stanowi 500 razy więcej komórek, jakie można otrzymać ze szpiku kostnego (Salem i Thiemermann 2010).

Jednym z ważnych pytań, jakie należy postawić w tym kontekście, jest to, czy zastosowanie komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej poprzez wstrzyknięcie ich w miejscu docelowym wpływa na jakość podawanych komórek. Właściwie nie odnotowano żadnych statystycznie istotnych różnic w odniesieniu do liczby, żywotności i aktywności metabolicznej komórek podawanych w porównaniu do grupy kontrolnej, co potwierdza, że wstrzykiwanie jest bezpieczną metodą do zastosowania w terapii komórkowej (Onishi K. i in. 2016).

W odniesieniu do wpływu podawania komórek macierzystych do stawów na gojenie uszkodzeń chrząstki stawowej, badania naukowe skoncentrowane są głównie na stawie kolanowym (Filardo i in. 2013, Girolamo i in. 2016, Nakamura i in. 2009, Koga i in. 2009). W literaturze spotyka się dwa ogólne sposoby podawania komórek macierzystych. Komórki macierzyste mogą być dostarczane bezpośrednio do stawu bez wcześniejszego przygotowania uszkodzonego obszaru (układowej choroby zwyrodnieniowej) lub takie podawanie może być poprzedzone przez opracowanie chirurgiczne ogniskowej wady chrząstki (artroskopia), ewentualnie z dodatkowym zastosowaniem kleju tkankowego jako szczeliwa lub nośnika (Kim i in. 2015). Yong-Gon Koh i wsp. (2015) leczyli grupę pacjentów w wieku powyżej 65 lat, podając pojedynczą aplikację komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej po uprzednim czyszczeniu artroskopowym. Stwierdzono poprawę wszystkich wyników klinicznych (KOOS VAS) i opóźnienie postępu zmian w ocenie radiograficznej według schematu Kellgrena-Lawrence’a oraz poprawę jakości chrząstki podczas ponownej artroskopii. Freitag i wsp. (2015) rozpoczęli badania kliniczne mające na celu analizę wpływu wstrzykiwań komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej na ogniskowe ubytki w kolanowych kłykciach udowych. W tym celu przeprowadzono mikrozłamania w grupie badanej i grupie kontrolnej. Grupa badana otrzymała iniekcję mezenchymalnych komórek macierzystych po operacji. Wstępne wyniki są obiecujące, bowiem zaobserwowano statystycznie istotne różnice. Yong-Gon Koh i wsp. (2013) zaproponowali ciekawe rozwiązanie, mianowicie dokonali biopsji ciała tłuszczowego podrzepkowego (choroba Hoffy) pacjentów w celu uzyskania komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej, jakie są identyczne z miejscem ich późniejszego zastosowania. Komórki pobrano podczas standardowej artroskopii. Izolowane komórki w połączeniu z bogatopłytkowym osoczem następnie podawano do stawu kolanowego. Wyniki kliniczne oceniano za pomocą systemów oceniania Lysholma, WOMAC i SAS i odnotowano znaczącą ogólną poprawę.

Zastosowanie komórek macierzystych w chirurgii rekonstrukcji stawów w celu przyspieszenia gojenia i zamocowania implantu staje się coraz bardziej popularne w praktyce klinicznej.
Kosaka i wsp. (2016) badali rekonstrukcję więzadła krzyżowego przedniego w modelu królika, gdzie półścięgnisty przeszczep ścięgna pokryto klejem fibrynowym wzmocnionym komórkami macierzystymi pochodzącymi z tkanki tłuszczowej. Obie grupy królików w badaniu poddano rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego, a w grupie kontrolnej implant pokryto tylko klejem fibrynowym. Porównanie grup obejmowało kierunkowość włókien kolagenu, wytrzymałości przeszczepu na rozciąganie oraz jakość włókien Sharpeya, które są oznaczeniami umocowania implantu. Wszystkie te parametry były wyższe w grupie, która otrzymała komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej. Kouroupis i wsp. (2016) badali morfologię i biomechanikę implantu opracowanego z wykorzystaniem bioinżynierii. W tym badaniu pobrano ludzkie komórki macierzyste pochodzące z tkanki tłuszczowej, które następnie hodowano przez 21 dni na materiale biologicznym zaprojektowanym w taki sposób, by pasmo ścięgniste wyłoniło się
pomiędzy dwoma końcami indukowanymi do różnicowania w kierunku kości. Modele przedniego więzadła krzyżowego stworzone w ten sposób wszczepiono u świń. Wnioski z badania potwierdzają, że stosowanie inżynierii biomedycznej i terapia komórkowa w leczeniu uszkodzeń więzadeł kolana jest rozwiązaniem do zastosowania w przyszłości. Zdaniem autorów to szczególne podejście jest dość kosztowne, skomplikowane i czasochłonne. Nowe techniki, które są bardziej opłacalne pod względem czasu i kosztu i które wykorzystują mechaniczne mikrorozdrobnienie lub frakcjonowanie tkanki tłuszczowej, są przedstawiane jako alternatywne podejście w dalszej części niniejszego artykułu.

Przewlekłe zapalenie ścięgien stanowi klinicznie istotne wyzwanie, które często dotyka sportowców. Badanie przeprowadz...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów.

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 4 wydaia czasopisma "Praktyczna Ortopedia i Traumatologia"
  • Nielimitowany dostęp do całego archiwum czasopisma
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy