H χρήση του μυελού των οστών ως μόσχευμα στην ορθοπαιδική

Ευστάθιος Χρονόπουλος (Επιβλέπων) , Γεώργιος Λυρίτης, Ισμήνη Δοντά

H χρήση του μυελού των οστών ως μόσχευμα στην ορθοπαιδική

Ο οστίτης ιστός , δημιουργήθηκε κατά τη διάρκεια της εξέλιξης από μια βασική δομική πρωτεΐνη που διαφοροποιήθηκε σε διάφορους βαθμούς ελαστικότητας, σκληρότητας και αντοχής ανάλογα με τις περιβαλλοντολογικές επιδράσεις και λειτουργικές απαιτήσεις του ζωικού οργανισμού. Αυτή η πρωτεΐνη είναι το κολλαγόνο που διαφοροποιήθηκε έκτος από οστίτη ιστό σε δέρμα, βασική μεμβράνη και χόνδρο. Τα οστά συγκροτούν τον σκελετό, ο οποίος επιτρέπει την κινητικότητα του σπονδυλωτού ζώου, συμβάλλει στην ομοιοστασία του ασβεστίου προστατεύει τα σπλάχνα και περιέχει τον μυελό. Ο μυελός των οστών (bone marrow) είναι ρευστός ιστός που βρίσκεται στα οστά του σώματος και κυρίως στους σπονδύλους και τα πλατιά οστά του κρανίου, της λεκάνης και των πλευρών, και ακόμη στις επιφύσεις των μακρών οστών. Ο «ωχρός μυελός» και ο «ερυθρός μυελός» που περιγράφονταν στα παλαιά συγγράμματα δεν είναι τίποτε άλλο από το συνδετικολιπώδες στρώμα και το αιμοπαραγωγό μυελικό όργανο αντίστοιχα. Στον μυελό των οστών εδράζουν, τα αρχέγονα μεσεγχυματικά κύτταρα (mesenchymal stem cells – ΜSCs), επίσης γνωστά σαν μεσεγχυματικά στρωματικά κύτταρα (mesenchymal stromal cells).Τα κύτταρα αυτά χαρακτηρίστηκαν αρχικά από τον Friedenstein και τους συνεργάτες του, πριν από 30 και πλέον χρόνια.Τα MSCs είναι προγονικά κύτταρα, αδιαφοροποίητα, μη αιμοποιητικά που έχουν την ικανότητα διαφοροποίησης σε διάφορα κύτταρα συνδετικού ιστού, όπως ινοβλάστες, οστεοβλάστες, χονδροκύτταρα, κύτταρα τένοντα, λιποκύτταρα και κύτταρα λείων μυϊκών ινών. Τα οστικά μοσχεύματα χρησιμοποιούνται εδώ και αιώνες όπως αναφέρεται σε ιατρικές αναφορές .Η χρήση των οστικών μοσχευμάτων αυξάνει διαρκώς με αποτέλεσμα, ο οστίτης ιστός να αποτελεί τον συχνότερο μεταμοσχευόμενο ιστό στο ανθρώπινο σώμα μετά το αίμα.Τα αυτόλογα οστικά μοσχεύματα έχουν οστεογενετική (στρωματικά κύτταρα), οστεοεπαγωγική (αυξητικούς παράγοντες [BMPs – TGF-β]) και οστεοκαθοδηγητική δράση (υδροξυαπατίτη και κολλαγόνο). Η μορφή στην οποία είναι διαθέσιμα περιλαμβάνει:  Μυελό των οστών.  Σπογγώδη μοσχεύματα  Φλοιώδη μοσχεύματα • Αγγειούμενα • Μη αγγειούμενα Οι παρατηρήσεις του Goujon το 1869 σχετικά με την ικανότητα του αυτόλογου μυελού των οστών να προάγει την έκτοπη παραγωγή οστού, οδήγησε στο αρχικό ενδιαφέρον για τις πιθανές οστεογενετικές ικανότητες του μυελού των οστών.Ο Phimester εφάρμοσε στην κλινική πράξη τις παρατηρήσεις του Goujon για πρώτη φορά πριν από 60 έτη.Η χρήση αυτόλογου μοσχεύματος μυελού των οστών, προς διέγερση και στήριξη της σκελετικής αποκατάστασης, έχει καταστεί συνήθης στα πολυάριθμα προβλήματα σκελετικής αποκατάστασης. Η ικανότητα του μυελού των οστών να λειτουργεί ως οστικό μόσχευμα εξαρτάται από την παρουσία των MSCs. Έχουν την αξιοσημείωτη ιδιότητα να εποικίζουν την περιοχή του τραυματισμένου ιστού και να βοηθούν στην επούλωσή του είτε διαφοροποιούμενα σε κύτταρα του συγκεκριμένου ιστού, είτε δημιουργώντας συνθήκες που αυξάνουν την δράση των ενδογενών κυττάρων στην αποκατάσταση του ιστού. Επίσης έχουν την ικανότητα παραγωγής οστίτη ιστού in vivo και in vitro και μπορούν εκτενώς να αυξηθούν σε καλλιέργειες χωρίς να απωλέσουν το δυναμικό διαφοροποίησής τους.Η κλινική εφαρμογή των MSCs μετά από αναρρόφηση μυελού περιλαμβάνει την άμεση εφαρμογή στην πάσχουσα περιοχή, την ανάμειξη με κατάλληλο φορέα με σκοπό την ενίσχυση των οστεογεννητικών ιδιοτήτων του μοσχεύματος (composite graft) και τέλος την απομόνωση, in vitro πολλαπλασιασμό των κυττάρων και εφαρμογή σε δεύτερο χρόνο (tissue engineering). Η δράση και η αποτελεσματικότητα του αυτόλογου μυελού των οστών κατά την μεταμόσχευσή του φαίνεται να είναι άμεσα συνυφασμένη τόσο με τον απόλυτο αριθμό ,όσο και με τις συγκεντρώσεις των πρόδρομων κυττάρων που εμπεριέχονται σ’αυτόν. Ο αριθμός των αρχέγονων κυττάρων στο μυελό των οστών είναι περιορισμένος. Ο μυελός περιέχει αρχέγονα κύτταρα σε αναλογία της τάξεως του ενός ανά 50.000 εμπύρηνα κύτταρα.Μία αποτελεσματική μέθοδος, προς βελτίωση της οστεογένεσης, είναι η υποβολήτου μυελού των οστών σε φυγοκέντρηση-συμπύκνωση, αυξάνοντας με αυτόν το τρόπο τη συγκέντρωση και τον απόλυτο αριθμό των μεσεγχυματικών κυττάρων ενώ ταυτόχρονα μειώνεται ο εγχεόμενος όγκος.Εναλλακτικά, τα αρχέγονα κύτταρα μπορούν να απομονωθούν από το μυελό των οστών και το περιόστεο, να πολλαπλασιαστούν εκθετικά εκτός ζώντος οργανισμού (ex vivo) και να επιστραφούν στην περιοχή της κάκωσης, ώστε να συμμετάσχουν στη διαδικασία αποκατάστασης. Στην κλινική πράξη ο μυελός των οστών λαμβάνεται με αργή αναρρόφηση ανά 20ml από το πρόσθιο ή οπίσθιο τμήμα της πτέρυγας του λαγονίου του ασθενούς στον οποίο πρόκειται να γίνει η χρήση του μυελού.Το οπίσθιο τμήμα της πτέρυγας του λαγονίου είναι το πιο πλούσιο σε περιεκτικότητα μυελού. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατόν να ληφθεί όγκος 100έως 150ml με πολλαπλές παρακεντήσεις σε κοντινά μέρη ώστε να αποφεύγεται η αναρρόφηση αίματος και η αραίωση τού μοσχεύματος. Υπάρχουν πολλές κλινικές και πειραματικές μελέτες στην ορθοπαιδική για την θεραπευτική εφαρμογή των MSCs,στην πλήρωση οστικών ελλειμμάτων και κύστεων ,στην ευόδωση της πώρωσης καταγμάτων, στην άσηπτη νέκρωση της μηριαίας κεφαλής ,στις ψευδαρθρώσεις καταγμάτων,στην αποκατάσταση ρήξεως μηνίσκων ,τενόντων ,συνδέσμων,σε ελλείμματα χόνδρου, στην αναγέννηση των μεσοσπονδυλίων δίσκων καθώς επίσης και σε σπονδυλοδεσίες μέσω ενός πορώδους πλαισίου στήριξης. Η μη-εμβρυϊκή προέλευση αυτών των κυττάρων, καθώς και η ελαττωμένη πιθανότητα εξαλλαγής, σε συνδυασμό με το δυναμικό διαφοροποίησης, τα κάνουν θελκτικούς υποψήφιους για επικείμενες εφαρμογές της αναπλαστικής ιατρικής ιδιαίτερα στην επιδιόρθωση κατεστραμμένου οστού και χόνδρου.Λόγω του πιθανολογούμενου ρόλου τους στην ιστολογική αναγέννηση, τα MSCs μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλεία της ιστολογικής μηχανικής (tissue engineering), είτε χορηγώντας στον δέκτη αυτόλογα ή και ετερόλογα MSCs, είτε ακόμα παρέχοντας τους κατάλληλους επαγωγικούς παράγοντες που θα ενεργοποιήσουν τα ενδογενή MSCs.

xvvi ,69

xvii-xxiii