Biologická augmentace mezenchymálními kmenovými buňkami u pacientů podstupujících rekonstrukci předního zkříženého vazu (BMAC)

Úvod

Natržení předního zkříženého vazu (ACL) je běžným a zničujícím zraněním mezi mladými sportovci a opětovné zranění představuje významnou hrozbu jak pro úspěšný návrat do hry, tak pro dlouhodobé výsledky. Hojení štěpu během rekonstrukce ACL (ACLR) je pomalý biologický proces, který zahrnuje začlenění štěpu do míst kostního tunelu a také intraartikulární remodelaci štěpu. Proces remodelace intraartikulárního štěpu je známý jako ligamentizace a probíhá ve třech fázích po ACLR. První fáze časného hojení nastává mezi 0 a 3 měsíci, druhá fáze nastává mezi 6. měsícem a 1 rokem a konečná fáze zrání nastává po 1 roce, kdy se štěp jeví velmi podobný nativnímu ACL. Studie, které definovaly tyto časové body, provedly biopsii autoštěpů ACL z lidské kosti-čéšky, šlachy-kosti (BTB) v různých pooperačních bodech a popsaly změny, ke kterým v průběhu času dochází, pokud jde o vaskularizaci, buněčné aspekty a vzhled extracelulární matrix ve srovnání s kontrolními ACL. . Na rozdíl od zvířecích modelů, které vykazují nekrotické stadium, štěpy v lidských modelech podstupují časnou vaskulární invazi spojenou s fibroblasty, které jsou převedeny na hypercelulární matrici pouze s fokalizovanými oblastmi nekrózy. K tomuto procesu dochází již 3 týdny po operaci a postupem času se zvětšuje, jak se zmenšují oblasti podobné přirozené patelární šlaše se zralým kolagenem a metabolicky klidnými buňkami. Tento proces je limitujícím faktorem při hojení štěpu u štěpů kost-čéška, šlach-bone (BTB), protože k osteointegraci dochází dříve.

Procesy osteointegrace a ligamentizace jsou reakcemi na nové intrasynoviální prostředí a fyzické síly, kterým je nový štěp vystaven. Během těchto hojivých a restrukturalizačních procesů se zatížení při selhání a tuhost štěpů sníží až o 24 % po 7 týdnech, než se zpevní na svůj potenciál. To přispívá k dlouhému období zotavení ACLR a riziku opětovného prasknutí během tohoto období. Pokroky v biologických doplňcích k urychlení a zlepšení tohoto procesu hojení by měly významný dopad na léčbu poranění ACL.

V poslední době byly vyvinuty biologické přípravky různých růstových faktorů pro bezpečnou a účinnou léčbu různých muskuloskeletálních onemocnění, včetně tendinopatií a artritidy. Koncentrát aspirátu kostní dřeně (BMAC) se skládá z nediferencovaných mezenchymálních kmenových buněk, které se koncentrují a aplikují na místo poranění. Předchozí studie prokázaly, že tato léčba nabízí pluripotentní potenciál buněk k ovlivnění hojení, regenerace, biomechanické síly a snížení zvětšení kostního tunelu. Vyšetřovatelé prokázali, že štěpy zesílené mezenchymálními kmenovými buňkami měly významně vyšší poruchové zatížení a tuhost již 8 týdnů po operaci na králičím modelu, což naznačuje další přínos pokročilého hojení. Použití BMSC může nabídnout novou metodu pro posílení osteointegrace šlachového štěpu. I když bylo provedeno mnoho laboratorních studií zkoumajících účinek mezenchymálních kmenových buněk, chybí důkazy pro převedení do klinického prostředí. Silva et al provedli studii, ve které injikovali kmenové buňky z kostní dřeně (BMSC) do štěpů patelárních šlach, aby prozkoumali zvýšenou integraci štěpu do tunelu kosti. Nezjistili signifikantní rozdíl v integraci tunelu na MRI zobrazení, ale nezkoumali intraartikulární partie z hlediska vlivu na proces ligamentace, ani nezkoumali vliv na klinické vyšetření a pacientem uváděné výsledky.

Kvantitativní MRI je neinvazivní metoda k dotazování vlastností tkání a hodnocení biochemického složení tkání. Sekvence T2* poskytuje informace týkající se objemu tkáňového štěpu, obsahu vody, uspořádání vláken a hustoty tkáně. Střední hodnoty ve stupních šedi (míra pro stanovení kvality tkáně) lze také korelovat s maximálním zatížením při porušení, zatížením na průtažnosti a lineární tuhostí štěpů na prasečím modelu. Bylo zjištěno, že zvýšení signálů MRI v štěpech ACL je závislé na čase a do tří měsíců se etablovalo, zejména v distální intraartikulární části poblíž tibiálního tunelu. Dříve se neukázalo, že by tyto změny byly prediktivní pro selhání štěpu, ale výzkumníci nedávno také potvrdili, že normalizované hodnoty intenzity signálu T2* štěpů ACL mají významnou korelaci s nestabilitou kolena související s ligamentizací a hojením tunelů.

Nedávná studie zkoumala zrání intraartikulárního štěpu po aplikaci plazmového gelu bohatého na krevní destičky (PRPG) s MRI v měsíčních intervalech od 3 do 12 měsíců po operaci. Intraartikulární segment byl rozdělen na proximální, střední a distální segment na stupnici od 0 do 3 v rozsahu od zcela homogenního po silně heterogenní. Průměrná doba k získání zcela homogenního štěpu kost-čéška-šlacha-kost (BTB) byla 109 dnů pro skupinu PRPG a 363 dnů pro kontrolní skupinu 8.

Navrhujeme použití kvantitativního zobrazování magnetickou rezonancí (MR) s T2* mapováním ke zkoumání, zda léčba BMAC v době rekonstrukce ACL může urychlit proces zrání štěpu a hojení. Provedeme randomizovanou kontrolovanou studii u pacientů podstupujících rekonstrukci ACL pomocí kostně-patelárního šlachového aloštěpu hodnotící T2* vážené MRI změny štěpu 3 a 9 měsíců po chirurgické rekonstrukci. Kromě toho získáme z této kohorty ukazatele výsledku hlášené pacienty, abychom vyhodnotili, zda léčba BMAC propůjčuje klinicky významný účinek na rekonstrukci ACL.

Zdůvodnění studie

Tato studie vyhodnotí účinnost biologické augmentace rekonstrukce ACL pomocí BMSC měřenou zobrazením magnetickou rezonancí k detekci hojení a integrace štěpu. Sekundární koncové body budou zahrnovat validovaná měření výsledků hlášených pacientem, stejně jako funkční výsledek pomocí objektivních nálezů vyšetření.

Hypotéza

Hypotézou této studie je, že dojde ke zlepšení hojení a integrace štěpu za tři a devět měsíců, jak bylo měřeno sníženou intenzitou signálu a heterogenitou na T2* MRI po podání BMAC během rekonstrukce ACL ve srovnání s kontrolní skupinou. Navíc pacientem hlášené výsledky a nálezy fyzikálního vyšetření budou významně zlepšeny dříve u těch, kteří dostanou léčbu BMAC na jejich aloštěp ve srovnání s kontrolní skupinou.

Studijní plán

Tato studie bude prospektivní randomizovanou studií pacientů podstupujících artroskopickou rekonstrukci natržení předního zkříženého vazu (ACL) v plné tloušťce. Do studie budou zařazeni všichni pacienti, kteří podepíší souhlas a podstoupí rekonstrukci ACL v plné tloušťce. Zápis bude pokračovat, dokud nebude zapsáno 32 pacientů, 16 v každé skupině. Sledování bude probíhat za 6 týdnů, 3 měsíce, 6 měsíců, 9 měsíců, 12 měsíců a 24 měsíců.