Angereicherte autologe Fetttransplantation zur Behandlung von Schmerzen an Amputationsstellen (AMP-5)

Traumatische Amputationen sind weit verbreitet und stellen unsere verwundeten Krieger vor viele Herausforderungen. Eine kürzlich erschienene Veröffentlichung berichtete, dass während der aktuellen Konflikte über 950 Militärangehörige kampfbedingte Amputationen erlitten haben, wobei 15 % davon mehr als 12 Wochen nach der ersten Verletzung erlitten wurden (1). Aktualisierte Statistiken beziffern diese Zahl der Amputierten auf über 1050 (persönliche Mitteilung, COL Paul Pasquina, Leiter der Integrierten Abteilung für Orthopädie und Rehabilitation, Walter Reed National Military Medical Center-WRNMMC). Die Fähigkeit eines verwundeten Kriegers, nach einer Amputation eine optimale Funktion zu erreichen, hängt meistens von seiner oder ihrer Fähigkeit ab, eine Prothese erfolgreich anzupassen und sich an sie anzupassen. Nach der akuten Phase leiden viele Patienten mit Amputationen unter Schmerzen beim Tragen einer Prothese, entweder durch dünne Weichgewebeabdeckung über knöchernen Strukturen oder periphere Nerven, die nicht gut mit Weichgewebe gepolstert sind. Extrinsische Stumpfschmerzen sind in der Regel mechanisch bedingt durch den Prothesenschaft oder andere Prothesenkomponenten. Sie ist häufig das Ergebnis einer Diskrepanz zwischen der Gewebetoleranz des Stumpfes und den prothetischen Belastungen der Weichteile. Diese Sensibilität wird oft durch oberflächliche Nervenstämme oder Neurome an durchtrennten Nerven akzentuiert, die einer übermäßigen äußeren mechanischen Belastung ausgesetzt sind (2). Eine schlechte Schaftschnittstelle, sekundäre Hautschäden und/oder Schmerzen können die Funktion stark einschränken.

Dies stellt ein sehr schwieriges klinisches Problem dar, und historisch bestand das klinische Verfahren, wenn möglich, darin, die chirurgische Revision der Amputationsstelle mit einer damit verbundenen Verkürzung des Knochens, langen Narben und einer verlängerten Heilung einzubeziehen. Wenn eine Amputation unterhalb des Knies in eine Höhe oberhalb des Knies umgewandelt werden muss, hat dies schwerwiegende funktionelle Auswirkungen. Bei lokalem Gewebe an der Amputationsstelle von schlechter Qualität (z. vernarbt oder mit einem Hauttransplantat bedeckt), kann ein entfernter Muskellappen erforderlich sein (3,4). Diese Lappen können eine Übertragung an die Amputationsstelle unter Verwendung einer mikrovaskulären Anastomose der Blutgefäße erfordern. Das Verfahren ist hochgradig invasiv und kann die Morbidität einer verringerten Funktion, Deformität und das Risiko von Wundheilungsproblemen an der Muskelentnahmestelle erhöhen. Die Ausfallraten bei Lappenplastiken der unteren Extremitäten können bis zu 18,5 % betragen (5, 6). Die Raten der Lappenulzeration sind bei diesen gewichttragenden Lappen tendenziell höher, sowohl haut- als auch muskelfreie Lappen benötigen häufig sekundäre Debulking-Verfahren, um die Funktion zu verbessern, und schmerzhafte Neurome sind nicht ungewöhnlich (6,7).

Eine klinische Lösung, die die minimal-invasive Erzeugung einer neuen Weichgewebepolsterung an einer Amputationsstelle ohne die Notwendigkeit einer weiteren Gliedmaßenverkürzung, langwieriger Narben, einer verlängerten Genesung und einer signifikanten Morbidität an der Spenderstelle ermöglicht, hätte das Potenzial, unseren verwundeten Kriegern erheblich zu helfen und klinische Praxis ändern.

Eigenfetttransplantation als mögliche Lösung. Die Transplantation von Eigenfettgewebe ist eine minimal-invasive Operationstechnik, die mit der Entnahme von Fettgewebe aus dem Bauch oder den Oberschenkeln durch Fettabsaugung durch Einschnitte von weniger als 5 mm Länge beginnt. Das Lipoaspirat wird dann verarbeitet, um die Fettfraktion zu konzentrieren, und in die Spenderstelle reinjiziert. Bei diesem chirurgischen Verfahren erfolgt die sofortige Transplantation von patienteneigenem Gewebe in einem einzigen operativen Eingriff. Es hat die Vorteile von:

• Minimale Zugangsschnitte
• Fähigkeit, erhebliche Gewebemengen zu übertragen (Hunderte Gramm Gewebe)
• Kann in Verbindung mit früheren chirurgischen Eingriffen und Vorhandensein von Hardware verwendet werden
• In der Regel als ambulanter Eingriff durchgeführt
• Minimale Morbidität an der Entnahmestelle an der Transplantatentnahmestelle
• Geringes Risiko im Vergleich zu invasiveren chirurgischen Verfahren
• Kann bei Bedarf mehrmals wiederholt werden, sogar an denselben Entnahmestellen

Der Transfer von autologem Gewebe ist kein neues Konzept, sondern nur eine andere Methode, wie wir sie bei vielen Arten von Lappen gesehen haben, die verschiedene Kombinationen von Muskeln, Fett und Haut verwenden und gut dokumentiert sind. Gewebelappen stammen von vielen verschiedenen Orten und werden auf viele verschiedene Arten verwendet, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Lappen haben ihre eigene Blutversorgung, sie sind widerstandsfähiger als Hauttransplantate und erzielen in der Regel aus kosmetischer Sicht viel bessere Ergebnisse, da sie eine bessere Anpassung an Hautton und -textur bieten können. Hautlappen sind auch eine bessere Wahl, wenn "Masse" des Gewebes benötigt wird, um Konturdefekte zu füllen. Der offensichtliche Vorteil besteht darin, autologes Gewebe gegenüber Xenotransplantaten und Allotransplantaten zu verwenden; jeweils mit bekannten Risiken einer Abstoßung und nachteiligen Ereignissen.

Die Literatur hat eindeutig gezeigt, dass eine klinische Fetttransplantation im Gesäß (einer ähnlichen gewichtstragenden anatomischen Region) sicher und effektiv mit Retentionsraten von etwa 75 % bis zu 2 Jahren und darüber hinaus durchgeführt werden kann (23-25). In einer OVID-Datenbanksuche nach Artikeln zur Fetttransplantation wurde in über 9000 Artikeln auf die Verwendung von Fetttransplantationen in einem breiten Bereich klinischer Situationen verwiesen. Speziell für diese Anwendung waren über 100 Referenzen für diesen Vorschlag relevant und unten aufgeführt.(26-132)

Die Forscher schlagen eine klinische Studie vor, um die Wirksamkeit des minimal-invasiven autologen Fetttransfers zur Behandlung von Schmerzen und schlechtem prothetischen Sitz an Amputationsstellen zu bewerten. Dieses chirurgische Verfahren beinhaltet die sofortige Transplantation des eigenen Gewebes eines Patienten und erfordert keine Aufsicht durch die FDA. Wichtig ist, dass wir unser Wissen und unsere Erfahrung bei der Arbeit mit adipösen Stromazellen nutzen, um eine Modifikation des Fetttransplantationsverfahrens durch eine Zelltherapie der regenerativen Medizin mit traditionelleren Fetttransplantationspräparaten zu vergleichen.

Das größte Problem im Zusammenhang mit Fetttransplantationen sind unvorhersehbare Raten der Resorption von Fetttransplantaten. Dies hängt wahrscheinlich mit der Fähigkeit des regenerierenden Fettgewebes zusammen, schnell eine neue Blutversorgung aufzubauen. In dieser Studie werden wir einen Ansatz der Regenerativen Medizin testen, bei dem das Fetttransplantat mit autologen Fettstammzellen angereichert wird (Stromal Cell Enriched Adipose Grafting). Dies kann dazu dienen, die Retention des Transplantats im Laufe der Zeit zu verbessern und möglicherweise die funktionellen Ergebnisse zu verbessern.

Eine modifizierte Präparation des Fetttransplantats beinhaltet das Konzentrieren der endogenen Stromazellen im Transplantatmaterial in dem Bemühen, die Retention des Transplantats über die Zeit zu erhöhen. Das abgesaugte Fettmaterial, das für die Fetttransplantation verwendet wird, besteht aus reifen Adipozyten, einer kleinen Menge fibrösen Gewebes und unreifen adipösen Stromazellen (ASCs). Diese adipösen Stromazellen sind eine gemischte Population von nicht mit Lipiden beladenen Zellen, die dazu dienen, reife Adipozyten und vaskuläre Elemente umzuwandeln. Es werden "Preadipozyten" sowie endotheliale Vorläuferzellen und multilineage Vorläuferzellen gefunden. Bemerkenswerterweise wurde gezeigt, dass ASCs die Angiogenese stimulieren, wenn sie unter hypoxischen Bedingungen gestresst sind, und diese Zellen können bei der Heilung und Volumenretention von Fetttransplantaten hilfreich sein. Yoshimura, et. Al. (133) fanden heraus, dass Fett, das mit einer Fettabsaugungskanüle (d. h. der Methode der Fettgewinnung für die Fetttransplantation) abgesaugt wurde, im Vergleich zu Vollfett einen Mangel an ASCs aufweist. Dies liegt daran, dass sich ein Großteil der ASCs um größere Blutgefäße herum befinden, die nach einer Fettabsaugung mit einer stumpfen Kanüle an der Entnahmestelle intakt bleiben. Der relative Mangel an ASCs in Lipoaspirat kann Probleme mit der Reabsorption von Fetttransplantaten im Laufe der Zeit erklären. Die Anreicherung von Lipoaspirat mit ASCs sollte die Angiogenese und damit die Retention von Fetttransplantaten erhöhen. Dieser Zelltherapieansatz nutzt die angeborene Fähigkeit von ASCs, sowohl angiogene Faktoren zu sezernieren als auch in reife Adipozyten zu differenzieren. Das verbesserte Einwachsen von Blutgefäßen kann zu einer verbesserten Retention des Transplantatvolumens und besseren rekonstruktiven Ergebnissen führen.

Unsere Gruppe an der University of Pittsburgh hat klinisch nützliche und skalierbare GMP-Methoden für die ASC-Extraktion im Rahmen eines NIH-finanzierten Programms unter der Leitung von Dr. Rubin (Co-Direktor des Adipose Stem Cell Center) in Zusammenarbeit mit Dr. Albert Donnenberg, Direktor von entwickelt die klinischen Labore für die Zellverarbeitung. Wir starten derzeit ein vollständig finanziertes Projekt mit den Streitkräften für Regenerative Medizin (AFIRM). Wir verwenden unsere Extraktionstechniken, um mit ASC angereicherte Fetttransplantationen für die Rekonstruktion von Gesichtstraumata durchzuführen, und dies hat in unserer Einrichtung die IRB-Zulassung erhalten. Dieser Prozess wird durch die Richtlinien für menschliche Zellen, Gewebe und Produkte auf Zell- und Gewebebasis (HCT/P) gemäß Abschnitt 361 des CFR (21CFR1271.10) reguliert. HCT/P-Therapien sind von der Anforderung zur Einreichung eines Investigational New Drug (IND)-Antrags ausgenommen.

Für diesen Projektvorschlag haben wir das Team erweitert, um Fachwissen in den Bereichen rekonstruktive Fetttransplantation, Rekonstruktion der unteren Extremitäten, physikalische Medizin und Rehabilitation, prothetisches Design, Ernährungsunterstützung und Bewertung psychosozialer Ergebnisse zu umfassen. Angesichts der anfänglichen Erfolge mit der Eigenfetttransplantation zur Gesichtsrekonstruktion nach einem Trauma (Analyse läuft), auch ohne Anreicherung des Transplantats mit adipösen Stromazellen, glauben wir, dass diese Therapie effektiv zur Behandlung von Gliederschmerzen angewendet werden kann. Dieses Verfahren kann auf ambulanter Basis ohne signifikante Einschnitte an der Extremität durchgeführt werden, nur mit kleinen Portstellen, die weniger als 5 mm messen. Es wird darauf hingewiesen, dass dies eine völlig neue, experimentelle Anwendung einer herkömmlichen Behandlung ist.