Intervención Regenerativa Temprana para la Artrosis Postraumática (ERIPTO)

El campo de la medicina regenerativa y la ortobiología ha despertado el interés de muchos médicos y miembros de la comunidad científica. Durante los últimos 20 años ha habido un gran interés y crecimiento en este campo, una búsqueda de Scopus de células madre y musculoesqueléticas resultó en más de 3000 documentos, con más de un tercio de revisiones. Una búsqueda en PubMed en los últimos 6 años resultó en 52 publicaciones en los últimos 5 años.

Desafortunadamente, la fragmentación de la medicina regenerativa se ha producido con muchos médicos que utilizan protocolos generalizados que dan como resultado una mejora clínica poco significativa o beneficios a corto plazo que a menudo se desvanecen con el tiempo.

Todavía queda mucha investigación por hacer para dilucidar la mejor manera de utilizar los diversos componentes de la medicina regenerativa, así como la fisiopatología de la osteoartritis.

El estudio ERIPTO busca estudiar un protocolo propuesto que utiliza varios componentes de la medicina regenerativa, incluido el plasma rico en plaquetas (PRP), el ácido hialurónico (HA) y el concentrado de aspirado de médula ósea humana (BMAC).

En los traumatismos y la cicatrización normal de heridas, el colágeno suele ser el activador inicial de las plaquetas con el desarrollo de monocapas de plaquetas sobre las superficies de colágeno expuestas, como se observa en las articulaciones postraumáticas. Esto se opone a la escisión proteolítica inmediata de las plaquetas por la trombina con la posterior liberación inmediata de los factores de crecimiento almacenados. Se han estudiado las investigaciones de la expresión génica dentro de las articulaciones después de una lesión mecánica del cartílago articular. En un modelo de cizallamiento versus impactación, los investigadores encontraron un aumento en la expresión de colágeno tipo 1 después de un traumatismo en la superficie articular. Esta expresión de colágeno puede actuar como un ancla para PRP inyectado percutáneamente en articulaciones postraumáticas para ayudar a facilitar la secreción constante de factores de crecimiento.

Se sabe que el promedio de vida de una célula mesangial una vez colocada en una articulación es de alrededor de 30 días. Solo el 26% de las células trasplantadas sobreviven dentro de la articulación. Este período de tiempo depende de proporcionar un entorno adecuado y hospitalario para que se inyecte la célula. Teniendo en cuenta el microambiente catabólico de la osteoartritis, es evidente que una articulación artrítica, muchas veces, alberga un medio molecular que no es adecuado o beneficioso para las células mesangiales trasplantadas y las células nativas, incluidos los condrocitos, el colágeno tipo 2, la matriz extracelular, la membrana sinovial. , así como células progenitoras subcondrales. También puede promover la diferenciación osteogénica del cartílago nativo y conducir a la progresión a la enfermedad articular en etapa terminal.

También están saliendo a la luz investigaciones sobre el nicho inflamatorio presente en el medio ambiente en el momento en que se trasplantan las células mesangiales y pueden influir en los factores tróficos secretados por las células madre mesenquimales (MSC), así como en los efectos inmunomoduladores que poseen. La estimulación del receptor tipo Toll en la polarización de las MSC juega un papel importante en el desarrollo de una MSC proinflamatoria o antiinflamatoria. Los factores proinflamatorios presentes en el entorno, como el interferón (IFN) gamma o el IFN alfa, pueden influir en la diferenciación del linaje proinflamatorio de las CMM y ayudar a promover la modulación inmunitaria posterior para promover la diferenciación del macrófago M1 (proinflamatorio). activación de las células T CD8, así como una mayor expresión de quimiocinas proinflamatorias como CCL2, CXCL-9 y CXCL-10. [17] Si hay un nivel bajo de iNOS, puede conducir posteriormente a la activación y proliferación de células T a través de las quimiocinas inducidas por citoquinas. Aunque esto es en gran parte cierto, la expresión de IL-6 inducida por MSC ayudó a promover la diferenciación al linaje M2 (antiinflamatorio).

Investigaciones recientes han arrojado luz sobre un concepto novedoso dentro de las articulaciones postraumáticas y artríticas. Este es el efecto que el ambiente inflamatorio y las especies reactivas de oxígeno pueden tener sobre la disfunción del tejido nativo, particularmente los factores de crecimiento como la superfamilia TGF-B junto con BMP. En 2019, los investigadores investigaron la disfunción de MSC nativo con TGF-B disfuncional posiblemente como resultado del medio catabólico en la osteoartritis. La proteína inducida por TGF-B (TGF-Bi) se ha visto como un factor de crecimiento expresado en MSC nativas de las articulaciones y de la médula ósea. Se ha descubierto que desempeña dos funciones en la diferenciación condrogénica normal.

En una función, estimula la proliferación y diferenciación, mientras que en otra función inhibe la mineralización y la diferenciación terminal de condrocitos. Se postula que el TGF-Bi en las BM-MSC ayuda a regular la condensación de las BM-MSC en la fase temprana de la condrogénesis mediante la acción de puente entre las células, los colágenos y los proteoglicanos. En su estudio, los investigadores llegaron a la conclusión de que esto se logró mediante la modulación de las moléculas de adhesión ITGB1, ITGB5 y NCAD. En su estudio, los investigadores pudieron demostrar la contraintuitiva regulación al alza de TGF-Bi dentro del hueso y el cartílago articular de las articulaciones afectadas por OA, lo que dio lugar a la cuestión de la desregulación de los factores de crecimiento nativos.

Los investigadores postularon que esto podría ser el resultado del intento de TGF-Bi de revertir los cambios calcificados que ocurren en los condrocitos de las regiones severamente artríticas de la rodilla y notaron una mayor concentración dentro de los osteofitos y áreas de daño extenso. Los investigadores también sugirieron una desregulación de la familia de genes TGF-B dentro de la OA y notaron el papel regulador que juega TGF-Bi en el colágeno X, un marcador de hipertrofia de condrocitos. También está saliendo a la luz la evidencia de múltiples nichos de MSC que existen dentro de las articulaciones que ayudan a mantener la integridad del cartílago y ayudan a curar microdefectos dentro del cartílago dañado. Los investigadores notaron que entre las MSC, el TGF-Bi estaba regulado negativamente dentro de la almohadilla de grasa infrapatelar y las BM-MSC de las articulaciones OA y notaron que si la eficiencia de las BM-MSC para reparar las lesiones del cartílago in vivo justifica una mayor investigación.

También se ha estudiado el papel de las especies reactivas del oxígeno en la desregulación de la BMP nativa dentro de las condiciones musculoesqueléticas. Los investigadores discutieron cómo se requieren niveles bajos de ROS para mantener las MSC indiferenciadas y cómo las ROS (generadas por NOX-2 y NOX-4) y BMP desempeñan funciones fisiológicas cruciales en la condrogénesis. En una discusión sobre la osteonecrosis y la osteoartritis, los investigadores notaron que las lesiones necróticas conducen a una mayor producción de radicales libres de oxígeno (O-, H2O2) con la subsiguiente mayor producción de BMP-2, observada en lesiones necróticas y cartílago dañado de pacientes con OA. Los niveles elevados de H2O2, producidos por la activación de NOX o la inflamación, inducen la activación de NF-kB que mejora la expresión de BMP-2. BMP2 estimula la síntesis de proteoglicanos, induce la vascularización, promueve la osteogénesis endocondral y tiene efectos anabólicos sobre el metabolismo y la función de los condrocitos, y se considera un marcador de la gravedad de la OA. La desregulación de este sistema puede provocar estrés oxidativo y disfunción celular que puede contribuir a diversas patologías.

Además, cuando se considera la capacidad de las MSC para promover la formación de neocartílago, la inflamación ciertamente juega un factor con respecto a su eficacia. Los factores inflamatorios como TNF-alfa, IL-1B e IL-6 dificultan la capacidad de las MSC para promover la condrogénesis mediante la producción excesiva de radicales libres. También se ha evaluado el papel de la IL-1B en la contribución a un microambiente inflamatorio. Estos incluyen la degradación del cartílago, la inducción de la fosforilación alfa de Ik-B y la posterior translocación nuclear del factor nuclear - kappa B (NF-kB), aumento de la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) (también puede activar NF-kB), aumento de la expresión de ADAMTS- 4 (inhibe la expresión génica de agrecano y COMP) y reduce la expresión génica de enzimas antioxidantes. Los investigadores discutieron cómo el estrés oxidativo elevado producido por estas citocinas inflamatorias inhibe la síntesis de macromoléculas de la matriz del cartílago (es decir, colágeno tipo 2 y agrecano), promueve la degradación del cartílago articular en las articulaciones artríticas e inhibe la condrogénesis de células madre mesenquimales nativas e implantadas.

Ahora se sabe que el PRP tiene varias influencias en las MSC cuando se combina con el tratamiento de las MSC, incluido el aumento de la tasa de proliferación de condrocitos, lo que ayuda a promover la diferenciación condrogénica, la inhibición de RUN X 2, la captura de NF-KB y afecta un cambio anabólico general en el microambiente.

Ahora se sabe que las células mesangiales desempeñan un papel orquestador a través de mecanismos relacionados con paracrinos en la expresión de factores anabólicos, incluida la expresión de colágeno tipo 2, un papel antiinflamatorio e inmunomodulador bien documentado, así como estudios que demuestran el reclutamiento de células progenitoras nativas frente a la diferenciación directa. . Esto está en el centro de lo que hacen las CMM trasplantadas para ayudar en el proceso de curación. Como se mencionó anteriormente, solo hay una tasa de supervivencia del 26 % para las células trasplantadas y existe un impulso significativo para encontrar modalidades de bioingeniería que ayuden a respaldar la supervivencia de las MSC trasplantadas. Entre las modalidades se incluye el trasplante de MSC con matrices derivadas de hialuronano.

Tanto CD44 como CD168 están involucrados en la regulación de la señalización del factor de crecimiento. La implantación de MSC dentro de un andamio HA puede ayudar a aumentar la comunicación de las MSC dentro del microambiente conjunto. Los investigadores también discuten los efectos pleiotrópicos bien documentados de HA, incluidos los efectos antiapoptóticos, antiinflamatorios, inmunosupresores, antifibróticos y condroprotectores. Como se mencionó anteriormente, con la disfunción endógena de MSC debido a la presencia de un nicho inflamatorio dentro de las articulaciones osteoartríticas, existe una respuesta inmunológica que también contribuye al medio artrítico dentro de las articulaciones. HA ha demostrado cualidades inmunosupresoras y ha visto la disminución en los niveles de células T activadas. También es beneficioso utilizar HA comercialmente disponible para ayudar a normalizar la síntesis endógena de HA.

Con el protocolo ERIPTO propuesto, existe un enfoque lógico para lograr resultados más duraderos y clínicamente relevantes.