Innesto di grasso autologo arricchito per il trattamento del dolore nei siti di amputazione (AMP-5)

Le amputazioni traumatiche sono prevalenti e pongono molte sfide per i nostri guerrieri feriti. Una recente pubblicazione ha riferito che durante gli attuali conflitti, oltre 950 militari hanno subito amputazioni legate al combattimento, il 15% delle quali si è verificato più di 12 settimane dopo la lesione iniziale (1). Le statistiche aggiornate collocano questo numero di amputati a oltre 1050 (comunicazione personale, COL Paul Pasquina, capo del dipartimento integrato di ortopedia e riabilitazione, Walter Reed National Military Medical Center-WRNMMC). La capacità di un guerriero ferito di ottenere una funzione ottimale dopo un'amputazione dipende molto spesso dalla sua capacità di adattarsi e adattarsi con successo a una protesi. Una volta usciti dalla fase acuta, molti pazienti con amputazioni soffrono di dolore quando indossano una protesi, a causa della sottile copertura dei tessuti molli sulle strutture ossee o dei nervi periferici non ben imbottiti di tessuto molle. Il dolore estrinseco dell'arto residuo è solitamente di origine meccanica correlata all'invasatura protesica o ad altri componenti protesici. Spesso è il risultato di una discrepanza tra la tolleranza del tessuto dell'arto residuo e i carichi protesici sui tessuti molli. Questa sensibilità è spesso accentuata da tronchi nervosi superficiali o neuromi a livello di nervi recisi che sono esposti a un eccessivo carico meccanico esterno (2). Una scarsa interfaccia dell'alveolo, una lesione cutanea secondaria e/o il dolore possono limitare gravemente la funzione.

Ciò presenta un problema clinico molto difficile e storicamente, quando possibile, la procedura clinica prevedeva la revisione chirurgica del sito di amputazione con associato accorciamento dell'osso, lunghe cicatrici e guarigione prolungata. Se un'amputazione sotto il ginocchio deve essere convertita in un'amputazione sopra il ginocchio, allora ci sono serie implicazioni funzionali. Per i tessuti locali nel sito di amputazione che sono di scarsa qualità (ad es. sfregiato o coperto da un innesto cutaneo), può essere necessario un lembo muscolare distante (3,4). Questi lembi possono richiedere il trasferimento al sito di amputazione mediante anastomosi microvascolare dei vasi sanguigni. La procedura è altamente invasiva e può aggiungere la morbilità della ridotta funzionalità, deformità e rischio di problemi di guarigione della ferita nel sito del donatore muscolare. I tassi di fallimento nei lembi degli arti inferiori possono raggiungere il 18,5% (5, 6). I tassi di ulcerazione del lembo tendono ad essere più elevati in questi lembi portanti, sia i lembi cutanei che quelli privi di muscoli spesso necessitano di procedure secondarie di debulking per migliorare la funzione e i neuromi dolorosi non sono rari (6,7).

Una soluzione clinica che consenta la generazione minimamente invasiva di nuove imbottiture dei tessuti molli in un sito di amputazione senza la necessità di un ulteriore accorciamento degli arti, cicatrici lunghe, un recupero prolungato e una significativa morbilità del sito donatore avrebbe il potenziale per aiutare in modo significativo i nostri guerrieri feriti e cambiare la pratica clinica.

L'innesto di grasso autologo come potenziale soluzione. L'innesto di tessuto adiposo autologo è una tecnica chirurgica minimamente invasiva che inizia con il prelievo di tessuto adiposo dall'addome o dalle cosce mediante liposuzione attraverso incisioni di lunghezza inferiore a 5 mm. Il lipoaspirato viene quindi processato per concentrare la frazione adiposa e reiniettato nel sito donatore. Questa procedura chirurgica prevede l'immediato trapianto del tessuto del paziente stesso in un'unica procedura operativa. Ha i vantaggi di:

• Incisioni di accesso minimo
• Capacità di trasferire quantità significative di tessuto (centinaia di grammi di tessuto)
• Può essere utilizzato nell'impostazione di procedure chirurgiche precedenti e in presenza di hardware
• Solitamente eseguita come procedura ambulatoriale
• Morbilità minima del sito donatore nel sito di raccolta dell'innesto
• Basso rischio rispetto alle procedure chirurgiche più invasive
• Può essere ripetuto più volte, se necessario, anche utilizzando gli stessi siti donatori

Il trasferimento di tessuti autologhi non è un concetto nuovo ma solo un altro metodo come abbiamo visto con molti tipi di lembi che utilizzano varie combinazioni di muscoli, grasso e pelle sono stati ben documentati. I lembi di tessuto provengono da molte posizioni diverse e vengono utilizzati in molti modi diversi per ottenere i risultati desiderati. I lembi hanno il proprio apporto di sangue, sono più resistenti degli innesti cutanei e di solito producono risultati molto migliori dal punto di vista estetico perché possono fornire una migliore corrispondenza con il tono e la consistenza della pelle. I lembi cutanei sono anche una scelta migliore quando è necessaria la "massa" del tessuto per riempire i difetti del contorno. L'ovvio vantaggio è utilizzare tessuto autologo rispetto a xenotrapianti e allotrapianti; ciascuno con rischi noti di rigetto ed eventi avversi.

La letteratura ha inequivocabilmente dimostrato che l'innesto di grasso clinico nei glutei (una regione anatomica portante simile) può essere eseguito in modo sicuro ed efficace con tassi di ritenzione di circa il 75% fino a 2 anni e oltre (23-25). In una ricerca nel database OVID di articoli sull'innesto di grasso, oltre 9000 articoli hanno fatto riferimento all'uso di innesti di grasso in un'ampia arena di situazioni cliniche. In particolare per questa domanda oltre 100 riferimenti erano pertinenti a questa proposta e forniti di seguito.(26-132)

I ricercatori propongono uno studio clinico per valutare l'efficacia del trasferimento di grasso autologo minimamente invasivo per affrontare il dolore e lo scarso adattamento protesico nei siti di amputazione. Questa procedura chirurgica comporta l'immediato trapianto del tessuto di un soggetto e non richiede la supervisione della FDA. È importante sottolineare che utilizzeremo le nostre conoscenze e competenze lavorando con cellule stromali adipose per confrontare una modifica della terapia cellulare di medicina rigenerativa della procedura di innesto di grasso con preparazioni di innesto di grasso più tradizionali.

Il problema più grande associato all'innesto di grasso sono i tassi imprevedibili di riassorbimento dell'innesto di grasso. Ciò è probabilmente correlato alla capacità del tessuto adiposo in rigenerazione di sviluppare rapidamente un nuovo apporto di sangue. In questo studio, testeremo un approccio di medicina rigenerativa di arricchimento dell'innesto adiposo con cellule staminali adipose autologhe (innesto adiposo arricchito di cellule stromali). Ciò può servire a migliorare la ritenzione dell'innesto nel tempo e potenzialmente a migliorare i risultati funzionali.

Una preparazione modificata dell'innesto di grasso comporta la concentrazione delle cellule stromali endogene nel materiale dell'innesto nel tentativo di aumentare la ritenzione dell'innesto nel tempo. Il materiale grasso aspirato utilizzato per l'innesto di grasso è costituito da adipociti maturi, una piccola quantità di tessuto fibroso e cellule stromali adipose immature (ASC). Queste cellule stromali adipose sono una popolazione mista di cellule non cariche di lipidi che servono a trasformare gli adipociti maturi e gli elementi vascolari. Si trovano "preadipociti", così come cellule precursori endoteliali e cellule progenitrici multilineari. Da notare che le ASC hanno dimostrato di stimolare l'angiogenesi quando stressate in condizioni ipossiche e queste cellule possono essere determinanti nella guarigione e nella ritenzione di volume degli innesti di grasso. Yoshimura, ed. al. (133) hanno riscontrato che il grasso aspirato con una cannula di liposuzione (ovvero il metodo di raccolta del grasso per l'innesto di grasso) è carente di CSA rispetto al grasso intero. Ciò è dovuto al fatto che la maggior parte delle ASC si trova attorno a vasi sanguigni più grandi che rimangono intatti nel sito donatore dopo la liposuzione con una cannula smussata. La relativa mancanza di ASC nel lipoaspirato può spiegare i problemi con il riassorbimento dell'innesto di grasso nel tempo. L'arricchimento del lipoaspirato con ASC dovrebbe aumentare l'angiogenesi e, quindi, la ritenzione del trapianto di grasso. Questo approccio di terapia cellulare sfrutta la capacità innata delle ASC sia di secernere fattori angiogenici sia di differenziarsi in adipociti maturi. La migliore crescita dei vasi sanguigni può portare a una migliore ritenzione del volume dell'innesto e a risultati ricostruttivi superiori.

Il nostro gruppo presso l'Università di Pittsburgh ha sviluppato metodi GMP clinicamente utili e scalabili per l'estrazione di ASC nell'ambito di un programma finanziato dal NIH, guidato dal Dr. Rubin (co-direttore dell'Adipose Stem Cell Center) in collaborazione con il Dr. Albert Donnenberg, direttore di i laboratori clinici per il trattamento delle cellule. Attualmente stiamo avviando un progetto interamente finanziato con le Forze Armate di Medicina Rigenerativa (AFIRM). Stiamo utilizzando le nostre tecniche di estrazione per eseguire l'innesto di grasso arricchito di ASC per la ricostruzione del trauma facciale e questo ha ricevuto l'approvazione dell'IRB presso il nostro istituto. Questo processo è regolato dalle linee guida su cellule umane, tessuti e prodotti cellulari e basati su tessuto (HCT/P) nella sezione 361 del CFR (21CFR1271.10). Le terapie HCT/P sono esentate dal requisito per la presentazione di una domanda di Investigational New Drug (IND).

Per questa proposta di progetto, abbiamo ampliato il team per includere competenze in innesto di grasso ricostruttivo, ricostruzione degli arti inferiori, medicina fisica e riabilitazione, progettazione protesica, supporto nutrizionale e valutazione dei risultati psicosociali. Dato l'iniziale successo con l'innesto di grasso autologo per la ricostruzione facciale dopo il trauma (analisi in corso), anche senza arricchimento dell'innesto con cellule adipose stromali, riteniamo che questa terapia possa essere efficacemente applicata per il trattamento del dolore agli arti. Questa procedura può essere eseguita in regime ambulatoriale senza incisioni significative sull'arto, solo piccoli siti portuali che misurano meno di 5 mm. Si noti che si tratta di un'applicazione sperimentale completamente nuova di un trattamento convenzionale.