Aumento biologico con cellule staminali mesenchimali in pazienti sottoposti a ricostruzione del legamento crociato anteriore (BMAC)

introduzione

Le lesioni del legamento crociato anteriore (LCA) sono un infortunio comune e devastante tra i giovani atleti e il reinfortunio rappresenta una minaccia significativa sia per il successo del ritorno al gioco che per i risultati a lungo termine. La guarigione dell'innesto durante la ricostruzione del LCA (ACLR) è un processo biologico lento, che comporta l'incorporazione dell'innesto nei siti del tunnel osseo, nonché il rimodellamento dell'innesto intra-articolare. Il processo di rimodellamento dell'innesto intra-articolare è noto come legamento e si verifica in tre fasi dopo ACLR. La prima fase di guarigione precoce si verifica tra 0 e 3 mesi, la seconda fase si verifica tra 6 mesi e un anno e la fase finale di maturazione si verifica dopo 1 anno quando l'innesto appare molto simile al LCA nativo. Gli studi che hanno definito questi punti temporali hanno biopsiato gli autoinnesti umani osso-tendine-rotula-osso (BTB) ACL in diversi punti postoperatori e hanno descritto i cambiamenti che si verificano nel tempo per quanto riguarda la vascolarizzazione, gli aspetti cellulari e l'aspetto della matrice extracellulare rispetto ai controlli ACL . A differenza dei modelli animali che mostrano uno stadio necrotico, gli innesti nei modelli umani subiscono un'invasione vascolare precoce, associata a fibroblasti che vengono convertiti in una matrice ipercellulare con solo aree focalizzate di necrosi . Questo processo si verifica già 3 settimane dopo l'intervento e aumenta nel tempo man mano che le aree simili al tendine rotuleo nativo con collagene maturo e cellule metabolicamente quiescenti diminuiscono . Questo processo è il fattore limitante nella guarigione dell'innesto per gli innesti osso-tendine-rotula-osso (BTB), poiché l'osteointegrazione si verifica prima .

I processi di osteointegrazione e legamento sono risposte al nuovo ambiente intrasinoviale e alle forze fisiche a cui è esposto il nuovo innesto. Durante questi processi di guarigione e ristrutturazione, il carico di rottura e la rigidità degli innesti diminuiscono fino al 24% a 7 settimane, prima di rafforzarsi al loro potenziale. Ciò contribuisce al lungo periodo di recupero per ACLR e al rischio di una nuova rottura durante questo periodo. I progressi nelle aggiunte biologiche per accelerare e migliorare questo processo di guarigione avrebbero un impatto significativo sulla gestione delle lesioni ACL.

Recentemente, sono state sviluppate preparazioni biologiche di vari fattori di crescita per trattare in modo sicuro ed efficace una varietà di condizioni muscoloscheletriche, comprese le tendinopatie e l'artrite . Il concentrato di aspirato di midollo osseo (BMAC) è costituito da cellule staminali mesenchimali indifferenziate che vengono concentrate e applicate al sito della lesione. Precedenti studi hanno dimostrato che questo trattamento offre il potenziale pluripotente delle cellule per influenzare la guarigione, la rigenerazione, la forza biomeccanica e ridurre l'allargamento del tunnel osseo. I ricercatori hanno dimostrato che gli innesti rinforzati con cellule staminali mesenchimali presentavano un carico di fallimento e una rigidità significativamente più elevati già a 8 settimane dall'intervento in un modello di coniglio, suggerendo un ulteriore vantaggio della guarigione avanzata. L'utilizzo di BMSC può offrire un nuovo metodo per migliorare l'osteointegrazione dell'innesto tendineo. Mentre ci sono stati numerosi studi di laboratorio che ricercano l'effetto delle cellule staminali mesenchimali, mancano prove nella traduzione in ambito clinico. Silva et al hanno condotto uno studio in cui hanno iniettato cellule staminali derivate dal midollo osseo (BMSC) negli innesti del tendine rotuleo per esaminare l'aumento dell'integrazione tra innesto e tunnel osseo. Non hanno trovato una differenza significativa nell'integrazione del tunnel sull'imaging MRI, ma non hanno esaminato le porzioni intra-articolari per l'effetto sul processo di legamento, né hanno esaminato l'effetto sull'esame clinico e sui risultati riportati dal paziente.

La risonanza magnetica quantitativa è un metodo non invasivo per interrogare le proprietà dei tessuti e valutare la composizione biochimica dei tessuti. La sequenza T2* fornisce informazioni sul volume dell'innesto di tessuto, sul contenuto di acqua, sull'allineamento delle fibre e sulla densità del tessuto. I valori mediani della scala di grigi (una misura per determinare la qualità del tessuto) possono anche essere correlati al carico di rottura massimo, al carico di snervamento e alla rigidità lineare degli innesti in un modello suino. È stato riscontrato che gli aumenti dei segnali MRI negli innesti LCA dipendono dal tempo, diventando ben consolidati entro tre mesi, in particolare nella porzione intra-articolare distale vicino al tunnel tibiale . Questi cambiamenti non hanno dimostrato in precedenza di essere predittivi del fallimento dell'innesto, ma i ricercatori hanno anche recentemente confermato che i valori di intensità del segnale T2 * normalizzati degli innesti ACL hanno una correlazione significativa con l'instabilità del ginocchio correlata alla legatura e alla guarigione del tunnel.

Uno studio recente ha esaminato la maturazione dell'innesto intra-articolare dopo l'applicazione di gel plasma ricco di piastrine (PRPG), con risonanza magnetica a intervalli di un mese da 3-12 mesi dopo l'intervento. Il segmento intra-articolare è stato suddiviso in un segmento prossimale, medio e distale, su una scala da 0 a 3 che va da completamente omogeneo a gravemente eterogeneo. Il tempo medio per ottenere un innesto osseo-tendine-rotula-osso (BTB) completamente omogeneo è stato di 109 giorni per il gruppo PRPG e di 363 giorni per il gruppo di controllo 8.

Proponiamo di utilizzare la risonanza magnetica quantitativa (MR) con mappatura T2 * per indagare se il trattamento BMAC al momento della ricostruzione del LCA può accelerare la maturazione dell'innesto e il processo di guarigione. Eseguiremo uno studio randomizzato controllato su pazienti sottoposti a ricostruzione del LCA con alloinnesto osso-tendine rotuleo-osso valutando le variazioni RM pesate in T2* dell'innesto a 3 e 9 mesi dopo la ricostruzione chirurgica. Inoltre, otterremo misure di esito riferite dal paziente da questa coorte per valutare se il trattamento con BMAC impartisce un effetto clinicamente significativo sulla ricostruzione del LCA.

Razionale dello studio

Questo studio valuterà l'efficacia dell'aumento biologico della ricostruzione del LCA con BMSC misurata mediante risonanza magnetica per rilevare la guarigione e l'integrazione dell'innesto. Gli endpoint secondari includeranno misure di esito riportate dal paziente convalidate, nonché risultati funzionali utilizzando i risultati dell'esame oggettivo.

Ipotesi

Le ipotesi di questo studio sono che ci sarà una migliore guarigione e integrazione dell'innesto a tre e nove mesi, come misurato dalla diminuzione dell'intensità del segnale e dell'eterogeneità alla risonanza magnetica T2 * dopo la somministrazione di BMAC durante la ricostruzione del LCA rispetto al gruppo di controllo. Inoltre, i risultati riportati dai pazienti e i risultati dell'esame fisico saranno significativamente migliorati in un momento precedente in coloro che ricevono il trattamento BMAC per il loro allotrapianto rispetto al gruppo di controllo.

Piano di studio

Questo studio sarà uno studio prospettico randomizzato su pazienti sottoposti a ricostruzione artroscopica di lesioni del legamento crociato anteriore (LCA) a tutto spessore. Tutti i pazienti che firmeranno il consenso e saranno sottoposti a ricostruzione del LCA a tutto spessore saranno arruolati nello studio. L'arruolamento continuerà fino all'arruolamento di 32 pazienti, 16 per gruppo. Il follow-up avrà luogo a 6 settimane, 3 mesi, 6 mesi, 9 mesi, 12 mesi e 24 mesi.