Augmentacja biologiczna za pomocą mezenchymalnych komórek macierzystych u pacjentów poddawanych rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego (BMAC)

Wstęp

Zerwanie więzadła krzyżowego przedniego (ACL) jest powszechnym i wyniszczającym urazem wśród młodych sportowców, a ponowny uraz stanowi poważne zagrożenie zarówno dla pomyślnego powrotu do gry, jak i długoterminowych wyników. Gojenie przeszczepu podczas rekonstrukcji ACL (ACLR) jest powolnym procesem biologicznym, który obejmuje wprowadzanie przeszczepu do miejsc w tunelach kostnych, jak również śródstawową przebudowę przeszczepu. Proces przebudowy przeszczepu wewnątrzstawowego jest znany jako więzadło i przebiega w trzech fazach po ACLR. Pierwsza faza wczesnego gojenia występuje między 0 a 3 miesiącem, druga faza między 6 miesiącem a 1 rokiem, a końcowa faza dojrzewania następuje po 1 roku, kiedy przeszczep wygląda bardzo podobnie do natywnej ACL. W badaniach, w których zdefiniowano te punkty czasowe, wykonano biopsję autoprzeszczepów ACL ludzkiej kości-rzepki-ścięgna-kości (BTB) w różnych punktach pooperacyjnych i opisano zmiany zachodzące w czasie w odniesieniu do unaczynienia, aspektów komórkowych i wyglądu macierzy zewnątrzkomórkowej w porównaniu z kontrolnymi listami ACL . W przeciwieństwie do modeli zwierzęcych, które wykazują stadium nekrotyczne, przeszczepy w modelach ludzkich przechodzą wczesną inwazję naczyniową, związaną z fibroblastami, które są przekształcane w macierz hiperkomórkową z tylko ogniskowymi obszarami martwicy. Proces ten zachodzi już 3 tygodnie po operacji i nasila się wraz z upływem czasu, gdy zmniejszają się obszary podobne do natywnego ścięgna rzepki z dojrzałym kolagenem i metabolicznie spoczynkowymi komórkami. Ten proces jest czynnikiem ograniczającym gojenie się przeszczepów w przypadku przeszczepów kość-rzepka-ścięgno-kość (BTB), ponieważ osteointegracja zachodzi wcześniej.

Procesy osteointegracji i więzadeł są odpowiedzią na nowe środowisko wewnątrzmaziówkowe i siły fizyczne, na które narażony jest nowy przeszczep. Podczas tych procesów gojenia i odbudowy obciążenie niszczące i sztywność przeszczepów zmniejsza się nawet o 24% w ciągu 7 tygodni, zanim zostaną wzmocnione do swojego potencjału. Przyczynia się to do długiego okresu regeneracji ACLR i ryzyka ponownego pęknięcia w tym okresie. Postępy w biologicznych środkach pomocniczych w celu przyspieszenia i poprawy tego procesu gojenia miałyby znaczący wpływ na leczenie urazów ACL.

Ostatnio opracowano biologiczne preparaty różnych czynników wzrostu, aby bezpiecznie i skutecznie leczyć różne schorzenia układu mięśniowo-szkieletowego, w tym tendinopatie i zapalenie stawów. Koncentrat aspiratu szpiku kostnego (BMAC) składa się z niezróżnicowanych mezenchymalnych komórek macierzystych, które są skoncentrowane i stosowane w miejscu uszkodzenia. Wcześniejsze badania wykazały, że to leczenie oferuje pluripotencjalny potencjał komórek do wpływania na gojenie, regenerację, siłę biomechaniczną i zmniejszanie powiększenia tuneli kostnych. Badacze wykazali, że przeszczepy wzmocnione mezenchymalnymi komórkami macierzystymi charakteryzowały się znacznie wyższym obciążeniem niszczącym i sztywnością już w 8 tygodniu po operacji na modelu królika, co sugeruje dodatkową korzyść wynikającą z zaawansowanego gojenia. Korzystanie z BMSC może zaoferować nową metodę wzmacniania osteointegracji przeszczepu ścięgna. Chociaż przeprowadzono liczne badania laboratoryjne badające wpływ mezenchymalnych komórek macierzystych, brakuje dowodów na ich przełożenie na warunki kliniczne. Silva i wsp. przeprowadzili badanie, w którym wstrzyknęli komórki macierzyste pochodzące ze szpiku kostnego (BMSC) do przeszczepów ścięgien rzepki w celu zbadania zwiększonej integracji przeszczepu z tunelem kostnym. Nie stwierdzili istotnej różnicy integracji tunelu w obrazowaniu MRI, ale nie zbadali części dostawowych pod kątem wpływu na proces więzadeł ani nie zbadali wpływu na badanie kliniczne i wyniki zgłaszane przez pacjentów.

Ilościowy rezonans magnetyczny to nieinwazyjna metoda badania właściwości tkanek i oceny składu biochemicznego tkanek. Sekwencja T2* dostarcza informacji dotyczących objętości przeszczepu tkanki, zawartości wody, ułożenia włókien i gęstości tkanki. Średnie wartości w skali szarości (miara określająca jakość tkanki) można również skorelować z maksymalnym obciążeniem niszczącym, obciążeniem plastycznym i sztywnością liniową przeszczepów w modelu świńskim. Stwierdzono, że wzrost sygnałów MRI w przeszczepach ACL jest zależny od czasu i ugruntowuje się po trzech miesiącach, szczególnie w dystalnej części dostawowej w pobliżu kanału piszczelowego. Wcześniej nie wykazano, aby te zmiany przewidywały niepowodzenie przeszczepu, ale badacze potwierdzili ostatnio również, że znormalizowane wartości intensywności sygnału T2* przeszczepów ACL mają istotną korelację z niestabilnością kolana związaną z więzadłami i gojeniem się tuneli.

W niedawnym badaniu zbadano dojrzewanie przeszczepu dostawowego po zastosowaniu żelu osocza bogatopłytkowego (PRPG), z MRI w odstępach miesięcznych od 3 do 12 miesięcy po operacji. Segment dostawowy podzielono na segment proksymalny, środkowy i dystalny, w skali od 0-3, od całkowicie jednorodnej do silnie niejednorodnej. Średni czas uzyskania całkowicie jednorodnego przeszczepu kość-rzepka-ścięgno-kość (BTB) wynosił 109 dni w grupie PRPG i 363 dni w grupie kontrolnej 8.

Proponujemy użycie ilościowego rezonansu magnetycznego (MR) z mapowaniem T2* w celu zbadania, czy leczenie BMAC w czasie rekonstrukcji ACL może przyspieszyć dojrzewanie przeszczepu i proces gojenia. Przeprowadzimy randomizowaną, kontrolowaną próbę pacjentów poddawanych rekonstrukcji ACL za pomocą alloprzeszczepu ścięgno-rzepka-kość, oceniając zmiany MRI ważone T2* przeszczepu po 3 i 9 miesiącach od rekonstrukcji chirurgicznej. Dodatkowo, uzyskamy wyniki zgłaszane przez pacjentów z tej kohorty, aby ocenić, czy leczenie BMAC ma klinicznie znaczący wpływ na rekonstrukcję ACL.

Uzasadnienie badania

To badanie oceni skuteczność biologicznej augmentacji rekonstrukcji ACL za pomocą BMSC, mierzonej za pomocą obrazowania metodą rezonansu magnetycznego w celu wykrycia gojenia i integracji przeszczepu. Drugorzędowe punkty końcowe będą obejmowały zweryfikowane miary wyników zgłaszane przez pacjentów, jak również wyniki czynnościowe na podstawie obiektywnych wyników badań.

Hipoteza

Hipotezy tego badania są takie, że nastąpi poprawa gojenia i integracji przeszczepu po trzech i dziewięciu miesiącach, mierzona zmniejszoną intensywnością sygnału i heterogenicznością w T2* MRI po podaniu BMAC podczas rekonstrukcji ACL w porównaniu z grupą kontrolną. Ponadto wyniki zgłaszane przez pacjentów i wyniki badania fizykalnego zostaną znacznie poprawione we wcześniejszym czasie u osób otrzymujących leczenie BMAC w ich alloprzeszczepie w porównaniu z grupą kontrolną.

Plan studiów

To badanie będzie prospektywną randomizowaną próbą pacjentów poddawanych artroskopowej rekonstrukcji pełnej grubości zerwania więzadła krzyżowego przedniego (ACL). Do badania zostaną włączeni wszyscy pacjenci, którzy podpiszą zgodę i przejdą pełną rekonstrukcję ACL. Rejestracja będzie kontynuowana do momentu zapisania się 32 pacjentów, po 16 w każdej grupie. Kontrola będzie miała miejsce po 6 tygodniach, 3 miesiącach, 6 miesiącach, 9 miesiącach, 12 miesiącach i 24 miesiącach.