Células-tronco na cicatrização de feridas com matriz de colágeno como portadora

As feridas são um problema generalizado em todo o mundo. Do ponto de vista prático, as feridas são divididas em agudas e crônicas. O manejo de feridas agudas depende da quantidade e do tipo de destruição tecidual. Portanto, as feridas agudas podem ser ainda subdivididas em feridas simples, onde falta apenas a pele, e feridas complexas, quando algumas estruturas subjacentes estão envolvidas. Feridas complexas podem exigir retalho livre se os leitos das feridas forem pouco vascularizados, desvascularizados ou se o tecido subjacente não aceitar enxerto de pele ou matriz extracelular derivada biologicamente (BDEM). Feridas simples, por outro lado, seriam tratadas no passado por enxerto de pele ou por retalho local, quando viável. Essas estratégias de gerenciamento geralmente resultam em estética e/ou funcionalidade inaceitáveis ​​(por exemplo, contratura, ferida instável) e muitas vezes requer reconstrução secundária.

A segunda classe de feridas são as feridas crônicas. As feridas crônicas ocorrem sempre que o processo reparativo normalmente bem orquestrado não prossegue de forma sequencial e oportuna desde a hemostasia e inflamação, passando pela proliferação até a remodelação. O processo é necessariamente complicado e pode ser retardado por muitos fatores intrínsecos e extrínsecos ao longo do caminho (1). Feridas agudas e crônicas representam um fardo significativo para pacientes, profissionais de saúde e sistema de saúde, afetando mais de 15,5 milhões de pacientes e custando cerca de US$ 500 bilhões anualmente (2-3). Com base em sua patogênese, existem quatro tipos principais de feridas crônicas: úlceras venosas, úlceras diabéticas, isquêmicas arteriais e úlceras por pressão.

1. As úlceras venosas geralmente ocorrem nas pernas, representam a maioria das feridas e afetam frequentemente os idosos com história prévia de trombose venosa profunda (TVP). As úlceras se formam eventualmente, quando as células não conseguem manter a taxa de degradação.
2. As úlceras diabéticas são observadas em pacientes diabéticos que estão desenvolvendo úlceras por vários motivos. A neuropatia e a microangiopatia são bastante comuns e essas alterações, juntamente com uma imunidade reduzida, configuram a tempestade perfeita para a degradação dos tecidos nas extremidades inferiores. Devido a todos esses fatores, agravados pela cicatrização prejudicada, até mesmo os menores cortes ou hematomas podem infeccionar perigosamente.
3. PAD, é um termo que abrange uma série de problemas médicos causados ​​pela obstrução das grandes artérias nos braços ou pernas. Na forma avançada de DAP, pode ocorrer isquemia crítica de membros (CLI), que é uma das principais causas de amputações de membros inferiores. A Angiogenesis Foundation estima que 1,4 milhão de pessoas nos Estados Unidos tenham CLI, com uma estimativa de 350.876 novos casos diagnosticados a cada ano (2).
4. As úlceras de pressão compreendem o quarto tipo principal de feridas. Isso geralmente ocorre em pessoas acamadas ou cuja mobilidade é severamente limitada. São causadas por uma perda de circulação sanguínea que ocorre quando a pressão sobre o tecido é maior que a pressão de perfusão nos capilares, interrompendo a circulação, tornando o tecido isquêmico. A combinação de anestesia e paralisia é um potente indutor de destruição tecidual. Dados de unidades de medula espinhal em Centros Médicos de Assuntos de Veteranos mostram uma prevalência e incidência alarmantemente alta de úlceras de pressão em jovens soldados paralisados ​​por lesões na medula espinhal.

Nas últimas décadas, pouca melhoria foi feita na redução da morbidade e incapacidade de feridas crônicas (3). O melhor tratamento disponível para feridas crônicas atinge apenas 50% de taxa de cicatrização, muitas vezes temporária, com uma taxa de recorrência inaceitavelmente alta. Entre os muitos fatores que contribuem para a "paralisação" dos processos de cicatrização de feridas, o comprometimento na produção de citocinas por células inflamatórias locais e fibroblastos e redução da angiogênese são problemas cruciais (4).

A introdução de BDEMs melhorou significativamente o tratamento de feridas ao longo dos anos. O BDEM mais comumente usado é uma matriz de colágeno derivado de bovino. Esta matriz de colágeno bovino é um dispositivo de tratamento de feridas aprovado pela FDA composto por uma matriz porosa de colágeno de tendão bovino reticulado e glicosaminoglicano e um polissiloxano semipermeável (camada de silicone). A matriz biodegradável de colágeno-glicosaminoglicano fornece um andaime para invasão celular e crescimento capilar (5). O uso da matriz de colágeno bovino pode melhorar os resultados estéticos e funcionais em feridas complexas com defeitos de espessura total da pele e exposição da estrutura subjacente, como músculos, tendões, vasos ou nervos. Apesar de seu benefício clínico, existe um problema significativo devido ao longo período necessário para vascularização e regeneração, que requer 3 semanas conforme o fabricante. Como resultado, isso não apenas aumenta o custo do tratamento de feridas, mas também diminui o potencial de renda e a qualidade de vida.

À medida que a pesquisa está avançando no campo do tratamento de feridas, a terapia com células-tronco está emergindo como uma abordagem promissora para o tratamento de feridas agudas e crônicas. Sabe-se agora que as células-tronco derivadas da medula óssea (BMSC) são células-tronco multipotenciais capazes de se diferenciar em vários tipos de células, incluindo fibroblastos, músculos, cérebro e cartilagem (6). Entre as células encontradas nas BMSCs está um grupo chamado de células-tronco mesenquimais (MSC). MSCs são células estromais que foram mantidas em reserva com a capacidade de autorrenovação e também exibem diferenciação multilinhagem. As MSCs também são encontradas em tecidos fetais e adultos e foram isoladas do cordão umbilical, pólipos endometriais, tecido adiposo e sangue menstrual. Por estarem prontamente disponíveis para colheita de vários tecidos, as MSCs são uma escolha atraente em aplicações clínicas experimentais e possíveis.

Observações clínicas recentes e estudos de pequeno tamanho de amostra relatam cicatrização acelerada em feridas difíceis por aplicações tópicas e regionais de preparações de células mononucleares de medula óssea autóloga. No modelo de rato, a aplicação de BMSCs sistêmicos e locais resultou em melhor cicatrização de feridas por meio de aumento da resistência à tração da ferida, aumento do colágeno e maturação mais rápida da ferida (7). No entanto, a colheita de medula óssea é dolorosa, às vezes requer anestesia geral e, ocasionalmente, não é viável devido ao estado debilitado dos pacientes. É, portanto, extremamente desejável usar células-tronco mesenquimais alogênicas disponíveis comercialmente.

NuCel (NutechMedical, Birmingham, AL EUA) é um aloenxerto aprovado pela FDA contendo MSCs derivadas de âmnio humano e líquido amniótico e atualmente está sendo usado em diferentes ambientes clínicos, incluindo cirurgia ortopédica e em neurocirurgia como enxertos. Relatou-se que MSCs derivadas de amnion têm alta transdiferenciação e propriedades angio-vasculogênicas (8). As células-tronco NuCel são imunoprivilegiadas, pois não expressam o complexo principal de histocompatibilidade classe II e têm menor expressão de MHC classe I em comparação com as células-tronco derivadas da medula óssea adulta. NuCel contém cinco tipos de colágeno e fibronectina, que são fatores envolvidos no processo de cicatrização de feridas. Além disso, eles são menos controversos eticamente devido à abundância de resíduos de placenta.

Vários estudos mostraram que as células-tronco pluripotentes podem aumentar e acelerar a vascularização do BDEM e diminuir significativamente o tempo de maturação do BDEM (6-8). Como resultado, existe potencial para esta aplicação diminuir o custo do tratamento de feridas e aumentar a qualidade de vida.

Em resumo, propomos testar definitivamente a segurança e a eficácia de apenas essas MSCs alogênicas, NuCel, na promoção da cicatrização de feridas agudas e crônicas. NuCel consiste em uma classe especial de células-tronco humanas que têm a capacidade de expressar uma variedade de proteínas terapeuticamente relevantes e outros fatores, bem como formar vários tipos de células. Propomos que um estudo piloto seja conduzido na Georgia Regents University. É um estudo prospectivo, randomizado e controlado com o objetivo de gerar evidências de nível I e ​​II sobre a eficácia das células-tronco amnióticas usando uma matriz de colágeno como transportadora para melhorar a cicatrização de feridas.

O objetivo e o design da proposta atual é estabelecer um protocolo prático que tenha o potencial não apenas de acelerar a tradução dos avanços do conhecimento em novos padrões de tratamento para tratamento de feridas, mas também seja seguro, aprovado pela FDA e acessível de forma econômica para abordar algumas das necessidades mais prementes no campo de cicatrização de feridas de hoje. O principal objetivo da atual proposta é usar as MSC amnióticas para acelerar a maturação e integração da matriz de colágeno no leito da ferida e diminuir o tempo total necessário para a cicatrização da ferida. Isso pode resultar em uma economia de centenas de milhões de dólares para o sistema de saúde. O resultado desta proposta acelerará a tradução de maiores capacidades médicas para pacientes usando uma intervenção nova, segura e criativa.