Intervenção regenerativa precoce para osteoartrite pós-traumática (ERIPTO)

O campo da medicina regenerativa e ortobiológica tem despertado o interesse de muitos clínicos e membros da comunidade científica. Nos últimos 20 anos tem havido um grande interesse e crescimento neste campo, uma busca Scopus por músculo-esquelético e células-tronco resultou em mais de 3000 documentos, com mais de um terço sendo revisões. Uma pesquisa no PubMed nos últimos 6 anos resultou em 52 publicações nos últimos 5 anos.

Infelizmente, a fragmentação da medicina regenerativa ocorreu com muitos médicos usando protocolos generalizados, resultando em pouca melhora clínica significativa ou benefícios de curto prazo que geralmente desaparecem com o tempo.

Ainda há muita pesquisa que precisa ser feita para elucidar a melhor forma de utilizar os vários componentes da medicina regenerativa, bem como a fisiopatologia da osteoartrite.

O estudo ERIPTO procura estudar um protocolo proposto utilizando vários componentes da medicina regenerativa, incluindo plasma rico em plaquetas (PRP), ácido hialurônico (HA) e concentrado de aspirado de medula óssea humana (BMAC).

No trauma e na cicatrização de feridas normais, o colágeno é frequentemente o ativador inicial das plaquetas com desenvolvimento de monocamadas de plaquetas sobre as superfícies de colágeno expostas, como observado nas articulações pós-traumáticas. Isso se opõe à clivagem proteolítica imediata das plaquetas pela trombina com subsequente liberação imediata dos fatores de crescimento armazenados. Investigações da expressão gênica nas articulações após lesão mecânica da cartilagem articular foram estudadas. Em um modelo de cisalhamento versus impactação, os investigadores encontraram um aumento na expressão do colágeno tipo 1 após trauma na superfície articular. Esta expressão de colágeno pode atuar como uma âncora para PRP injetado percutaneamente em articulações pós-traumáticas para ajudar a facilitar a secreção constante de fatores de crescimento.

Sabe-se que o tempo de vida médio de uma célula mesangial, uma vez entregue em uma articulação, é de cerca de 30 dias. Apenas 26% das células transplantadas sobrevivem dentro da articulação. Este período de tempo depende de fornecer um ambiente adequado e hospitaleiro para a célula a ser injetada. Em consideração ao microambiente catabólico da osteoartrite, é evidente que uma articulação artrítica, muitas vezes, abriga um meio molecular que não é adequado ou benéfico para células mesangiais transplantadas e células nativas, incluindo condrócitos, colágeno tipo 2, matriz extracelular, sinóvia , bem como células progenitoras subcondrais. Também pode promover a diferenciação osteogênica da cartilagem nativa e levar à progressão para doença articular em estágio terminal.

Também estão surgindo pesquisas sobre o nicho inflamatório presente no ambiente no momento do transplante das células mesangiais e que podem influenciar os fatores tróficos secretados pelas células-tronco mesenquimais (MSCs), bem como os efeitos imunomoduladores que possuem. A estimulação do receptor Toll like na polarização das MSC desempenha um papel importante no desenvolvimento de uma MSC pró-inflamatória ou anti-inflamatória. Fatores pró-inflamatórios presentes no meio, como interferon (IFN) gama ou IFN alfa, podem influenciar a diferenciação na linhagem pró-inflamatória das MSC e ajudar a promover a modulação imunológica subsequente para promover a diferenciação do macrófago M1 (pró-inflamatório), ativação de células T CD8, bem como aumento da expressão de quimiocinas pró-inflamatórias, como CCL2, CXCL-9 e CXCL-10. [17] Se um nível baixo de iNOS estiver presente, isso pode subsequentemente levar à ativação e proliferação de células T por meio de quimiocinas induzidas por citocinas. Embora isso seja amplamente verdade, a expressão de IL-6 induzida por MSC ajudou a promover a diferenciação para a linhagem M2 (anti-inflamatória).

Pesquisas recentes lançaram luz sobre um novo conceito em articulações pós-traumáticas e artríticas. Este é o efeito que o ambiente inflamatório e as espécies reativas de oxigênio podem ter na disfunção tecidual nativa, particularmente fatores de crescimento como a superfamília TGF-B juntamente com BMP. Em 2019, os investigadores pesquisaram a disfunção nativa das MSC com TGF-B disfuncional, possivelmente como resultado do meio catabólico na osteoartrite. A proteína induzida por TGF-B (TGF-Bi) foi vista como um fator de crescimento expresso em MSCs nativas das articulações, bem como da medula óssea. Verificou-se que desempenha dois papéis na diferenciação condrogênica normal.

Em um papel, estimula a proliferação e diferenciação, enquanto em outro papel inibe a mineralização e a diferenciação terminal de condrócitos. Postula-se que o TGF-Bi em BM-MSCs ajuda a regular a condensação de BM-MSCs na fase inicial da condrogênese pela ação de ponte entre células, colágenos e proteoglicanos. Em seu estudo, os pesquisadores chegaram à conclusão de que isso foi alcançado pela modulação das moléculas de adesão ITGB1, ITGB5 e NCAD. Em seu estudo, os pesquisadores foram capazes de demonstrar a regulação positiva contra-intuitiva de TGF-Bi dentro do osso e da cartilagem articular das articulações afetadas pela OA, dando origem à questão da desregulação dos fatores de crescimento nativos.

Os investigadores postularam que isso poderia ser o resultado da tentativa de TGF-Bi de reverter as alterações calcificadas que ocorrem nos condrócitos de regiões severamente artríticas do joelho e observaram um aumento da concentração de tais nos osteófitos e áreas de danos extensos. Os pesquisadores também sugeriram uma desregulação da família de genes TGF-B dentro da OA e observaram o papel regulador que o TGF-Bi desempenha no colágeno X, um marcador da hipertrofia dos condrócitos. Evidências também estão surgindo de múltiplos nichos de MSC que existem dentro das articulações que auxiliam na manutenção da integridade da cartilagem e ajudam a curar microdefeitos dentro da cartilagem danificada. Os investigadores notaram que entre as MSCs, o TGF-Bi foi regulado para baixo dentro da almofada de gordura infrapatelar e BM-MSCs das articulações OA e notaram que se a eficiência das BM-MSCs para reparar lesões de cartilagem in vivo justifica uma investigação mais aprofundada.

O papel das espécies reativas de oxigênio na desregulação da BMP nativa em condições musculoesqueléticas também foi estudado. Os pesquisadores discutiram como baixos níveis de ROS são necessários para manter MSCs indiferenciadas e como ROS (geradas por NOX-2 e NOX-4) e BMP desempenham papéis fisiológicos cruciais na condrogênese. Em uma discussão sobre osteonecrose e osteoartrite, os investigadores observam que as lesões necróticas levam ao aumento da produção de radicais livres de oxigênio (O-, H202) com subseqüente produção aumentada de BMP-2, observada em lesões necróticas e cartilagem danificada de pacientes com OA. Níveis aumentados de H2O2, produzidos por ativação de NOX ou inflamação, induzem ativação de NF-kB que aumenta a expressão de BMP-2. A BMP2 estimula a síntese de proteoglicanos, induz a vascularização, promove a osteogênese endocondral e tem efeitos anabólicos no metabolismo e na função dos condrócitos, sendo considerada um marcador da gravidade da OA. A desregulação deste sistema pode levar ao estresse oxidativo e disfunção celular que podem contribuir para várias patologias.

Além disso, ao considerar a capacidade das MSCs de promover a formação de neocartilagem, a inflamação certamente desempenha um papel importante na sua eficácia. Fatores inflamatórios como TNF-alfa, IL-1B e IL-6 dificultam a capacidade das MSCs de promover a condrogênese pela produção excessiva de radicais livres. O papel da IL-1B em contribuir para um microambiente inflamatório também foi avaliado. Estes incluem a degradação da cartilagem, indução da fosforilação alfa Ik-B e subsequente translocação nuclear do fator nuclear - kappa B (NF-kB), produção aumentada de espécies reativas de oxigênio (ROS) (também pode ativar NF-kB), expressão aumentada de ADAMTS- 4 (inibe a expressão gênica de agrecan e COMP) e reduziu a expressão gênica de enzimas antioxidantes. Os pesquisadores discutiram como o estresse oxidativo elevado produzido por essas citocinas inflamatórias inibe a síntese de macromoléculas da matriz da cartilagem (ou seja, colágeno tipo 2 e agrecan), promove a degradação da cartilagem articular em articulações artríticas e inibe a condrogênese de células-tronco mesenquimais nativas e implantadas.

Sabe-se agora que o PRP tem várias influências nas MSCs quando combinado com o tratamento de MSC, incluindo aumento da taxa de proliferação de condrócitos, ajudando a promover a diferenciação condrogênica, inibição de RUN X 2, captura de NF-KB e afetando uma mudança anabólica geral no microambiente.

Sabe-se agora que as células mesangiais desempenham um papel de orquestração por meio de mecanismos parácrinos na expressão de fatores anabólicos, incluindo a expressão de colágeno tipo 2, papel anti-inflamatório e imunomodulador bem documentado, bem como estudos que demonstram o recrutamento de células progenitoras nativas versus diferenciação direta . Este é o cerne do que as MSCs transplantadas fazem para ajudar no processo de cicatrização. Como mencionado anteriormente, há apenas uma taxa de sobrevivência de 26% para células transplantadas e há um impulso significativo para encontrar modalidades de bioengenharia para ajudar a apoiar a sobrevivência de MSCs transplantadas. Entre as modalidades estão o transplante de MSCs com matrizes derivadas de hialuronano.

Tanto o CD44 quanto o CD168 estão envolvidos na regulação da sinalização do fator de crescimento. Implantar MSC dentro de um andaime HA pode ajudar a aumentar a comunicação de MSCs dentro do microambiente comum. Os investigadores também discutem os efeitos pleiotrópicos bem documentados do HA, incluindo efeitos antiapoptóticos, antiinflamatórios, imunossupressores, antifibróticos e condroprotetores. Como mencionado acima, com disfunção endógena das MSC devido à presença de um nicho inflamatório nas articulações osteoartríticas, há uma resposta imunológica que também contribui para o meio artrítico nas articulações. HA demonstrou qualidades imunossupressoras e viu a diminuição nos níveis de células T ativadas. Também há benefício na utilização de HA disponível comercialmente para ajudar a normalizar a síntese endógena de HA.

Com o protocolo ERIPTO proposto, há uma abordagem lógica para alcançar resultados mais duradouros e clinicamente relevantes.