Биологическая аугментация мезенхимальными стволовыми клетками у пациентов, перенесших реконструкцию передней крестообразной связки (BMAC)

Введение

Разрывы передней крестообразной связки (ПКС) являются распространенной и разрушительной травмой среди молодых спортсменов, а повторная травма представляет собой серьезную угрозу как для успешного возвращения в игру, так и для долгосрочных результатов. Заживление трансплантата во время реконструкции ПКС (ACLR) представляет собой медленный биологический процесс, который включает внедрение трансплантата в участки костного туннеля, а также внутрисуставное ремоделирование трансплантата. Процесс ремоделирования внутрисуставного трансплантата известен как лигаментизация и происходит в три этапа после ACLR. Первая фаза раннего заживления происходит в возрасте от 0 до 3 месяцев, вторая фаза — в возрасте от 6 месяцев до одного года, а окончательная фаза созревания — через 1 год, когда трансплантат выглядит очень похожим на нативный ПКС. В исследованиях, которые определили эти временные точки, была проведена биопсия аутотрансплантатов передней крестообразной связки кости-надколенника (BTB) в разные послеоперационные моменты и описаны изменения, происходящие с течением времени в отношении васкуляризации, клеточных аспектов и внешнего вида внеклеточного матрикса по сравнению с контрольными ACL. . В отличие от животных моделей, которые демонстрируют стадию некроза, трансплантаты в человеческих моделях подвергаются ранней сосудистой инвазии, связанной с фибробластами, которые превращаются в гиперклеточный матрикс только с очаговыми участками некроза. Этот процесс возникает уже через 3 недели после операции и со временем увеличивается по мере уменьшения участков, сходных с нативным сухожилием надколенника, со зрелым коллагеном и метаболически покоящимися клетками. Этот процесс является ограничивающим фактором приживления костно-сухожильно-костных трансплантатов (BTB), так как остеоинтеграция происходит раньше.

Процессы остеоинтеграции и лигаментизации являются реакцией на новую внутрисуставную среду и физические силы, которым подвергается новый трансплантат. Во время этих процессов заживления и реструктуризации нагрузка при отказе и жесткость трансплантатов снижается на 24% за 7 недель, прежде чем они укрепятся до своего потенциала. Это способствует длительному периоду восстановления ACLR и риску повторного разрыва в этот период. Достижения в области биологических добавок для ускорения и улучшения этого процесса заживления окажут значительное влияние на лечение травм передней крестообразной связки.

Недавно были разработаны биологические препараты различных факторов роста для безопасного и эффективного лечения различных заболеваний опорно-двигательного аппарата, включая тендинопатии и артриты. Концентрат аспирата костного мозга (BMAC) состоит из недифференцированных мезенхимальных стволовых клеток, которые концентрируются и наносятся на место повреждения. Предыдущие исследования продемонстрировали, что это лечение предлагает плюрипотентный потенциал клеток для воздействия на заживление, регенерацию, биомеханическую прочность и уменьшение увеличения костного канала. Исследователи продемонстрировали, что трансплантаты, армированные мезенхимальными стволовыми клетками, имели значительно более высокую нагрузку при отказе и жесткость уже через 8 недель после операции на модели кролика, что свидетельствует о дополнительных преимуществах ускоренного заживления. Использование СККМ может предложить новый метод улучшения остеоинтеграции сухожильного трансплантата. Несмотря на то, что было проведено множество лабораторных исследований, изучающих влияние мезенхимальных стволовых клеток, доказательств их применения в клинических условиях недостаточно. Silva et al. провели исследование, в ходе которого они вводили стволовые клетки, полученные из костного мозга (СККМ), в трансплантаты сухожилий надколенника, чтобы изучить повышенную интеграцию трансплантата в костный туннель. Они не обнаружили существенной разницы в интеграции туннелей на МРТ-изображениях, но они не исследовали внутрисуставные участки на предмет влияния на процесс лигаментизации, а также не изучали влияние на клиническое обследование и результаты, о которых сообщают пациенты.

Количественная МРТ — это неинвазивный метод исследования свойств тканей и оценки их биохимического состава. Последовательность T2* дает информацию об объеме тканевого трансплантата, содержании воды, выравнивании волокон и плотности ткани. Средние значения шкалы серого (мера для определения качества ткани) также могут быть соотнесены с максимальной нагрузкой отказа, нагрузкой текучести и линейной жесткостью трансплантатов в модели свиньи. Было обнаружено, что увеличение сигналов МРТ в трансплантатах передней крестообразной связки зависит от времени и становится четко установленным к трем месяцам, особенно в дистальной внутрисуставной части около большеберцового туннеля. Ранее не было показано, что эти изменения являются предикторами отказа трансплантата, но недавно исследователи также подтвердили, что нормализованные значения интенсивности сигнала T2* трансплантатов ПКС имеют значительную корреляцию с нестабильностью коленного сустава, связанной с лигаментизацией и заживлением туннеля.

В недавнем исследовании изучалось созревание внутрисуставного трансплантата после применения геля богатой тромбоцитами плазмы (PRPG) с помощью МРТ с месячными интервалами в период от 3 до 12 месяцев после операции. Внутрисуставной сегмент был разделен на проксимальный, средний и дистальный сегменты по шкале от 0 до 3 в диапазоне от полностью гомогенного до сильно гетерогенного. Среднее время получения полностью гомогенного костно-сухожильно-костного трансплантата (BTB) составило 109 дней для группы PRPG и 363 дня для контрольной группы 8.

Мы предлагаем использовать количественную магнитно-резонансную томографию (МР) с картированием T2*, чтобы выяснить, может ли лечение BMAC во время реконструкции ПКС ускорить созревание трансплантата и процесс заживления. Мы проведем рандомизированное контролируемое исследование пациентов, перенесших реконструкцию передней крестообразной связки аллотрансплантатом «кость-надколенник-сухожилие-кость», с оценкой Т2*-взвешенных МРТ-изменений трансплантата через 3 и 9 месяцев после хирургической реконструкции. Кроме того, мы получим результаты, о которых сообщают пациенты, из этой когорты, чтобы оценить, оказывает ли лечение BMAC клинически значимое влияние на реконструкцию ПКС.

Обоснование исследования

В этом исследовании будет оцениваться эффективность биологической аугментации реконструкции ПКС с помощью СККМ, измеренная с помощью магнитно-резонансной томографии для выявления заживления и интеграции трансплантата. Вторичные конечные точки будут включать подтвержденные показатели исходов, сообщаемые пациентами, а также функциональные исходы с использованием объективных результатов обследования.

Гипотеза

Гипотезы этого исследования заключаются в том, что заживление и интеграция трансплантата будут улучшены через три и девять месяцев, что измеряется снижением интенсивности и неоднородности сигнала на Т2* МРТ после введения BMAC во время реконструкции ПКС по сравнению с контрольной группой. Кроме того, результаты, о которых сообщают пациенты, и результаты физического осмотра будут значительно улучшены в более ранние сроки у тех, кто получает лечение BMAC со своим аллотрансплантатом, по сравнению с контрольной группой.

Учебный план

Это исследование будет проспективным рандомизированным исследованием пациентов, перенесших артроскопическую реконструкцию разрывов передней крестообразной связки (ПКС) на всю толщину. В исследование будут включены все пациенты, которые подпишут согласие и перенесут реконструкцию передней крестообразной связки на всю толщину. Регистрация будет продолжаться до тех пор, пока не будут зарегистрированы 32 пациента, по 16 в каждой группе. Последующее наблюдение будет проходить через 6 недель, 3 месяца, 6 месяцев, 9 месяцев, 12 месяцев и 24 месяца.