Hidrogeles de polimerizacion in situ para la regeneracion de cartilago articular
- netmd
- 13 de septiembre de 2019
- Traumatología y Cirugía Ortopédica
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Resumen
Una significativa cantidad de adultos jóvenes activos sufre lesiones condrales focales. Estas lesiones, si no se tratan, pueden progresar hacia la artrosis, que es una de las principales enfermedades musculoesqueléticas debilitantes y de gran carga económica que afectan a toda sociedad. Pese a los tratamientos quirúrgicos disponibles para la reparación de defectos condrales focales sintomáticos que mejoran la calidad de vida a mediano plazo, hay un mayor riesgo de progresión hacia la artrosis prematura. Los tratamientos biológicos (células madre, bioingeniería tisular) han avanzado a grandes pasos en los últimos años. La bioingeniería es un área que ha progresado en la regeneración de cartílago articular y que potencialmente podría progresar en el terreno de tratamientos articulares, promoviendo la regeneración y evitando la degeneración. Las células madre y los hidrogeles pueden proveer un tejido símil biológico de comportamiento dinámico-funcional equivalente que induce la regeneración tisular al ser degradado y reemplazado gradualmente. El abordaje consiste en colocar un hidrogel precursor o un biomaterial tridimensional impreso dentro del defecto condral por ocupar para inducir la regeneración. Esta revisión se focaliza en el uso actual y futuro de hidrogeles y bioimpresión tridimensional para la regeneración de cartílago articular en el tratamiento de lesiones condrales focales y proporciona datos preliminares de dos estudios piloto en animales.
INTRODUCCIÓN
El cartilago articular tiene la funcion de soportar peso y friccion. Está compuesto principalmente por matriz extracelular (MEC) y, en menor medida, por condrocitos (~5% del peso), cuya principal función es mantener la MEC a través de la síntesis y degradación de sus componentes, el cual esta orquestado por el modulo compresivo que el tejido recibe.1 La MEC está compuesta principalmente por colágeno II y proteoglicanos, como el agrecano y el sulfato de condroitina (SC).2 Lamentablemente al ser un tejido avascular (su único aporte vascular es subcondral) y de baja celularidad, su poder regenerativo intrínseco es bajo. Las lesiones condrales no suelen regenerarse tanto asi como las osteocondrales cuyo aporte vascular subcondral si lo permite. Pero estas últimas tienden a formar fibrocartílago, cuya composición es predominantemente colágeno I, y tiene menor resistencia a la compresión y a la friccion.3
Las lesiones de cartílago articular son más comunes en atletas y personas activas que en la población general.4,5 La mayoría de estas lesiones progresan hacia la artrosis si no son tratadas prontamente.6,7 Ciertos factores de riesgo se han asociado a la progresión de la artrosis, como el alto índice de masa corporal, el sexo femenino, los traumatismos, la predisposición genética y la desalineación mecánica articular, entre otros.8 Además, ciertos deportes parecen predisponer más a la artrosis, como el futbol, la lucha, las carreras de larga distancia, los deportes de contacto y el levantamiento de pesas.9 Los tratamientos quirúrgicos para las lesiones de cartílago han avanzado de la microfractura hacia el trasplante celular y los implantes osteocondrales viables. Aun ninguna de estas terapias permite la regeneración de cartílago hialino normal y nativo, y menos aún en lesiones grandes. La microfractura permite reclutar células madre provenientes del hueso subcondral, pero suele utilizarse para defectos <2 cm2 y tiene potencial limitado al cicatrizar con un tejido fibroso. La transferencia de autoinjerto o aloinjerto osteocondral puede restaurar el hueso subcondral y el cartílago articular con más eficiencia en un paso quirúrgico, pero sus mayores desventajas son la disponibilidad del autoinjerto o aloinjerto, su morbilidad (no, si se utiliza aloinjerto) y la congruencia de superficies irregulares para defectos grandes. En el caso de los aloinjertos, hay que agregar también que existe el riesgo de transmisión de enfermedades, de rechazo del injerto y de incorporación parcial o incompleta a la articulacion.6,10 La implantación de condrocitos antólogos es un procedimiento de superficie, que se realiza en dos pasos quirurgicos, que posee capacidad limitada para: restaurar el hueso subcondral, mantener los condrocitos diferenciados en cultivo (los condrocitos suelen desdiferenciarse) y para ser utilizado en defectos >6-8 mm de profundidad.11 Cabe mencionar que este procedimiento progreso y dio lugar a una nueva tecnica: implantacion de condrocitos autologos inducida por la matriz (matrix-induced autologous chondrocyte implantation) en colageno I/III. Esta tecnica permitio prevenir la desdiferenciacion que los condrocitos tienen con la mencionada tecnica de implantacion de condrocitos autologos.12 Brittberg y cols. han obtenido buenos resultados clinicos a cinco anos en el tratamiento de defectos osteocondrales de rodilla ≥3 cm2.12 Esta tecnica fue aprobada en diciembre de 2016, por la Food and Drug Administration de los Estados Unidos para tratar defectos condrales de rodilla en pacientes <55 años.
Algunas de estas terapias dan lugar a fibrocartilago, poco apto para el rendimiento natural de la superficie articular. Los hidrogeles se pueden utilizar para tratar estos defectos al sortear estas limitaciones mencionadas, y ademas proveen un substrato condrogenico para la terapia celular (p. ej., celulas madre, condrocitos). Estudios clinicos de los ultimos anos, utilizando diferentes composiciones de polimeros y fuentes celulares, han tratado eficientemente defectos osteocondrales >2 cm2, pero en lesiones menores y singulares, los resultados suelen ser aun mejores.13 La ingenieria tisular a traves del uso de polimeros, combinada con fuentes celulares podria proporcionar una herramienta terapeutica que avanzaria en el terreno permitiendo una regeneracion del cartilago articular nativo o simil nativo. Esta revision esta enfocada en el uso de hidrogeles para la ingenieria de cartilago articular y su potencial uso combinados con celulas madre para tratar lesiones condrales focales sintomaticas y la artrosis temprana; con algunos resultados preliminares en animales. El lector puede consultar revisiones mas exhaustivas, si asi lo desea.14,15
Francisco Rodríguez-Fontán,*# Cecilia Pascual-Garrido**
* University of Colorado Anschutz Medical Campus, Denver, CO, Estados Unidos
# Facultad de Medicina, Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina
** Washington University Orthopedics, St. Louis, MO, Estados Unidos
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