Συμβολή στη μελέτη της εφαρμογής βιοϋλικών στην αντιμετώπιση οστικών ελλειμμάτων στο πρόβατο
Authors: Παππά Έλενα 
Published: January 2024

Τα αναγκαία στοιχεία για την επιτυχή πώρωση ενός κατάγματος είναι τα οστεογενετικά κύτταρα, ένα οστεοκαθοδηγητικό μέσο, ένα οστεοεπαγωγικό ερέθισμα, η μηχανική σταθερότητα και η επαρκής αιματική ροή. Έως σήμερα, το αυτόλογο σπογγώδες οστεομόσχευμα θεωρείται ως το υλικό εκλογής. Ωστόσο, καθώς καταγράφονται κάποιες επιπλοκές από τη χρήση του, έχει προταθεί η εφαρμογή συνθετικών οστικών υποκατάστατων. Πρόκειται για υλικά με οστεοκαθοδηγητικές ιδιότητες, καθώς παρέχουν το κατάλληλο περιβάλλον για νεοαγγειογένεση και οστική αναγέννηση, ενώ είναι ελάχιστα ή καθόλου οστεοεπαγωγικά. Οι έρευνες των τελευταίων ετών κατευθύνονται προς εναλλακτικές θεραπείες με βιοϋλικά, όπως συνδυασμούς οστεοπρογονικών μεσεγχυματικών κυττάρων (Mesenchymal Stem Cells, MSCs) με οστεοκαθοδηγητικά ικριώματα. Τα MSCs έχουν την ικανότητα διαφοροποίησης σε οστεοβλάστες και άλλα είδη κυττάρων και τη δυνατότητα έκκρισης βιομορίων με ανοσορρυθμιστική και αγγειογενετική δράση. Εντοπίζονται σε όλους τους ιστούς αλλά η μεγαλύτερη αφθονία του λιπώδους ιστού, η ευκολότερη πρόσβαση και η ανώδυνη λήψη καθιστούν προτιμότερο το στρωματικό αγγειακό κλάσμα του λιπώδους ιστού (Stromal Vascular Fraction, SVF). Περαιτέρω πλεονεκτήματα αποτελούν η δυνατότητα για άμεση και διεγχειρητική προετοιμασία, καθώς και ο μεγάλος αριθμός MSCs. Πρόκειται για ένα υδάτινο ετερογενές μείγμα από MSCs λιπώδους ιστού (Adipose-derived Stem Cells, ASCs), ενδοθηλιακά κύτταρα, περικύτταρα, λεμφοκύτταρα, σιτευτικά κύτταρα και προ-λιποκύτταρα με οστεογενετική και οστεοεπαγωγική ικανότητα, ανοσορρυθμιστική και αγγειογενετική δράση. Η αποτελεσματικότητα του νωπού αυτόλογου SVF σε έρευνες που έχουν ήδη πραγματοποιηθεί είναι ενθαρρυντική για την πώρωση σε πλατέα οστά και ελλείμματα μηριαίων κονδύλων, καταδεικνύοντας μεγαλύτερη οστεοεπαγωγική δραστηριότητα και σχηματισμό ογκωδέστερου πώρου σε σύγκριση με τα καλλιεργημένα ASCs. Στην διεθνή βιβλιογραφία, δεν υπάρχουν γνωστές μελέτες οι οποίες διερευνούν την επίδραση του συνδυασμού SVF με ικρίωμα υδροξυαπατίτη (ΗΑ) στην πώρωση ελλειμμάτων μακρών οστών. Σκοπός του παρόντος ερευνητικού ήταν η διερεύνηση της σκοπιμότητας της χρήσης SVF για την ενίσχυση της πώρωσης τμηματικού οστικού ελλείμματος στη διάφυση του μεταταρσίου στο πρόβατο. Στη διάρκεια της μελέτης, διερευνήθηκε και η χρήση της υπερηχοτομογραφίας (B-mode, Color Doppler και παλμικού Doppler ροής) για την αξιολόγηση της πώρωσης κατά τα αρχικά στάδιά της. Χρησιμοποιήθηκαν υγιή, ενήλικα πρόβατα κατόπιν έγκρισης του πειραματικού πρωτοκόλλου. Υπό γενική και επισκληρίδια αναισθησία πραγματοποιήθηκε οστεκτομή στη διάφυση του δεξιού μεταταρσίου και τοποθετήθηκαν μεταλλική πλάκα και κοχλίες. Το οστικό έλλειμμα πληρώθηκε ως εξής: Πάστα Υδροξυαπατίτη (ΗΑ) (Ομάδα Α, 6 ζώα), συνδυασμός σπογγώδους οστεομοσχεύματος με ΗΑ (Ομάδα Β, 6 ζώα), συνδυασμός SVF με ΗΑ (Ομάδα Γ, 6 ζώα) και συνδυασμός όλων των βιοϋλικών (Ομάδα Δ, 6 ζώα). Το SVF συλλέχθηκε από το λιπώδη ιστό της οσφυοϊερής χώρας και προετοιμάστηκε διεγχειρητικά. Μετεγχειρητικά διενεργήθηκε κλινικός (αξιολόγηση της χωλότητας) και ακτινολογικός έλεγχος (μηνιαίως, δύο ακτινογραφήματα με διαφορά 90 μοιρών). Επιπλέον ανά δεκαήμερο έως την 60ή, κατόπιν την 75η και τέλος την 90ή ημέρα γινόταν υπερητομογραφική αξιολόγηση του μήκους του οστικού ελλείμματος και της αγγείωσής του (0-3). Επιπλέον, τις πρώτες 40 ημέρες του πειραματισμού ανά δεκαήμερο καταγράφονταν υπερηχοτομογραφικά οι αιμοδυναμικές παράμετροι της ροής του αίματος της πρόσθια κνημιαίας αρτηρίας των προβάτων. Κατά την τελευταία ημέρα του πειραματισμού (90ή), κατόπιν ευθανασίας, λαμβάνονταν οστεοτεμάχιο για ιστοπαθολογική εξέταση. Η στατιστική επεξεργασία περιελάμβανε συγκρίσεις μεταξύ των αποτελεσμάτων των διαφορετικών ομάδων (Kruskal-Wallis ή Pearson x2) και συσχετίσεις μεταξύ των διαγνωστικών δοκιμών (Spearman’s analysis of correlation). To επίπεδο σημαντικότητας είχε οριστεί στο p < 0,05. Η απομόνωση του SVF από την οσφυοϊερή περιοχή των ζώων των ομάδων Γ και Δ ήταν επιτυχής και απέδωσε κατά μέσο όρο 1,77×106 ζωντανά κύτταρα ανά ml. Από την 1η έως την 30ή ημέρα καταγράφονταν στατιστικώς σημαντική διαφορά στη χωλότητα μεταξύ των διαφορετικών ομάδων (p < 0,01). Την 60ή και την τελευταία ημέρα του πειραματισμού (ημέρα 90) διαπιστώθηκε στατιστικώς σημαντική διαφορά στην ακτινολογική εικόνα μεταξύ των ομάδων (p = 0,049 και p = 0,006, αντίστοιχα). Επιπλέον, διαπιστώθηκε ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της κλινικής και της ακτινολογικής εικόνας των ζώων (p < 0,0001 για όλη τη διάρκεια της μελέτης). Υπερηχοτομογραφικά, καθ’ όλη την πορεία της μελέτης η απόσταση των καταγματικών άκρων απεικονίζονταν πάντα μικρότερη στην ομάδα Γ. Την 75η και 90ή ημέρα του πειραματισμού διαπιστώθηκε στατιστικώς σημαντική διαφορά μεταξύ των ομάδων (p = 0,006 και p = 0,002, αντίστοιχα) με το μήκος του οστικού ελλείμματος στο μετατάρσιο των ζώων της ομάδας Γ να είναι το μικρότερο. Καταγράφηκε, επιπλέον, ισχυρή συσχέτιση με τιμές p ≤ 0,037 σε όλη τη διάρκεια της μελέτης μεταξύ των υπερηχοτομογραφικών μετρήσεων του μήκους και της ακτινολογικής εξέλιξης της πώρωσης. Σε όλα τα ζώα της μελέτης η νεοαγγείωση στο σημείο της οστεκτομής κορυφώθηκε την 20ή ημέρα του πειραματισμού. Μετά την 20ή ημέρα του πειραματισμού η αιμάτωση στην περιοχή άρχισε να μειώνεται. Σημαντικά μεγαλύτερο ποσοστό ζώων των ομάδων Β, Γ και Δ έλαβαν βαθμολόγηση 0 (ενδεικτικό απρόσκοπτης πορείας πώρωσης) την 75η και 90ή ημέρα πειραματισμού (83% των περιπτώσεων), έναντι του 25% της ομάδας Α (p = 0,0003). Η προεγχειρητική μέτρηση της ροής της πρόσθιας κνημιαίας αρτηρίας έδειξε ότι η ροή ήταν τριφασική με υψηλές αντιστάσεις. Μετεγχειρητικά οι δείκτες RI και PI μειώθηκαν, ενώ οι PSV και TBF αυξήθηκαν κατά το πρώτο εικοσαήμερο και ύστερα από αυτή τη χρονική στιγμή υποχώρησαν προς τις αρχικές τιμές, χωρίς ωστόσο, να τις προσεγγίσουν απόλυτα σε διάστημα 40 ημερών. Δεν κατεγράφησαν στατιστικώς σημαντικές διαφορές μεταξύ των ομάδων πειραματισμού ως προς τις παραμέτρους ελέγχου της ροής του αίματος. Ιστολογικά, στο τέλος της μελέτης, καταγράφεται στατιστικώς σημαντική διαφορά στην πώρωση μεταξύ των ομάδων (p = 0,022 μεταξύ των ομάδων). Συμπερασματικά, η μελέτη μας ήταν η πρώτη που χρησιμοποίησε νωπό, αυτόλογο SVF που απομονώθηκε διεγχειρητικά για την ενίσχυση της πώρωσης οστικού ελλείμματος διάφυσης μακρού οστού σε μεγάλο ζωικό μοντέλο. Αποδείχθηκε ότι η διαδικασία απομόνωσης και η εφαρμογή SVF είναι μια εύκολη και αποτελεσματική τεχνική, ενώ στερείται ανεπιθύμητων παρενεργειών. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης, το SVF διαθέτει οστεογενετική και οστεοεπαγωγική ιδιότητα ενισχύοντας την πώρωση τμηματικού ελλείμματος μακρού οστού, όταν συνδυάζεται με πάστα ΗΑ ή σπογγώδες οστεομόσχευμα. Στα ζώα των ομάδων Γ και Δ, όπου τοποθετήθηκαν αδιαφοροποίητα μη καλλιεργημένα βλαστοκύτταρα του λιπώδους ιστού και στην ομάδα Β, που τοποθετήθηκε αυτόλογο σπογγώδες οστεομόσχευμα, τα ακτινολογικά, υπερηχοτομογραφικά και ιστολογικά ευρήματα ήταν συμβατά με βελτιωμένο σχηματισμό νέου οστού. Φαίνεται ότι η προσθήκη SVF σε αυτόλογο σπογγώδες οστεομόσχευμα ενισχύει τις οστεογενετικές και οστεοεπαγωγικές ιδιότητές του. Τέλος, υποστηρίζεται η χρήση της υπερηχοτομογραφίας, και η καταγραφή των αιμοδυναμικών παραμέτρων της ροής του αίματος του τροφοδοτούντος αγγείου, για την εκτίμηση της εξέλιξης της πώρωσης καταγμάτων στα αρχικά στάδια της.