A. CIVANI

La tecnologia nel campo ortopedico: applicazioni e

nuove frontiere di trattamento

G.I.S.T. 4 NOVEMBRE 2017

Genova

Protesi?!?!

Successi

ma anche

fallimenti...

Lesioni Tendinee

Lesioni Cartilaginee

Terapia biologica è

indicata……..

Scarsa comprensione della guarigione

Che tipo di tessuto ?/ Tempo di riparazione ?

Ottimi risultati clinici soggettivi

Anello debole

Biologia della riparazione !

Fasi della riparazione del tessuto connettivo

• Fase infiammatoria: torrente ematico e rilascio di FC, migrazione in sito di cellule estrinseche, fagocitosi.

• Fase di proliferazione: rilascio di una seconda batteria di FC, migrazione e proliferazione di fibroblasti, sintesi di fibre collagene tipo 3, formazione del tessuto a granuli.

• Fase di rimodellamento: riduzione dei vasi ematici e dei fibroblasti, aumenta l’organizzazione della matrice e la proporzione delle fibre collagene tipo 1.

Garantire ed ev. accelerare la guarigione (istologia)

Magari senza chirurgia

Fattori di Crescita Cellule Staminali Mesenchimali Terapia genicaStudi in vitro e modelli animali

Senso della ricerca attuale

Fattori di crescita

Proteine che servono da segnale per le cellule

Si legano ai recettori di

membrana - cellule target

I recettori attivati innescano reazioni che attivano i geni del nucleo

DNA - m RNA - proteine

Trippel SB et al., JBJS1996;78-A:1272-86

Fasi della riparazione del tessuto cartilagineo

FC Fase di attività Ruolo

PDGF

(platet-derived growth factor)

Proliferazione

Rimodellamento

Regola la sintesi di altri FC. Regola la

sintesi delle proteine del collagene e del

DNA al sito della lesione.

BFGF(basic fibroblast growth facor)

Proliferazione

Rimodellamento

Stimola angiogenesi, migrazione e

proliferazione cellulare.

VEGF(vascular endothelial growth factor)

Proliferazione

RimodellamentoStimola angiogenesi.

TGF-β(transformng growth factor)

Infiammazione

Regola la migrazione cellulare. Stimola

la sintesi del collagene. Termine della

proliferazione cellulare.

IGF-I(insulin-like growth factor)

Infiammazione

Proliferazione

Promuove la migrazione e proliferazione

dei fibroblasti. Stimola la produzione di

collagene e matrice extracellulare.

Fasi della riparazione del tessuto connettivo

FC sintetizzati da : piastrine, fibroblasti, c.epiteliali, c.endoteliali, c.infiammatorie

Le piastrine come strumento per liberare i FC

Le piastrine sono le prime cellule ad arrivare al sito della lesione

Rilascio dei FC che si trovano immagazzinati in organelli citoplasmatici (α-granuli).

Concentrato di piastrine attivate (PRP)

Maggior numero FC

Maggior migrazione e proliferazione fibroblasti

Plasma ricco di piastrine nel trattamento della epicondilite laterale cronica di gomito

Mishra A et al., 2006; Am. J. Sports Med 2006; 34:

1774-78

15 pz (2 ml PRP da centrifugazione sangue intero) vs 5 pazienti riceventi placebo.

6m e 2 aa F up risultati stat. significativi

Patologia Cartilagineala grande sfida………….

GF: Effetti sull’osso

In vitro:

Effetto chemiotattico sugli osteoblasti e

sulle cellule osteoprogenitrici dell’osso

Effetti stimolativi sulle differenti funzioni

metaboliche degli osteoblasti

TGF-β 1

PDGF-BB

PDGF-AA

IGF-1

IGF-2

BMP-2, 4, 6

In vivo:

Aumenta la formazione e la

crescita dell’osso

• Stimolazione della guarigione

dell’osso periprotesico

GF: Effetti sull’osso

Differenziazione condrogenetica dei MSCs:

o TGF-ß s (ß2, ß3)

o BMP-2, 4, 6, 7

o FGF-18

o IGF-1 (Indrawattana 2004, Stevens 2004, Davidson 2005, Park 2005)

Proliferazione e metabolismo dei condrociti:

o TGF-ß s (ß1, ß2)

o BMP-2, 7

o FGF-2, bFGF

o PDGF

o IGF-1 (Chua 2004, Tay 2004, Stevens 2004, Hills 2005)

GF: Effetti sulla cartilagine

Platelet-derived growth factor (PDGF)

Transforming growth factor beta (TGF-β)

Platelet-derived epidermal growth factor (PDEGF)

Platelet-derived angiogenesis growth factor (PDAF)

Insulin-like growth factor 1 (IGF-1)

Platelet factor 4 (PF-4)

GF ottenuti dalle piastrine

Platelet Rich Plasma (PRP)

Modifica del coagulo di fibrina ottenuto da

sangue autologo, usato per iniettare i

fattori di crescita (GF) in alta

concentrazione nei siti che necessitano di

riparazione o rigenerazione tessutale

PRP non aumenta nè la qualità nè la quantità di formazione ossea

(Fujimori 2005)

PRP non sono capaci di aumentare significativamente la qualità

della guarigione dell’osso se applicati in combinazione con

sostituti allogenici o xenogenici (Wiltfang 2004, Jensen 2004,

Aghaloo 2004, 2005, Grageda 2005)

PRP: osso

PRP ha una significativa effetto accelerante nella rigenerazione

ossea se usato con osso autogeno

(Wiltfang 2004, Schlegel 2004)

L’effetto osteopromotivo del PRP è dovuto alle sue caratteristiche

mitogene sul trapianto osseo alle risposte morfogenetiche cellulari

(Thorwarth 2005)

PRP: osso

o PRP stimola in vitro la proliferazione dei

condrociti e la biosintesi della matrice

(Akeda 2006)

o PRP stimola la proliferazione e la

differenziazione condrogenica

(Mishra 2007)

PRP: Cartilagine

o Per valutare gli effetti dei PRP nella guarigione dell’osso,

dei tendini e della cartilagine.

o Ipotesi: se PRP aumenta ed accelera la guarigione ossea,

tendinea e cartilaginea e se promuove l’integrazione

tessutale dopo intervento chirurgico.

Studi sperimentali

o Per valutare gli effetti dei PRP nella guarigione dell’osso, dei tendini e

della cartilagine.

o Ipotesi: se PRP aumenta ed accelera la guarigione ossea, tendinea e

cartilaginea e se promuove l’integrazione tessutale dopo intervento

chirurgico.

o Valutazione clinica: Scomparsa parziale o totale del dolore dopo una

iniezione intraarticolare di PRP

Studio clinico

o Presupposti: valutare l’effetto dell’iniezione di

PRP nel trattamento delle lesioni condrali

o Ipotesi: che l’iniezione di PRP agevoli la

formazione di cartilagine come o meglio delle

microfratture

Studio clinico

Tipo di studio: clinico

Tipologia paziente: 50-70 anni, non disponibile a chirurgia primaria

Tipologia sintomi: dolore articolare con impotenza funzionale al carico

Procedura: iniezione intraarticolare mediale di 3 cc. di PRP prelevato

nella stessa seduta

Controllo clinico a distanza di 15-30-45 gg. con valutazione

SOGGETTIVA dell’efficacia della procedura

Materiale e Metodo

Casistica 232 procedure: 176 ginocchia

23 caviglie

6 anche

20 spalle

7 gomiti

Materiali e Metodi

Standard X-rays preoperatorio e a 45 gg.

Valutazione Rmn preoperatoria e a 45 gg.

Valutazione radiografica

176

23 6.00 21 7.00

232.00

0

75

150

225

300

ginocchio caviglia anca spalla gomito totale

Istogramma 1

casistica 2006-2008

176

143

25 9

170.00

6.00

0

75

150

225

300

ginocchio contenti moderatamente

contenti

scontenti normale

articolarità

articolarità ridotta

casistica 2006-2008

176

143

25 9

170.00

6.00

0

75

150

225

300

ginocchio contenti moderatamente

contenti

scontenti normale

articolarità

articolarità ridotta

casistica 2006-2008

Quadri istologici

Conclusioni

o PRP: ha effetto positivo nella cicatrizzazione

cartilaginea per lesioni traumatiche

o PRP: Stesso effetto di riparazione

cartilaginea si può ottenere con la sola

iniezione intra-articolare

o PRP: Possono essere utili nel trattamento

delle lesioni cartilaginee unite ad uno

scaffold di condrociti

MSCs: Effetti sulla cartilagine

• Chondrogenic differentiation of MSCs:• TGF-ß s (ß2, ß3)• BMP-2, 4, 6, 7• FGF-18• IGF-1(Indrawattana 2004, Stevens 2004, Davidson 2005, Park2005)

• Chondrocyte proliferation and methabolism:• TGF-ß s (ß1, ß2)• BMP-2, 7• FGF-2, bFGF• PDGF• IGF-1

(Chua 2004, Tay 2004, Stevens 2004, Hills 2005)

Il “tormentone” cartilagine

• Rigenerazione Tissutaleosso

cartilagine

tendini

muscoli

• Ischemie periferiche• Infarto Miocardico• Ustioni• Cancro• Artrite• Parkinson• Alzheimer• Diabete• Leucemie• Danno al Midollo Spinale• Ictus• Ed altro ancora!

Applicazioni potenziali delle Cellule Mesenchimali prelevate dall’osso

Dove effettuare il prelievo di Midollo Osseo?

• La cresta iliaca è la sorgente migliore

per aspirare il BM

Dove effettuare il prelievo di Midollo Osseo?

• La cresta iliaca è la sorgente migliore

per aspirare il BM

Dove effettuare il prelievo di Midollo Osseo?

• La cresta iliaca è la sorgente migliore

per aspirare il BM

Dove effettuare il prelievo di Midollo Osseo?

• La cresta iliaca è la sorgente migliore

per aspirare il BM

Inoculazione dell’autoinnesto

La nostra esperienza con cellule

mesenchimali

2006-2008:

426 procedure:

156 tendini

269 cartilagine: 232 GF

37 MSCs

Trattati casi di grado 3°-4° IRCS

37 MSCsCondropatia di ginocchio

Esperienza preliminareconsiderazioni sulla tecnica

• Scarsa morbilità (infiltrazione…)• Nessun effetto collaterale (autoinnesto…)• Buona compliance dei pazienti (terapia

biologica…)• Difficoltà legate alla complessità della procedura

(anestesia locale in due siti…)• Possibilità di controllo fibroscopico

(documentazione?...)

Esperienza preliminareconsiderazioni sui possibili risultati

• Trattamento possibile in stadiazione patologica diversa

• Associabile ad altre terapie senza effetti collaterali

• Facilmente ripetibile (terapia biologica)• Difficoltà legate alle aspettative a breve del

paziente• Possibilità di second look fibroscopico

Quale stadio trattare con quale preparato?

PRP o MSCs

MSCs

Azione sintomatica

Disease modifyng

2°

2-3°

Quale stadio trattare e con quale preparato?

PRP o MSCs

MSCs

Azione biomeccanica analgesica

?

3-4°

4°

CONCLUSIONI

Esperienza preliminare

le nostre valutazioni

• …trattamento migliore del PRP?• …perché preferirlo a PRP?• …concettualmente ineccepibile• …mantiene le aspettative a breve del paziente• …possibilità di risultati a lungo termine con

trattamenti ripetuti?• …problemi medico legali e legali?

Frazione vascolo stromale

del tessuto adiposo (SVF)

» Le cellule adipose

mostrano caratteristiche

equivalenti ad altre

cellule multipotenti

prelevate da altri tessuti

come dal midollo osseo.

» Differenziazione

verso…..osteoblasti,

condrociti e cellule

muscolari

Vantaggi e svantaggi

» Pro: localizzazione del

tessuto adiposo che

rappresenta dal 10-30%

del peso,fino a 5000

cellule per grammo di

tessuto

» Contro: processi di

manipolazione, alcune

componenti del

lipoaspirato possono

dare emolisi prima

dell’impianto

In letteratura molti lavori….» Le cellule sono

state utilizzate in

vari

modi:associate a

PRP, para-

articolari, intra-

articolari,

associate o

meno a chirurgia

In ortopedia

» trattamento

dell’artrosi

severa (casi non

chirurgici)

» tendinopatie non

inserzionali

Ad oggi ancora poche

pubblicazioni……

» lavori spesso

non confrontabili

per procedure

differenti

La nostra esperienza è

ancora limitata» Risultati a breve

termine presso

Istituto Galeazzi

sono

incoraggianti

Risultati sovrapponibili al

PRP» nel trattamento

tendinopatia non

inserzionale

» risoluzione della

sintomatologia

più rapida

» non correlazione

con imaging

Grazie