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Medicina Rigenerativa Ortopedica

L’ortobiologia è un settore innovativo della medicina rigenerativa che consente un nuovo approccio terapeutico finalizzato alla rigenerazione biologica del tessuto, anziché alla sua sostituzione. Si pone infatti l’obiettivo di sviluppare nuove terapie per promuovere la riparazione dell’osso e dei tessuti molli dell’apparato muscolo-scheletrico stimolando le risorse naturali dell’organismo per rigenerare i danni causati da traumi o da malattie, fornendo così delle soluzioni alternative ai tradizionali trattamenti.

Come si evince dal nome stesso, l’ortobiologia si avvale della sinergia del lavoro dei biologi e degli ortopedici, attraverso un processo di trasferimento delle competenze dal bancone del laboratorio al reparto dell’ospedale. Questo approccio include l’utilizzo di diversi e innovativi prodotti, tra cui i biomateriali, i fattori di crescita e le cellule del paziente stesso, che insieme forniscono un valido supporto per la rigenerazione delle strutture muscolo- scheletriche. I recenti progressi scientifici nel campo dei biomateriali, della biologia cellulare e dei fattori di crescita hanno infatti creato opportunità uniche per affrontare situazioni patologiche fino ad oggi trattabili con risultati poco soddisfacenti o altamente cruenti. I risultati ottenuti fino ad’ora indicano che la medicina rigenerativa sarà complementare ai trattamenti farmacologico e chirurgico tradizionali ed, in alcuni casi, li sostituirà, permettendo anche la posticipazione d’interventi sostitutivi (protesi). Nell’ambito della medicina rigenerativa ortopedica sono molti i campi di ricerca. Tra questi, l’ingegneria tissutale e l’utilizzo di stimoli fisici (onde d’urto, campi magnetici, correnti elettriche, etc.) o chimici (fattori di crescita) o biologici/viscosupplementativi (Ialuronati) sono già utilizzati da anni nella pratica clinica con buoni risultati. Altri, come l’impiego delle cellule mesenchimali staminali del midollo osseo, del grasso e del sangue, lo sono da meno tempo, ma con risultati soddisfacenti ed incoraggianti.

 


I fattori di crescita vengono da anni proposti per il trattamento di alcune patologie a base infiammatoria sotto forma di concentrati piastrinici (i cosiddetti PRP o plasma ricco di piastrine). Le piastrine infatti contengono un numero elevato di fattori di crescita, noti per la loro funzione di acceleratori dei processi di guarigione e di regolazione dell’infiammazione.
Questi trattamenti sono solitamente di tipo infiltrativo (veicolati nella zona della lesione con ago e siringa) e possono anche essere ripetuti più volte in base alla sintomatologia del paziente. Non si tratta pertanto di interventi chirurgici ma di prestazioni ambulatoriali. Per quanto riguarda invece l’utilizzo delle cellule, quelle maggiormente utilizzate nel settore dell’ortobiologia sono le cellule mesenchimali staminali, che sono isolabili da un’ampia varietà di tessuti, tra i quali quelli oggi maggiormente utilizzati sono il sangue, il midollo osseo ed il tessuto adiposo. Pertanto oggi i trattamenti più comuni in questo ambito prevedono la produzione intra-operatoria (ovvero durante la medesima seduta chirurgica durante la quale il paziente viene trattato per la patologia che lo affligge) di concentrati midollari o di tessuto adiposo che contengono una notevole quantità di cellule mesenchimali staminali. Questi concentrati vengono isolati e prodotti dal paziente stesso e si definiscono perciò autologhi. Le potenzialità terapeutiche di queste cellule risiedono nel fatto che sono in grado di differenziare nelle linee cellulari adulte che costituiscono i tessuti: osseo, cartilagineo, tendineo, legamentoso, muscolare, nervoso e cutaneo; possiedono anche al loro interno una serie di molecole dotate di una potente azione anti-infiammatoria. Il loro utilizzo e’ indicato nelle perdite di tessuto e nei quadri d’infiammazione. Quando il danno e’ particolarmente esteso (ad esempio una lesione cartilaginea di ginocchio o di caviglia di ampie dimensioni) le cellule vengono associate all’utilizzo di biomateriali, ovvero materiali biocompatibili e biodegradabili, che fungono da supporto alla crescita delle cellule (membrane di collagene).
Vanno sottolineate due condizioni molto importanti: la prima e’ che solo alcuni pazienti presentano caratteristiche tali da richiedere questi trattamenti e, la seconda, che tale valutazione può essere fatta esclusivamente dal chirurgo ortopedico esperto in terapia biologica, il quale conosce limiti e vantaggi di tutte le tecniche disponibili e sarà dunque in grado di selezionare quella più idonea al caso specifico. Il paziente e’ quindi invitato a rivolgersi a Centri specializzati che garantiscono uno standard elevato di conoscenze della materia specifica.


Plasma ricco di piastrine (PRP)

Il termine PRP deriva dall’acronimo inglese Platelet-Rich Plasma, ossia “Plasma Ricco di Piastrine”. Le piastrine sono le cellule maggiormente coinvolte nei processi di guarigione e rigenerazione tissutale, sono prive di nucleo ed al loro interno si possono evidenziare numerosi granuli contenenti numerosi fattori di crescita. Il termine “fattore di crescita” si riferisce a numerose proteine capaci di stimolare la proliferazione e il differenziamento cellulare.
Il PRP è il concentrato dei fattori di crescita che si ottiene mediante la centrifugazione di una o più provette di sangue del paziente. Le diverse tipologie di produzione di PRP comunemente impiegate, possono differenziarsi tra loro in base a diversi parametri tra cui la modalità di centrifugazione, la concentrazione di piastrine e leucociti, la presenza e le concentrazioni di fibrina e portare, di conseguenza, alla presenza di PRP con composizione e caratteristiche differenti. Il PRP agisce inducendo la proliferazione di diversi tipi di cellule, inibendo il rilascio di IL-1 da parte dei macrofagi e riducendo la proliferazione di questi ultimi, dando luogo anche ad un’azione antinfiammatoria. In ambito più strettamente ortopedico è stato evidenziato che alcuni fattori di crescita prenderebbero parte alla regolazione del metabolismo della cartilagine articolare, migliorando la lubrificazione e l’elasticita’ della stessa riducendone l’usura al movimento.
Il razionale d’impiego del PRP è quello di stimolare la naturale cascata di guarigione e rigenerazione tissutale mediante un rilascio sovrafisiologico di fattori derivanti dalle piastrine che possono essere applicati direttamente nel sito di trattamento. I primi impieghi ortopedici sono stati nei casi di mancata guarigione delle fratture (pseudoartrosi) per poi essersi allargato anche ai tessuti molli, come ad esempio, nelle deiscienze delle ferite.
Le patologie che si giovano dell’utilizzo del PRP in ambito ambulatoriale possono essere suddivise in due grandi categorie: quelle dei tendini (tendinopatie) e quelle delle articolazioni (artropatie):

  • nelle tendinopatie acute e croniche a livello dell’epicondilo, del tendine d’Achille e nelle fasciti plantari;
  • nelle lesioni capsulo-ligamentose ,nelle meniscopatie e nelle lesioni parziali del legamento crociato anteriore e delle cuffie dei rotatori;
  • nelle lesioni condrali (iniziale artrosi, osteocondriti, etc….)
  • nelle fratture, nei ritardi di consolidazione, nelle pseudoartrosi come stimolo osteogenetico.
Tutti i pazienti in buone condizioni di salute (tranne quelli affetti da piastrinosi) possono essere sottoposti a infiltrazione di PRP. Il trattamento si compone di due fasi che si svolgono nella stessa seduta ambulatoriale. Al paziente viene eseguito un semplice prelievo di sangue venoso come quando ci si sottopone ad una normale analisi del sangue. Il sangue è poi immesso in una macchina speciale e centrifugato. Il movimento centrifugo e la presenza di particolari membrane del dispositivo portano alla separazione delle varie componenti del sangue. Il centrifugato così ottenuto è costituito da tre strati: quello più in basso che contiene i globuli rossi, quello centrale le piastrine ed i globuli bianchi, e quello nella parte superiore il plasma. Quella centrale è particolarmente ricca di piastrine ed è immessa automaticamente in una siringa sterile. Immediatamente prima dell’infiltrazione si procede all’aggiunta di attivatore piastrinico/agonista per innescare, nel giro di pochi minuti, i processi della coagulazione e consentire la formazione del gel piastrinico. Il tutto richiede circa trenta minuti. La seconda fase è costituita dall’iniezione del preparato nel sito affetto tramite infiltrazione. Dopo un breve periodo di osservazione, il paziente potrà tornare a casa.
Il trattamento prevede di norma, 3-4 sedute per le patologie tendinee e 3 per quelle articolari a distanza di circa una settimana. 

 


Cellule mononucleate da sangue periferico (TNCs)

Il termine TNCs e’ acronimo di Total Nuclear Cells, ossia le cellule mononucleate circolanti nel sangue periferico che fisiologicamente intervengono nei fenomeni rigenerativi e riparativi dei tessuti (monociti e linfociti). A differenza del PRP gia’ qui si parla di cellule e non di fattori di crescita concentrati dal sangue. La presenza di un solo nucleo in tali cellule fa sì che queste riescano a differenziarsi a seconda della necessità in cellule specifiche e caratteristiche dei tessuti umani. Secondo molti studi scientifici e clinici, se concentrate e iniettate in sede di lesione, le cellule mononucleate sono in grado di:

  1. polarizzare i macrofagi, sempre presenti in sede di lesione, invertendone la rotta da proinfiammatoria ad antinfiammatoria dando lo start per la fase riparativa;
  2. creare un rilascio di esosomi, tramite meccanismo paracrino, che porta alla formazione di nuovi vasi e quindi una vasta neoangiogenesi;
  3. avere capacità differenziativa, quindi capacità multipotente.
La tecnologia che separa le cellule mononucleate dal resto del sangue è recente e si avvale di un sistema a filtrazione selettiva di Sangue Intero Periferico che trattiene queste cellule in base alla loro carica elettrica (potenziale di membrana). La caratteristica che rende unico il sistema consiste nella capacità di eliminare la contaminazione di granulociti, cellule altamente proinfiammatorie. Il kit sviluppato attorno a questa tecnologia è di facile utilizzo, veloce ed altamente riproducibile non essendo operatore-dipendente. Il concentrato di cellule mononucleate selezionate e’ caratterizzato da un’ alta vitalità cellulare in quanto il sangue non viene stressato ma filtrato a caduta; e’ estremamente liquido e pertanto facilmente iniettabile; e non presenta reazioni avverse. Essendo poi il kit a circuito completamente chiuso garantisce la massima sterilita’. La procedura e’ rapida richiedendo circa 20 minuti.

 


Terapia con Ialuronati (Acido Ialuronico HA)

Il nome di questa sostanza è, ad oggi, sulla bocca di moltissime persone. Se ne parla nei talk show televisivi, se ne parla nelle televendite, se ne parla nei film, se ne parla nei telegiornali, negli speciali salute: ma in fondo, di che cosa si sta parlando? Per quale ragione i prodotti a base di acido ialuronico dovrebbero essere così in grado di portare effetti benefici in favore della pelle e della cartilagine di chi ne fa uso? La prima circostanza che noi dovremmo indagare in questa sede concerne la stessa definizione. È importante sapere che è una sostanza prodotta naturalmente dal corpo umano, ed è uno dei componenti più importanti dei tessuti connettivi. Il problema principale che porta a interessarsi a questi trattamenti, sta’ nel fatto che i livelli di acido ialuronico diminuiscono con l’avanzare della età. L’acido ialuronico e’ indispensabile per la formazione del collagene e quindi dei tessuti connettivi e pertanto utile allo svolgimento di importanti meccanismi del nostro organismo: idratazione della pelle, elasticita’ e plasticita’ dei tessuti, crescita organica, etc….., ed e’ inoltre privo di controindicazioni salvo particolari casi d’ipersensibilita’. In ambito ortopedico l’artrosi, e quindi il progressivo deterioramento della cartilagine articolare, e’ una “malattia” eta’ ed attivita’-correlata; porta il paziente ad una sofferenza cronica ed ad una limitazione funzionale nelle attivita’ quotidiane, lavorative e ludiche, essendo presente una vera e propria abrasione della cartilagine articolare. E’ ben noto che nell’articolazione osteoartrosica il peso molecolare e la concentrazione in HA sono ridotte. La diminuzione nella lunghezza delle molecole e della concentrazione di HA alterano le normali proprietà reologiche del liquido sinoviale riducendo quindi le capacità di lubrificazione e di protezione, effetto definito shock adsorber. Si desume pertanto che l’alta concentrazione di HA nel liquido sinoviale è essenziale per la funzionalità dell’articolazione stessa. Stessa ed immediata funzione dell’HA e’ nei tendini e nei legamenti, essendo il collagene regolatore della elasticita’ dei tessuti. La terapia intra-articolare con acido ialuronico è stata utilizzata per il sollievo dei sintomi dell’osteoartrite fin dal 1990 essendo l’effetto di viscosupplementazione e condroprotezione facilmente attribuibile al trattamento infiltrativo. Recentemente le caratteristiche e il meccanismo d’azione dell’ HA sono state analizzate più a fondo e si sono dimostrate molteplici attivita’ che si aggiungono alla viscosupplementazione: sulla matrice extracellulare riducono il rilascio di prostaglandine dalla matrice cartilaginea ed aumentano la sintesi di condroitinsolfato; protegge i condrociti (cellule della cartilagine) ed i sinoviociti (cellule che costituiscono la guaina sinoviale) dagli enzimi degradativi, dagli agenti chimici e dalle tossine; stimola la sintesi del normale HA; aumenta la densita’ e la morfologia dei condrociti, pertanto migliora lo strato cartilagineo e riduce il processo infiammatorio sinoviale. Il trattamento con infiltrazioni di HA e’ di semplice attuazione, e’ eseguibile in un contesto ambulatoriale e richiede poco tempo per la sua esplicazione; chiaro e’ che il tipo di paziente da trattare ed il tipo di HA da inoculare devono essere ponderati da operatori esperti al fine di ottenere il risultato, rappresentato dalla posticipazione d’interventi sostitutivi quali le protesi.


Infiltrazioni di cellule mesenchimali staminali da midollo osseo

Le cellule mesenchimali (MSC) sono cellule progenitrici in grado di autorigenerarsi e differenziarsi in alcuni tessuti adulti (muscolare, tessuto adiposo, tessuto osseo, legamentoso, tendineo, cartilagineo, etc….). A differenza delle cellule staminali embrionali sono cellule presenti nei tessuti adulti, pertanto dotate della capacità di differenziarsi secondo linee adulte. La loro funzione principale consiste nel preservare gli equilibri omeostatici interni all’organismo e quindi nel rimpiazzare le cellule danneggiate o morte a causa di diversi fattori quali l’invecchiamento, eventi traumatici o malattie; possono, opportunamente stimolate, differenziarsi secondo la linea tessuto-specifica, espletando cosi’ la loro funzione terapeutica. Le MSC, inoltre, sono isolate da tessuti dell’organismo e il loro trapianto autologo elude il problema della risposta immunologica e del rigetto. Le MSC sono normalmente in fase di quiescenza (fase G0 del ciclo cellulare) ed attraverso fattori di crescita entrano in una fase di crescita (G1), differenziandosi nelle cellule adulte del tessuto danneggiato. In commercio esistono vari sistemi di estrazione cellulare certificati.


Il prelievo da midollo osseo viene effettuato in sala operatoria attraverso kit specifici ed utilizzato nella stessa seduta, essendo sottoposto a nessuna manipolazione, bensi’ a semplice centrifugazione, confortando il termine in-line che ne garantisce anche la sterilita’e la omofunzionalita’. Non si tratta pertanto di una terapia avanzata : e’ un sistema efficace ad aumentare e concentrare cellule mesenchimali staminali, iniettabili, purificate dal grasso e dai globuli rossi (sostanze pro-infiammatorie); il concentrato di MSC da midollo è quindi a tutti gli effetti un Autotrapianto.


Attraverso una piccola incisione e l’utilizzo di un piccolo trocar, che permetta il raggiungimento del midollo osseo, si preleva l’aspirato midollare che viene immediatamente immesso in un sistema automatico, non operatore dipendente, a circuito chiuso; in questo kit, attraverso un sistema di centrifugazione, si ha la separazione dei componenti per densità e con l’uso di 3 sensori ottici la spartizione delle diverse componenti in 2 sacche ed in una siringa sterili. Nella siringa e’ contenuto il concentrato di MSC con una concentrazione circa 7 volte superiore alla concentrazione di MSC iniziale. Il tempo di processazione e’ di circa 30 minuti, si svolge esclusivamente in sala operatoria ed e’ caratterizzato da una grande maneggevolezza e riproducibilita’.


Il concentrato di MSC da midollo osseo è indicato:

  • Nelle Lesioni cartilaginee (difetti condrali ed osteocondrali traumatici o degenerativi),
  • nelle osteonecrosi, nelle cisti ossee,
  • nell’artrosi,
  • nella rigenerazione ossea (osteotomie, fusioni articolari, ritardi di consolidazione, pseudoartrosi),
  • nelle ricostruzioni tendinee,
  • nelle lesioni muscolari.

 


Infiltrazioni di cellule mesenchimali staminali da tessuto adiposo

Le cellule mesenchimali (MSC) sono cellule progenitrici in grado di autorigenerarsi e differenziarsi in alcuni tessuti (muscolare, tessuto adiposo, tessuto osseo, legamentoso, tendineo, cartilagineo, etc….). A differenza delle cellule staminali embrionali sono cellule presenti nei tessuti adulti, pertanto dotate della capacità di differenziarsi secondo linee adulte. La loro funzione principale consiste nel preservare gli equilibri omeostatici interni all’organismo e quindi nel rimpiazzare le cellule danneggiate o morte a causa di diversi fattori quali l’invecchiamento, eventi traumatici o malattie; possono, opportunamente stimolate, differenziarsi secondo la linea tessuto-specifica, espletando cosi’ la loro funzione terapeutica. Le MSC, inoltre, sono isolate da tessuti dell’organismo e il loro trapianto autologo elude il problema della risposta immunologica e del rigetto. Le MSC sono normalmente in fase di quiescenza (fase G0 del ciclo cellulare) e attraverso fattori di crescita entrano in una fase di crescita (G1), differenziandosi nelle cellule adulte del tessuto danneggiato. In commercio esistono vari sistemi di estrazione cellulare certificati.


Il tessuto adiposo è ricco di cellule mesenchimali staminali in grado di promuovere la spontanea guarigione dei tessuti, ha una maggiore facilità d'accesso, minor dolore nel prelievo, e quindi una minore invasività, possiede inoltre una più alta concentrazione di cellule mesenchimali staminali attivate rispetto al concentrato midollare e quindi ha più alto potenziale rigenerativo; essendo inoltre fluido puo’ essere facilmente introdotto attraverso infiltrazione. La procedura viene svolta in ambiente asettico, ossia in sala operatoria, richiede di un’ anestesia locale eventualmente associata ad una breve sedazione. Si pratica una piccola incisione cutanea, piu’ frequentemente in sede addominale attraverso la quale, con una sottile cannula, si esegue l’aspirato del tessuto adiposo necessario (lipoaspirazione). Si procede quindi all’introduzione del materiale grassoso in un kit specifico monouso, che, attraverso una minima manipolazione, assolutamente non enzimatica, in sistema chiuso ed asettico, ottiene la frammentazione in piccoli cluster stromali ed all’eliminazione dei residui oleosi ed enzimatici responsabili del processo infiammatorio. Il prodotto processato è vitale e le cellule mesenchimali staminali contenute possiedono la multipotenza necessaria a differenziarsi nei diversi tessuti mesodermici; ne è a tutti gli effetti un trapianto di tessuto autologo. La frammentazione atraumatica consente di ridurre il tessuto in cluster più piccoli fino al diametro di 200 ?m, conservando l’integrità dell’architettura della nicchia vascolo-stromale che ospita le MSC e quindi non necessitando del tempo necessario alle MSC di organizzarsi in tessuto. Il materiale, grazie alla sua alta fluidita’ puo’ essere infiltrato in sede di patologia. Gli effetti, ad esempio in sede articolare, sono di viscosupplementazione, ossia riducono gli attriti dovuti al movimento; di , ossia mantengono gli spazi articolari e di ricostituzione del tessuto cartilagineo, ossia stimolano la linea adulta condrogenica, depositando nuovi condrociti (effetto paracrino e trofico); caratteristiche normalmente espletate dal tessuto adiposo fisiologicamente presente nelle sedi articolari: omofunzionalita’. Dopo il trattamento (circa 30 minuti), il paziente puo’ tornare alle normali attivita’ quotidiane con un bendaggio compressivo sulla zona di prelievo (panciera) per evitare la formazione di ematoma addominale. Il concentrato di MSC da tessuto adiposo è indicato:

  • nelle lesioni cartilaginee (difetti condrali ed osteocondrali traumatici o degenerativi),
  • nelle osteonecrosi, nelle cisti ossee, nell’artrosi,
  • nella rigenerazione ossea (osteotomie, fusioni articolari, ritardi di consolidazione, pseudoartrosi),
  • nelle ricostruzioni tendinee,
  • nelle lesioni muscolari.

 

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