Innesti ossei :nuovi sviluppi

Molte condizioni spinali trattate con chirurgia richiedono una procedura chiamata fusione spinale. La fusione spinale è l’unione o la fusione di una o più vertebre per ridurre il dolore e stabilizzare la colonna vertebrale. Durante una fusione spinale, un’ampia varietà di impianti, viti e gabbie può essere utilizzata per migliorare la fusione. Tuttavia, la fusione è considerata efficace solo quando le ossa crescono insieme biologicamente e formano una massa solida.

Per contribuire a raggiungere questa fusione biologica, devono essere utilizzati innesti ossei o altri prodotti biologici che promuovono la crescita ossea. Attualmente ci sono molti tipi differenti di biologici che i chirurghi possono usare per contribuire a raggiungere la fusione spinale solida. È molto importante per i pazienti e i chirurghi comprendere tutte le opzioni e come funzionano ciascuno di questi farmaci biologici. Poiché il successo di ciascuno varia, deve essere utilizzata un’attenta considerazione quando si sceglie un materiale di innesto.Innesto osseo autogeno
Il gold standard dell’innesto osseo sta prendendo l’osso del paziente. Questo è chiamato innesto osseo autogeno. Ciò significa che al momento dell’intervento chirurgico, il chirurgo esegue un’incisione separata e prende un piccolo pezzo di osso da un’area del corpo dove non è necessario. Tipicamente, gli innesti ossei autogeni vengono prelevati dal bacino o dalla cresta iliaca. L’innesto osseo autogeno ha eccellenti tassi di fusione ed è diventato lo standard con cui vengono misurati tutti gli altri farmaci biologici. Molti chirurghi preferiscono innesti ossei autogeni perché non vi è alcun rischio che il corpo rigetti l’innesto poiché proveniva dal corpo del paziente.

Ci sono svantaggi dell’innesto osseo autogeno tra cui la necessità di un’ulteriore incisione, dolore e dolore che spesso durano bene dopo che l’intervento è guarito, nonché possibili complicazioni come aumento della perdita di sangue e tempo prolungato in sala operatoria. Complicazioni come queste si verificano in circa il 10% -35% dei pazienti e variano nella loro gravità. Anche quando si utilizza l’osso di un paziente, i tassi di fusione del 100% non sono sempre raggiunti, motivo per cui sono state sviluppate altre tecniche di fusione.

Innesto osseo allotrapianto
Nel tentativo di ridurre al minimo i problemi associati all’assunzione dell’osso del paziente, sono state sviluppate una serie di altre tecniche di fusione che utilizzano prodotti biologici come estensori dell’innesto osseo o come sostituti dell’innesto osseo. Una fonte comune di sostituzione o estensione dell’innesto osseo è l’uso dell’osso allotrapianto. Un innesto osseo allotrapianto è l’osso raccolto da cadaveri o individui deceduti che hanno donato il loro osso per l’uso nel trattamento di pazienti viventi. Ciò è comunemente usata in molte forme per le fusioni spinali che variano dalle fusioni interbody cervicali alle fusioni interbody lombari e può fornire il supporto strutturale eccellente.

Lo svantaggio dell’osso strutturale allotrapianto è che non promuove molto bene la crescita ossea e quindi è molto debole nello stimolare una fusione spinale. Sebbene sia usato con successo per fusioni di livello corto nella colonna cervicale, non è uno stimolante biologico abbastanza potente da permetterci di usarlo con successo per ottenere una fusione spinale nella colonna vertebrale toracica o lombare. Gli studi hanno dimostrato che quando si utilizza l’osso allotrapianto come unico materiale di innesto, i tassi di fusione nella colonna toracica e lombare sono estremamente poveri e il tasso di fallimento è molto alto.

Matrice ossea demineralizzata
A volte l’osso allotrapianto può essere demineralizzato, un processo mediante il quale alcune delle proteine che stimolano la formazione ossea vengono estratte dall’osso. Queste proteine sono elaborate e disponibili in varie forme. Questo tipo di prodotto è chiamato matrice ossea demineralizzata e può essere facilmente utilizzato al posto o come estensore dell’osso del paziente. Sebbene abbia fuso con successo le spine negli studi sugli animali, non vi è alcuna prova che questo sia uno stimolo abbastanza potente da fondere con successo una colonna vertebrale umana e quindi non è raccomandato per l’uso senza l’aggiunta dell’osso del paziente. È consigliato solo come estensore dell’innesto osseo e non come sostituzione.

Altri estensori dell’innesto
Ci sono parecchie sostanze quali la ceramica, i fosfati del calcio ed altri materiali sintetici che hanno simili proprietà biomeccaniche e struttura a quella dell’osso del cadavere; tuttavia, non sono biologicamente attivi e non stimolano una fusione spinale da soli. Questi prodotti sono attualmente raccomandati solo per l’uso come estensori di innesto osseo. C’è stato interesse recente nel sovralimentare questi materiali aggiungendo l’aspirato del midollo osseo. Questa è una procedura in cui le cellule del midollo osseo vengono prelevate in una siringa e immerse sul supporto strutturale come la ceramica o l’osso del cadavere. Poiché da soli questi prodotti non sono biologicamente attivi, l’aggiunta delle cellule del midollo osseo del paziente può dare loro più attività biologica. Questo è attualmente in fase di test; tuttavia, non ci sono buoni studi a lungo termine negli esseri umani che dimostrano che questo sia efficace nello stimolare la fusione spinale. Ad oggi, i risultati hanno dimostrato che questa tecnica è inferiore all’utilizzo del trapianto osseo autogeno del paziente. Ci sono diversi vettori sintetici in fase di sviluppo che anche avrà bisogno di stimolazione con le cellule del midollo osseo per avere un certo tipo di attività biologica. Sfortunatamente gli studi hanno dimostrato che questi portatori sono anche molto inferiori all’utilizzo dell’osso del paziente.

Emoderivati
Un’altra area di interesse biotecnologico è l’uso di emoderivati come gel piastrinici prelevati dal sangue del paziente. Questo materiale gelatinoso viene creato isolando una concentrazione di piastrine, che sono importanti fattori di coagulazione; dal sangue del paziente. Il gel piastrinico contiene molti fattori di crescita che possono aiutare nella formazione ossea e possono svolgere un ruolo chiave nella formazione e maturazione della fusione spinale ossea. Il vantaggio dell’uso di gel piastrinici è che sono facilmente rimossi dal sangue del paziente con pochissime complicazioni. Lo svantaggio principale è che non contengono proteine osteoinduttive, il che significa che non sono stimolanti abbastanza potenti da indurre la formazione ossea. Possono essere usati come estensori dell’innesto ma non sostituzioni dell’innesto. Tutti i prodotti discussi sopra non hanno dimostrato di essere efficaci quanto l’utilizzo dell’osso autogeno del paziente per la fusione spinale. Sono tutti considerati estensori dell’innesto e possono integrare l’innesto osseo del paziente, ma non devono essere utilizzati al posto dell’osso del paziente.

Proteine osso-morfogenetiche
La prossima categoria di prodotti è definita fattori di crescita e differenziazione. Questi sono stimolanti molto potenti per la formazione ossea e possono essere utilizzati come sostituti dell’innesto. Queste proteine svolgono un ruolo chiave nel processo naturale di formazione dell’osso del corpo e si trovano naturalmente nei siti di fusione spinale. Queste proteine possono essere prodotte, concentrate e collocate nel corpo in aree in cui è necessaria la formazione ossea e sono abbastanza potenti da stimolare la formazione ossea senza la necessità di prendere l’osso del paziente. Queste proteine sono state scoperte dal Dott. Marshall Urist, un chirurgo ortopedico presso il dipartimento di chirurgia ortopedica UCLA a Los Angeles, CA. Attraverso il suo lavoro innovativo, ha scoperto queste proteine e le ha chiamate proteine osso-morfogenetiche, o BMPS.

Ci sono diversi BMPS diversi naturalmente presenti nel corpo e molti svolgono un ruolo critico nella formazione ossea. Le proteine più promettenti sono BMP-2 e BMP-7. Queste due proteine sono state ampiamente studiate negli animali e nell’uomo con risultati molto promettenti. Entrambe le proteine hanno dimostrato di stimolare con successo la fusione spinale in modo uguale o addirittura superiore all’innesto osseo autogeno. Realizzano questo stimolando le cellule “regolari” a trasformarsi in cellule che formano l’osso. Questo a sua volta si traduce in una solida fusione spinale. BMP-2, il fattore di crescita più ampiamente studiato, ha dimostrato di ottenere fusioni spinali più velocemente e con tassi di successo più elevati se usato da solo rispetto all’utilizzo dell’innesto osseo autogeno del paziente. L’uso di BMP-2 nelle fusioni spinali eliminerà la necessità di prendere l’osso del paziente, nonché gli effetti collaterali e le potenziali complicanze della procedura di innesto. BMP-2 ha ricevuto l’approvazione preliminare della FDA e molto probabilmente sarà il primo fattore di crescita disponibile per l’uso generale nei pazienti umani per la fusione spinale.

rhBMP-2 ha recentemente ricevuto l’autorizzazione dalla Food and Drug Administration (FDA) per usi specifici. Consulta il tuo chirurgo per sapere se sei un candidato.

Commento di Iain Kalfas, MD

Questo articolo descrive brevemente ma accuratamente lo stato attuale della tecnologia di fusione ossea e la sua applicazione alla chirurgia spinale. Sebbene una vasta esperienza con l’uso dell’autotrapianto abbia dimostrato risultati positivi nel raggiungimento di una fusione spinale solida, gli aspetti negativi della raccolta dell’osso del paziente hanno portato ricercatori e medici a studiare nuovi e meno invasivi modi per ottenere risultati simili. La ricerca nel settore della fisiologia ossea e della biochimica sta progredendo rapidamente e, come sottolinea l’autore, potrebbe eventualmente aiutare a ridurre al minimo l’estensione dei principali interventi chirurgici di fusione spinale in futuro.