Evaluación del tratamiento de lesiones focales de cartílago articular en rodilla empleando una matriz de factores de crecimiento y fragmentos de cartílago autólogos en un modelo experimental ovino
- Autores: Lourdes Alcaide Ruggiero
- Directores de la Tesis: Juan Manuel Domínguez Pérez (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2024
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Librado Carrasco Otero (presid.), Francisco J. Salguero (secret.), Montserrat García Balletbó (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias y Ciencias Agroalimentarias por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
. Introducción o motivación de la tesis:
El cartílago hialino es fundamental para la movilidad, gracias a su baja fricción y alta resistencia a las fuerzas de compresión. Su deterioro limita la calidad de vida, ya que va a provocar una serie de limitaciones que afectan de forma significativa a la movilidad. El cartílago hialino maduro presenta una capacidad de regeneración sumamente restringida, debido a la ausencia de vasos sanguíneos, vasos linfáticos y nervios y a la limitada capacidad de replicación de los condrocitos. Las estrategias terapéuticas actuales para tratar lesiones condrales se han centrado en tratamientos no quirúrgicos y técnicas para estimular la reparación. Sin embargo, estas aproximaciones se han enfrentado a una serie de limitaciones como la formación de fibrocartílago, largos períodos de recuperación, integración insatisfactoria, necesidad de procedimientos en dos etapas, incapacidad para abordar defectos extensos, costes elevados y resultados impredecibles.
El plasma rico en plaquetas (PRP) se usa cada vez más en medicina musculoesquelética debido a su potencial terapéutico basado en la elevada concentración de factores de crecimiento y citoquinas. Estos componentes estimulan la regeneración y reparación en tejidos con limitada capacidad de cicatrización, como es el caso del cartílago articular. El PRP, frecuentemente, se combina con otras técnicas para abordar la reparación de las lesiones condrales. Un enfoque alternativo, normalmente combinado con PRP, implica la implantación de fragmentos de cartílago autólogos (PACI). Estos tratamientos han mostrado resultados alentadores debido a la migración de los condrocitos hacia el biomaterial y la subsiguiente deposición de matriz extracelular (ECM) por parte de estas células.
Dada la prevalencia y las graves consecuencias discapacitantes de los problemas condrales, y teniendo en cuenta la falta de estrategias terapéuticas que posibiliten la regeneración completa del cartílago hialino, surge una necesidad urgente de encontrar tratamientos eficaces. En este contexto, la presente tesis doctoral lleva a cabo un análisis a nivel macroscópico, histológico e inmunohistoquímico de una terapia totalmente autóloga que consiste en la creación de un andamiaje tridimensional compuesto por cartílago hialino sano fraccionado integrado en la estructura de un coágulo de PRP más una infiltración intraarticular de PRP (PACI+PRP).
2.Contenido de la investigación:
Los dos primeros capítulos de esta tesis doctoral consistieron en dos revisiones bibliográficas que tienen como objetivo realizar una descripción detallada de las moléculas más relevantes presentes en el cartílago articular, centrándose especialmente en los diferentes tipos de colágenos y los proteoglicanos. Estos capítulos también profundizan en la compresión del papel funcional que desempeñan estas moléculas, tanto en el contexto de un cartílago articular sano como en el proceso de reparación condral, con el fin de establecer sistemas de evaluación más precisos destinados a la determinación de la calidad del tejido condral. En este sentido, los diversos tipos de colágenos y proteoglicanos juegan un papel fundamental como biomarcadores de interés que posibilitan llevar a cabo una evaluación histológica precisa, tanto del avance como de las características estructurales del cartílago hialino regenerado en el proceso de reparación posterior a una lesión condral.
El objetivo del tercer capítulo consistió en evaluar las propiedades regenerativas condrogénicas a nivel macroscópico e histopatológico tras la aplicación del tratamiento PACI+PRP en defectos condrales, utilizando un modelo experimental en ovejas con el fin de valorar la madurez y morfología de los condrocitos, así como la calidad del tejido reparado.
El cuarto capítulo de esta tesis doctoral se enfocó en realizar un análisis inmunohistoquímico exhaustivo y detallado de los diferentes tipos de colágenos menores (colágenos tipo III, V, VI y X), mayores (colágenos tipo II, IX y XI) y marcadores de fibrocartílago (colágeno tipo I), así como del agrecano, con el objetivo de evaluar la calidad, durabilidad y estructura de la ECM del cartílago reparado mediante la aplicación del tratamiento PACI+PRP.
Para llevar a cabo el tercer y cuarto capítulo, se realizó el mismo diseño experimental y procedimiento quirúrgico. En este sentido, se utilizaron ovejas merinas esqueléticamente maduras, en las que se llevó a cabo una miniartrotomía de 3 a 4 cm en ambas rodillas para crear quirúrgicamente un defecto de espesor completo de 8 mm de diámetro en el área de carga del cóndilo femoral medial. Posteriormente, todas las ovejas recibieron el tratamiento PACI+PRP en las rodillas derechas. Para el desarrollo de esta terapia, la muestra de cartílago obtenido tras la creación del defecto en cada una de las ovejas, se cortó en pequeños fragmentos de 1 a 2 mm3 y se mezcló con PRP activado, obteniendo un coágulo que sirvió como soporte para los fragmentos de cartílago. A continuación, este coágulo con los fragmentos de cartílago se colocó para rellenar el defecto previamente creado. La incisión se cerró, y se administró PRP activado intrarticularmente. Se siguió el mismo procedimiento quirúrgico para generar los defectos condrales en las rodillas izquierdas de las ovejas, dividiéndose posteriormente de manera aleatoria en dos grupos. La mitad de las rodillas izquierdas fueron sometidas a una inyección intraarticular de solución de Ringer Lactato (RLS) como control negativo, mientras que la otra mitad recibió un tratamiento con ácido hialurónico (HA) como control positivo. Todas las ovejas se dividieron aleatoriamente en dos grupos de estudio: el grupo RLS/PACI+PRP(RLS), que incluía ovejas tratadas con PACI+PRP en las rodillas derechas y RLS en las rodillas izquierdas, y el grupo HA/PACI+PRP(HA) que incluía ovejas tratadas con PACI+PRP en la rodillas derechas y HA en las rodillas izquierdas. A los 9 y 18 meses, se sacrificó de manera aleatoria la mitad de las ovejas en cada grupo para llevar a cabo las evaluaciones correspondientes. Para evaluar el efecto del tratamiento con PACI+PRP en el capítulo 3, se realizó una evaluación macroscópica utilizando tres sistemas de puntuación diferentes, junto con un análisis histopatológico mediante un sistema de valoración modificado basado en diferentes sistemas de puntuación. En el capítulo 4, se realizó un análisis inmunohistoquímico para evaluar los tipos de colágeno (I, II, III, V, VI, IX, X, XI) y el agrecano, utilizando un sistema de puntuación semicuantitativo basado en diferentes sistemas de puntuación. El análisis histopatológico e inmunohistoquímico, se realizó comparando el tejido reparado con PACI+PRP, RLS o HA, con el cartílago sano adyacente al defecto.
En el tercer capítulo, se observó que los grupos tratados con PACI+PRP mostraron diferencias estadísticamente significativas en cuanto al porcentaje de reparación del defecto y la morfología celular en el tejido cartilaginoso regenerado, comparando los resultados a los 9 y 18 meses de periodo de recuperación. De esta manera, el tejido cartilaginoso regenerado mediante este tratamiento presentó un aspecto macroscópico, una estructura histológica y una apariencia de los condrocitos equiparable a la del cartílago sano adyacente después de 9 y 18 meses de proceso regenerativo.
En el cuarto capítulo, se identificaron diferencias significativas en los colágenos asociados con la madurez de la matriz extracelular (colágenos tipo II y V), la degradación (colágeno tipo IX), la estructura y la mecánica (colágeno tipo VI) y la hipertrofia (colágeno tipo X) entre el cartílago sano y el cartílago reparado con RLS o HA. La utilización de esta terapia, PACI+PRP, para la reparación de lesiones condrales favoreció el avance del proceso de regeneración desde el punto de vista de la evaluación inmunohistoquímica, hacia la formación de cartílago hialino maduro, en relación con los colágenos de tipo II y V. Esta mejora se reflejó en las características estructurales y mecánicas, vinculadas al colágeno de tipo VI, generando un tejido cartilaginoso más consistente, menos propenso a la degradación, la cual está vinculada al colágeno de tipo IX. Además, se observó la ausencia de formaciones hipertróficas incluso después de un periodo de recuperación de 18 meses, relacionadas con el colágeno de tipo X.
3.Conclusión:
Este enfoque integral permitió evaluar de manera exhaustiva las propiedades regenerativas asociadas al tratamiento PACI+PRP, demostrando mejoras en las características estructurales y la calidad del tejido hialino reparado. En este contexto, el tratamiento con PACI+PRP se presenta como una terapia completamente autóloga, de aplicación sencilla y bajo coste, que puede llevarse a cabo en un solo paso quirúrgico. Por lo tanto, se posiciona como una opción terapéutica preferente para la reparación de lesiones condrales en la rodilla, tanto en el ámbito clínico veterinario como en el humano.
4. Bibliografía:
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2. Lourdes Alcaide-Ruggiero, Ramón Cugat, Juan Manuel Domínguez. Proteoglycans in Articular Cartilage and Their Contribution to Chondral Injury and Repair Mechanisms. Int J Mol Sci. 2023;24(13):10824. doi: 10.3390/ijms241310824.
3. Lourdes Alcaide-Ruggiero, Verónica Molina-Hernández, Juan Morgaz, J Andrés Fernández-Sarmiento, María M Granados, Rocío Navarrete-Calvo, José Pérez, Setefilla Quirós-Carmona, José M Carrillo, Ramón Cugat, Juan M Domínguez. Particulate cartilage and platelet-rich plasma treatment for knee chondral defects in sheep. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc. 2023;31(7):2944-2955. doi:10.1007/s00167-022-07295-7.
4. Lourdes Alcaide-Ruggiero, Verónica Molina-Hernández, Juan Morgaz, J Andrés Fernández-Sarmiento, María M Granados, Rocío Navarrete-Calvo, José Pérez, Setefilla Quirós-Carmona, José M Carrillo, Ramón Cugat, Juan M Domínguez. Immunohistochemical Analysis of Knee Chondral Defect Repair after Autologous Particulated Cartilage and Platelet-Rich Plasma Treatment in Sheep. Int J Mol Sci. 2023;24(20):15157. doi: 10.3390/ijms242015157.
