Postępy Nauk Medycznych - [Koncentraty płytkowe zawierające czynniki wzrostu, jako nowa, obiecująca technika poprawy gojenia kości i tkanek miękkich w chirurgii ortopedycznej

Streszczenie
Gojenie tkanek jest złożonym procesem, w którym zachodzą skomplikowane interakcje pomiędzy komórkami obecnymi w miejscu uszkodzenia. W procesach tych, istotnym mediatorem są substancje przekaźnikowe określane jako czynniki wzrostu. Coraz częściej używanym źródłem czynników wzrostu, również w chirurgii ortopedycznej i urazowej, są koncentraty krwinek płytkowych, uzyskiwane w drodze odwirowywania pełnej krwi pacjenta, zawierające podwyższone poziomy czynników wzrostu, m.in. PDGF i TGFβ. Dostępne na rynku gotowe zestawy sterylnych pojemników i odpowiednie wirówki pozwalają na łatwe i szybkie uzyskanie koncentratu płytkowego nawet w warunkach ambulatoryjnych. Istotne jest poznanie kryteriów, pozwalających na ocenę wartości uzyskiwanych koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu. Wskazania do ich stosowania w ortopedii początkowo obejmowały głównie zaburzenia zrostu kostnego. Obecnie dysponujemy już danymi klinicznymi, dotyczącymi stosowania koncentratów krwinek płytkowych w złamaniach, stawach rzekomych, rekonstrukcjach kostnych, protezoplastykach stawów, dysplazji włóknistej, zapaleniach kości, a także artrodezach zagrożonych zaburzeniami gojenia. Ostatnie lata przyniosły również zastosowanie koncentratów krwinek płytkowych w urazach sportowych i chirurgii tkanek miękkich, od rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego, poprzez chirurgię łąkotek, naprawę chrząstki stawowej, do leczenia urazów mięśni i ścięgien. Celem artykułu jest przybliżenie czytelnikowi aktualnych wskazań i możliwych zastosowań koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu w praktyce ortopedycznej, a także pokazanie kryteriów, pozwalających porównać dostępne na rynku systemy ich pozyskiwania.

Summary
Tissue healing is a complex process, involving numerous interactions between cells, that are mediated by signal molecules, including growth factors. The commonly used source of growth factors in orthopedics and trauma surgery are platelet concentrates, also calle platlet rich plasma (PRP). It is obtained by centrifugation of patient's whole blood, and contains increased levels of growth factors such as PDGF, TGFβ and other. Commercially available sets of separators allow for easy and fast application of platelet concentrates, even in outpatients departments. It is important know what criteria characterize obtained platelet concentrates and influence its efficacy in clinical use. The indications of use of growth factors in orthopedics started with treatment of impaired bone healing. Nowadays clinical data are available documenting successful use of PRP in pseudarthrosis, bony reconstructions, dysplasia fibrosa, joint replacement surgery, ostitis, arthrodesis. Recent year brought up data about use of growth factors from platelet concentrates in sport injuries and soft tissues surgery as anterior cruciate ligament reconstruction, meniscal surgery, cartilage repair, treatment of muscle and tendon injuries. The goal of this article is to give a review of contemporary indications and possible ways of administration of PRP, as well as to show criteria that allow to compare commercially available systems of platelet concentrates.

Gojenie tkanek jest złożonym procesem, w którym zachodzą skomplikowane interakcje pomiędzy, m.in. komórkami tkanki łącznej, komórkami nabłonkowymi, komórkami układu odpornościowego i elementami morfotycznymi krwi. Początek gojenia ma najczęściej miejsce w skrzepie, który tworzy się w miejscu uszkodzenia zarówno tkanek miękkich, jak i kości. Stąd od ponad 2. dekad narasta zainteresowanie krwią jako źródłem substancji, mogących potencjalnie przyspieszyć procesy gojenia. Liczne badania dotyczą czynników wzrostu i ich wpływu na zachowanie różnych linii komórkowych. W centrum zainteresowania pozostają płytki krwi, najmniejsze, pozbawione jądra komórkowego elementy morfotyczne krwi, o średnicy 2-4 ?m. Powstają w szpiku kostnym z rozpadu megakariocytów. W warunkach prawidłowych ich liczba w krwi obwodowej wynosi 150 000 do 300 000/mm³. Błona komórkowa płytek zawiera receptory powierzchniowe o budowie glikoprotein, które po wzbudzeniu powodują odpowiedź biologiczną płytek. Aktywacji ulega cytoszkielet płytek zbudowany m.in. z włókien aktynowych i miozynowych, dochodzi do zmiany kształtu płytek, centralizacji organelli, powstania pseudopodiów, biorących udział w agregacji, a także uwolnienia zawartych w ziarnistościach alfa czynników wzrostu. Same ziarnistości alfa powstają w procesie dojrzewania megakariocytów, zawierają ponad 30 znanych aktywnych biologicznie substancji. Wiele spośród tych substancji odgrywa podstawową rolę w procesie krzepnięcia, jak i gojenia tkanek, tak więc proces krzepnięcia można uznać za pierwszy etap gojenia każdej uszkodzonej tkanki.

Czynniki wzrostu pełnią rolę substancji przekaźnikowych w większości procesów, zachodzących w tkankach, w szczególności w procesie gojenia, gdzie odpowiadają za procesy proliferacji, różnicowania, chemotaksji czy morfogenezy tkanek. Działają w mechanizmie autokrynnym, parakrynnym i endokrynnym. Po uwolnieniu z miejsc, gdzie są zgromadzone, np. ziarnistości alfa płytek krwi, łączą się z receptorami powierzchniowymi na komórkach docelowych, uruchamiając układy przekaźnikowe, transkrypcję mRNA, sekrecję odpowiednich białek, itd. Wszystkie te procesy są regulowane zwrotnie przez zarówno molekuły adhezyjne, jak i inne czynniki wzrostu.

Sama definicja osocza bogatopłytkowego jest nadal przedmiotem sporów. Podana przez Marx'a w 2001 roku (1) mówi o liczbie 1mln płytek w 1 mikrolitrze, czyli koncentracji 4-5x więcej niż w krwi pełnej. Jak podaje autor jest to definicja robocza, wynikająca z udowodnionych efektów klinicznych przy tych stężeniach. Z kolei Anitua (2) pisze o liczbie powyżej 300 tys. płytek w mikrolitrze, dodatkowo podając korzystne wyniki kliniczne zastosowania takich preparatów w innych swoich pracach. Preparat uzyskiwany swoją metodą nazwał osoczem bogatym w czynniki wzrostu (PRGF – Plasma Rich in Groth Factors). Inni autorzy stosowali preparaty o liczbie płytek w mikrolitrze, nawet 14-krotnie przekraczającej ich liczbę w krwi pełnej (3).

Koncentraty krwinek płytkowych zawierające czynniki wzrostu uzyskuje się w drodze wirowania krwi pełnej, używając do tego celu odpowiednich probówek i wirówek. Dostępne są obecnie gotowe zestawy sterylnych pojemników, pochodzących od różnych producentów, pozwalają na łatwe i szybkie uzyskanie koncentratu krwinek płytkowych, nawet w warunkach ambulatoryjnych. Proces pozyskiwania opiera się na wirowaniu z różną prędkością (zalecaną przez każdego producenta), pobranej na antykoagulant krwi pełnej, w wyniku którego dochodzi do jej rozdzielenia na krwinki czerwone, osocze bogatopłytkowe i osocze ubogopłytkowe. Oddzielenie od siebie poszczególnych frakcji zachodzi automatycznie dzięki specjalnym zawartym w pojemnikach przegrodom, albo jest wykonywane ręcznie.

Różne czasy i prędkości wirowania zalecane przez producentów zestawów wpływają na skład koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu. Podstawowym parametrem, na który należy zwrócić uwagę jest procent odzysku płytek, czyli liczba płytek pozostałych po oddzieleniu pozostałych frakcji z odwirowanej krwi, w porównaniu do liczby zawartej w pobranej od pacjenta objętości krwi pełnej. Świadczy ona o skuteczności danego systemu w odseparowywaniu płytek. Drugim istotnym parametrem jest zagęszczenie płytek, mówiące o ilości osocza, w którym pozyskane płytki są zawieszone. Jest to istotne, gdyż decyduje o uzyskiwanej w danej metodzie objętości produktu i pozwala na wybranie najlepszej metody dla aktualnych potrzeb klinicznych.

Producenci najczęściej podają również stężenia poszczególnych czynników wzrostu w uzyskiwanych koncentratach krwinek płytkowych. O ile procent odzyskiwanych płytek i ich zagęszczenie można łatwo monitorować w warunkach klinicznych, o tyle stężenia czynników wzrostu wymagają specjalistycznych oznaczeń i możliwości ich sprawdzenia nie są najczęściej dostępne w praktyce lekarza klinicysty.

Komercyjne systemy pozwalają na uzyskiwanie koncentratów krwinek płytkowych zawierających 11-krotnie większą liczbę płytek w mikrolitrze niż krew pełna (4), uzyskiwane objętości najczęściej nie przekraczają kilku mililitrów. Z powyższych wynikają stężenia poszczególnych czynników wzrostu w uzyskiwanym produkcie. Uważa się, że skuteczność koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu zależy od liczby płytek i stężeń czynników wzrostu (5), ale brak danych określających optymalne stężenia dla uzyskania efektu in vivo u ludzi, dlatego też nie ma jasnych przesłanek do wyboru konkretnej metody. Dodatkowo nie do końca poznana jest rola białek osoczowych w uzyskaniu końcowego wyniku klinicznego, mogą one być odpowiedzialne za korzystne efekty kliniczne już przy niższych koncentracjach płytek.

Ciekawym zagadnieniem jest liczba krwinek białych w uzyskiwanym koncentracie krwinek płytkowych zawierającym czynniki wzrostu. Poszczególne produkty często znamiennie różnią się pod tym względem, lecz wpływ leukocytów na działanie czynników wzrostu pozostaje niejasny. Zwolennicy ich obecności podkreślają możliwość stosowania w stanach zapalnych, z kolei oponenci podkreślają destrukcyjną rolę enzymów litycznych z krwinek białych.

Koncentraty krwinek płytkowych zawierające czynniki wzrostu są aplikowane w praktyce klinicznej w rozmaity sposób. Najczęściej stosowaną formą podania jest skrzep, powstały z koncentratu płytek po dodaniu trombiny i jonów wapnia. Jego zaletą jest łatwa miejscowa aplikacja i utrzymywanie się w miejscu podania. Inną metodą jest połączenie koncentratu krwinek płytkowych z własnymi lub allogenicznymi przeszczepami kostnymi czy też z komórkami szpiku. Metody te wymagają sterylnych warunków sali operacyjnej. W praktyce ambulatoryjnej koncentraty krwinek płytkowych są podawane w postaci płynnej, drogą wstrzyknięcia w pożądane miejsce, np. pod kontrolą obrazu USG lub RTG.

Poprawa zrostu kostnego i wpływ na regenerację kostną po zastosowaniu koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu skłania do poszukiwania innych miejsc zastosowania niż chirurgia szczękowo-twarzowa. Franchini i wsp. stosował koncentrat krwinek płytkowych w złamaniach, stawach rzekomych, rekonstrukcjach kostnych przy protezoplastykach stawów biodrowych, a także w dysplazji włóknistej i zapaleniu kości (3). Bibbo i wsp. stosował z dobrym efektem koncentrat ten u pacjentów z grup ryzyka poddawanych artrodezie stawu skokowego (8), otwierając w ten sposób nowe pole dla ich zastosowań. Również polskie doświadczenia kliniczne prezentowane podczas wystąpień kongresowych pokazują skuteczność koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu w regeneracji kostnej.

Kolejne zastosowania to próba poprawy wgajania przeszczepów więzadła krzyżowego przedniego w kanałach kostnych w operacjach rekonstrukcyjnych stawu kolanowego. Wstępne doniesienia kliniczne wydają się pokazywać poprawę przebudowy i wgajania przeszczepu (9, 10). Ventura pokazał szybszą przebudowę przeszczepu w kierunku struktury więzadłowej, oceniając jego obraz w badaniu CT u pacjentów, u których zastosowano lub nie koncentrat krwinek płytkowych podczas rekonstrukcji. Pomimo tego wyniki kliniczne i subiektywne były jednakowe w obu grupach. Zaobserwował on jednak reakcję zapalną błony maziowej wokół przeszczepu u jednego z 10 pacjentów, u których użyto koncentrat płytek krwi. Z kolei Sanchez podkreśla mniejszą częstość reakcji zapalnych po rekonstrukcjach, w trakcie których zastosowano koncentraty płytkowe. Nie ma jasności, czy przyczyną tego jest odmienna koncentracja krwinek białych w używanych przez autorów koncentratach płytek, zawierających czynniki wzrostu, zagadnienie to wymaga dalszych badań.

Kolejną grupą zastosowań czynników wzrostu są urazy i schorzenia tkanek miękkich narządu ruchu. Wpływ poszczególnych czynników wzrostu na gojenie ścięgien i więzadeł został dość dobrze poznany (12). Efekt koncentratów płytkowych zawierających czynniki wzrostu na ludzkie komórki ścięgniste (tenocyty) pokazał Anitua (13), udowadniając ich wpływ na namnażanie tych komórek oraz uwalnianie substancji promujących angiogenezę. Wyniki te otwierają drogę zastosowaniu koncentratów krwinek płytkowych w leczeniu tendinopatii, np. łokcia tenisisty. Wskazanie do zastosowania w tej jednostce chorobowej koncentratów płytek, zawierających czynniki wzrostu dodatkowo podpiera wynik uzyskany przez Edwardsa, który ostrzykując zwykłą pełną krwią przyczep prostowników uzyskał poprawę u 78% pacjentów, u których niepowodzeniem zakończyło się wcześniejsze leczenie zachowawcze (14).

Wszyscy autorzy podkreślają bezpieczeństwo stosowania koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu. Poza doniesieniami o odczynach zapalnych błony maziowej przy stosowaniu wewnątrzstawowym nie obserwowano poważniejszych powikłań. Oparcie wyłącznie o autologiczną krew eliminuje ryzyko przeniesienia infekcji. Większość producentów oferuje obecnie w pełni zamknięte systemy sterylnych pojemników, z zawartymi wewnątrz przegrodami oddzielającymi powstałe w wyniku odwirowania pełnej krwi frakcje. Stosowanie tych systemów zmniejsza ryzyko kontaminacji koncentratu krwinek płytkowych pomiędzy pobraniem krwi a aplikacją gotowego produktu.

Nowym kierunkiem zastosowania koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu jest inżynieria tkankowa. W inżynierii tkankowej uzyskiwana nowa tkanka jest konstruktem powstałym z wyizolowanych i wyhodowanych w warunkach laboratoryjnych komórek, osadzonych na biokompatybilnym rusztowaniem (scaffold) i w obecności czynników wzrostu. Przykładem takim jest użycie czynników wzrostu wspólnie z komórkami wielopotencjalnymi szpiku, jako substytutu przeszczepów kostnych. Rolę rusztowania pełni w tym przypadku skrzep uzyskany z koncentratu płytkowego, będącego także źródłem czynników wzrostu. Yamada i wsp. (15) oceniał skuteczność leczenia ubytków kostnych przy pomocy koncentratów krwinek płytkowych w połączeniu z komórkami mezenchymalnymi szpiku. Na modelu zwierzęcym uzyskano powstanie nowej kości w miejscu ubytku po 2 tyg., po 8 tyg. prawidłową strukturę zarówno warstwy korowej, jak i kości gąbczastej. Wyniki były znamiennie lepsze niż przy użyciu samego koncentratu płytek zawierającego czynniki wzrostu czy pozostawieniu ubytku niewypełnionego, a co ciekawe były również lepsze niż w przypadku wypełnienia ubytku autogennymi przeszczepami kostnymi ze szpikiem, gdyż w tym przypadku obserwowano po 8 tyg. ogniska resorpcji w miejscu przeszczepów, a ten efekt nie występował po użyciu osocza bogatopłytkowego.

Procesy gojenia zarówno kości, jak i tkanek miękkich narządu ruchu oraz rządzące nimi mechanizmy powoli stają się coraz bardziej zrozumiałe. Wiemy, że spośród licznej grupy molekuł biorących w nich udział, czynniki wzrostu zajmują jedną z kluczowych pozycji. W dalszym ciągu są one jednak stosowane tylko w niektórych ośrodkach. Próbę odpowiedzi na pytanie o mechanizmy hamujące rozpropagowanie tej metody podjął Whitlow i wsp. (17). Okazuje się, że najistotniejszą przeszkodą są nie tylko bariery finansowe, ale także niedostateczna w tym zakresie wiedza lekarzy praktyków. Na szczęście wzrasta ilość publikacji opisujących mechanizmy molekularne zarówno w badaniach in vitro jak i in vivo. Inspirują one do przeprowadzania badań klinicznych, a uzyskiwane rezultaty są co najmniej zachęcające. Pełna ocena praktycznego zastosowania koncentratów krwinek płytkowych krwi czy też innych źródeł czynników wzrostu, a przede wszystkim ich skuteczności jako metody terapeutycznej wymaga szerszych obserwacji klinicznych oraz przeprowadzenia badań randomizowanych. Jednak już obecna wiedza w tej dziedzinie wydaje się otwierać dla tej terapii liczne zastosowania w przyszłości. Mamy nadzieję, że niniejsza publikacja zachęci część czytelników do dalszych poszukiwań w tym kierunku.

	O czasopiśmie O czasopiśmie Postępy Nauk Medycznych Krajowa Rada Naukowa Międzynarodowa Rada Naukowa Zespół redakcyjny Wydawca Wydania archiwalne Wydania 2013 Wydania 2012 Wydania 2011 Wydania 2010 Wydania 2009 Wydania 2008 Wydania 2007 Wydania 2006 Suplementy/wydania dodatkowe Ostatnie wydanie Szukaj
	Prenumerata/zakup egzemplarzy Instrukcje dla Autorów Wyślij artykul Instrukcje Kontakt

Proszę kliknąć w wybraną okładkę aby przejść na stronę czasopisma