Substituenti ososi

Un substituent osos se defineste ca fiind un material cu proprietati osteoconductive, osteoinductive si/sau osteogenice: autogrefa, allogrefa, matrice osoasa demineralizata, materiale sintetice, proteine morfogenetice osoase, sau celule stem.

Indicatia este reprezentata de :

-vindecare fracturilor, a intarzierilor in consolidare, a pseudartrozelor;

-artrodezele si fuziunile spinale;

-grefarea defectelor osoase posttraumatice sau post-rezectie tumorala.

Proprietatile substituentilor ososi sunt:

-osteoconductivitatea, atunci cand materialul functioneaza ca o schela pentru cresterea osoasa (ex: matrice osoasa demineralizata). Proprietatile mecanice individuale sunt dictate de structura tridimensionala a materialului.

-osteoinductivitatea: substituentul contine factori care stimuleaza cresterea osoasa si induc transformarea celulelor stem pe o linie formatoare de os; un exemplu il constituie proteinele morfogenetice osoase, facand parte din superfamilia factorului transformant de crestere beta (TGF-B).

-osteogenicitatea, proprietatea materialului de a contine celule formatoare de os, incluzand celule mezenchimale, celule osteoprogenitoare, os spongios, os cortical, sau os cortico-spongios.Fiind materiale compozite, allogrefele contin multi potentiali antigeni: antigeni de clasa I/sau de clasa II, celule imunogenice (cele mai antigenice fiind cele din maduva osoasa), sau matricea extracelulara (colagenul tip I stimuland atat raspunsul umoral cat si cel mediat celular, dar fiind importanta si matricea necolagenica: proteoglicani, osteocalcina). Reactia de respingere primara a fost legata de complexul major de histocompatibilitate. Hidroxiapatita nu elicita raspuns imun. AutogrefeleAutogrefa constituie standardul de aur in categoria substituentilor ososi, constand in transferul grefei osoase a aceluiasi pacient dintr-o zona a corpului in alta. Poate fi vascularizata sau nevascularizata, si are proprietatile de a fi osteogenica, osteoinductiva si osteoconductiva; produce cel mai slab raspuns imun dintre toti substituentii.

Tipuri de autogrefa:

-spongioasa, avand slaba rezistenta mecanica, dar incorporare rapida si osteoconductivitate inalta;

-corticala, avand o mai mare rezistenta mecanica, dar o incorporare mai lenta datorita canalelor haversiene pre-exitente (dificil de remodelat); -cortico-spongioasa, avand rezistenta mecanica mai amre decat grefa spongioasa si integrare mai rapida decat grefa corticala;

-grefa osoasa vascularizata, dificila tehnic de realizat, dar cu rezistenta inalta, integrare rapida, si pastrarea celularitatii. Exemplul clasic este grefa libera de peroneu, recoltata impreuna cu artera peroneala.

Zonele donoare:

-aspirat de maduva osoasa, o sursa de celule precursoare mezenchimale osteogenice; se recolteaza de obicei de la nivelul crestei iliace si a corpilor vertebrali, iar proprietatile depind de varsta pacientului (transformarea grasoasa a maduvei osoase); poate fi recoltata si prin reaming, impreuna cu os cortical, dar desi aceasta metoda produce cantitati mari de grefa, este rar folosita deoarece predispune osul donor fragilizat la fracturi;-creasta iliaca, fiind cea mai des utilizata zona donoare; se poate recolta grefa corticala, spongioasa, sau cortico-spongioasa;

-peroneul si coasta, cel mai des utilizate zone pentru recoltarea de grefa osoasa vascularizata;

-metafiza tibiala.

Allogrefele

Allogrefele sunt grefe osoase recoltate de la cadavru si procesate inainte de a fi utilizate. Au proprietatea de fi osteoconductive, gradul de conducere osoasa depinzand de metoda de procesare si de tipul de grefa (corticala, spongioasa, cortico-spongioasa su osteoarticulara). Grefa osteoarticulara implica recoltarea si procesarea unei portiuni osoase impreuna cu partea articulara sau a unei articulatii cu ambele capete osoase adiacente (ex: treime distala femur impreuna cu condilii femurali); este utilizata mai ales in chirurgia recontructiva tumorala. Este necesar a mentiona faptul ca allogrefa osteoarticulara are proprietati imunogenice, de aceea se efectueaza teste de imunocompatibilitate tisulara inainte de utilizare; metoda de pastrare este fie cu glicerol, dimetil sulfoxid, sau/si prin inghetare.Allogrefele sunt procesate prin debridarea tesuturilor moi, spalare cu etanol pentru distrugerea celulelor vii, apoi sterilizare prin iradiere cu raze gamma, care la doze mari distruge bacteriile si virusii dar poate afecta proprietatile biomecanice ale grefei. Tipuri de allogrefa:

-proaspata, in care curatarea si procesarea elimina celulele si imbunatateste sansele de integrare, fiind totusi rareori indicata datorita riscului de transmitere a bolilor si datorita posibilitatii raspunsului imun important din partea receptorului;

-proaspata inghetata, cu raspuns imun mai putin exprimat decat in cazul allogrefei proaspete neinghetata, dar retinand osteoinductivitatea prin prezenta proteinelor osteogenetice osoase. Poate fi pastrata una an la -20 de grade Celsius, sau 5 ani la -70 de grade Celsius.-uscata si inghetata (freeze-dried), cea mai putin imunogenica, dar si cea mai putin rezistenta structural, fiind doar osteoconductiva. Avantajul este probabilitatea foarte mica de a transmite material viral. Poate fi pastrata nedefinit.Matricea osoasa demineralizataPrin extractia acidica a matricii osoase din allogrefa se elimina mineralele, ramanand structurile colagenice, necolagenice (factorul transformant de crestere beta), precum si proteinele (proteine osoase moerfogenetice) . Materialul ramas este osteoconductiv si slab osteoinductiv, si nu contine celule precursoare mezenchimale.Materialele sintetice

Materialele sintetice constituie o alternativa la autogrefe si allogrefe, fiind disponibile o gama larga de produse, pe baza de:

- siliciu;- oxid de aluminiu;- fosfat de calciu, cu proprietati osteoconductive si de osteointegrare, cu rata de biodegradare foarte lenta, si rezistenta inalta la compresiune. Prin incalzire la temperaturi inalte, se produce fuziunea in cristale, si astfel sunt preparate sub forma de ceramica. Un exemplu reprezentativ este hidroxiapatita.- sulfat de calciu; sunt osteoconductive, si au o viteza crescuta de resorbtie.

-carbonat de calciu, fiind de fapt coral marin nealterat chimic; este osteoconductor.

-hidroxiapatita coralina, in care scheletul de carbonat de calciu al coralilor este convertit la fosfat de calciu.Forma de prezentare a grefelor din material sintetic poate fi aceea de pudra, peleta, sau material vascos.

Proteinele morfogenetice osoase

Proteinele morfogenetice osoase au proprietati osteoinductive, stimuland diferentierea celulelor mezenchimale nediferentiate perivasculare in osteoblaste. Complicatiile utilizarii lor includ raspunsul inflamator exagerat, resorbtia osoasa precoce, precum si sub sau supra productia osoasa. Integrarea grefei

Etapele integrarii grefei

EtapaCaracteristici

1. InflamatieFragmentele necrotice stimuleaza chemotaxia

2.Diferentiere osteoblasticaDiferentiere din celule mezenchimale precursoare

3.OsteoinducereStimularea osteoblastilor si a osteoclastilor

4.OsteoconducereFormare de os pe noua matrice

5.RemodelareProces ce continua pe parcurul a cativa ani

Riscuri si complicatii

-risc de transmisie a bolilor: hepatita B, hepatita C si HIV; acest risc este minimalizat prin testarea allogrefelor in vederea depistarii HIV, HVB, HCV, HTLV-1 si sifilis.

-drenaj crescut la nivelul plagii, risc asociat indeosebi cu grefele bazate pe sulfat de calciu.3