ΙΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΤΙΣ ΕΚΦΥΛΙΣΤΙΚΕΣ ΠΑΘΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΣΠΟΝΔΥΛΙΚΗΣ ΣΤΗΛΗΣ

ΙΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΟΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΗΣ ΣΤΙΣ ΕΚΦΥΛΙΣΤΙΚΕΣ ΠΑΘΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΣΠΟΝΔΥΛΙΚΗΣ ΣΤΗΛΗΣ

Η Οσφυαλγία αποτελεί την κύρια αιτία πόνου στους ανθρώπους, ηλικίας άνω των 40 ετών, σε ποσοστό που αγγίζει ή και ξεπερνά το 90% σε γενικό πληθυσμό.
Ιδιαίτερα σε άτομα ηλικίας άνω των 60 ετών, η Οσφυαλγία αποτελεί το κυρίαρχο σύμπτωμα που οφείλεται στην εκφύλιση του Μεσοσπονδυλίου Δίσκου ή Δίσκων .

Όπως είναι γνωστό, η θεραπευτική αντιμετώπιση μπορεί να είναι συντηρητική ή χειρουργική, ωστόσο στοχεύουν στην αντιμετώπιση των συμπτωμάτων μόνον και όχι στην αποκατάσταση της υποκείμενης παθολογικής βλάβης, γεγονός που προδιαθέτει σε περαιτέρω μελλοντικά προβλήματα, όπως είναι η ύπαρξη αναθεωρητικών επανεγχειρήσεων (Revision), εκφύλιση παρακείμενων  σπονδυλικών επιπέδων, σε ψευδάρθρωση, αστοχία των υλικών, διαταραχή της ισορροπίας της Σπονδυλικής Στήλης και του κορμού συνολικά κ.α.

Για τους λόγους αυτούς, κατά τις τελευταίες δεκαετίες, οι προσπάθειες των ερευνητών και των γιατρών εστιάζουν στην αντιμετώπιση των βιολογικών ανωμαλιών που επέρχονται κατά κανόνα με την εξέλιξη της ηλικίας στα ανατομικά στοιχεία της Σπονδυλικής στήλης και ιδιαίτερα στους Μεσοσπονδύλιους Δίσκους (1, 2). Όπως είναι γνωστό, οι Μεσοσπονδύλιοι Δίσκοι  , αποτελούν ένα σύστημα κατανομής των φορτίων που δέχεται το σπονδυλικό  επίπεδο (σπόνδυλος-δίσκος-σπόνδυλος) και απορρόφησης των κραδασμών, δηλαδή αποτελούν ένα βιολογικό σύστημα που ανάλογό του μηχανικό είναι τα αμορτισέρ  (amortisseur).

Οι βιολογικές θεραπείες οι οποίες εφαρμόζονται για την αντιμετώπιση της βιολογικής εκφύλισης/φθοράς του Μεσοσπονδύλιου Δίσκου  , ταξινομούνται σε τρείς κατηγορίες:

1. Βιομοριακή θεραπεία,
2. Κυτταρική θεραπεία.
3. Στην κατασκευή Μεσοσπονδύλιου Δίσκου δια της Ιστομηχανικής
   (Tissue Engineering). (3)

Οι δύο πρώτες θεραπείες εφαρμόζονται στα αρχικά στάδια της εκφύλισης του ΜΔ, ενώ η κατασκευή Μεσοσπονδύλιου Δίσκου δια της Ιστομηχανικής (Tissue Engineering) εφαρμόζεται κατά το τελικό στάδιο, όταν έχει επέλθει πλήρης δομική και λειτουργική ανεπάρκεια του Μεσοσπονδύλιου Δίσκου  .

Στην τελική πλέον φάση, την 3^η της εκφύλισης του ΜΔ, η καλύτερη δυνατή αντιμετώπιση είναι η εμφύτευση τεχνητού Μεσοσπονδύλιου Δίσκου   κατασκευασμένου δια της Ιστομηχανικής (Tissue Engineering) (4).

Περί των  βιολογικών θεραπειών που εφαρμόζονται για τη θεραπεία-αντιμετώπιση του εκφυλισμένου Μεσοσπονδύλιου Δίσκου,  στις οποίες περιλαμβάνονται η ενδοσκοπική έγχυση :

α) Πρωτεϊνών,
β) PRP ( Pletelet-Rich-Plasma),
γ) Γονιδίων
δ) Μεσεγχυματικών  Βλαστοκυττάρων,
ε) Χονδροκυττάρων,
θα γίνει εκτεταμένη ενημέρωση για κάθε μία από αυτές.

Στην παρούσα ενημέρωση, θα γίνει αναφορά στον ιδιαίτερο θεραπευτικό τομέα της Ιστομηχανικής (Tissue Engineering).

Ο όρος ΙΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ  (Tissue Engineering) καθιερώθηκε πριν από 27 χρόνια από τους Langer & Vacanti το 1993 και αφορά τη δημιουργία βιολογικών υποκατάστατων, προκειμένου να αποκαταστήσουν, διατηρήσουν και να βελτιώσουν τη λειτουργία των ιστών (5). Από τότε έχουν γίνει πολλές προσπάθειες για την κατασκευή λειτουργικών υποκατάστατων των κατεστραμμένων Μεσοσπονδύλιων Δίσκων  . Η βιολογική εξελικτική εκφύλιση όταν φθάσει στα τελικά στάδια, έχει προκαλέσει πλήρη δομική και λειτουργική ανεπάρκεια του Μεσοσπονδύλιου Δίσκου  . Στην προκειμένη κατάσταση η καλύτερη λειτουργική θεραπεία για αποκατάσταση είναι η τοποθέτηση/εμφύτευση ενός κατασκευασμένου ΜΔ, δια της Ιστομηχανικής.                                Στο συγκεκριμένο κατασκεύασμα περιέχονται στοιχεία με διάφορες ιδιότητες και αναλογίες και σε αυτά περιλαμβάνονται Βλαστοκύτταρα (Stem Cells),  Απορροφούμενα Ικριώματα  (Scaffolds), Βιοενεργά μόρια όπως είναι Αναπτυξιακοί Παράγοντες (Growth Factors-GF) και Φυσικοί Μηχανικοί Διεγέρτες (Mechanical Stimuli).

Ικριώματα

Η ενδοδισκική έγχυση Ικριώματος (Scaffold) παρέχει τη δομική υποστήριξη στα Μεσεγχυματικά Βλαστοκύτταρα (MSCs) τα οποία χορηγούνται επίσης ενδοδισκικά. Το περιεχόμενο του ικριώματος (Scaffold) πρέπει να είναι παρόμοιο προς την Εξωκυττάρια ουσία  (Extracellular Matrix- EMC) όσον αφορά τη σύσταση και τις φυσικές ιδιότητες (6). Σε αυτές περιλαμβάνονται οι φυσικές πρωτεΐνες της Alginate, κολλαγόνο και συνθετικά πολυμερή όπως είναι το Polyethylene glycol. Σε αυτό το υποξικό και πτωχό σε θρέψη περιβάλλον του Μεσοσπονδύλιου Δίσκου  , αυτή η μέθοδος βοηθά την κυτταρική δραστηριότητα, αυξάνοντας τη συγκολλητική ισχύ και παρέχοντας ένα υγιέστερο εξωκυττάριο (EMC) μικρο-περιβάλλον.

Κατασκευές Ικριώματος δια Ιστομηχανικής
(Tissue Engineering Constructs)

Οι έρευνες κατά το παρελθόν, προσπαθούσαν να κατασκευάσουν χωριστά τον Ινώδη Δακτύλιο [(ΙΔ) – (Annulus Fibrosus – A.F)] και τον Πηκτοειδή Πυρήνα (Π.Π.) – Nucleus Pulposus (N.P.)]. Τα τελευταία χρόνια, γίνονται προσπάθειες να κατασκευασθεί ολόκληρος ο Μεσοσπονδύλιος Δίσκος, συνδυάζοντας κατασκευασμένους δια της Ιστομηχανικής, τον Ινώδη Δακτύλιο (ΙΔ)  και τον Πηκτοειδή Πυρήνα (ΠΠ). Η διαδικασία αυτή γίνεται  in vitro και στη συνέχεια η κατασκευή εμφυτεύεται in vivo στη θέση του κατεστραμμένου Μεσοσπονδύλιου Δίσκου.

Το 2016, οι Morighuchi et al, έκαναν in vivo εμφύτευση κατασκευάσματος ιστομηχανικά, ολόκληρου Μεσοσπονδύλιου Δίσκου   σε πειραματόζωο (ποντίκι). Παρακολούθησαν τον Μεσοσπονδύλιο Δίσκο για έξη μήνες και διαπίστωσαν ότι ο Μεσοσπονδύλιος Δίσκος ήταν «ζωντανός» χωρίς απώλεια του ύψους του (4).

Το 2017 οι Moriguchi et al (7), έκαναν τοποθέτηση ιστομηχανικά κατασκευασμένου ΜΔ (ΤΕ-IVD) σε ενήλικα σκύλο. Στην προκειμένη περίπτωση χρησιμοποίησαν κύτταρα Iνώδους Δακτυλίου (ΙΔ)  και Πηκτοειδούς Πυρήνα (ΠΠ) τα οποία τοποθέτησαν σε κολλαγόνο και Alginate Hydrogel. Μετά την αυχενική δισκεκτομή που έκαναν στον σκύλο, εμφύτευσαν τον ιστομηχανικό Μεσοσπονδύλιο Δίσκο (ΤΕ-ΙVD)

Αυτοί οι τεχνητοί Μεσοσπονδύλιοι Δίσκοι διατήρησαν τη θέση τους, τη δομή και την ενυδάτωσή τους, όπως επίσης και το ύψος, για περισσότερο από 16 εβδομάδες in vivo.

Είναι προφανές ότι η κατασκευή ιστομηχανικά ολόκληρου Μεσοσπονδύλιου Δίσκου και η εμφύτευσή του, αποτελεί συγκλονιστική εξέλιξη στη θεραπεία του εκφυλισμένου Μεσοσπονδύλιου Δίσκου, με τις ανάλογες βιολογικές και λειτουργικές μεταβολές στη ζωή των πασχόντων (8).

Φωτογραφίες Ιστομηχανικώς κατασκευασμένων Μεσοσπονδυλιων Δίσκων
αριστερά είναι ο τεχνητός Μεσοσπονδύλιος Δίσκος  και δεξιά ο φυσικός

Στο μέλλον, είναι βέβαιον ότι αυτές οι θεραπείες στις οποίες περιλαμβάνονται οι βιο-μοριακές, οι κυτταρικές και οι κατασκευές ιστών θα προσφέρουν σημαντικά οφέλη στην αντιμετώπιση των εκφυλιστικών παθήσεων του Μεσοσπονδύλιου Δίσκου.

Βιβλιογραφία

1. Q. Yang et al, Orthopaedic Surgery, 2016
2. Vasiliadis ES et al, Mol. Med., 2014
3. An HS et al, J. Am. Acad. Orthop. Surg, 2011
4. Yu Moriguchi et al, Global Spine J., 2016
5. Lnger R. et al, Science 1993
6. Godwin J et al, Int. J. Biochem. Biol., 2014 Biol., 2014
7.  Yu Moriguchi et al, PLOS ONE, 2017
8.  Robby D. Bowles et al, PNAS, 2011