Κατευθυντήριες οδηγίες για τη χρήση των οστικών μοσχευμάτων

Transcript

1

2 Κατευθυντήριες οδηγίες για τη χρήση των οστικών μοσχευμάτων ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΕΤΑΙΡΕΙΑ ΧΕΙΡΟΥΡΓΙΚΗΣ ΟΡΘΟΠΑΙΔΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΡΑΥΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ

3 BOOK MPERIS (17X24) (1-64) INSIDE:Layout 1 24/9/2012 7:11 μμ Page 4 copyright 2012, ΕΕΧΟΤ, Ιατρικές Εκδόσεις Κωνσταντάρας Κατευθυντήριες οδηγίες για τη χρήση των οστικών μοσχευμάτων ISBN: Μαυρομιχάλη 2-4, Αθήνα Τηλ.: , Fax: m e d b o o k h o l. g r info@konstadaras.gr Σελιδοποίηση-Εξώφυλλο: Μαρία Παπαδάκη Απαγορεύεται η αναπαραγωγή του παρόντος βιβλίου ή μέρους αυτού με οποιοδήποτε μέσο (φωτοτυπία, εκτύπωση, μικροφίλμ, ή άλλη μηχανική ή ηλεκτρονική μέθοδο), χωρίς την έγγραφη άδεια του εκδότη.

4 Ε π ι τ ρ ο π η ο σ τ ι Κ ω ν Μ ο σ χ Ε υ Μ Α τ ω ν Κατευθυντήριες οδηγίες για τη χρήση των οστικών μοσχευμάτων Αλέξανδρος Μπερής Καθηγητής Ορθοπαιδικής Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων Πρόεδρος της Επιτροπής Οστικών Μοσχευμάτων Αντώνιος Αναστασιάδης Ορθοπαιδικός χειρουργός Επιμελητής Α ΕΣΥ Ορθοπαιδική Κλινική Νοσοκομείο Αμαλία Φλέμινγκ Αντώνιος Ασημακόπουλος Ορθοπαιδικός χειρουργός Συντονιστής Διευθυντής ΕΣΥ B Ορθοπαιδική Κλινική Γενικό Νοσοκομείο Αθηνών Γ. Γεννηματάς Ιωάννης Γελαλής Επίκουρος Καθηγητής Ορθοπαιδικής Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Ιωαννίνων Κωνσταντίνος Κατέρος Ορθοπαιδικός χειρουργός Επιμελητής Α ΕΣΥ Α Ορθοπαιδική Κλινική Γενικό Νοσοκομείο Αθηνών Γ. Γεννηματάς Παναγιώτης Μέγας Καθηγητής Ορθοπαιδικής Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Πατρών Γεώργιος Μπάμπης Αν. Καθηγητής Ορθοπαιδικής Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ Α Ορθοπαιδική Κλινική, Πανεπιστημιακό Γενικό Νοσοκομείο Αττικόν Γεώργιος Σβώλος Ορθοπαιδικός χειρουργός Δ.Θ.Κ.Α. ΥΓΕΙΑ Γεώργιος Σταματόπουλος Ορθοπαιδικός χειρουργός Επιμελητής Α ΕΣΥ B Ορθοπαιδική Κλινική Γενικό Νοσοκομείο Αθηνών Γ. Γεννηματάς Αναστασία Τιλεντζόγλου Ορθοπαιδικός χειρουργός Επιμελήτρια Α ΕΣΥ Δ Ορθοπαιδική Κλινική, Νοσοκομείο ΚΑΤ Ε Ε ΧΟΤ

5 π ε ρ ι ε χ ό μ ε ν α ΚΕΦΑΛΑιο 1. ΚΕΦΑΛΑιο 2. ΠΡΟΛΟΓΟΣ... 9 Α. Μπερής ΕΙΣΑΓΩΓΗ Α. Μπερής ΚΕΦΑΛΑιο 3. ΟΣΤΙΚΑ ΜΟΣΧΕΥΜΑΤΑ A. ΕΝΣΩΜΑΤΩΣΗ ΚΑΙ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΗΣ ΟΣΤΙΚΗΣ ΜΕΤΑΜΟΣΧΕΥΣΗΣ Κ. Κατέρος 3B. ΤΥΠΟΙ ΟΣΤΙΚΩΝ ΜΟΣΧΕΥΜΑΤΩΝ Κ. Κατέρος 3Γ. ΑΝΑΚΤΗΣΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΚΑΙ ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Γ. Σταματόπουλος 3Δ. ΑΣΦΑΛΕΙΑ ΚΑΙ ΙΧΝΗΛΑΣΙΜΟΤΗΤΑ Γ. Σταματόπουλος ΚΕΦΑΛΑιο 4. ΣΥΝΘΕΤΙΚΑ ΥΠΟΚΑΤΑΣΤΑΤΑ ΚΕΦΑΛΑιο 5. Γ. Σβώλος ΕΝΔΕΙΞΕΙΣ Π. Μέγας, Γ. Μπάμπης, Α. Αναστασιάδης, Ι. Γελαλής ΚΕΦΑΛΑιο 6. H ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ ΣΗΜΕΡΑ Α. Τιλεντζόγλου ΚΕΦΑΛΑιο 7. ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΚΕΦΑΛΑιο 8. ΕΠΙΛΟΓΟΣ Α. Ασημακόπουλος 7

6 1 Πρόλογος Αιτία για τη δημιουργία της Επιτροπής Μοσχευμάτων ήταν η μεγάλη αύξηση της χρήσης των οστικών μοσχευμάτων στη χώρα μας, η ανομοιογένεια στην ποιότητα και την αποτελεσματικότητά τους και η ασάφεια στην προέλευσή τους. Ο κύριος στόχος της είναι η μελέτη του προβλήματος και η υποβολή προτάσεων για τη βελτίωσή του. Ο προβληματισμός στη χρήση των οστικών μοσχευμάτων συνοψίζεται στα εξής: 1. Η αξία του οστικού αυτομοσχεύματος είναι από όλους αποδεκτή, αλλά τα προβλήματα που συνοδεύουν τη λήψη τους (μικρή ποσότητα, αύξηση χρόνου χειρουργείου, νοσηρότητα δότριας περιοχής) κάνουν τη χρήση των αλλομοσχευμάτων επιθυμητή και επιστημονικά αποδεκτή. 2. Η χρήση των αλλομοσχευμάτων αυξάνει με γεωμετρικό ρυθμό παγκοσμίως. 3. Η τεράστια αύξηση του αριθμού των τραπεζών ιστών που ασχολούνται με τα αλλομοσχεύματα, η έλλειψη πλήρους ελέγχου από το FDA, η έλλειψη τραπεζών οστικών μοσχευμάτων στην Ελλάδα και η ουσιαστική αδυναμία ελέγχου των τραπεζών μοσχευμάτων, ιδιαίτερα στις αναπτυσσόμενες χώρες, φέρνουν τους ιατρούς μπροστά σε ένα πεδίο που δεν μπορούν να ελέγξουν. 4. Το βραδυκίνητο σύστημα νομοθετικών μέτρων που αφορούν τη λειτουργία των τραπεζών οστικών μοσχευμάτων, των μηχανισμών ελέγχου των δοτών και παρακολούθησης των σταδίων επεξεργασίας οδηγεί σε ανεξέλεγκτη λειτουργία των τραπεζών μοσχευμάτων. Απαραίτητο στοιχείο για το σωστό έλεγχο των οστικών μοσχευμάτων αποτελεί η ιχνηλασιμότητα του δότη και του ασθενούς που δέχεται 9

7 1 Πρόλογος το μόσχευμα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε μόσχευμα πρέπει να συνοδεύεται από τα έγγραφα που αφορούν το δότη. 5. Ο μεγάλος αριθμός διαφορετικών συσκευασιών, μορφών και ιδιοτήτων των αλλομοσχευμάτων δεν επιτρέπει στους χειρουργούς τον εύκολο έλεγχο και δυσχεραίνει την επιλογή του μοσχεύματος που θα χρησιμοποιήσουν. 6. Το επιστημονικό υπόβαθρο που απαιτείται για τη σωστή χρήση των αλλομοσχευμάτων είναι πολύ μεγάλο, γεγονός που καθιστά επιβεβλημένη τη διαρκή επιμόρφωση των συναδέλφων. 7. Η ίδια μορφή αλλομοσχεύματος, όπως π.χ. το DBM μπορεί να είναι τελείως διαφορετικό από απόψεως αποτελεσματικότητας από το DBM άλλης εταιρείας γιατί ακριβώς εξαρτάται από τις διαδικασίες επεξεργασίας και αποστείρωσης. Η δράση τους δεν έχει επιστημονικά αποδειχτεί εκτός από ελάχιστες εξαιρέσεις. Αυτοί οι λόγοι οδήγησαν στην ανάγκη μελέτης του προβλήματος της χρήσης αλλομοσχευμάτων στην Ορθοπαιδική. Το Δ.Σ. και ο Πρόεδρος της ΕΕΧΟΤ κ. Μπιτούνης προχώρησε στη δημιουργία Επιτροπής Μοσχευμάτων με κύριο στόχο τη μελέτη του προβλήματος και την υποβολή προτάσεων για τη βελτίωση του προβλήματος. Η Επιτροπή αποτελείται από τον Πρόεδρο Καθηγητή Αλέξανδρο Μπερή και τα μέλη Αντώνιο Αναστασιάδη, Αντώνιο Ασημακόπουλο, Ιωάννη Γελαλή, Κωνσταντίνο Κατέρο, Παναγιώτη Μέγα, Γεώργιο Μπάμπη, Γεώργιο Σβώλο, Γεώργιο Σταματόπουλο και Αναστασία Τιλεντζόγλου, που συναντήθηκαν και μελέτησαν διάφορες παραμέτρους της χρήσης οστικών αλλομοσχευμάτων. Ο Πρόεδρος της Επιτροπής Οστικών Μοσχευμάτων Καθηγητής Αλέξανδρος Μπερής 10

8 2 Εισαγωγή Αλέξανδρος Μπερής Η χρήση των αλλομοσχευμάτων στην ορθοπαιδική αυξάνει καθημερινά σε όλο τον κόσμο. Μόνο στις ΗΠΑ το έτος 2001 χρησιμοποιήθηκαν αλλομοσχεύματα,αλλά το 2006 αυξήθηκαν σε και αποτελεί μια οικονομική επιχείρηση ύψους 2,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων (ΑΑΟS NOW 2008). Το πεδίο χρήσης τους αφορά επανορθωτικές επεμβάσεις των αρθρώσεων και της σπονδυλικής στήλης, ενώ έχει ευρεία εφαρμογή και στην παιδοορθοπαιδική, στη γενική ορθοπαιδική και στις αθλητικές κακώσεις. Επίσης σε περιπτώσεις αναθεωρήσεων ολικών αρθροπλαστικών και σε περιπτώσεις αποκατάστασης μεγάλων οστικών ελλειμμάτων, η χρήση των οστικών αλλομοσχευμάτων κρίνεται πολλές φορές επιβεβλημένη. Η αποτελεσματικότητα των διαφόρων τύπων αλλομοσχευμάτων διαφέρει καθώς πολλοί παράγοντες επηρεάζουν τις ιδιότητές τους. Οι ιδιότητες των οστικών μοσχευμάτων περιλαμβάνουν την οστεοεπαγωγή (osteo- induction), την οστεοκαθοδήγηση (osteoconduction) και την οστεογεννετική ιδιότητα (osteogenesis). Η τελευταία παρατηρείται μόνο όταν είναι παρόντα στο μόσχευμα ζώντα οστεοκύτταρα. Τα τελευταία χρόνια, όπως αναφέρεται σε σχετικό δημοσίευμα του περιοδικού της Αμερικάνικης Ακαδημίας Ορθοπαιδικών Χειρουργών, έχουν αρχίσει πλέον να αναφέρονται αρκετές περιπτώσεις μετάδοσης ασθενειών μετά από χρήση μυοσκελετικών μοσχευμάτων. 1 Οι περισσότερες περιπτώσεις, οι οποίες έχουν σχέση με μετάδοση βακτηριδίων, αφορούν στη χρήση αλλομοσχευμάτων (μη οστικών) στον τομέα των αθλητικών κακώσεων. Το έτος 2002 το Κέντρο για τον έλεγχο ασθενειών των ΗΠΑ εντόπισε 26 βακτηριακές λοιμώξεις 11

9 2 Εισαγωγή μετά από μεταμόσχευση αλλομοσχεύματος τα τελευταία 7 χρόνια. Οι λοιμώξεις από ιούς είναι μάλλον ασυνήθιστες. Δυο περιπτώσεις AIDS αναφέρθηκαν τα έτη 1985 και Ο κίνδυνος έχει υπολογιστεί ότι ανέρχεται στο 1/1,6 εκατομμύρια με την προϋπόθεση ότι λαμβάνονται όλα τα μέτρα ελέγχου του δότη. Ακόμη έχει περιγραφεί μια περίπτωση μετάδοσης Ηπατίτιδας Β και δυο περιπτώσεις μετάδοσης Ηπατίτιδας C. Προσεκτικοί έλεγχοι των δοτών, τεχνική ιδιαίτερα προσεγμένη στην παραγωγή του μοσχεύματος και στην αποστείρωση, οδηγούν σε μειωμένη πιθανότητα μετάδοσης λοιμώξεων από ιούς, όπως το AIDS και η ηπατίτιδα B και C. H πιθανότητα μετάδοσης του HBV, HCV και του HIV είναι μικρότερη από 1/ , ενώ για τον ιό της πολιομυελίτιδας η πιθανότητα αυτή ανέρχεται στο 1/ Σημαντικό παράγοντα προς μελέτη αποτελούν οι νόσοι που προέρχονται από μη συμβατικούς μεταβιβάσιμους παράγοντες, τα prions των οποίων η παρουσία δεν είναι εύκολο να προσδιοριστεί με απλές μεθόδους. Δεν είναι ακόμη γνωστό κατά πόσο η απομετταλλοποίηση επηρεάζει την βιωσιμότητα των prions. Ενδεικτική της πολυπλοκότητας της χρήσης των οστικών μοσχευμάτων είναι η μελέτη του Lavernia και των συνεργατών του. 2 Στη μελέτη αυτή συμμετείχαν 168 νοσοκομεία που χρησιμοποιούσαν οστικά αλλομοσχεύματα. Στη διάρκεια του ενός έτους της συγκεκριμένης μελέτης χρησιμοποιήθηκαν αλλομοσχεύματα με συνολικό κόστος τα $. Τα αλλομοσχεύματα που συνήθως χρησιμοποιούνταν ήταν εκείνα στα οποία η τελική αποστείρωση γίνονταν με ακτινοβολία και ακολουθούσαν εκείνα στα οποία γίνονταν άσηπτη λήψη και επεξεργασία. Tο 65% μόνο των χειρουργείων των νοσοκομείων που συμμετείχαν στη μελέτη είχαν σε φάκελο όλες τις λεπτομέρειες των ελέγχων που έγιναν στους δότες των μοσχευμάτων. Το 65% των ιατρών που χρησιμοποιούσαν τα μοσχεύματα αυτά δεν γνώριζαν από πια τράπεζα ιστών προέρχονται ή την τεχνική της επεξεργασίας και της αποστείρωσης τους. Οι χειρουργοί συμμετείχαν στην επιλογή του μοσχεύματος μόνο στο 15% του συνολικού αριθμού των νοσοκομείων. Ενδιαφέρον είναι το άρθρο που αφορά τη χρησιμοποίηση οστικών μοσχευμάτων στην Ιαπωνία. 3 Στη μελέτη αυτή σε εθνικό επίπεδο χρησιμοποι- 12

10 2 Εισαγωγή ούνται 55% οστικά αυτομοσχεύματα, 42% φρέσκα κατεψυγμένα αλλομοσχεύματα (Banked Allografts )και μόνο 3% συνθετικά υποκατάστατα. Στις ΗΠΑ λειτουργούν αυτή τη στιγμή 800 εργαστήρια επεξεργασίας ιστών και περισσότερα από 500 εργαστήρια αναπαραγωγής ιστών εγκεκριμένα από το FDA. 1 Το έτος 2007 η ΑΑΤΒ πιστοποίησε 99 τράπεζες ιστών, 11 από τις οποίες ήταν παραγωγής και επεξεργασίας. Ενδιαφέρον προκαλεί το γεγονός ότι από την μέχρι τις , ιστικά αλλομοσχεύματα ανακλήθηκαν από την κυκλοφορία. 1 Αυτά περιελάμβαναν αλλομοσχεύματα μυοσκελετικού, δέρματος και καρδιοαγγειακού, σκληρά μήνιγγα, κερατοειδή και σκληρό χιτώνα. Από αυτά δηλαδή το 96,5% ήταν μυοσκελετικά αλλομοσχεύματα. Δεν γνωρίζουμε να έγιναν οι ανακλήσεις αυτές γνωστές στην Ελλάδα και αν αφορούσαν μοσχεύματα που χρησιμοποιούνται στη χώρα μας. Τον Φεβρουάριο του 2007 και τον Αύγουστο του 2008 το FDA καθόρισε καινούργιες οδηγίες ανίχνευσης πυρηνικού οξέος, καθώς και γονιδιακού έλεγχου για τον HIV και τον ιό της Ηπατίτιδας C. Επιπλέον επέβαλε σε όλες τις ιστικές τράπεζες να προβαίνουν σε έλεγχο του αίματος των δοτών με γονιδιακές μεθόδους. 4 Ένα σημαντικό στοιχείο που πρέπει να τονιστεί είναι ότι η χρήση άσηπτης διαδικασίας για τη λήψη και την παραγωγή του μοσχεύματος δεν σημαίνει ότι και το προϊόν είναι άσηπτο. Θα πρέπει λοιπόν να ελέγχεται κάθε συσκευασία αλλομοσχεύματος από τον εκάστοτε χειρουργό και όχι από το προσωπικό του χειρουργείου. Σημαντική θεωρείται η ύπαρξη ξεχωριστών χώρων αποθήκευσης των μοσχευμάτων, ενώ παράλληλα πρέπει να καταβάλλεται κάθε προσπάθεια ελαχιστοποίησης της πιθανότητας επιμόλυνσης κατά το άνοιγμα της συσκευασίας η οποία θα πρέπει να ανοίγει λίγο πριν την τοποθέτηση του μοσχεύματος. Ενδιαφέρων είναι το γεγονός ότι η AAOS σε επικοινωνία μας απάντησε ότι δεν έχει κατευθυντήριες γραμμές για τα οστικά μοσχεύματα. Η επιστημονική επιβεβαίωση των αλλομοσχευμάτων γίνεται κύρια σε πειραματόζωα και δεν έχει επαληθευτεί στον άνθρωπο. Χρησιμοποιώντας τα Levels of Evidence (I-V) και τα Grades of recommendation o Delond προτείνει ένα πολύ διαφωτιστικό πίνακα της αξιοπιστίας των οστικών μοσχευμάτων που παρατίθεται: 13

11 2 Εισαγωγή Level of Evidence Level I Randomized control trials Level II Non- Randomized control trials Level III observational studies with controls Level IV observational studies without controls Level V expert opinions reviews Grades of recommendation A. Good Evidence level I B. Fair evidence Level II-III C. Poor evidence Level IV-V Ι. Insufficient or conflicting evidence Bone Graft Substitute Osteoinductive Allograft bone Demineralized bone matrix Purified human BMP (not commercially available) OP-1 device INFUSE Osteoconductive CaP04 CaS04 Allograft Hydroxyapatite Osteogenic and osteopromotive Selective cellular retention (Cellect) Bone marrow aspirate injection/implantation Platelet-rich plasma and blood concentrates Βοne Grafts and Bone Graft Substitutes in Orthopaedic Trauma Surgery:A Critical Analysis Delong et al JBJS Am. 2007, Βιβλιογραφία 1. Mroz TE, et al. Muscoloskeletal allograft risks and recalls in the united states. JAAOS 2008;16: Lavernia CJ, et al. Bone and tissue allograft use by orthopaedic surgeons. J Arthroplasty. 2004;19(4): Urabe K, et al. Current trends in bone grafting and the issue of banked bone allografts based on the fourth nationwide survey of bone grafting Grade of Recommendation status from 2000 to J Orthop Sci. 2007;12(6): Bone grafts and bone graft substitutes. AAOS Monograph Series, Bone graft subjictutes in Orthopaedic Surgery, Alex Jahngir et al. AAOS NOW Delong et al Bone graft and Bone graft Sabityites in Orthopaedic Trauma Surgery. ACritical Analysis. JBJS Am Ι c c A A B A B C C A Ι B Ι 14

12 3 Οστικά μοσχεύματα 3Α Ενσωμάτωση και Βιολογία της Οστικής Μεταμόσχευσης Κωνσταντίνος Κατέρος Η ενσωμάτωση των οστικών μοσχευμάτων ακολουθεί τις αρχές της κυτταρικής και μοριακής βιολογίας. (1) Η διαδικασία ενσωμάτωσης του μοσχεύματος είναι αποτέλεσμα σειράς γεγονότων, της αλληλένδετης σχέσης μεταξύ μοσχεύματος δότου και δέκτριας περιοχής. Μετά την εμφύτευση, τα μοσχεύματα καλύπτονται από τοπικό αιμάτωμα. Εκτός αν γίνει άμεση αγγειακή αναστόμωση, τα περισσότερα κυτταρικά στοιχεία πεθαίνουν μέσα σε λίγες μέρες προκαλώντας φλεγμονώδη αντίδραση. Η ιστική αντίδραση της δέκτριας περιοχής, μετασχηματίζεται σε ένα ινοαγγειακό στρώμα, στο διάστημα από την πρώτη έως την τρίτη μετεγχειρητική εβδομάδα. Τα αγγεία καθώς και τα κύτταρα της δέκτριας περιοχής, που προορίζονται για την οστική απορρόφηση του μοσχεύματος και τον σχηματισμό νέου οστού συγκλίνουν προς το μόσχευμα. Αρχική κυτταρική δράση της δέκτριας περιοχής είναι η απορρόφηση των οστικών μοσχευμάτων η οποία υποβοηθάται από τους οστεοκλάστες, που προέρχονται από τα ελεύθερα σε κυκλοφορία μονοκύτταρα του αιμοποιητικού συστήματος. Σε συνέχεια οι οστεοβλάστες, επεξεργάζονται το οστεοειδές πάνω στις προηγούμενες θέσεις αποδόμησης. Είναι απαραίτητη τόσο η κανονική κατανομή αυτού του νέου οστού στον όγκο του οποιουδήποτε μοσχεύματος, όσο και η σταθερή διασύνδεση αυτού με το οστό δέκτη. Στην αντίθετη περίπτωση η μεταμόσχευση οδηγεί στην παρουσία ακανόνιστου και ασυνεχούς οστίτη ιστού με μηχανική και συνεπώς λειτουργική ανεπάρκεια στην περιοχή της εμφύτευσης. Μια 15

13 3 Οστικά μοσχεύματα τέτοια κατάσταση χαρακτηρίζεται ως αποτυχία ενσωμάτωσης. Η ιδανική οστεομεταμόσχευση χαρακτηρίζεται από τις εξής 3 ιδιότητες (2,3): 1. Οστεογενετική: σύνθεση νέου οστού από κύτταρα προερχόμενα από το οστούν της δότριας περιοχής. 2. Οστεοεπαγωγική: επιστράτευση αρχέγονων μεσεγχυματικών κυττάρων του δέκτη (stem cells MSCs) και διαφοροποίηση αυτών προς χονδροβλάστες και οστεοβλάστες. Η όλη διαδικασία ρυθμίζεται από αυξητικούς παράγοντες προερχό μενους από τη θεμέλιο ουσία του μοσχεύματος, των οποίων η δράση ενεργοποιείται κατά την απομετάλλωση της θεμελίου ουσίας. Οι παράγοντες αυτοί είναι σήμερα γνωστοί και είναι κυρίως οι οστικές μορφογενετικές πρωτεϊνες -2, -4 και -7 (BMPs) που είναι μέλη της υπερ-οικογένειας των τροποποιητικών αυξητικών παραγόντων TGF-β, αλλά και μιτογόνοι παράγοντες όπως ιντερλευκίνες, αιμοπεταλιακοί αυξητικοί παράγοντες, ενδοθηλιακοί αυξητικοί παράγοντες, ινσουλινοειδείς αυξητικοί παράγοντες, αυξητικοί παράγοντες των ινοβλαστών. 3. Οστεοκαθοδηγητική: σχηματισμός κατά μήκος του μοσχεύματος ενός καλά οργανωμένου τρισδιάστατου ικριώματος (scaffold) με τριχοειδή αγγεία, περιαγγειακής θεμελίου ουσίας και αρχέγονων μεσαγχυματικών κυττάρων, το οποίο επιτρέπει τη δημιουργία νέου οστού με πρότυπο καθοριζόμενο από τη βιολογία του μοσχεύματος και το μηχανικό περιβάλλον της διεπιφάνειας οστού υποδοχής μοσχεύματος.(4) Η οστεοκαθοδήγηση δεν είναι αποκλειστική ιδιότητα βιολογικών δομών, μπορεί να παρέχεται και από συνθετικές δομές και είναι δυνατό να εκτιμηθεί και μετρηθεί πειραματικά. Το ιδανικό οστικό υποκατάστατο, θα ήταν βιοσυμβατό, βιοαπορροφήσιμο, δομικά προσομοιάζον στο οστούν, οστεοεπαγωγικό, οστεοκαθοδηγητικό, απλό στη χρήση και όχι υψηλού κόστους. (5) Το αυτόλογο σπογγώδες μόσχευμα, ως μέτρο σύγκρισης, διαθέτει (a) επαρκές τρισδιάστατο οστεοκαθοδηγητικό δίκτυο, (β) πολυάριθμα στρωματικά κύτταρα με οστεογενετική ικανότητα και (γ) ιδιότητες οστεοεπαγωγής λόγω της παρουσίας οστεομορφογενετικών πρωτεϊνών και άλλων αυξητικών παραγόντων. Το αυτόλογο φλοιώδες μό- 16

14 3Α Ενσωμάτωση και Βιολογία της Οστικής Μεταμόσχευσης σχευμα διαθέτει τις παραπάνω ιδιότητες σε μικρότερο βαθμό, είναι ωστόσο δομικά ισχυρότερο, ιδιαίτερα σε συμπιεστικά φορτία, σε περιπτώσεις ανάγκης πλήρωσης μεγάλων ελλειμμάτων. Συνεπώς κάθε οστικό υποκατάστατο θα πρέπει να συγκρίνεται με αυτά τα δύο πρότυπα και να κατηγοριοποιείται βάσει των ιδιοτήτων που προαναφέρθησαν. Συγκριτικός πίνακας των ιδιοτήτων των οστικών μοσχευμάτων (Bone grafts and bone graft substitutes. AAOS Monograph Series, 2006) 17

15 3 Οστικά μοσχεύματα 3Β Τύποι οστικών μοσχευμάτων Κωνσταντίνος Κατέρος Τα οστικά μοσχεύματα περιλαμβάνουν τα ακόλουθα: 1. Οστικά αυτομοσχεύματα Το αυτομόσχευμα σπογγώδους οστού παραμένει το καλύτερο υπόδειγμα ως μέτρο σύγκρισης για κάθε υποκατάστατο. Το αυτογενές σπογγώδες οστό έχει ένα μεγάλο πλεονέκτημα στο ότι παρέχει, όχι μόνο ένα τρισδιάστατο οστικό δίκτυο, αλλά επίσης και τα οστεογενή κύτταρα που θα σχηματίσουν το νέο οστό. Πρόκειται για ένα ζωντανό φρέσκο ιστό, χωρίς ανασολογική αντίδραση και τον κίνδυνο μετάδοσης μολυσμαντικών ασθενειών, ο οποίος διατηρεί τρεις καθοριστικές ιδιότητες: οστεογένεση, οστεοκαθοδήγηση, οστεοεπαγωγή. Η χρήση οστικού αυτομοσχεύματος περιορίζεται από τη διαθέσιμη ποσότητα αυτού, ενώ δεν πρέπει να περνάνε απαρατήρητες οι επιπλοκές στη δότρια περιοχή όπως: αιμάτωμα, άλγος, παραισθησία, τραυματισμός νευρικού ή αγγειακού ιστού, κατάγματα ή αστάθεια σε περίπτωση οστεοπόρωσης. Διακρίνουμε τρεις τύπους οστικού αυτομοσχεύματος: n Σπογγώδες αυτομόσχευμα Πρόκειται για το πιο συχνό και ευέλικτο αυτομόσχευμα η λήψη του οποίου γίνεται παραδοσιακά από την περιοχή της λαγονίου ακρολοφίας. Πρόκειται για μόσχευμα πολύ πλούσιο σε οστεογενετικά κύτταρα όταν συγκρίνεται με ένα φλοιώδες μόσχευμα και κυρίως όταν λαμβάνεται από τη λαγόνιο ακρολοφία. 18

16 3β Τύποι οστικών μοσχευμάτων Η επιβίωση των οστεογενετικών κυττάρων του σπογγώδους μοσχεύματος, σε σχέση με αυτή των κυττάρων του φλοιώδους μοσχεύματος ευνοείται κατά τη μεταμόσχευση για δυο λόγους: α. Η επαναγγείωση του σπογγώδους μοσχεύματος υπολογίζεται ότι ολοκληρώνεται μέσα σε δύο μέρες ενώ αντίστοιχα αυτή του φλοιώδους μοσχεύματος διαρκεί πολύ περισσότερο. β. Η απόσταση των κυττάρων από την επιφάνεια του μοσχεύματος από όπου μπορούν να αντλήσουν θρεπτικά συστατικά και οξυγόνο είναι μικρότερη στην περίπτωση του σπογγώδους μοσχεύματος, ενώ πρέπει να τονιστεί ότι αν αυτή η απόσταση είναι μεγαλύτερη από 300mm, τότε το ποσοστό επιβίωσης των κυττάρων μειώνεται λόγω ανοξίας. n Φλοιώδες αυτομόσχευμα Η οστεογενετική δυνατότητα του φλοιώδους μοσχεύματος είναι μικρότερη καθώς μικρότερος είναι ο αριθμός οστεογενετικών κυττάρων που φέρει αυτό. Σημειώνεται ότι η ενδοστική επιφάνεια του μοσχεύματος έχει πιο ενεργή συμμετοχή στην οστεογένεση. Το φλοιώδες αυτομόσχευμα υπερτερεί του σπογγώδους σε σκληρότητα και χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο εκεί όπου απαιτείται στήριξη. Λαμβάνεται από την έσω επιφάνεια της διάφυσης της κνήμης και από την περόνη. n Αγγειούμενο οστικό αυτομόσχευμα Η χρησιμοποίηση ενός αγγειούμενου οστικού μοσχεύματος εξασφαλίζει στη δέκτρια περιοχή αυξημένη παροχή οστεογενετικών κυττάρων ενώ με την αγγειακή αναστόμωση επιτυγχάνεται άμεσα η επαναγγείωση του μοσχεύματος και αποφεύγεται η διαδικασία της έρπουσας υποκατάστασης. 2. Οστικά αλλομοσχεύματα Οι δύο τύποι κατεψυγμένων αλλομοσχευμάτων που χρησιμοποιούνται σήμερα στην κλινική πράξη είναι τα φρέσκα κατεψυγμένα (fresh frozen) και τα λυοφιλοποιημένα (freeze dryed) αλλομοσχεύματα. Η επεξεργασία των φρέσκων κατεψυγμένων αλλομοσχευμάτων περιλαμβάνει τον έλεγχο των δοτών και την ψύξη των μοσχευμάτων, χωρίς όμως να εξαλείφεται πλήρως ο κίνδυνος μετάδοσης λοιμώξεων. Τα λυοφιλοποιημένα 19

17 3 Οστικά μοσχεύματα αλλομοσχεύματα υποβάλλονται σε αφαίρεση του ύδατος από τον κατεψυγμένο ιστό και συσκευάζονται εν κενώ και σε θερμοκρασία δωματίου, διατηρούμενα με τον τρόπο αυτό. (6) Η κατεργασία τους ως λυοφιλοποιημένα ή φρεσκο-κατεψυγμένα μοσχεύματα αφαιρεί όλην την οστεογενετική και το μεγαλύτερο μέρος της οστεοεπαγωγικής ικανότητας, στο «βωμό» της ασφάλειας από μετάδοση λοιμωδών νοσημάτων και της μείωσης της αντιγονικής αντίδρασης του ξενιστή. Είναι λοιπόν κατά κύριο λόγο οστεοκαθοδηγητικά και σε πολύ μικρότερο βαθμό οστεοεπαγωγικά μοσχεύματα. (7) 2α. Σπογγώδη οστικά αλλομοσχεύματα Αντίθετα με τα αυτομοσχεύματα, τα φρέσκα-κατεψυγμένα (fresh-frozen) σπογγώδη αλλομοσχεύματα παρουσιάζουν πολύ πιο έντονη αρχική φλεγμονώδη αντίδραση, ανοσολογικής αρχής, η οποία οδηγεί σε ανάσχεση των διεργασιών οστεοεπαγωγής που ελέγχονται από τους τοπικούς αυξητικούς παράγοντες και σε ανάσχεση της νεοαγγειογένεσης, η οποία αποτυγχάνει λόγω συσσώρευσης φλεγμονωδών κυττάρων πέριξ των νεο-αγγείων και θρόμβωσης αυτών. Ως αποτέλεσμα το φρέσκο-κατεψυγμένο αλλομόσχευμα έχει ήδη περιχαρακωθεί τις πρώτες 8 εβδομάδες από ινώδη κάψα. Η χρήση λυοφιλοποιημένων (freeze dryed) σπογγωδών αλλομοσχευμάτων προλαμβάνει την έντονη αυτή ανοσολογική αντίδραση και επιτρέπει την ενσωμάτωση του μοσχεύματος με έναρξη της διαδικασίας παρόμοια με αυτή του σπογγώδους αυτομοσχεύματος, ωστόσο χρονικά βραδύτερη και ποιοτικά υποδεέστερη λόγω, όπως αναφέρθηκε, των υποδεέστερων συγκριτικά ιδιοτήτων. Τελικά, το οστούν υποδοχής επιτυγχάνει την εναπόθεση νέου οστού πέριξ του μεταμοσχευθέντος ικριώματος, το οποίο έχει προσφέρει κυρίως τις οστεοκαθοδηγητικές του ιδιότητες, χωρίς ποτέ να συμβαίνει πλήρης απορρόφηση του μοσχεύματος, ακόμη και πολλά χρόνια μετά την εμφύτευση. (8) 2β. Φλοιώδη οστικά αλλομοσχεύματα Τα πρώιμα στάδια ενσωμάτωσης των φλοιωδών αλλομοσχευμάτων 20

18 3β Τύποι οστικών μοσχευμάτων προσομοιάζουν με αυτά των σπογγωδών, με τη διαφορά ότι λόγω της πυκνής αρχιτεκτονικής των δοκίδων και της έλλειψης ενδοστικών κυττάρων, η νεοαγγειογένεση είναι πτωχότερη. (9) Η ενσωμάτωση ξεκινά με υπεροχή της οστεοκλαστικής δραστηριότητας, κατά μήκος περιφερικών αβερσιανών καναλιών, με υψηλότερο ρυθμό στις επιπολής, συγκριτικά με τις εν τω βάθει στιβάδες του φλοιού. Η οστεοκλαστική δράση παύει όταν δημιουργηθεί οστεωνική κεντρική κοιλότητα συγκεκριμένης διαμέτρου, εντός της οποίας αναλαμβάνουν δράση οι οστεοβλάστες, εναποθέτοντας νέο οστό. Η παραπάνω διαδικασία καλείται «έρπουσα υποκατάσταση», και εξελίσσεται εγκάρσια και παράλληλα στον επιμήκη άξονα του μοσχεύματος, ξεκινώντας από τη διεπιφάνεια οστού δέκτη μοσχεύματος.(10) Η οστεοκλαστική δράση είναι πολύ έντονη τους πρώτους 6 μήνες, και εξακολουθεί αυξημένη για ένα έτος από την εμφύτευση. Το τελικό αποτέλεσμα είναι μια μικτή ιστολογική εικόνα από νεκρωτικό οστό και νέο οστό, με αναλογίες που εξαρτώνται από την αγγείωση της δότριας περιοχής και το μέγεθος του μοσχεύματος. (11) 2γ. Αλλογενής απομεταλλωμένη θεμέλιος οστική ουσία (Deminerali zed Bone Matrix-DBM) Η απομεταλλωμένη οστική θεμέλια ουσία έχει ποικίλου βαθμού οστεοεπαγωγική και οστεοκαθοδηγητική δράση (12). Η απομεταλλωμένη οστική θεμέλια ουσία αποτελεί ένα ικρίωμα με οστεοκαθοδηγητικές ιδιότητες (osteo condu - ctive scaffold) το οποίο παράγεται με ειδική επεξεργασία αφαλάτωσης των οστικών αλλομοσχευμάτων στις τράπεζες μοσχευμάτων. Δεν έχει μηχανική αντοχή και περιέχει μη-κολλαγονικές πρωτεϊνες, οστεοεπαγωγικούς αυξητικούς παράγοντες και κολλαγόνο τύπου I. Φαίνεται ότι το DBM εμπεριέχει διάφορους παράγοντες, όπως την οστεοποντίνη, την οστεοκαλσίνη και την οστεονεκτίνη, καθοριστικούς για το δυναμικό οστεοεπαγωγής των αλλομοσχευμάτων της κατηγορίας αυτής. Δυστυχώς, στις εμπορικές συσκευασίες οι παραπάνω παράγοντες βρίσκονται σε άλλοτε άλλες συγκεντρώσεις, τις οποίες ο χειρουργός δεν είναι συνήθως σε θέση να γνωρίζει (Bone grafts and bone graft substitutes. AAOS Mono - gra ph Series, 2006). Η απομεταλλωμένη θεμέλια οστι- 21

19 3 Οστικά μοσχεύματα κή ουσία εξασφαλίζει ένα δίκτυο ή ικρίωμα για τον κυτταρικό αποικισμό και την οστεογένεση, ενώ επίσης μπορεί να διεγείρει την πώρωση μέσω ενεργοποίησης της διαφοροποίησης των αρχέγονων μεσεγχυματικών κυττάρων της δότριας περιοχής προς οστεοβλάστες. Οι οστεοεπαγωγικές ιδιότητες και η κλινική και ακτινολογική αποτελεσματικότητα της απομεταλλωμένης οστικής θεμέλιας ουσίας εξαρτάται από πολλούς παράγοντες όπως τα χρησιμοποιούμενα διαλύματα για την απομετάλλωση, ο χρόνος της επεξεργασίας, η θερμοκρασία, το μέγεθος των σωματιδίων της απομεταλλωμένης θεμέλιας ουσίας, η συγκέντρωση των εναπομείναντων αλάτων στον ιστό και οι μέθοδοι αποστείρωσης. (13,14,15) Η οστεοεπαγωγική βιολογική δράση της απομεταλλωμένης οστικής θεμέλιας ουσίας οφείλεται κατεξοχήν στις οστικές μορφογενετικές πρωτεϊνες (bone morpho - genetic proteins, BMPs), παρά το γεγονός ότι οι αυτές στα απομεταλλωμένα οστικά μοσχεύματα εντοπίζονται σε σημαντικά μικρή περιεκτικότητα. Σήμερα, η απομεταλλωμένη οστική θεμέλια ουσία χρησιμοποιείται κυρίως για την ευόδωση της οστικής αναγέννησης σε μηχανικά σταθερά οστικά ελλείμματα. Το DBM παρασκευάζεται με διαδικασίες υψηλού επιπέδου απομετάλλωσης ανθρώπινου φλοιώδους οστού. Συνήθως είναι συνδεδεμένο με έναν φορέα ο οποίος είναι μη οστικός και βοηθάει στην διαμόρφωση στο χώρο του μοσχεύματος ώστε να τοποθετείται εύκολα στην πάσχουσα περιοχή. Ο φορέας μπορεί να είναι γλυκερόλη, ασβέστιο, ζωικό κολλαγόνο ή άμυλο. Σαν ιστός που έχει υποστεί συγκεκριμένες διαδικασίες και όχι σαν φάρμακο ή ιατρική συσκευή, δεν βρίσκεται κάτω από τον λεπτομερή έλεγχο του FDA. Η απομεταλλωμένη θεμέλια ουσία μπορεί να συνδυαστεί με αυτόλογο μυελό των οστών γεγονός το οποίο επιπροσθέτει στις οστεοεπαγωγικές και οστεοκαθοδηγητικές ιδιότητες του απομεταλλωμένου αλλομοσχεύματος την οστεογένεση. Με τον τρόπο αυτό δημιουργείται ένα συνδυασμένο μόσχευμα (composite graft) (16). 2δ. Οστικές μορφογενετικές πρωτεΐνες - BMPs (Bone Morphogenetic Proteins) Οι πρωτεΐνες αυτές δρουν ως παράγοντες κυτταρικών σημάτων έχοντας κύριο ρόλο στην διέγερση των κυτ- 22

20 3β Τύποι οστικών μοσχευμάτων τάρων για οστική παραγωγή και οστική αποκατάσταση. Με την σύνδεσή τους στους επιφανειακούς υποδοχείς των μεσεγχυματικών κυττάρων, ενεργοποιούν ένα καταρράκτη σημάτων προς τον πυρήνα αυτών των κυττάρων. Τα μεσεγχυματικά κύτταρα ακολούθως θα διαφοροποιηθούν προς χονδροκύτταρα ή οστεοβλάστες. Συνεπώς, οι οστικές μορφογενετικές πρωτεΐνες δεν γίνονται οι ίδιες αντικείμενο ενσωμάτωσης, αλλά αποτελούν φορείς ισχυρών οστεοεπαγωγικών ιδιοτήτων. Έχουν απομονωθεί πλέον των 40 BMPs, οι περισσότερες από τις οποίες ξεχωρίζουν για την δυνατότητά τους να επάγουν την παραγωγή νέου οστού. Από αυτές, οι ανασυνδυασμένες ανθρώπινες ΒΜΡ-2 (rhbmp-2) και ΒΜΡ-7 (rhbmp-7 ή Osteogenic protein-1, ΟΡ-1) φαίνεται να είναι οι πλέον δραστικές και είναι οι μόνες που μέχρι αυτή τη στιγμή ανεπτύχθησαν για κλινική χρήση με βάση τυχαιοποιημένες ελεγχόμενες μελέτες (17-21). 3. Οστικά ξενομοσχεύματα Η προέλευσή τους είναι ζωϊκή, συνήθως βόϊα, πράγμα που καθιστά απαραίτητο του πλήρη βιολογικό τους έλεγχο (ορολογικό και μικροβιολογικό) καθώς εγκυμονούν τον κίνδυνο μετάδοσης μολυσματικών ασθενειών. Η χημική τους επεξεργασία οδηγεί στην αδρανοποίηση τους ενώ με την θερμική επεξεργασία επιτυγχάνεται η μείωση της οργανικής τους φάσης. Σε κάθε περίπτωση διατηρείται η τρισδιάστατη δομή και η μεταλλική φάση του μοσχεύματος όπου βασίζεται η οστεοκαθοδηγητική και βιοενεργή του δράση. Βιβλιογραφία 1. Greenwald S, Boden S, Goldberg V, et al. Bone-graft substitutes: facts, fictions, and applications. J Bone Joint Surg Am 2001;83-A(Suppl II): André R. Gazdag, MD, Joseph M. Lane, MD,David Glaser, MD, and Robert A. Forster, MD. Alternatives to Autogenous Bone Graft:Efficacy and Indications. JAAOS 1995;3: William G. De Long, Jr., Thomas A. Einhorn, Kenneth Koval, Michael Mc- Kee, Wade Smith, Roy Sanders and Tracy Watson, Bone Grafts and Bone Graft Substitutes in Orthopaedic Trauma Surgery. A Critical Analysis JBJS Am 2007;89:

21 3 Οστικά μοσχεύματα 4. Stevenson S, Emery S, Goldberg V. Factors affecting bone graft incorporation. Clin Orthop 1996;323: Stevenson S (1999). Biology of bone grafts. Orthop Clin North Am 30: Khan SN, Cammisa FP Jr, Sandhu HS, Diwan AD,Girardi FP, Lane JM (2005). The Biology of BoneGrafting. J Am Acad Orthop Surg 13: Betz RR (2002). Limitations of autograft and allograft:new synthetic solutions. Orthopedics 25(S5):S561- S Burchardt H: Biology of bone transplantation. Orthop Clin North Am 1987; 18: Stevenson S: Enhancement of fracture healing with autogenous and allogeneic bone grafts. Clin Orthop 1998;355 (suppl):s239-s Goldberg VM, Stevenson S, Shaffer JW, et al: Biological and physical properties of autogenous vascularized fibular grafts in dogs. J Bone Joint Surg Am1990; 72: Reddi AH. Bone morphogenetic proteins: from basic science to clinical application. JBJS Am 2001;83-A(Suppl. 1, Part 1):S Connolly JF (1995). Injectable bone marrow preparations to stimulate osteogenic repair. Clin Orthop 313: Boyce T, Edwards J, Scarborough N (1999). Allograft bone: The influence of processing on safety and performance. Orthop Clin North Am 30: Thoren K, Aspenberg P (1995). Ethylene oxide sterilization impairs allograft incorporation in a conduction chamber. Clin Orthop 318: Vaccaro AR (2002). The role of the osteoconductive scaffold in synthetic bone graft. Orthopedics 2002;25(S5): S571-S578. Erratum in: Orthopedics 25(11): Pals SD, Wilkins RM (1992). Giant cell tumor treated by curettage, cementation, and bone grafting. Orthopedics 15: Sumner Dr, Turner TM et al. Additive enhancement of implant fixation following combined treatment with rht- GF-β2 and rhbmp-2 in a canine model JBJS Am 2006;88(4): Sumner DR, Turner TM, et al. Locally delivered rhbmp-2 enhances bone ingrowth and gap healing in a canine model. J Orth Res Jan;22(1): Bragdon CR, Doherty AM, et al. The efficacy of BMP-2 to induce bone ingrowth in a total hip replacement model. Clin Orth & RR. 2003(417): Barrack RL, Cook SD, et al. Induction of bone ingrowth from acetabular defects to a porous surface with OP-1. Clin Orth & RR 2003 Dec;(417): Giannooudis PV, Tzioupis C. Clinical applications of BMP-7: the UK perspective. Injury Nov;36 Suppl 3:S

22 3 Οστικά μοσχεύματα 3Γ Ανάκτηση, Επεξεργασία και Πιστοποίηση Οστικών Μοσχευμάτων (Αλληλομοσχευμάτων και Ξενομοχευμάτων) Γεώργιος Σταματόπουλος Εισαγωγή Νεότερα δεδομένα μετάδοσης ασθενειών (9) σε ασθενείς-λήπτες επιμολυσμένων αλλομοσχευμάτων επισημαίνουν τον κίνδυνο της ανεξέλεγκτης χρήσης τους στην καθημερινή κλινική πράξη. Μεταδιδόμενες α - σθέ νειες μετά την χρήση αλλομοσχευμάτων περιλαμβάνουν συνήθως βακτηριδιακές λοιμώξεις, όπως λοιμώξεις από κλωστηρίδια και τον β αιμολυτικό στρεπτόκοκκο της ομάδας Α, αλλά και ιογενείς λοιμώξεις με συχνότερη την λοίμωξη από τον HIV και τον HCV. Στο πλαίσιο της ευαισθητοποίησης και της εγρήγορσης της επιστημονικής κοινότητας όλοι οι ανθρώπινοι ιστοί πρέπει να ανακτώνται ακολουθώντας τα παρακάτω κριτήρια και προϋποθέσεις: 1. Αυστηρά (γενικά) κριτήρια επιλογής για όλους τους εθελοντές δότες πριν γίνουν δεκτοί στο πρόγραμμα ανάκτησης ιστών (39) Στην περίπτωση πτωματικών ιστών, όλοι οι ιστοί λαμβάνονται εντός δεκαπέντε ωρών από την καρδιακή ασυστολία, ή εικοσιτεσσάρων ωρών εάν ο δότης ψυχθεί εντός δώδεκα ωρών από την καρδιακή ασυστολία (29). 2. Ειδικά κριτήρια για (27, 28, 32, 33, 37) την εξαίρεση δοτών Εξαιρούνται τα άτομα με ιστορικό: σαρκώματος, λεμφώματος, λευχαιμίας, μελανώματος, ρευματοειδούς αρθρίτιδας, ΣΕΛ, οζώδους πολυαρτηρίτιδας, σαρκοείδωσης, μυασθένειας, σκλήρυνσης κατά 25

23 3 Οστικά μοσχεύματα πλάκας, συνδρόμου Sjorgen, σκλη ρο δέρματος, νόσου Kawa - saki, νόσου Goodpasture, κοκκιωμάτωση Wegener s, αυτοάνοσης αιμολυτικής αναιμία, νόσο του συνδετικού ιστού, νόσο Creutz - feldt-jacob, τρέχουσα ή προηγούμενη ιογενή ηπατίτιδα, λύσσα, σημαντική τοξική έκθεση σε χημικά (κυάνιο, μόλυβδος, υδράργυρος, χρυσός) ή σημαντική ιστική βλάβη (ακτινοβολία). 3. Εργαστηριακός έλεγχος (12, 22) του δότη Ο έλεγχος ξεκινά την στιγμή της λήψης των ιστών και συνεχίζεται καθ όλη την διάρκεια της επεξεργασίας. Δείγματα αίματος του δότη ελέγχονται από πιστοποιημένα εργαστήρια κατά CLIA (30) (Clinical Laboratory Improvement Amend - ments) για (17) : HbsAg, HBc-IgM Β, HCV, HIV Ι/ΙΙ-Ab, HIV-1 Antigen (p24), PCR HIV-1, HTLV I/II, RPS/STS. 4. Τεχνικές αποστείρωσης (23) Οι διάφορες τεχνικές αποστείρωσης (35, 36, 40) που χρησιμοποιούν οι διάφορες εταιρείες παρασκευής οστικών και άλλων μοσχευμάτων συνήθως προστατεύονται από δι- (10, 19, 20, 26, 31) καιώματα ευρεσιτεχνίας (Allowash Technology, Med Clean, Supercritigue, Tuto - plast (41), T10 6TM ). Συνήθως επιπρόσθετα των διαδικασιών αποστείρωσης τα οστικά μοσχεύματα ακτινοβολούνται εντός της τελικής τους συσκευασίας με ακτινοβολία-γ από πηγή ακτινοβολίας Cobalt 60 (34), σε δόση kgy ( Mega - rads) (15) ως πρόσθετο μέτρο ασφάλειας των μοσχευμάτων (43, 44). Στα προϊόντα που εκτός από DBM εμπεριέχεται και σημαντικό ποσοστό κατά βάρος και κατά όγκο BMP (μορφογενετική πρωτεΐνη), η ακτινοβόληση εντός της τελικής τους συσκευασίας γίνεται με E-beam ακτινοβολία χαμηλής ενέργειας για την διατήρηση της οστεοεπαγωγικότητάς τους (25). Η ανάκτηση και η επεξεργασία των οστικών μοσχευμάτων, με βάση την κατηγορία στην οποία ανήκουν (ανθρώπινα, βόεια), περιλαμβάνει αναλυτικά τα εξής: Ανθρώπινα Οστικά Μοσχεύματα Ο βασικός αλγόριθμος (18) ανάκτησης και επεξεργασίας των ανθρώπινων οστικών μοσχευμάτων είναι: 26

24 3Γ Ανάκτηση, Επεξεργασία και Πιστοποίηση Οστικών Μοσχευμάτων l l l l l l l l l l l l Κλινική επιλογή δότη Λήψη μοσχεύματος Μικροβιολογικός έλεγχος της συλλογής Ορολογικός έλεγχος της συλλογής Απολιπιδοποίηση } ή Λυοφιλίωση Χημική αδρανοποίηση Συσκευασία Αποστείρωση Επικύρωση και αποθήκευση Διανομή Εμφύτευση Ιχνηλασιμότητα Φυσική ή χημική αδρανοποίηση Βόεια Μοσχεύματα (42) Οι διαδικασίες ελέγχου της ποιότητας των βόειων οστικών μοσχευμάτων περιλαμβάνουν : 1) τον έλεγχο της προέλευσης των ζώων ( μεγάλωμα, ηλικία, τροφή, φύση των ιστών, γεωγραφική προέλευση) 2) την διαδικασία επεξεργασίας (επιβεβαίωση της εξάλειψης/αδρανοποίησης της διαδικασίας των μεταβιβάσιμων παραγόντων και 3) τον έλεγχο του συστήματος ποιότητας. Η επεξεργασία πρέπει να είναι τέτοια ώστε να εξασφαλίζει την μη μετάδοση του ιού του AIDS (24) ή της νόσου Creutzfeldt-Jacob (6, 13). Ελέγχονται επίσης για την ύπαρξη κοινών βακτηριδίων. Για τον κίνδυνο μόλυνσης από μη συμβατικούς μεταβιβάσιμους παράγοντες (7) (prions) πρέπει η διαδικασία παραγωγής να ακολουθεί τις τελευταίες ευρωπαϊκές οδηγίες (CPMP /NWP/1230 /98 αναθ.1) Τέλος τα βόεια οστικά μοσχεύματα ακτινοβολούνται εντός της τελικής τους συσκευασίας με ακτινοβολία γάμμα από πηγή ακτινοβολίας Cobalt 60, σε δόση 15 έως 25 kgy ( Megarads) ως πρόσθετο μέτρο ασφάλειας των μοσχευμάτων. Επίλογος Με στόχο την ορθή χρήση των οστικών αλλομοσχευμάτων, οι παρακάτω γνώσεις θεωρούνται χρήσιμες από την μεριά του Ορθοπαιδικού: 1. Της προέλευσης των μοσχευμάτων (χειρουργεία, νεκροτομεία, κτλ.). Το φορτίο ιστικής επιμόλυνσης των αλλομοσχευμάτων εξαρτάται άμεσα από τον τόπο και τις συνθήκες θανάτου του δότη (3). 2. Των μεθόδων που χρησιμοποιούνται από την εκάστοτε εταιρεία παροχής των μοσχευμάτων για την 27

25 3 Οστικά μοσχεύματα ταυτοποίηση των λοιμογόνων παραγόντων (1,2). 3. Των μεθόδων που χρησιμοποιούνται από την εκάστοτε εταιρεία παροχής των μοσχευμάτων για την μείωση ή την εξάλειψη της ιστικής επιμόλυνσης (5, 8). Η πιθανότητα βιολογικής ή μηχανικής υποβάθμισης του μοσχεύματος κατά την αποστείρωσή του θα πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη (16). 4. Της ύπαρξης έμπειρου και εξειδικευμένου προσωπικού με ιατρική κρίση για την εκτίμηση του δότη (21). 5. Της ύπαρξη πρωτοκόλλου αναφοράς παραπόνων και ανεπιθύμητων ενεργειών. 6. Της έγκρισης και του πρόσφατου ελέγχου της ιστικής τράπεζας (14) από την American Association of Tissue Banks (AATB) (38) και τον FDA (11). 7. Την εφαρμογή γενετικού ελέγχου και screening test για νουκλεϊκά οξέα HIV και CMV. 8. Τέλος, καθοριστική θεωρείται η γνώση ότι δεν αποστειρώνονται όλα τα οστικά μοσχεύματα και ότι η άσηπτη διαδικασία λήψης δεν είναι ισοδύναμη της αποστείρωσης (4). Βιβλιογραφία 1. Q5A Viral Safety Evaluation of Biotechnology Products Derived From Cell Lines of Human or Animal Origin. Federal Register/Vol. 63, No. 185/ /Notices. 2. American Medical Association. Report 5 of the Council on Scientific Affairs (I-01). Safety of Tissues for Transplantation. December, Available online at: amaassn.org /ama/ pub/category/13615.html. 3. Bianchi JR, Ross K, James E, et al: The effect of preservation / sterilization process on the shear strength of cortical bone, in Goel VR, Spilker RL, Ateshian GA, et al. (eds.): Proceedings of the Bioengineering conference. BED Volume 42. New York, the American Society of Mechanical Engineering, pp , Block SS: Disinfection, Sterilization, and Preservation, Fifth edition. Philadelphia, Lippincott, Williams and Wilkins, 2001, pp. xvi, Bright RW. Sterilisation of human bone by irradiation. In: Friedlaender l GE et al.(eds) Osteochondral Allografts, Biology, Banking and Clinical Applications. Boston, Toronto, Little Brown, 1987: pp Brown P et al. (1986). Newer data on the inactivation of scrapie virus or Creutzfeldt-Jacob disease virus in 28

26 3Γ Ανάκτηση, Επεξεργασία και Πιστοποίηση Οστικών Μοσχευμάτων brain tissue. J Infect Dis. Jun; 153(6). 7. Conto A. (1994). Determination of the clearance factor for unconventional slow viruses during the processing of dura mater. Istituto Di Ricerche Biomediche Antoine Marxer Rome, Italy. 8. Current Policies and Procedures of BONE BANK ALLOGRAFTS, San Antonio, TX. 9. Data on file, Regeneration Technologies, Inc., Alachua, Florida. 10. Diringer H, Braig HR. (1989). Infectivity of unconventional viruses in dura mater. Lancet, Feb 25, 1(8635): FDA Final Rule for Human Tissue Intended for Transplantation, 21 CFR 16 and 1270, July 29, 1997, Federal Register, Vol. 62, No. 145, pg FDA Recommendations to Blood Establishments for Deferral of Current and Recent Inmates of Correctional Institutions as Donors of Whole Blood, Blood Components, Source Leukocytes, and Source Plasma, 6/8/ FDA Recommendations to Blood Establishments for Precautionary Measures to Further Reduce the Possible Risk of Transmission of Creutzfeldt-Jakob Disease By Blood and Blood products, 8/8/ Gunn Bronson J. Banking on safety and expediency. Orthopedic Technology Review 2000; 2(2). Available online at: chreview.com/issues/feb00 /pg28.ht. 15. International Atomic Energy Agency (IAEA) (1990) Sterility assurance level. In: Guidelines for Industrial Radiation Sterilization of Disposable Medical Products (Cobalt-60 Gamma Irradiation), IAEA-TECDOC-539, p 39. IAEA, Vienna. 16. Jaw R, Silveria E, Yonchek J, Kirk J, Nataraj C. Comparative Analysis of Osteoinductivity Testing Methods. Pittsburgh Bone Symposium, Pittsburgh PA: , Joyce MJ, Greenwald AS, Mowe J, et al. Musculoskeletal allograft tissue safety. Amer Acad Orthop Surg, 70 th Annual Meeting. Feb 5-9, Klen R (1982) Biological Principles of Tissue Banking, p 122. Pergamon Press, New York. 19. Lo Grippo GA (1957) Procedure for bone sterilization with beta-propiolactone. J Bone Joint Surg (Am) 39: Lomas R, Drummond O and Kearney JN (2000) Processing of whole femoral head allografts: A method for improving clinical efficacy and safety. Cell Tissue Banking 1: Mark Moore, Alyce Linthurst Jones, Barton Gaskins, Lloyd Wolfinbarger, et al: Adaptation of ANSI / AAMI / ISO Method 2B Sterilization Validation for Medical Devices to Tis- 29

27 3 Οστικά μοσχεύματα sue Banging. LifeNet, Virginia Beach, VA, USA. 22. Matthes G and von Versen R (1990) Tissue preservation in the GDR. Beitr Orthop Traumatol 37(8): Medical Device School.com. Sterility assurance level (SAL) a quick intro. Available online at: medicaldeviceschool.com/a html. 24. Mellonig JT, Prewett AB, Moyer MP, et al. HIV inactivation in a bone allograft. J Periodontol 1992;63(12): Moreau MF, Gallois Y, Basle MF, Chappard D. Gamma irradiation of human bone allografts alters medullary lipids and releases toxic compounds for osteoblast-like cell. Biomaterials 2000; 21(4): Patents Pending, IsoTis Orthobiologics 27. PHS Guidelines for Preventing Transmission of HIV through Transplantation of Human Tissue and Organs, MMWR 1994:43, PHS Guidelines for Screening Donors of Blood, Plasma, Organs, Tissue and Semen for Evidence of Hepatitis B and Hepatitis C, MMWR 1991:40, Piccolo CM. Transplant timeline. Available online at: medhunters.com/articles/transplanttimeline-full.html 30. Proceeding from Portland Bone Symposium 1999, p Pruss A, Baumann B, Seibold M, Kao M, Tintelnot K, von Versen R, Radtke H, Dörner T, Pauli G, and Gödel UB (2001a) Validation of the sterilization procedure of allogeinic avital bone transplants using peracetic acid-ethanol. Biologicals 29: Pruss A, Hansen A, Kao M, Gurtler L, Pauli G, Benedix F and von Versen R (2001b) Comparison of the efficacy of virus inactivation methods in allogeneic avital bone tissue transplants. Cell Tissue Banking 2: Pruss A, Kao M, Kiesewetter H, von Versen R and Pauli G (1999) Virus safety of avital bone tissue transplants: Evaluation of sterilization steps of spongiosa cuboids using a peracetic acid-methanol mixture. Biologicals 27: Sautin EN. Sterilisation of bony tissue by Co 60 gamma rays. Radiology 1963; 3: Scarborough NL, While EM, Hughes JV, et al. Allograft safety: viral inactivation with bone demineralization. Contemp Orthop 1995:31(4): Sherman P, Hollinger P. Bone implant sterilization ethylene oxide vs. cobalt 60 irradiation. Proc Ann Mtg Am Assoc Oral and Maxillofac Surg, Simonds RJ, Holmberg SD, Hurwitz RL, et al: Transmission of human immunodeficiency virus type 1 from a seronegative organ and tissue donor. N Engl J Med 326: ,

28 3Γ Ανάκτηση, Επεξεργασία και Πιστοποίηση Οστικών Μοσχευμάτων 38. Standards for Tissue Banking, American Association of Tissue Banks, Arlington, VA, Sterilization of health care products General requirements for characterization of a sterilizing agent and the development, validation, and routine control of a sterilization process for medical devices. Standard Arlington, VA, Association for the Advancement of medical Instrumentation, Swenson CL, Arnoczky SP. Demineralization for inactivation of infectious retrovirus in systemically infected cortical bone. JBJS 2003;85- A(2): Viral Inactivation Study During the Tutoplast Allografts Manufacturing Process. (1994). Institut Pasteur Texcel. Paris, France. 42. WHO Guidelines on Transmissible Spongiform Encephalopathies in relation to Biological and Pharmaceytical Products (2003). biologicals/ publications/en/ whotse 2003.pdf 43. Wientroub S, Reddi AH. Influence of irradiation on the osteoinductive potential of demineralized bone matrix. Calcif Tissue Int 1988;42: Williams J. Weighing the choices in radiation sterilization. Med Dev Ind 1995; 3:

29 3 Οστικά μοσχεύματα 3Δ Ασφάλεια και Ιχνηλασιμότητα Γεώργιος Σταματόπουλος Η έννοια της ιχνηλασιμότητας Σύμφωνα με τον ορισμό του Προτύπου ISO 22005, Ιχνηλασιμότητα (Traceability) είναι η ικανότητα παρακολούθησης (track) και ανίχνευσης της προέλευσης (trace) ενός προϊόντος κατά την διάρκεια της παραγωγής και διακίνησής του (7). Τι είναι το Σύστημα Ιχνηλασιμότητας Προϊόντων; (1) Το Σύστημα Ιχνηλασιμότητας Προϊό ντων (Product Traceability Sy - stem) είναι ένα ηλεκτρονικό σύστημα που παρακολουθεί τα προϊόντα καθώς αυτά μετασχηματίζονται στις διάφορες φάσεις της παραγωγικής διαδικασίας και διακινούνται στην εφοδιαστική αλυσίδα. Σε περίπτωση που προκύψει κάποιο ελαττωματικό προϊόν, το σύστημα ιχνηλασιμότητας παρέχει όλα τα απαραίτητα δεδομένα για την αποτελεσματική ανάκληση της ελαττωματικής παρτίδας. Έτσι, λειτουργεί ως «εργαλείο» για την ασφάλεια του δέκτη και των εταιριών παραγωγής, την άμεση απόκρισή τους σε περιπτώσεις κρίσεων, την προστασία τους έναντι των λαθών και την γενικότερη βελτίωση της λειτουργίας της παραγωγής μέσα από τον εντοπισμό των πηγών των προβλημάτων. Η ιχνηλασιμότητα βρίσκει εφαρμογή σε 4 τομείς σε κάθε έναν από τους οποίους εφαρμόζεται με σχετικές διαφοροποιήσεις. Έτσι, εκτός από την ιχνηλασιμότητα σε προϊόντα, η ιχνηλασιμότητα εφαρμόζεται στα δεδομένα, στις πιστοποιήσεις και στην τεχνολογία της πληροφορικής και του προγραμματισμού. Όταν αυτό το οποίο εξετάζεται είναι 32

30 3Δ Ασφάλεια και Ιχνηλασιμότητα βιολογικό υλικό (2), και ειδικότερα οστικά μοσχεύματα η ιχνηλασιμότητα σχετίζεται με: (α) την προέλευση των μοσχευμάτων και το ιστορικό λήψης, (β) το ιστορικό της επεξεργασίας, κατεργασίας και αποστείρωσης (γ) τη διανομή και τη αποθήκευση του προϊόντος μέχρι τη στιγμή της χρήσης του. Η εφαρμογή της ιχνηλασιμότητας προϋποθέτει την ανάπτυξη ενός συστήματος ιχνηλασιμότητας. Πρακτικά, ένα σύστημα ιχνηλασιμότητας δεν είναι τίποτα άλλο παρά ένας μηχανισμός καταγραφής και διατήρησης όλων των πληροφοριών που αφορούν τη διαδρομή που ακολούθησε μία συγκεκριμένη μονάδα ή παρτίδα ενός μοσχεύματος από τον αρχικό δότη έως τον τελικό καταναλωτή-δέκτη ή δέκτες. Η ιχνηλασιμότητα στα μοσχεύματα (3) Στον τομέα των μοσχευμάτων η ιχνηλασιμότητα σχετίζεται με την ασφαλή χρήση των μοσχευμάτων και περιλαμβάνει πληροφορίες για: Την φύση του μοσχεύματος. Τις βιομηχανικές πρακτικές στη διαδικασία παραγωγής. Τις προδιαγραφές που θέτει το σύστημα υγείας της κάθε χώρας. Τις απαιτήσεις των προτύπων και της νομοθεσίας κάθε χώρας. Ας αρχίσουμε την εξέταση από το επίπεδο της μεμονωμένης εταιρίας παραγωγής μοσχευμάτων: Στις περισσότερες των περιπτώσεων, μια μεμονωμένη εταιρία παραγωγής οστικών μοσχευμάτων δεν μπορεί να «χτίσει» ιχνηλασιμότητα που να καλύπτει τη διαδρομή από τη λήψη (συλλογή) έως την μεταμόσχευση. Ωστόσο η κάθε εταιρία έχει να παίξει το δικό της ρόλο στη συλλογή και διατήρηση των πληροφοριών των σχετικών με τον δότη, τις διαδικασίες συλλογής και τα τελικά προϊόντα που την αφορούν. Τρία είναι τα πεδία συλλογής πληροφοριών για μια εταιρία παραγωγής μοσχευμάτων: Στοιχεία που αφορούν τους δότες, στοιχεία που αφορούν τους δέκτες και στοιχεία που αφορούν την διαδικασία παραγωγής και διακίνησης κάθε εταιρίας (4). Σε κάθε περίπτωση, ακολουθεί υποχρεωτικά τους κανόνες που θέτει η νομοθεσία. Από εκεί και πέρα, η κάθε εταιρία μπορεί να θέσει επιπλέον 33

31 3 Οστικά μοσχεύματα στόχους που θα εξυπηρετούν την ίδια. Στη συνέχεια θα πρέπει να προσδιορίσει το είδος των πληροφοριών που θα συλλέγει, και να αναπτύξει ένα σύστημα καταγραφής και διατήρησης αυτών των πληροφοριών. Τέλος, θα πρέπει να υπάρχει περιοδική αξιολόγηση του συστήματος με βάση συγκεκριμένα κριτήρια. Εάν όλες οι εταιρίες που εμπλέκονται στην αλυσίδα παραγωγής και διακίνησης ενός μοσχεύματος, εφαρμόσουν ένα κοινό σύστημα ιχνηλασιμότητας, τότε αποκαθίσταται πλήρης ιχνηλασιμότητα σε όλη την αλυσίδα. Εάν ένα κρίκος της αλυσίδας δε λειτουργεί, παύουμε να έχουμε ιχνηλασιμότητα (5). Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η οποιαδήποτε νομοθεσία, δεν πρέπει να εξαιρεί κανένα ενδιάμεσο κρίκο της αλυσίδας. Περιοριστικοί παράγοντες της ιχνηλασιμότητας είναι τα τεχνικά προβλήματα και το κόστος. Σε ότι αφορά τα τεχνικά προβλήματα, αυτά είναι δύσκολο να υπολογιστούν ακριβώς. γιατί εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες, όπως το είδος του προϊόντος, ο όγκος των πληροφοριών που αφορούν την διαδικασία παραγωγής, το μέγεθος της επιχείρησης κλπ. Για να αξιολογήσει κανείς το κόστος της ιχνηλασιμότητας θα πρέπει να το συγκρίνει με το κόστος της μη εφαρμογής της και να συνυπολογίσει και το κοινωνικό κόστος από τη μη εφαρμογή αυτής. Συμπεράσματα Συνοψίζοντας (6), ας σταθούμε σε τέσσερα σημεία που πρέπει να έχουμε κατά νου: 1. Η εφαρμογή της ιχνηλασιμότητας στον κλάδο των μοσχευμάτων πρέπει να είναι υποχρεωτική. 2. Οι εταιρίες παραγωγής και διακίνησης μοσχευμάτων καλούνται να εφαρμόσουν ή να ακολουθήσουν συστήματα ιχνηλασιμότητας. 3. Η πολιτεία καλείται να ελέγξει τη συμμόρφωση των επιχειρήσεων με τις απαιτήσεις αυτές. 4. Συμμόρφωση του χρήστη (χειρουργού) στην υποχρεωτική καταγραφή χρήσης του μοσχεύματος. Αν περιοριστούμε στην ασφαλή χρήση των μοσχευμάτων τότε ο αντικειμενικός στόχος ενός συστήματος ιχνηλασιμότητας είναι: Να ταυτοποιήσει τη συγκεκριμένη (ένοχη) παρτίδα ενός οστικού μοσχεύματος καθώς και τις τεχνικές λήψης και αποστείρωσης που χρησιμο- 34

32 3Δ Ασφάλεια και Ιχνηλασιμότητα ποιήθηκαν για την παραγωγή του και στη συνέχεια να αναζητήσει την παρτίδα αυτή (και κάθε ξεχωριστή μονάδα της συγκεκριμένης παρτίδας) μέσα στην αλυσίδα παραγωγής και διανομής μέχρι τον τελικό δέκτη. Η ιχνηλασιμότητα (7) δε σχετίζεται μόνο με την ασφάλεια των μοσχευμάτων αλλά προασπίζει και την ποιότητα τους. Οι εταιρίες παραγωγής μοσχευμάτων βρίσκονται μπροστά στην πρόκληση να προβλέψουν πιθανά κέρδη ή απώλειες και να διευρύνουν τους στόχους που οι ίδιες θα θέσουν για την εφαρμογή της ιχνηλασιμότητας, προχωρώντας πέρα από την υποχρεωτική απαίτηση για ασφάλεια και εγκαθιδρύοντας κατά συνέπεια συστήματα περισσότερο πλήρη, περισσότερο λεπτομερή. Βιβλιογραφία 1. IAEA International Standards for Tissue Banks (2002) 2. IAEA/NUS Multi-media distance learning package on tissue banking (1997) 3. Ministry of Health Malaysia (2007) National organ, tissue and cell transplantation policy 4. Fehily D, Ashford P, Poniatowski S (2004) Traceability of human tissues for transplantation the development and implementation of a coding system using ISBT 128. Organs Tissues 2: Health Canada News Release (2005) Tissue Recall in the United States, October WHO (2005) Guidance on adverse event reporting and learning systems. events/05/reporting_guidelines.pdf. 7. WHO Human organ and tissue transplantation. Transplantation. 2006;79: WHO (2009) Aide-Mémoire on Access to Safe and Effective Cells and Tissues for Transplantation. Accessed Nov /cell_tissue/en/. 9. Wilson PO. Experience with a bone bank. Ann Surg. 1947;126: doi: /