ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΙΑΤΡΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΟΡΘΟΠΑΙΔΙΚΗ ΚΛΙΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Π. ΔΗΜΑΚΟΠΟΥΛΟΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ ΙΑΤΡΙΚΟ ΤΜΗΜΑ ΟΡΘΟΠΑΙΔΙΚΗ ΚΛΙΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΤΗΣ: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Π. ΔΗΜΑΚΟΠΟΥΛΟΣ ΠΕΡΙΦΕΡΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΑΚΟ ΝΟΣΟΚΟΜΕΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΑΝΑΓΓΕΙΩΝ ΜΟΣΧΕΥΜΑΤΩΝ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΛΗΡΩΣΗ ΟΣΤΙΚΩΝ ΕΛΛΕΙΜΜΑΤΩΝ ΒΑΣΙΛΕΙΟΣ Θ. ΑΘΑΝΑΣΙΟΥ ΧΕΙΡΟΥΡΓΟΣ ΟΡΘΟΠΑΙΔΙΚΟΣ ΔΙΔΑΚΤΟΡΙΚΗ ΔΙΑΤΡΙΒΗ ΠΑΤΡΑ 2010

2 ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΣΥΜΒΟΥΛΕΥΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Παναγιώτης Μέγας: Επιβλέπων Καθηγητής, Μέλος Τριμελούς Συμβουλυτικής Επιτροπής, Καθηγητής Ορθοπαιδικής Πανεπιστημίου Πατρών Χρυσλούλα Σκόπα: Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής, Καθηγήτρια Παθολογικής Ανατομικής Παναπιστημίου Πατρών Παναγιώτης Ζουμπούλης: Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής, Επίκουρος Καθηγητής Ορθοπαιδικής Πανεπιστημίου Πατρών ΕΠΤΑΜΕΛΗΣ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Παναγιώτης Μέγας: Επιβλέπων Καθηγητής, Μέλος Τριμελούς Συμβουλυτικής Επιτροπής, Καθηγητής Ορθοπαιδικής Πανεπιστημίου Πατρών Χρυσλούλα Σκόπα: Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής, Καθηγήτρια Παθολογικής Ανατομικής Παναπιστημίου Πατρών Παναγιώτης Ζουμπούλης: Μέλος Τριμελούς Συμβουλευτικής Επιτροπής, Επίκουρος Καθηγητής Ορθοπαιδικής Πανεπιστημίου Πατρών Ελένη Κουρέα: Μέλος Επταμελούς Επιτροπής, Επίκουρη Καθηγήτρια Παθολογογικής Ανατομικής Παναπιστημίου Πατρών Διονύσης Παπαχρήστου: Μέλος Επταμελούς Επιτροπής, Επίκουρος Καθηγητής Ανατομίας Πανεπιστημίου Πατρών Μίνως Τυλλιανάκης: Μέλος Επταμελούς Επιτροπής, Καθηγητής Ορθοπαιδικής Πανεπιστημίου Πατρών Κωνσταντίνος Παναγόπουλος: Μέλος Επταμελούς Επιτροπής, Επίκουρος Καθηγητής Ανατομίας Πανεπιστημίου Πατρών 2

3 Στους γονείς μου Στην οικογένειά μου Στην Καίτη, στον Άγγελο, στην Κασσιανή 3

4 Με σεβασμό και εκτίμηση στους δασκάλους μου 4

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Εισαγωγή 7 Γενικό μέρος 1. Οστικά μοσχεύματα. 11 2. Βιολογία των οστικών μοσχευμάτων.12 2.1. Γενικές αρχές. Ορολογία 2.2. Η λειτουργία των μοσχευμάτων 2.3. Διαδικασία ενσωμάτωσης μοσχευμάτων 3. Βιολογική ισχύς και εκτίμηση των μοσχευμάτων.16 4. Είδη οστικών μοσχευμάτων 19 4.1. Αυτομοσχέματα 4.1.1. Μυελός των οστών 4.1.2. Σπογγώδες οστούν 4.1.3. Φλοιώδες οστούν 4.2. Αλλομοσχεύματα 4.1.3.1. Μη Αγγειούμενα Φλοιώδη Αυτομοσχεύματα 4.1.3.2. Αγγειούμενα Φλοιώδη Αυτομοσχεύματα 4.2.1. Ειδικά θέματα σχετικά με αλλομοσχεύματα. Επεξεργασία, Συντήρηση και Αποστείρωση. 4.2.1.1. Κίνδυνος μετάδοσης ασθενείων 4.2.1.2. Αντιγονικότητα 4.2.2. Σπογγώδες αλλομοσχεύματα 4.2.3. Φλοιοσπογγώδη και φλοιώδη αλλομοσχεύματα 5

6 4.2.4. Μαζικά οστεοχόνδρινα αλλομοσχεύματα 4.2.5. Αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία 4.3. Ξενομοσχεύματα 4.4. Οστικά υποκατάστατα. Ανάγκη για συνθετικά μοσχεύματα 4.4.1. Κεραμικά υλικά 4.4.1.1. Ο ρυθμός βιοεπαναρρόφησης των κεραμικών 4.4.2. Κοραλλιοειδή υδροξυαπατιτης 4.4.3. Θειικό ασβέστιο 4.4.4. Το κολλαγόνο ως οστεοκαθοδηγητικό υλικό 4.5. Οστικοί αυξητικοί παράγοντες 5. Γονιδική Θεραπεία (Gene Therapy)...52 Ειδικό μέρος 1. Σκοπός..55 2. Υλικό Μέθοδος.57 3. Αποτελέσματα..70 4. Συζήτηση Συμπεράσματα 83 5. Περίληψη...94 6. Summary...99 7. Βιβλιογραφία 100 6

7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Η αντιμετώπιση των διαφόρων μετατραυματικών καταστάσεων του σκελετού όπως: η καθυστερημένη και πλημμελής πώρωση, η ψευδάρθρωση, τα οστικά ελλείμματα μετά από τραύματα ή αναθεωρήσεων ολικών αρθροπλαστικών όπως του ισχίου είναι μία πρόκληση. Σε αρκετές περιπτώσεις, είναι αναγκαία και ουσιαστική η προσφορά των οστικών μοσχευμάτων, όπως στις σπονδυλοδεσίες, χειρουργικές επεμβάσεις όγκων του μυοσκελετικού, άσηπτη νεκρώση μηριαίας κεφαλής, ατροφικές ψευδαρθρώσεις, διορθωτικές οστεοτομίες και κάλυψη οστικών ελλειμμάτων. Τοοστικό μόσχευμα είναι ο πιο συχνός μεταμοσχεύσιμος ιστός του ανθρώπινου οργανισμού. Από την πρώτη καταγεγραμμένη προσπάθεια χρησιμοποίησης οστικού μοσχεύματος, από τον Ολλανδό χειρουργό Jon Van Meek ren το 1668, έχουν μελετηθεί πολυάριθμες ουσίες με σκοπό να χρησιμοποιηθούν στη μεταμόσχευση, προκειμένου να ενισχυθεί η πώρωση των καταγμάτων και η κάλυψη οστικών ελλειμμάτων. Έκτοτε, και ειδικά την τελευταία δεκαετία, οι γνώσεις και η χρήση των οστικών μοσχευμάτων έχουν διευρυνθεί αρκετά. Εκτιμάται πως πάνω από 500.000 επεμβάσεις οστικής μεταμόσχευσης εκτελούνται ετησίως στις Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής και κατά προσέγγιση οι μισές από αυτές σχετίζονται με τις σπονδυλοδεσίες. Οι αυξανόμενες ανάγκες οστικών μοσχευμάτων και η περιορισμένη δυνατότητα κάλυψης με παραδοσιακούς τρόπους (αυτομοσχεύματα) έχει προκαλέσει το ενδιαφέρον ανεύρεσης άλλων μη παραδοσιακών οστικών ή υποκατάστατων οστικών μοσχευμάτων (αλλομοσχεύματα, ξενομοσχεύματα, οστικά υποκατάστατα). Σήμερα, ο χειρουργός ορθοπαιδικός έχει στη διάθεσή του διάφορες επιλογές για τη χρήση των οστικών μοσχευμάτων: αυτόλογο ή ετερόλογο σπογγώδες ή φλοιώδες οστό, αυτόλογο μυελό των οστών, αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία (DBM Demineralized Bone Matrix), οστικοί αυξητικοί παράγοντες υπό την γενική ονομασία μορφογενετικές πρωτείνες (BMPs Bone Morphogenetic Proteins), ξενομοσχεύματα και συνθετικά υποκατάστατα οστικών μοσχευμάτων, που αποτελούνται κυρίως από υδροξυαπατίτη, φωσφορικό ασβέστιο, θειικό ασβέστιο ή συνδυασμός αυτών. Στο μέλλον, οι επιλογές θα περιλαμβάνουν ανασυνδυασμένες οστικές μορφογενετικές πρωτεΐνες ή αυξητικούς παράγοντες, ενώ η γονιδιακή θεραπεία έρχεται να προσθέσει νέες προσδοκίες. Το 7

8 βιολογικό προφίλ καθενός από αυτά τα μοσχεύματα διαφέρει και μπορεί να παρέχει μία ή περισσότερες βασικές ιδιότητες: 1) οστεογένεση, είναι η ιδιότητα των κυττάρων (οστεοβλάστες ή πρόδρομες μορφές των οστεοβλαστών) να σχηματίζουν οστό αν τοποθετηθούν στο κατάλληλο περιβάλλον, 2) οστεοεπαγωγή, είναι η ιδιότητα πρωτεϊνών να διεγείρουν και να υποστηρίζουν τη μιτωτική δραστηριότητα αδιαφοροποίητων περιαγγειακών κυττάρων, έτσι ώστε να σχηματίσουν προγονικά οστεοκύτταρα, 3) οστεοκαθοδήγηση, είναι η ιδιότητα του μοσχεύματος να λειτουργεί ως ένα ικρίωμα ή δικτυωτό στήριγμα που υποστηρίζει την εσωτερική ανάπτυξη νέου οστού. Η επιλογή του χειρουργού για το κατάλληλο μόσχευμα πρέπει να βασιστεί στο βιολογικό προφίλ του μοσχεύματος, στη διαθεσιμότητά του και στο κόστος. Ο χειρουργός πρέπει επίσης να θυμάται ότι η καλή οστεοσύνθεση είναι απαραίτητη για οποιοδήποτε από αυτά τα μοσχεύματα. Κανένα οστικό μόσχευμα ή υποκατάστατο οστικού μοσχεύματος δεν επιτρέπει στο χειρουργό να χρησιμοποιήσει λιγότερες από τις βέλτιστες τεχνικές ή να αποκλίνει από τις σωστές χειρουργικές αρχές. Ο σκοπός αυτής της πρωτότυπης πειραματικής μελέτης είναι ο έλεγχος της βιολογικής συμπεριφοράς των διαφόρων τύπων μοσχευμάτων στη προσπάθεια δημιουργίας παρόμοιων συνθηκών ενσωμάτωσης και ποσότητας οστικών μοσχευμάτων. Το γενικό μέρος της παρούσας μελέτης περιλαμβάνει μία λεπτομερή αναφορά στα οστικά μοσχεύματα και τις ιδιότητες τους, ενώ στο ειδικό μέρος παρουσιάζονται με κάθε λεπτομέρεια το υλικό και η μεθοδολογία, που χρησιμοποιήθηκαν, τα αποτελέσματα της πειραματικής μελέτης και ο σχολιασμός των ευρημάτων. Η ολοκλήρωση της παρούσας μελέτης είναι αποτέλεσμα μιας εντατικής και διαρκούς ομαδικής συνεργασίας. Γι αυτό το λόγο επιθυμώ να τους ευχαριστήσω ιδιαιτέρω. Στον καθηγητή μου κ. Παναγιώτη Μάγα, οφείλω αρχικά την ανάθεση του θέματος της διδακτορικής διατριβής αλλά και την ολοκλήρωσή της. Νιώθω την υποχρέωση να εκφράσω την ευγνωμοσύνη μου. 8

9 Στην Καθηγήτρια Παθολογογικής Ανατομικής του Πανεπιστημίου Πατρών κα. Χρυσούλα Σκόπα, οφείλω μεγάλο μέρος της συγγραφής της διατριβής μου. Οι πολύτιμες συμβουλές, το ενδιαφέρον και οι σωστές παρατηρήσεις της έκαναν δυνατή την ολοκλήρωση της ερευνητικής αυτής μελέτης. Τον Επίκουρο Καθηγητή Ανατομίας του Πανεπιστημίου Πατρών κ. Διονύση Παπαχρήστου, τον ευχαριστώ ιδιαίτερα για τη συμβολή του στην αξιολόγηση των αποτελεσμάτων και τη βοήθειά του στη συγγραφή του ειδικού μέρους της διατριβής. Η επιστημονική του επάρκεια στο αντικείμενο ήταν καθοριστική για την ολοκλήρωση της παρούσας μελέτης. Τον ευχαριστώ επίσης για την άψογη συνεργασία. Τον κ. Άλκη Σαρίδη, Επιμελητή Β της Ορθοπαιδικής Κλινικής του Πανεπιστημίου Πατρών τον ευχαριστώ για την ιδιαίτερη συμβολή του στις πολλές ώρες εργασίας στο πειραματικό εργαστήριο. Τον κ. Ανδρέα Παναγόπουλο, Λέκτορα Ορθοπαιδικής Πανεπιστημίου Πατρών τον εφχαριστώ για την συμβολή του στην δημοσίευση της μελέτης. Τους συναδέλφους και φίλους, ευχαριστώ για την συμπαράσταση. Τέλος, ευχαριστώ ιδιαίτερα τη σύζυγό μου και τα παιδιά μου για τη συμπαράσταση κατά τη διάρκεια της μακρόχρονης αυτής διαδικασίας. 9

10 ΓΕΝΙΚΟ ΜΕΡΟΣ 10

11 1. ΟΣΤΙΚΑ ΜΟΣΧΕΥΜΑΤΑ Α) Αυτομοσχεύματα : 1. Μυελός των οστών 2. Σπογγώδες οστούν 3. Φλοιώδες οστούν α) μη αγγειούμενα β) αγγειούμενα Β) Αλλομοσχεύματα : 1. Σπογγώδη 2. Φλοιοσπογγώδη & φλοιώδη 3. Αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία Γ) Ξενομόσχευμα : 1. Βόειο Γ) Οστικά υποκατάστατα : 1. Απλά ή 2. Συνδυασμένα 11

12 2. Η ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΤΩΝ ΟΣΤΙΚΩΝ ΜΟΣΧΕΥΜΑΤΩΝ 2.1. Γενικές αρχές Ορολογία Η ορολογία της οστικής μεταμόσχευσης είναι περίπλοκη, λόγω των διαφορετικών ιστολογικών τύπων των οστικών μοσχευμάτων. Αυτομόσχευμα είναι ιστός που μεταφέρεται από μία ανατομική θέση σε μία άλλη στο ίδιο άτομο. Αλλομόσχευμα είναι ιστός που μεταφέρεται μεταξύ δύο γενετικά διαφορετικών ατόμων του ίδιου είδους. Ξενομόσχευμα είναι ιστός που μεταφέρεται απο ένα είδος σε ένα άλλο διαφορετικού είδους. Ισομόσχευμα είναι ο ιστός πού μεταφέρεται στο πανομοιότυπο (μονοζυγωτικό) δίδυμο. Νωπά μοσχεύματα είναι οι ιστοί που μεταφέρονται άμεσα από τη δότρια στη λαμβάνουσα περιοχή, στην περίπτωση των αυτομοσχευμάτων. Συντηρημένα μοσχεύματα είναι οι ιστοί που φυλάσσονται για ένα σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα, στην περίπτωση των αλλομοσχευμάτων. Υποκατάστατα οστικά μοσχεύματα είναι συνθετικά υλικά που μιμούνται μία ή περισσότερες λειτουργίες των οστικών μοσχευμάτων. 12

13 2.2. Η λειτουργία των μοσχευμάτων Τα οστικά μοσχεύματα, συχνά, παρέχουν τόσο μηχανική και βιολογική λειτουργία. Σε ορισμένες εφαρμογές, η μία λειτουργία μπορεί να είναι πιο σημαντική από την άλλη, όσον αφορά στο κλινικό αποτέλεσμα. Παραδείγματος χάριν, ένα αμιγές κεντρικό μηριαίο μόσχευμα, που χρησιμοποιείται για αναθεώρηση ολικής αρθροπλαστικής ισχίου, παρέχει σχεδόν εξ ολοκλήρου μηχανική στήριξη, ενώ ένα αλλομόσχευμα από αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία, παρέχει μόνο το ερέθισμα για το σχηματισμό οστού και καμία βραχυπρόθεσμη μηχανική στήριξη. Τις περισσότερες φορές, οι δύο λειτουργίες είναι στενά αλληλένδετες, έτσι ο χειρουργός πρέπει να γνωρίζει με ποιον τρόπο οι μέθοδοι προετοιμασίας, επεξεργασίας, αποθήκευσης και χειρισμού, επηρεάζουν τις ιδιότητες του μοσχεύματος. Επιπρόσθετα, ο χειρουργός πρέπει να γνωρίζει το τοπικό περιβάλλον, στο οποίο τοποθετείται το μόσχευμα. Η συνολική βιολογική δραστηριότητα ενός μοσχεύματος είναι το άθροισμα της φυσικής βιολογικής του δραστηριότητάς (ζωντανά κύτταρα και τα προϊόντα τους), της ικανότητάς του να ενεργοποιεί το μικροπεριβάλλον γύρω από το μόσχευμα σε αντίστοιχη βιολογική δραστηριότητα (η οποία επιτυγχάνεται με τη διαμεσολάβηση βιοενεργών παραγόντων μέσα στη θεμέλια ουσία) και της ικανότητάς του να υποστηρίζει τη διείσδυση του γύρω από το μόσχευμα ιστού (εφ όσον αυτό είναι απαραίτητο) [135]. Το μόσχευμα δεν μπορεί να ασκήσει τη βιολογική του δράση απομονωμένο, εξαρτάται από τον περιβάλλοντα χώρο, με την έννοια της απόκρισης άλλων κυττάρων στα σήματά του και, σε μερικές περιπτώσεις, με την έννοια της αιματικής παροχής προς αυτό. Το μηχανικό περιβάλλον της περιοχής του μοσχεύματος είναι επίσης σημαντικό: τα οστικά μοσχεύματα και τα μοσχεύματα μαλακών μορίων αναδιαμορφώνονται ως απάντηση στο μηχανικό φορτίο [87]. Υπερβολικό, απρόσφορο και ακατάλληλο φορτίο μπορεί να καταστεί ολέθριο [123]. Έτσι, το περιβάλλον στο οποίο τοποθετείται το μόσχευμα, αποτελεί εξαιρετικά καθοριστικό παράγοντα για την τελική επιτυχία ή αποτυχία της ενσωμάτωσης του μοσχεύματος. Η ενσωμάτωση των μυοσκελετικών μοσχευμάτων είναι πολύπλοκη και πολύπλευρη διαδικασία, ενώ πολλαπλές 13

14 παράμετροι επηρεάζουν το ρυθμό, τη μορφή και την ολοκλήρωσή της [137]. Μολονότι, τόσο το μόσχευμα, όσο και το μικροπεριβάλλον, έχουν το καθένα διαφορετική συνεισφορά στη διαδικασία αυτή, το άθροισμα των αλληλεπιδράσεών τους καθορίζει την επιτυχία ή την αποτυχία της ενσωμάτωσης του μοσχεύματος. Σε γενικές γραμμές, ένα ελάχιστο βιολογικό και περιβαλλοντικό άθροισμα πρέπει να επιτευχθεί, έτσι ώστε το μόσχευμα να ενσωματωθεί επιτυχώς. Όσο λιγότερο βιολογικά ενεργό και πιο εξαρτώμενο από το περιμοσχευματικό περιβάλλον του δέκτη είναι ένα μόσχευμα, τόσο καλύτερο πρέπει να είναι το περιβάλλον αυτό. Αντίστροφα όσο περισσότερο βιολογικά ενεργό και αυτόνομο είναι ένα μόσχευμα, τόσο περισσότερο ανέχεται ένα εξασθενημένο περιμοσχευματικό περιβάλλον του δέκτη. 2.3. Διαδικασία ενσωμάτωσης μοσχευμάτων Α. Αιμορραγία B. Φλεγμονή C. Επαναγγείωση D. Υποκατάσταση F. Αναδιαμόρφωση - Ανακατασκευή Κάθε φορά που ένα μόσχευμα εμφυτεύεται χειρουργικά, υπάρχει μία στερεότυπη ακολουθία γεγονότων στην περιοχή του μοσχεύματος: αιμορραγία, φλεγμονή, επαναγγείωση, υποκατάσταση και αναδιαμόρφωση του μοσχεύματος στην περιοχή όπου εμφυτεύτηκε. Ως επιτυχής ενσωμάτωση του μοσχεύματος ορίζεται η ικανότητα του μεταμοσχευμένου ιστού να λειτουργήσει το ίδιο καλά με τον αρχικό ιστό, δηλαδή να διατηρήσει τη μηχανική του ακεραιότητα και λειτουργία κατά τη διάρκεια και μετά τη διαδικασία της ενσωμάτωσης. Η μηχανική λειτουργία 14

15 εξαρτάται όχι μόνο από τη βιολογία του μεταμοσχευμένου ιστού αλλά επίσης και από τη χειρουργική τεχνική, τη σταθερότητα, τη μετεγχειρητική αποκατάσταση του ασθενούς, τη γενική κατάσταση της υγείας του ασθενούς, καθώς και πλήθος άλλων παραγόντων. Κατά συνέπεια, καθίσταται δύσκολη η αναγνώριση των βασικών εγγενών παραγόντων του ιστού, που έχουν επιπτώσεις στο αποτέλεσμα. Μελετώντας τη βιβλιογραφία, είτε πειραματική είτε κλινική, φαίνεται οτι είναι σημαντικό να αξιολογείται το μοντέλο που χρησιμοποιείται και η μέθοδος προσέγγισης. 15

16 3. ΒΙΟΛΟΓΙΚΗ ΙΣΧΥΣ ΚΑΙ ΕΚΤΙΜΗΣΗ ΤΩΝ ΜΟΣΧΕΥΜΑΤΩΝ Η βιολογική ισχύς των μοσχευμάτων είναι το άθροισμα της οστεογενετικής, οστεοεπαγωγικής και οστεοκαθοδηγητικής τους δράσης [124]. Α) Οστεογένεση (osteogenesis): Είναι η σύνθεση νέου οστού από επιβιώνοντες προοστεοβλάστες και οστεοβλάστες του αυτομοσχεύματος. Β) Οστεοεπαγωγή (osteoinduction): Είναι η δημιουργία νέου οστού μετά την ενεργοποίηση των πολυδύναμων μεσεγχυματικών κυττάρων του ξενιστή και τη διαφοροποίησή τους σε χονδροβλάστες και οστεοβλάστες. Την ενεργοποίηση προκαλούν, κυρίως, παράγοντες του μοσχεύματος, υπό τη γενική ονομασία μορφογενετικές πρωτεΐνες. Γ) Οστεοκαθοδήγηση (osteoconduction): Είναι η ιδιότητα κατά την οποία το μόσχευμα δρα ως αδρανές ικρίωμα στο οποίο διεισδύουν αρχικά νεόπλαστα αγγεία τα οποία μεταφέρουν πρόδρομες μορφές οστεοκυττάρων του δέκτη που διαφοροποιούνται και ωριμάζουν παράγοντας νέο οστούν. Η οστεογένεση αναφέρεται στο σχηματισμό οστού χωρίς ένδειξη της κυτταρικής προέλευσης [18]. Όταν σχηματίζεται νέο οστό επάνω ή γύρω από ένα μόσχευμα, αυτό μπορεί να προέρχεται είτε από το μόσχευμα (δηλ. από τα κύτταρα που επέζησαν κατά τη μεταφορά και είναι ικανά να σχηματίσουν οστό) είτε από τα κύτταρα του ξενιστή 20]. Τα επιφανειακά κύτταρα στα φλοιώδη και σπογγώδη μοσχεύματα, που έχουν υποστεί κατάλληλο χειρισμό, μπορούν να επιβιώσουν και να παράγουν νέο οστό [3,13,57]. Αυτό το πρώιμο οστό, που σχηματίζεται από βιώσιμα κύτταρα του μοσχεύματος, είναι, συχνά, κριτικής σημασίας στο σχηματισμό πώρου κατά τη διάρκεια των 4 έως 8 εβδομάδων μετά τη χειρουργική επέμβαση. Το σπογγώδες οστό, με το ευρύ εμβαδό της επιφανείας που καλύπτεται από λανθάνοντα κύτταρα ή από ενεργούς οστεοβλάστες, έχει προφανώς το δυναμικό για 16

17 σχηματισμό περισσότερου νέου οστού, προερχόμενο από το μόσχευμα, απ ό,τι το φλοιώδες οστούν [50]. Ο δεύτερος τρόπος με τον οποίο ένα οστικό μόσχευμα μπορεί να λειτουργήσει ως πηγή οστεογένεσης είναι η οστεοεπαγωγή. Οστεοεπαγωγή είναι η ενεργοποίηση μεσχεματικών κυττάρων από το υπόστρωμα που το περιβάλει, τα οποία έπειτα διαφοροποιούνται σε κύτταρα που σχηματίζουν χόνδρο και κύτταρα που σχηματίζουν οστό. Η οστεοεπαγωγή διαμεσολαβείται από παράγοντες που προέρχονται από το μόσχευμα. Αυτές οι ουσίες επάγουν ή επηρεάζουν τη διαφοροποίηση μεσεγχυματικών κυττάρων προς κύτταρα σχηματισμού οστού. Η οστεογένεση από τα κύτταρα του μοσχεύματος συμβαίνει ανεξάρτητα από το υπόστρωμα του ξενιστή, εκτός του γεγονότος ότι απαιτείται αιματική διάχυση για την επιβίωση των επιφανειακών κυττάρων του μοσχεύματος. Παραδείγματος χάριν, εάν ένα άφθονο νωπό σπογγώδες αυτομόσχευμα μεταφερθεί σε ένα ακτινοβοληθέν υπόστρωμα από πυκνό ινώδη ιστό, αυτό το μόσχευμα μπορεί πάραυτα να επιβιώσει, να παράγει νέο οστό και να ενσωματωθεί επιτυχώς επειδή είναι ικανό να σχηματίζει οστό σχετικά ανεξάρτητα από το υπόστρωμα του ξενιστή. Η υγεία του υποστρώματος του ξενιστή είναι κριτικής σημασίας, κατά τη διάρκεια της οστεπεγωγής, επειδή τα νέα πρόδρομα οστεοκύτταρα επιστρατεύονται μέσω επαγωγής υπολειμματικών μεσεγχυματικών κυττάρων του μυελικού δικτύου, του ενδοστέου, του περιοστέου και του συνδετικού ιστού. Όταν τοποθετούνται σε μεγάλα ελλείμματα, απότοκα τραύματος ή χειρουργικού καθαρισμού, τα οστικά μοσχεύματα μπορούν να ενεργήσουν ως φέρουσες βάρος γομώσεις όγκου. Επιπλέον, σε ειδικές περιπτώσεις, όπως σε περιπροθετικά εγγύς μηριαία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί φλοιώδες οστό για τη σταθεροποίηση και την υποστήριξη διορθωτικών οστεοτομίων και οστικών ελλειμμάτων. Αυτά τα μοσχεύματα αποτελούνται πάντα από φλοιώδες ή φλοιοσπογγώδες οστό. Εκτός από την παροχή μηχανικής υποστήριξης, λειτουργούν ως ικρίωμα για τη διείσδυση νέου οστού του ξενιστή [21]. Η τρισδιάστατη διεργασία της διείσδυσης διακλαδιζόμενων τριχοειδών, περιαγγειακού ιστού και πρόδρομων οστεοκυττάρων από την κοίτη του λήπτη εντός της δομής ενός μοσχεύματος καλείται οστεοκαθοδήγηση. Η οστεοκαθοδήγηση δεν είναι τυχαία, αλλά ακολουθεί ένα προκαθορισμένο, προβλέψιμο χώρο, που καθορίζεται από τη δομή του μοσχεύματος, την αγγειακό 17

18 παροχή, από τα περιβάλλοντα μαλακά μόρια και από το μηχανικό περιβάλλον του μοσχεύματος και των γειτονικών δομών. Το κάθε οστικό μόσχευμα παρέχει μία η περισσότερες από αυτές τις βασικές ιδιότητες. Η επιλογή του χειρουργού για το κατάλληλο μόσχευμα πρέπει να βασιστεί στο βιολογικό προφίλ του μοσχεύματος, στη διαθεσιμότητά του και στο κόστος. Ο χειρουργός πρέπει επίσης να θυμάται ότι η καλή οστεοσύνθεση είναι απαραίτητη για οποιοδήποτε από αυτά τα μοσχεύματα. Κανένα οστικό μόσχευμα ή υποκατάστατο οστικού μοσχεύματος δεν επιτρέπει στο χειρουργό να χρησιμοποιήσει λιγότερες από τις βέλτιστες τεχνικές ή να αποκλίνει από τις σωστές χειρουργικές αρχές. 18

19 4. ΕΙΔΗ ΟΣΤΙΚΩΝ ΜΟΣΧΕΥΜΑΤΩΝ 4.1. Α) Αυτομοσχεύματα 4.1.1. Μυελός των οστών Η χρήση αυτόλογου σπογγώδους μοσχεύματος μυελού των οστών, προς διέγερση και στήριξη της σκελετικής αποκατάστασης, έχει καταστεί συνήθης στα πολυάριθμα προβλήματα σκελετικής αποκατάστασης, μετά την εργασία του Phemister, η οποία δημοσιεύθηκε στα μέσα του 20ού αιώνα [117]. Αυτά τα μοσχεύματα έχουν χρησιμοποιηθεί στην αντιμετώπιση καθυστερημένης πώρωσης, ψευδάρθρωσης, αρθροδεσιών και οστικών ελλειμμάτων. Η παρουσία αρχέγονων μεσεγχυματικών κυττάρων, καθορίζει τη ικανότητα ενός μοσχεύματος μυελού των οστών να φέρει εις πέρας τη λειτουργία του μοσχεύματος. Αυτά τα αρχέγονα κύτταρα, αποτελούν ένα μοναδικό πληθυσμό αδιαφοροποίητων κυττάρων, τα οποία έχουν την ικανότητα της συνεχούς διά βίου διαίρεσης. Μπορούν να σχηματίσουν είτε πιο αδιαφοροποίητους κλώνους είτε να παράγουν κύτταρα, που τελικώς, διαφοροποιούνται πλήρως προς διάφορους μεσεγχυματογενείς ιστούς, όπως οστό, χόνδρο, σύνδεσμο, τένοντες και λίπος. Οι πρόδρομες μορφές των οστεοκυττάρων από το μυελό των οστών ενισχύουν τη διαδικασία της οστικής αποκατάστασης. Οι Connolly και Shindell [33] ανέφεραν τη πρώτη κλινική εμπειρία με χρήση κυττάρων μυελού των οστών σε ανθρώπους, για την ενίσχυση πώρωσης κατάγματος σε έναν ασθενή ηλικίας 31-ετών, με σηπτικό οστικό έλλειμμα της κνήμης. Αναρρόφησαν 85ml αυτόλογου μυελού από τη λαγόνιο ακρολοφία του ασθενούς και τον ενέχυσαν διαδερμικά στην περιοχή του κατάγματος. Το κάταγμα πωρώθηκε έξι μήνες μετά την έγχυση. Στη συνέχεια, ο Connolly [32] αντιμετώπισε 20 ασθενείς με καθυστερημένη πώρωση της κνήμης με εγχύσεις αυτόλογου μυελού, που συνοδεύτηκαν με κατάλληλη σταθεροποίηση του κατάγματος. Δεκαοκτώ από αυτούς τους 20 ασθενείς παρατηρήθηκε πλήρη πώρωση. Παρομοίως, ο Bhan αντιμετώπισε 21 ασθενείς με αυτόν τον τρόπο και πέτυχε πώρωση σε 18 περιστατικά, ενώ ο Garg [52] 19

20 αντιμετώπισε 20 οστικά ελλείμματα μακρών οστών, 17 από τα οποία επιτυχώς, σε χρονικό διάστημα πέντε μηνών κατά μέσο όρο. Ο Healey [63] και οι συνεργάτες του περιέγραψαν τη χρήση διαδερμικής μεταμόσχευσης αυτόλογου μυελού των οστών στην αντιμετώπιση καθυστερημένης πώρωσης και οστικών ελλειμμάτων, απαντώμενων στον ογκολογικό πληθυσμό. Διενεργήθηκαν δεκατέσσερις εγχύσεις σε οκτώ ασθενείς. Επιτεύχθηκε αποκατάσταση σε πέντε από τους οκτώ ασθενείς τους μέσα σε τρεις μήνες από την έγχυση. Αυτοί οι ασθενείς είχαν υποβληθεί σε εκτενή εκτομή οστού και μαλακών μορίων με μετεγχειρητική χημειοθεραπεία και ακτινοθεραπεία. Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν με σαφήνεια τη χρησιμότητα της διαδερμικής μεταμόσχευσης μυελού των οστών σε δύσκολες κλινικές περιπτώσεις της καθυστερημένης πώρωσης και οστικών ελλειμμάτων. Ο αριθμός των αρχέγονων κυττάρων στο μυελό των οστών είναι περιορισμένος. Ο μυελός περιέχει αρχέγονα κύτταρα σε αναλογία της τάξεως του ενός ανά 50.000 εμπύρηνα κύτταρα στα νέα άτομα και του ενός ανά 2 εκατομμύρια κύτταρα στους ηλικιωμένους. Μία αποτελεσματική μέθοδος, προς βελτίωση της οστεογένεσης, είναι η υποβολή του μυελού των οστών σε απλή φυγοκέντρηση, αυξάνοντας με αυτόν το τρόπο τη συγκέντρωση των αρχέγονων κυττάρων. Η κλινική εφαρμογή της τεχνικής αυτής έχει δοκιμαστεί ειδικότερα σε κατάγματα και σε ψευδαρθρώσεις της πηχεοκαρπικής άρθρωσης. Εναλλακτικά, τα αρχέγονα κύτταρα μπορούν να απομονωθούν από το μυελό των οστών και το περιόστεο, να πολλαπλασιαστούν εκθετικά εκτός ζώντος οργανισμού (ex vivo) και να επιστραφούν στην περιοχή της κάκωσης, ώστε να συμμετάσχουν στη διαδικασία αποκατάστασης. Η διαδερμική έγχυση αυτόλογου μυελού των οστών δεν προωθεί την πώρωση πιο γρήγορα ή σε καλύτερο βαθμό από τις παραδοσιακές τεχνικές οστικής μεταμόσχευσης, αλλά σε μία μικρή σειρά έχει αποδειχθεί το ίδιο επιτυχής. Η διαδερμική έγχυση αυτόλογου μυελού των οστών προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα: 1) παρέχει ένα μόσχευμα με οστεογεννητικές και οστεοεπαγωγικές ιδιότητες, 2) η τεχνική είναι σχετικά απλή και μπορεί να γίνει σε βάση εξωτερικών ιατρείων και 3) σχετίζεται με λιγότερες επιπλοκές τόσο στην περιοχή δότη όσο και στην 20

21 περιοχή δέκτη, σε σχέση με την ανοικτή λήψη αυτομοσχεύματος από τη λαγόνια ακρολοφία. 4.1.2. Σπογγώδες οστό Το αυτογενές σπογγώδες οστικό μόσχευμα θεωρείται το «πρότυπο αναφοράς» (gold standard) για την αντιμετώπιση οστικών ελλειμμάτων, επειδή παρέχει οστεογεννητικές, οστεοεπαγωγικές και οστεοκαθοδηγητικές ιδιότητες. Ωστόσο, δεν παρέχει δομική υποστήριξη, αλλά η ταχύτητα με την οποία το αυτογενές σπογγώδες οστό παράγει και προάγει το σχηματισμό νέου οστού συμβάλλει συχνά στη πρώιμη σταθεροποίηση μιας εστίας κατάγματος. Η σημαντικότερη πηγή αυτογενούς σπογγώδους οστού είναι η λαγόνιος ακρολοφία. Αν και το μοσχευματικό υλικό του είναι εξαιρετικά χρήσιμο, τη διαδικασία λήψης συνοδεύει σημαντική νοσηρότητα [159]. Η βιολογική δραστηριότητα του αυτογενούς σπογγώδους οστού είναι αποτέλεσμα της ιστοσυμβατότητάς του, του μεγάλου εμβαδού επιφανείας του, που καλύπτεται με οστεοβλάστες και πρόδρομες μορφές αυτών και της δοκιδωτής αρχιτεκτονικής του. Οι κλινικοί γιατροί θα πρέπει να έχουν υπόψη τους ότι το πολτοποιημένο ή τεμαχισμένο αυτογενές φλοιώδες οστό δεν αναπτύσσει το ίδιο ισχυρή βιολογική δραστηριότητα όπως το σπογγώδες οστό, παρ όλο που μπορεί να είναι χρήσιμο στην επέκταση του όγκου του μοσχευματικού υλικού. Κατά τη διαδικασία ενσωμάτωσης, πολλά από τα κύτταρα των μοσχευμάτων πεθένουν. Όμως, οι επιφανειακοί οστεοβλάστες επιβιώνουν και παράγουν πρώιμα νέο οστό [21]. Επειδή το σπογγώδες οστό είναι αρκετά πορώδες, αγγεία του ξενιστή, οστεοβλάστες και πρόδρομες μορφές των οστεοβλαστών μπορούν να διηθήσουν το μόσχευμα από την περιφέρειά του προς το κέντρο ήδη μετά 2 ημέρες από τη χειρουργική επέμβαση [119]. Οι πρόδρομοι οστεοκλάστες έχουν αιματογενή προέλευση επομένως, η διείσδυση αγγείων σηματοδοτεί την έναρξη της απορρόφησης του μοσχεύματος. Καθώς η αγγειακή διείσδυση του σπογγώδους μοσχεύματος προχωρά, οι οστεοβλάστες καλύπτουν την επιφάνεια των νεκρών δοκίδων και αποθέτουν έναν πυρήνα οστεοειδούς, ο οποίος τελικά περιβάλει τον 21

22 κεντρικό πυρήνα του νεκρού οστού. Στη συνέχεια, το μόσχευμα αναδιαμορφώνεται. Δηλαδή, το νέο οστό του ξενιστή και οι εγκλωβισμένοι πυρήνες του νεκρωτικού οστού βαθμιαία απορροφούνται από τους οστεοκλάστες και αντικαθίστανται από νέο οστό που συντίθενται από τους οστεοβλάστες του ξενιστή. Η περίοδος της οστεοκαθοδήγησης και της πρώιμης αναδιαμόρφωσης μπορεί να διαρκέσει αρκετούς μήνες στα σπογγώδη αυτομοσχεύματα. Το τελικό στάδιο είναι η ένταξη του μοσχεύματος σε μία μηχανικά άριστη υποστηρικτική δομή. Αυτή η διαδικασία έχει δρομολογηθεί πλήρως μέχρι τους 6 μήνες και έχει συνήθως ολοκληρωθεί μέχρι το πρώτο έτος μετά τη χειρουργική επέμβαση. 4.1.3. Φλοιώδες οστούν 4.1.3.1. Μη Αγγειούμενα Φλοιώδη Αυτομοσχεύματα Τα μη αγγειούμενα φλοιώδη αυτομοσχεύματα έχουν ελάχιστες έως καθόλου οστεοεπαγωγικές ιδιότητες και είναι κυρίως οστεοκαθοδηγητικά, αλλά λόγω της επιβίωσης των οστεοβλαστών, διατηρούν ορισμένες οστεογεννητικές ιδιότητες. Τα μοσχεύματα αυτά παρέχουν εξαιρετική δομική στήριξη στην περιοχή-δέκτη. Τα μη αγγειούμενα φλοιώδης μοσχεύματα αγγειούνται βραδέως. Η καθυστέρηση της επαναγγείωσης μπορεί να αποδοθεί στη δομή του φλοιώδους οστού, επειδή η αγγειακή διείσδυση του μοσχεύματος είναι πρωτίστως αποτέλεσμα περιφερικής οστεοκλαστικής απορρόφησης και αγγειακής διείσδυσης των πόρων του Volkmann και του Havers [45]. Σε αντίθεση με τα σπογγώδη μοσχεύματα, που αρχικά εμφανίζονται περισσότερο ακτινοσκιερά εξαιτίας της απόθεσης νέου οστού του ξενιστή επάνω σε νεκρές δοκίδες του μοσχεύματος, το φλοιώδες οστό καθίσταται πιο ακτινοδιαπερατό, επειδή οι οστεοκλάστες ηγούνται της διείσδυσης των αγγείων από το περιβάλλον υπόστρωμα του ξενιστή. Το μόσχευμα καθίσταται σημαντικά ασθενέστερο του φυσιολογικού οστού και η αδυναμία αυτή δύναται να διαρκέσει μήνες, ακόμα και έτη ανάλογα με το μέγεθος του μοσχεύματος [21,45]. Η μηχανική 22

23 φάση της ενσωμάτωσης είναι πολύ πιο κυρίαρχη στο φλοιώδες οστό απ ό,τι στα σπογγώδη μοσχεύματα. Μεγάλα τμήματα του νεκρού φλοιώδους αυτομοσχεύματος μπορούν να παραμείνουν για σημαντικές χρονικές περιόδους. 4.1.3.2. Αγγειούμενα Φλοιώδη Αυτομοσχεύματα Ένα επιτυχημένο αγγειούμενο φλοιώδες αυτομόσχευμα παρέχει περιορισμένη δομική υποστήριξη εάν είναι σταθερό. Δημιουργεί πώρο ταχέως και λειτουργεί σχετικά ανεξάρτητα από το υπόστρωμα του ξενιστή [55]. Τα αγγειούμενα φλοιώδη αυτομοσχεύματα εμφυτεύονται με λειτουργικές αιματικές παροχές. Η ενσωμάτωσή τους διαφέρει αισθητά από εκείνη των μη αγγειουμένων φλοιωδών μοσχευμάτων. Όταν τα αγγεία αναστομωθούν επιτυχώς και το μόσχευμα υποστεί μόνο παροδική διεγχειρητική ισχαιμία, περισσότερα από το 90% των οστεοκυττάρων επιβιώνουν κατά τη διαδικασία της μεταμόσχευσης [40]. Η πώρωση μοσχεύματος-ξενιστή εξελίσσεται ταχέως και δεν παρατηρείται απορρόφηση ακολουθούμενη από οστεοκαθοδήγηση και επαναδιαμόρφωση, όπως σταθερά παρατηρείται σε μη αγγειουμένα φλοιώδη μοσχεύματα [40,55]. Αν και το μόσχευμα δεν αποδυναμώνεται από εκσεσημασμένη απορρόφηση, πρέπει να υποστηριχθεί με πρόσφορη εσωτερική ή εξωτερική οστεοσύνθεση έως ότου μπορέσει να υπερτραφεί, ως απάντηση στη μηχανική φόρτιση της νέας του θέσης. Τα μοσχεύματα αναδιαμορφώνονται ως απάντηση των ίδιων των τοπικών μηχανικών ερεθισμάτων (Νόμος του Wolff), όπως και το φυσιολογικό σκελετικό οστό. Τα αυτόλογα φλοιώδη οστικά μοσχεύματα είναι καλή επιλογή για τμηματικές ελλείψεις οστών <5-6 cm, που χρήζουν άμεσα δομικής στήριξης. Για απώλειες >5 cm, τα αγγειούμενα μοσχεύματα είναι σαφώς καλύτερα από τα μη αγγειούμενα, όπως δείχνουν τα ποσοστά αποτυχίας, που είναι 25% και 50%, αντιστοίχως [30]. Τα πλεονεκτήματα των αυτόλογων σπογγωδών ή φλοιωδών οστικών μοσχευμάτων είναι το εξαιρετικό ποσοστό επιτυχίας, ο χαμηλός κίνδυνος μετάδοσης ασθενειών και η ιστοσυμβατότητα. Παρ όλα αυτά, η ποσότητα του 23

24 αυτόλογου οστικού μοσχεύματος είναι περιορισμένη και υπάρχει η πιθανότητα νοσηρότητας στη δότρια περιοχή. 24

25 4.2. Β) Αλλομοσχεύματα Το οστικό αλλομόσχευμα διατίθεται σε πολλά είδη παρασκευασμάτων: σπογγώδη θραύσματα (chips) και κονιοποιημένα (morselized), γλοιοσπογγώδη και φλοιώδη μοσχεύματα, οστεοχόνδρινα τμήματα και τμήματα ολικού οστού, καθώς και αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία (DBM). 4.2.1. Ειδικά Θέματα σχετικά με Αλλομοσχεύματα Επεξεργασία, Συντήρηση και Αποστείρωση Οι μυοσκελετικοί ιστοί, που προορίζονται για μεταμόσχευση, μπορούν να συντηρηθούν με κατάψυξη, με κατάψυξη και αφυδάτωση, με ακτινοβόληση ή με χημικά μέσα. Η διατήρηση της ασηψίας είναι πρωταρχικό μέλημα, είτε το αλλομόσχευμα είναι νωπό είτε συντηρημένο. Όλες οι μέθοδοι επεξεργασίας, συντήρησης και αποθήκευσης πρέπει να αξιολογούνται προσεκτικά, από την άποψη της επίδρασής τους στις βιολογικές και μηχανικές ιδιότητές του. Οι σύγχρονες μεθοδολογίες επεξεργασίας περιλαμβάνουν συνήθως τα ακόλουθα βήματα: ένα προαιρετικό βήμα χαμηλής δόσης ακτινοβολίας (<20 kgy) ώστε να καταστραφούν τα μη παθογόνα επιφανειακά βακτηρίδια, χειρουργικό καθαρισμό ώστε να αφαιρεθεί ο ανεπιθύμητος ιστός και να μειωθεί το κυτταρικό φορτίο, υπερηχοβολισμό ή παλμικές πλύσεις με νερό, ώστε να αφαιρεθεί το μεγαλύτερο μέρος των κυττάρων και του αίματος που έχουν απομείνει, επεξεργασία με αιθανόλη ώστε να αποδιαταχθούν οι κυτταρικές πρωτεΐνες και να εξολοθρευτούν κάποιοι ιοί και βακτηρίδια και εμβάπτιση σε αντιβιοτικό ώστε να καταπολεμηθούν άλλα βακτήρια. Μέρος του αλλομοσχεύματος αφαλατώνεται κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας αυτής. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι συντήρησης των μυοσκελετικών ιστών είναι η κατάψυξη, συνήθως στους - 70 C και η κατάψυξη με αφυδάτωση. Η κατάψυξη έχει ελάχιστες επιπτώσεις στις μηχανικές ιδιότητες των περισσοτέρων μοσχευμάτων, αλλά η κατάψυξη με αφυδάτωση μπορεί να διαφοροποιήσει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες και 25

26 τουλάχιστον είναι απαραίτητη η προσεκτική επανυδάτωση του ιστού [57,115,129]. Εάν ο ιστός έχει συλλεχθεί και επεξεργαστεί άσηπτα, δεν είναι απαραίτητη καμία περαιτέρω επεξεργασία. Εάν ο ιστός είναι μολυσμένος ή δεν έχει επεξεργαστεί σε άσηπτες συνθήκες, ένα τελικό στάδιο αποστείρωσης μπορεί να διενεργηθεί πριν ή μετά τη συντήρηση αποστείρωσης. Για τους μυοσκελετικούς ιστούς χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι: με οξείδιο του αιθυλενίου και με ακτινοβόληση. Αν και το οξείδιο του αιθυλενίου είναι καλό αποστειρωτικό για τα εργαλεία, τα κατάλοιπά του προκαλούν φλεγμονώδη αντίδραση και για το λόγο αυτό δεν συνιστάται [100,144]. Η ακτινοβολία είναι πιο αποτελεσματική διότι, σε σχετικά χαμηλές δόσεις (<20 kgy), φονεύει τα βακτηρίδια. Ωστόσο, είναι δύσκολο να καθοριστεί η ιοκτόνος δόση, καθώς αυτή εξαρτάται από το ιικό φορτίο και την ακτινοευαισθησία του ιού. Οι δόσεις που θεωρούνται δυνητικά ιοκτόνες (>30 kgy) έχουν επιπτώσεις στις μηχανικές ιδιότητες του μοσχεύματος [60,115,129]. 4.2.1.1. Κίνδυνος Μετάδοσης Ασθενειών Περίπου l50.000 αλλομοσχεύματα, συμπεριλαμβανομένων οστικών, τενόντιων και χόνδρινων αλλομοσχευμάτων, χρησιμοποιούνται ετησίως από ορθοπαιδικούς χειρουργούς στις Ηνωμένες Πολιτείες. Επειδή τα αλλομοσχεύματα προέρχονται από ανθρώπους, η μετάδοση ασθενειών από το δότη στο λήπτη αποτελεί μείζον θέμα. Ο αθροιστικός κίνδυνος μετάδοσης ασθενειών με αλλογενή ιστό αποτελεί αντανάκλαση της αυστηρότητας της διαδικασίας του προληπτικού ελέγχου των εν δυνάμει δοτών και του είδους του αλλογενούς ιστού που μεταμοσχεύεται. Τα παθογόνα που αποτελούν το κυριότερο μέλημα, είναι ο ιός της ανθρώπινης ανοσοανεπάρκειας (HIV), o ιός της ηπατίτιδας B και o ιός της ηπατίτιδας C [34,146]. Μολονότι υπάρχουν τεκμηριωμένα περιστατικά μετάδοσης αυτών των ασθενειών από μυοσκελετικούς ιστούς, είναι σημαντικό να εξετάσουμε τα στοιχεία αυτά σε σχέση με το χρονικό πλαίσιο και τις συνθήκες του συμβάντος. Τα περισσότερα περιστατικά μετάδοσης ιών μέσω αλλογενούς μυοσκελετικού ιστού έχουν συμβεί σε περιπτώσεις όπου το παθογόνο δεν είχε ταυτοποιηθεί ακόμα ή 26

27 όταν η τότε υπάρχουσα τεχνολογία δεν μπορούσε να ταυτοποιήσει την παρουσία του σε έναν εν δυνάμει δότη. Μία από τις δυσκολίες που συναντάται κατά την ανίχνευση ιογενούς νόσου σε εν δυνάμει δότες ιστού, είναι η ύπαρξη μιας αρχικής περιόδου ιαιμίας κατά την οποία ο δότης μπορεί να έχει το λοιμώδες νόσημα αλλά τα επίπεδα του ιού ή του αντισώματος σε απάντηση στον ιό, να μην είναι αρκετά υψηλά ώστε να ανιχνευθούν από τις εξετάσεις αίματος. Παραδείγματος χάριν, τα αντισώματα εναντίον του ιού της ηπατίτιδας B ή του HIV μπορεί να μην είναι ανιχνεύσιμα για περίοδο έως και 4 εβδομάδες μετά την έκθεση στον ιό. Υπάρχουν σταθερές πρόοδοι στην τεχνολογία της ορολογικής ανίχνευσης ιών, τόσο για τα αντισώματα όσο και για τα αντιγόνα. Οι σύγχρονες εξετάσεις είναι πολύ περισσότερο ευαίσθητες από εκείνες που χρησιμοποιούνταν πριν από μόλις μερικά έτη. Η πιο αισθητή πρόοδος στην εξέταση των δοτών για ιογενής νόσους είναι η χρήση της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR). Με τη χρήση της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης, μπορεί να ανιχνευθεί αποτελεσματικά ένα προσβεβλημένο κύτταρο μέσα σε έναν πληθυσμό 106 μη προσβεβλημένων κυττάρων. Όλα τα μοσχεύματα θα πρέπει να λαμβάνονται από τράπεζες ιστών που ακολουθούν τα πρότυπα της Αμερικανικής Ένωσης Τράπεζας Ιστών. Από αυτές τις τράπεζες ιστών διενεργείται εκτενής προληπτικός έλεγχος των δοτών, συμπεριλαμβανομένου ενός λεπτομερούς κοινωνικού και ιατρικού ιστορικού καθώς επίσης και ορολογικών εξετάσεων για το επιφανειακό αντιγόνο της ηπατίτιδας Β (HBSAg), για το πυρηνικό αντίσωμα της ηπατίτιδας B (anti-hbc), για το αντίσωμα της ηπατίτιδας C (anti-hcv), για σύφιλη, για το αντίσωμα εναντίον του ανθρώπινου T-κυτταρικού λεμφοτρόπου ιού Ι (anti-htlv I), για το αντίσωμα εναντίον HIV-1 και HIV-2 (anti-hiv-1, anti-hiv-2), και για το αντιγόνο P24 του HIV (HIVP 24Ag). Η Αμερικανική Ένωση Τραπεζας Ιστών δεν θεωρεί απαραίτητη τη χρήση αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης για τον έλεγχο του HIV. Ωστόσο, αυτή εφαρμόζεται από μερικές τράπεζες. Μία ανασκόπηση της μετάδοσης ασθενειών μέσω μυοσκελετικών αλλομοσχευμάτων έχει δείξει ότι, τα μόνα τεκμηριωμένα περιστατικά μετάδοσης ασθενειών αφορούν σε κατεψυγμένα, μη επεξεργασμένα μοσχεύματα, όπως 27

28 επιγονατιδικούς τένοντες ή μηριαίες κεφαλές (που είναι υψηλού κινδύνου λόγω της περιεκτικότητάς τους σε μυελό των οστών). Σε ένα περιστατικό, οι λήπτες πολλαπλών των οργάνων (αμφοτέρων των νεφρών, του ήπατος και της καρδιάς) και τρεις από τους τέσσερις λήπτες κατεψυγμένων, μη επεξεργασμένων, μυοσκελετικών αλλομοσχευμάτων (αμφοτέρων των μηριαίων κεφαλών και ενός συμπλέγματος επιγονατίδας-επιγονατιδικού) μολύνθηκαν από τον ιό του δότη. Άλλα μοσχεύματα από αυτόν το δότη, συμπεριλαμβανομένων επεξεργασμένων κατεψυγμένων-αφυδατωμένων οστικών εμφυτευμάτων και κατεψυγμένωναφυδατωμένων τμημάτων πλατιάς περιτονίας, τενόντων και συνδέσμων δεν μετέδωσαν τη νόσο. Κανείς από τους 25 λήπτες κατεψυγμένων-αφυδατωμένων οστικών εμφυτευμάτων δεν κατέστη θετικός για το αντίσωμα εναντίον του HIV, για περισσότερο από 5 έτη μετά τη μεταμόσχευση. Ένα από τα τέσσερα κατεψυγμένα μη επεξεργασμένα οστικά αλλομοσχεύματα από αυτόν το δότη δεν μετέδωσε τον ιό. Αυτό το κεντρικό μηριαίο μόσχευμα διαμορφώθηκε με γλυφανισμό στον αυλό του πριν χρησιμοποιηθεί προς ανακατασκευή του εγγύς μηριαίου σε μία αναθεώρηση ολικής αρθροπλαστικής ισχίου με τσιμέντο. Πιθανώς, η αφαίρεση του μυελού των οστών, με τη διεύρυνση του μυελικού αυλού και η θέρμανση τυχόν υπολειμμάτων μυελού με τον πολυμερισμό του τσιμέντου ήταν επαρκείς, ώστε να αφαιρεθεί ή να φονευθεί οιοσδήποτε ιός που θα περιεχόταν στο μόσχευμα. Η επεξεργασία θεωρείται αποτελεσματική, επειδή απομακρύνονται το αίμα, ο μυελός των οστών και τα μαλακά μόρια. Διάφοροι ερευνητές έχουν προσπαθήσει να εκτιμήσουν το βαθμό κινδύνου για μετάδοση του ιού HIV μέσω μεταμόσχευσης ενός μυοσκελετικού αλλομοσχεύματος. Υποθέτοντας ότι ο ιστός λήφθηκε από μία τράπεζα ιστών που λειτουργεί κάτω από τις οδηγίες της Αμερικανικής Ένωσης Τράπεζας Ιστών, ο κίνδυνος μετάδοσης ιών μέσω μεταμόσχευσης επεξεργασμένων, κατεψυγμένωναφυδατωμένων οστικών εμφυτευμάτων είναι στην πράξη μηδενικός, ενώ ο κίνδυνος μετάδοσης μέσω μεταμόσχευσης μιας κατεψυγμένης, μη επεξεργασμένης μηριαίας κεφαλής είναι κάπως μικρότερος από τον κίνδυνο μετάδοσης νόσου μέσω της μετάγγισης μιας μονάδας αίματος. Λόγω του συνδυασμού της προληπτικής εξέτασης των δοτών και της εξέτασης του αίματός τους, θεωρείται ότι ο κίνδυνος 28

29 μετάδοσης ιών από μη επεξεργασμένα μυοσκελετικά μοσχεύματα είναι χαμηλός: περίπου 1 στο 1 εκατομμύριο [146]. 4.2.1.2. Αντιγονικότητα Η απόκριση του ξενιστή σε οποιοδήποτε αλλομόσχευμα είναι πρωταρχικά μία αντίδραση υπερευαισθησίας επιτελούμενη δια κυττάρων, εναντίον αντιγόνων της κυτταρικής επιφάνειας, που υπάρχουν στα κύτταρα του αλλομοσχέυματος. Αντιγόνα τάξης Ι και τάξης ΙΙ, που κωδικοποιούνται από τα γονίδια του μείζονος συμπλέγματος ιστοσυμβατότητας (MHC) αποτελούν τα κυριότερα αλλοαντιγόνα που αναγνωρίζονται από τα ενεργοποιημένα Τ λεμφοκύτταρα. Τα κύτταρα όλων των μυοσκελετικών ιστών παρουσιάζουν αντιγόνα MHC τάξης Ι και, συχνά, ένα υποσύνολο κυττάρων παρουσιάζει αντιγόνα του MHC τάξης ΙΙ [130]. Επιπλέον, η έκφραση από κύτταρα μέσα στο μυοσκελετικό ιστό αντιγόνων του MHC τάξης Ι και τάξης ΙΙ μπορεί να επάγεται από ιντερφερόνη-γ και άλλους φλεγμονώδης μεσολαβητές της φλεγμονής. Τα αντιγόνα MHC είναι, επίσης, παρόντα στην επιφάνεια των κυττάρων και μπορούν να είναι σημαντικά στην όψιμη απόρριψη συμπαγών οργάνων. Ο ακριβής ρόλος τους στην απόκριση του ξενιστή εναντίον του μυοσκελετικού ιστού δεν είναι γνωστός. Τα μυοσκελετικά ιστικά αλλομοσχεύματα και τα αλλομοσχεύματα παρεγχυματικών οργάνων φαίνεται ότι ευαισθητοποιούν τους ξενιστές με παρόμοιο τρόπο. Εντούτοις, υπάρχουν σημαντικές διαφορές στους μηχανισμούς και στα αποτελέσματα της απόρριψης. Τα μη αγγειούμενα μυοσκελετικά αλλομοσχεύματα δεν περιέχουν αγγειακό δίκτυο και, συνήθως, συχνά δεν περιέχουν ζωντανά κύτταρα, τα οποία είναι οι συνήθεις στόχοι της απόρριψης στα παρεγχυματικά όργανα. Η απόρριψη είναι δυσκολότερα να προσδιοριστεί και να ποσοτικοποιηθεί σε μεταμοσχεύσεις μυοσκελετικού ιστού, απ ότι σε μεταμοσχεύσεις παρεγχυματικών οργάνων, όπως οι νεφροί, για τους οποίους υπάρχουν εύκολα προσδιορίσιμοι δείκτες της λειτουργίας τους για παράδειγμα τα επίπεδα κρεατινίνης ορού. Η βιοψία είναι δυσχερής στα μυοσκελετικά μοσχεύματα επειδή 29

30 ένα κυτταρικό διήθημα, γενικά, δεν είναι ομοιόμορφο και επειδή είναι δύσκολο να ληφθεί ένα δείγμα βιοψίας που να μην είναι απαραίτητο για την επιβίωση του μοσχεύματος. Έτσι, η απόρριψη γίνεται αντιληπτή από απορρόφηση ενός οστικού μοσχεύματος ή από πρώιμη μηχανική ανεπάρκεια ενός συνδεσμικού ή τενόντιου μοσχεύματος. Σε όλες σχεδόν τις μελέτες, πειραματικές ή κλινικές, ο αλλογενής ιστός δεν αποδίδει το ίδιο καλά με τον ανάλογο αυτόλογο ιστό, αλλά οι ακριβείς μηχανισμοί και η ιδιότυπη σημασία της αλλογενούς απόκρισης στη διαδικασία παραμένουν ασαφείς. Η ενσωμάτωση των μυοσκελετικών ιστικών μοσχευμάτων είναι μία σύνθετη διαδικασία, εξαρτώμενη όχι μόνο από τις βιολογικές ιδιότητες του μοσχεύματος και την αντίδραση του υποστρώματος του ξενιστή, αλλά επίσης από τη σταθερότητα της σύνδεσης και τη μηχανική φόρτιση του μοσχεύματος. Πολλά μυοσκελετικά ιστικά αλλομοσχεύματα επιτυγχάνουν επαρκή κλινική λειτουργία. 4.2.2. Σπογγώδη Αλλομοσχεύματα Τα κατατεμαχισμένα και σπογγώδη αλλογενή οστικά μοσχεύματα παρέχουν περιορισμένη μηχανική υποστήριξη και είναι μόνο οστεοκαθοδηγητικά. Τα τεμαχισμένα μοσχεύματα μπορεί να προέρχονται ή από σπογγώδες ή από φλοιώδες οστό. Το εφαλατωμένο σπογγώδες ή φλοιώδες οστό μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία, προς απόδοση εμφυτευμάτων που κυμαίνονται σε διάμετρο από 0,5 έως 3 mm ή μορφωμάτων διαμέτρου έως και 1cm. Η πιο συχνή μέθοδος συντήρησης των τεμαχισμένων αλλομοσχευμάτων είναι η κατάψυξη με αφυδάτωση. Τα τεμαχισμένα και σπογγώδη αλλομοσχεύματα χαρακτηρίζονται από ανοικτή, πορώδη, σχεδόν δίκην πλέγματος φυσική δομή έτσι ώστε δεν υπάρχει καμία φυσική παρεμπόδιση της εισβολή αγγείων. Στα τεμαχισμένα και σπογγώδη αλλομοσχεύματα εμφανίζονται τα ίδια στάδια ενσωμάτωσης, όπως και στα αυτομοσχεύματα, όμως τα αλλομοσχεύματα είναι μεν οστεοκαθοδηγητιτά, μόνο επειδή δεν διαθέτουν ζωντανά κύτταρα, δεν είναι δε οστεοεπαγωγά, επειδή η 30

31 θεμέλια ουσία τους είναι εφαλατωμένη. Εντούτοις, επειδή είναι εφαλατωμένα επιδεικνύουν κάποια έμφυτη μηχανική ισχύ, δηλαδή αντίσταση στη συμπίεση. Κατά συνέπεια, μπορούν να φανούν χρήσιμα ως φέρουσες βάρος δομές κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της ενσωμάτωσης του μοσχεύματος. Επειδή η απορρόφηση δεν είναι απαραίτητη για την επαναγγείωση, δεν υφίστανται την παροδική απώλεια μηχανικής ισχύος που, γενικά, παρατηρείται κατά τη διάρκεια της ενσωμάτωσης του εφαλατωμένου φλοιώδους οστού. 4.2.3. Φλοιοσπογγώδη και Φλοιώδη Αλλομοσχεύματα Τα φλοιοσπογγώδη και φλοιώδη αλλομοσχεύματα παρέχουν δομική υποστήριξη και είναι οστεοκαθοδηγητικά σε περιορισμένο βαθμό. Φλοιοσπογγώδη μοσχεύματα μπορούν να παρασκευαστούν από το λαγόνιο οστό, το άπω μηριαίο ή την εγγύς κνήμη. Το φλοιώδες οστό μπορεί να κόβεται επιμήκως προς απόδοση δοκών, οι οποίες χρησιμοποιούνται, γενικά, ως αντιστηρίγματα κυρίως σε διορθωτικές οστεοτομίες. Πλήρους πάχους περόνες μπορούν, επίσης, να χρησιμοποιηθούν ως δοκοί. Πλήρους πάχους φλοιώδη οστικά μοσχεύματα, που κυμαίνονται από βραχείες δακτυλιοειδείς δομές έως πλήρεις διαφύσεις, είναι διαθέσιμες και χρησιμοποιούνται, γενικά, προς πλήρωση οστικών ελλειμμάτων και προς στήριξη. Μετά την επεξεργασία του, το φλοιώδες οστό μπορεί να συντηρηθεί με βαθεία κατάψυξη, συνήθως στους 70 C ή με κατάψυξη και αφυδάτωση. Η κατάψυξη έχει ελάχιστη επίδραση στα επεξεργασμένα οστικά αλλομοσχεύματα επειδή τα κύτταρα και οι πρωτεΐνες έχουν ήδη απομακρυνθεί κατά την επεξεργασία. Το βαθιά κατεψυγμένο οστό διατηρεί τις μηχανικές ιδιότητές του και μπορεί να εμφυτευτεί αμέσως μετά την απόψυξη [19]. Η κατάψυξη με αφυδάτωση μεταβάλλει τις μηχανικές ιδιότητες του εφαλατωμένου φλοιώδους οστού και επιβάλλει την ανασύνθεση (επανυδάτωση) του μοσχεύματος πριν από την εμφύτευση. Ακόμη και με την ανασύνθεση, το 31

32 κατεψυγμένο-αφυδατωμένο φλοιώδες οστό μπορεί να είναι πιο εύθρυπτο και παραμένει ασθενές στην στροφή και κάμψη [116]. Η πρώιμη φάση της φλεγμονής, μετά από εμφύτευση ενός φλοιώδους αλλομοσχεύματος, είναι παρόμοια με εκείνη που δημιουργείται μετά την εμφύτευση κάθε μοσχεύματος. Αρχίζει η αγγειακή διείσδυση και φλεγμονώδη κύτταρα μεταναστεύουν στην περιοχή. Σε αυτή τη φάση, ο ξενιστής απαντά στα κυτταρικά αντιγόνα που προέρχονται από το μόσχευμα, εάν υπάρχουν, και ευαισθητοποιείται. Το φλοιώδες οστό που υφίσταται επεξεργασία με τις σύγχρονες τεχνικές μεθόδους, σε γενικές γραμμές, περιέχει μικρή ποσότητα πρωτεΐνης και λίγα έως καθόλου ακέραια κύτταρα. Όταν αυτό το οστό εμφυτεύεται, η αρχική μη ειδική, επαγόμενη από το τραύμα, μετεγχειρητική φλεγμονή υποχωρεί μερικές ημέρες μετά τη χειρουργική επέμβαση. Τα μαζικά φλοιώδη αλλομοσχεύματα διαπερνούνται από αγγεία και αντικαθίστανται από οστό του ξενιστή αργά, επιφανειακά και σε περιορισμένο βαθμό [46]. Η έλλειψη αγγείωσης μπορεί να είναι η αιτία της αυξημένης επίπτωσης καταγμάτων, σε αυτά τα μοσχεύματα, η οποία αναφέρεται οτι κυμαίνεται από l6% έως 50% [7,46,105,142]. Όταν λήφθηκαν δείγματα βιοψιών από την περιοχή του κατάγματος, κατά το χρόνο της χειρουργικής αντιμετώπισής του, κατάγματος, σημειώθηκε έλλειψη επαναγγείωσης και επούλωσης μαλακών μορίων στο σημείο του κατάγματος [142]. Αυτά τα μαζικά μοσχεύματα, πιθανόν, υφίστανται μικροκακώσεις καταπόνησης καθώς με την πάροδο του χρόνου επισυμβαίνει κυκλική φόρτιση. Το νεκρωτικό οστό δεν μπορεί να ανακατασκευαστεί, ως απάντηση σε αυτή την κάκωση, η οποία οδηγεί, τελικά, σε ανεπάρκεια θεμέλιας ουσίας. Τα φλοιώδη αλλομοσχεύματα παραμένουν σημαντικά ασθενέστερα από οτι τα φλοιώδη για αρκετό χρονικό διάστημα μετά τη χειρουργική επέμβαση [19]. Δεδομένου αρκετού χρόνου και μιας σταθερής οστεοσύνθεσης, τα περισσότερα τμηματικά φλοιώδη αλλομοσχεύματα, τελικά προσομοιάζουν με αυτομοσχεύματα βιομηχανικά και δομικά, αν και σημαντικά περισσότερο μη αναδιαμορφωμένο νεκρωτικό οστό είναι παρόν στα αλλομοσχεύματα. Τα φλοιώδη μοσχεύματα, που αποδιατάσσονται με αλκυλιωτικούς παράγοντες ή με αποστείρωση σε κλίβανο, μπορούν να επαναγγειωθούν αργά, εάν επαναγγειωθούν. Έχουν υπάρξει διάφορες κλινικές αναφορές ευαισθητοποίησης 32

33 ληπτών προς ειδικά για το μόσχευμα αντιγόνα ιστοσυμβατότητας [49,103,104,139]. Μελέτες σε πειραματόζωα έχουν τεκμηριώσει μία συσχέτιση μεταξύ μιας ειδικής για το μόσχευμα ανοσοαπόκρισης και μιας μείωσης της επαναγγείωσης και της αναδιαμόρφωσης των φλοιωδών μοσχευμάτων [103,134,137,138]. Τα οστικά αλλομοσχεύματα μπορούν να επάγουν έκκριση ειδικών για το μόσχευμα αντισωμάτων, κάτι που τεκμηριώνεται από κλινικές μελέτες, όπως επίσης και πειραματοκά [42,89,126,134,135]. Επιπροσθέτως, έχουν τεκμηριωθεί κυτταρικά διαμεσολαβούμενες ανοσοαποκρίσεις, επιτελούμενες δια κυττάρων, ως απάντηση σε αλλογενές οστό [68,134,136]. Όλες αυτές οι μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει νωπό οστό ή οστό που έχει καταψυχθεί χωρίς πλήρη χειρουργικό και μηχανικό καθαρισμό. 4.2.4. Μαζικά Οστεοχόνδρινα Αλλομοσχεύματα Αυτά τα μοσχεύματα αποτελούνται από φλοιώδες οστό, από μεταφυσιακό σπογγώδες οστό και από αρθρικό χόνδρο. Όλα τα προηγούμενα σχόλια που αφορούν την ενσωμάτωση των κατεψυγμένων φλοιωδών αλλομοσχευμάτων, έχουν εφαρμογή και στα μαζικά οστεοχονδρικά μοσχεύματα. Το φλοιώδες οστό επαναγγειώνεται και αντικαθίστανται σε πολύ μικρή έκταση, όπως έχει περιγραφεί προηγουμένως. Μελέτες έδειξαν ότι μαλακά μόρια, όπως οι περιτονίες, οι σύνδεσμοι και οι τένοντες, συνδέθηκαν σταθερά με την επιφάνεια του αλλομοσχεύματος μέσω μιας οστικής συρραφής, που είχε αποτεθεί κατά μήκος της επιφάνειας του αλλομοσχεύματος [94]. Μία συνήθης επιπλοκή είναι η ψευδάρθρωση της επιφάνειας επαφής ξενιστή-μοσχεύματος. Η επίτευξη μιας σταθερής επιφάνειας επαφής ξενιστή-μοσχεύματος είναι ιδιαίτερα σημαντική. Μοναδικό σε αυτόν τον τύπο αλλομοσχεύματος είναι ολόκληρο το μεταφυσιακό, επιφυσιακό και αρθρικό χόνδρινο τμήμα του μοσχεύματος, το οποίο υποστηρίζει βάρος σχεδόν αμέσως και 33

34 μπορεί να προστατευθεί μόνο ελάχιστα με συσκευές εσωτερικής ή εξωτερικής οστεοσύνθεσης [94]. Αυτά τα μοσχεύματα αποθηκεύονται, γενικά, στους 80 C, μετά από επεξεργασία του χόνδρου με διμεθυλθειοξείδιο, προς κρυοσυντήρησή του. Μόνο τα επιφανειακά χονδροκύτταρα επιβιώνουν της κρυοσυντήρησης και της απόψυξης στον ακέραιο αρθρικό χόνδρο, ετσι ώστε η βιωσιμότητα του εμφυτευμένου χόνδρου είναι αρκετά περιορισμένη [109]. Ιστολογική μελέτη τόσο σε πειραματικά όσο και σε κλινικά μοντέλα κρυοσυντηρημένων οστεοχονδρικών αλλομοσχευμάτων, δείχνει ότι κανένα χονδροκύτταρο του μοσχέυματος δεν επιβιώνει [134]. Ο νεκρωτικός χόνδρος λειτουργεί καλά για περίπου 5 έτη και καθώς εκφυλίζεται, καλύπτεται από μία εσχάρα ινοαγγειακού ιστού αποκατάστασης. Η καλή ανατομική εφαρμογή του μοσχεύματος και η ικανοποιητική σταθερότητα της άρθρωσης, μέσω επαρκούς αποκατάστασης των μαλακών μορίων, συσχετίστηκαν με τη διατήρηση της αρχιτεκτονικής του νεκρωτικού αρθρικού χόνδρου. Η ακτινογραφική εικόνα ήταν η ίδια είτε υπήρχε νεκρωτικός αρθρικός χόνδρος είτε ινοαγγειακή εσχάρα. Όταν τα μαζικά οστεοχόνδρινα μοσχεύματα μελετήθηκαν σε ένα μοντέλο σκύλων, 11 μήνες μετά από τη χειρουργική επέμβαση, οι υποχόνδριες δοκίδες των νωπών αυτομοσχευμάτων είχαν επαναγγειωθεί, είχαν καλά αναδιαμορφωθεί και προσομοίαζαν, ψευδώς, με χειρουργημένα οστά. Οι υποχόνδριες δοκίδες όλων των αλλομοσχευμάτων (τόσο MHC συμβατών και μη συμβατών, όσο και νωπών και κρυοσυντηρημένων) παχύνθηκαν, ως αποτέλεσμα του σχηματισμού νέου οστού, που διαμορφώθηκε εν μέρει στις επιφάνειές τους. Ινώδης συνδετικός ιστός γέμισε τους χώρους μεταξύ των δοκίδων. Σε μερικά αλλομοσχεύματα, η εστιακή οστική απορρόφηση οδήγησε σε διαταραχή της αρχιτεκτονικής του οστού και ακόμη σε κατάγματα της υποχόνδριας πλάκας [134]. Αυτά τα ευρήματα είναι παρόμοια με εκείνα που αναφέρονται από μία κλινική μελέτη οστεοχόνδρινων αλλομοσχευμάτων. Σε μερικά από εκείνα τα μοσχεύματα, η υποχόνδρια πλάκα και οι παρακείμενες δοκίδες παρέμειναν νεκρωτικές και δεν ανακατασκευάστηκαν. Σε άλλα μοσχεύματα, η επαναγγείωση και επαναρρόφηση των δοκίδων είχαν λάβει χώρα κάτω από την αρθρική επιφάνεια, με συνέπεια μείζονες αρχιτεκτονικές αλλαγές. Εκφυλιστικές 34

35 περιαρθρικές αλλοιώσεις και αρθρική αστάθεια μπορούν να αποτελέσουν όψιμες επιπλοκές αυτής χειρουργικής επέμβασης. 4.2.5. Αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία Εκτός των παραδοσιακών, έχουν αναπτυχθεί και έχουν εισαχθεί στην αγορά, και άλλα οστικά αλλομοσχεύματα Η εκχύλιση του οστού με οξύ αφαιρεί την ανόργανη φάση του οστού, καταλείποντας κολλαγόνο, αυξητικούς παράγοντες και μη κολλαγονικές πρωτεΐνες. Αυτή η αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία (DBM Demineralized Bone Matrix) διαθέτει οστεοεπαγωγές και οστεοκαθοδηγητικές ιδιότητες, λόγω του ότι διατηρεί την ενεργότητα των αυξητικών παραγόντων και έχει χρησιμοποιηθεί για την προαγωγή της οστικής αναγέννησης σε καλά υποστηριζόμενα σκελετικά ελλείμματα. Επαναγγειώνεται ταχέως, δεν προσφέρει δομική στήριξη, αλλά εξυπηρετεί καλά την πλήρωση οστικών ελλειμμάτων [30]. Ωστόσο, η ποσότητα των ενεργοποιημένων ενεργότητας αυξητικών παραγόντων στα αφαλατωμένα μοσχεύματα είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή που χρησιμοποιείται στις μελέτες ανασυνδυασμένων αυξητικών παραγόντων. Αυτό το γεγονός οφείλεται στις τεχνικές παρασκευής και αποστείρωσής τους [7]. Ορισμένα παρασκευάσματα DBM επεξεργάζονται με τη χρήση μιας τεχνικής που δεν εκθέτει τον ιστό στο οξείδιο του αιθυλενίου και στην ακτινοβολία γάμμα και αυτή η μέθοδος, πιθανόν προστατεύει, εν μέρει, την ενεργότητα των ενδογενών αυξητικών παραγόντων. Το κολλαγόνο εντός της DBM αποτελεί άριστη οστεοεπαγωγό θεμέλια ουσία. Διάφορες από τις άλλες κολλαγονικές πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένων της οστεοκαλσίνης και της οστεοποντίνης, μπορεί να αποτελούν κρίσιμες σηματοδοτικές πρωτεΐνες κατά τη διάρκεια της οστικής αναγέννησης [30]. Η αφαλατωμένη οστική θεμέλια ουσία επειδή είναι ετερόλογο υλικό, υπάρχει η πιθανότητα να μεταδώσει τον HIV. Παρ όλα αυτά, η διαδικασία αφαλάτωσης φαίνεται να εξαλείφει και να αδρανοποιεί τον ιό, οπότε, ακόμα και αν κάποιος μολυσμένος ιστός διέφευγε της ενδελεχούς εξέτασης ρουτίνας στο δότη, ο κίνδυνος μετάδοσης θα ήταν πολύ μικρός [30]. 35