Repararea Insermului osos - Știință pentru sănătate
Subtitlu
Bioinginerie pentru salvarea scheletului nostru
În timp ce transplanturile de țesut osos sunt acum frecvente pentru repararea osului după fracturi sau alte leziuni, această strategie are limitări. Acesta este motivul pentru care cercetătorii încearcă să producă fragmente osoase sintetice sau hibride (inclusiv celule stem). Aceasta implică dezvoltarea de biomateriale care sunt atât flexibile, cât și rezistente, dar și poroase, astfel încât să poată fi colonizate de celule. Pentru a obține „piese” personalizate, imprimarea 3D este de mare ajutor.
Timp de citit
15 minute
Ultima actualizare
11.01.16
Fișier produs în colaborare cu Hervé Petite, Laboratorul de bioinginerie și biomecanică osteoarticulară (UMR 7052 - CNRS/Université Paris-Diderot) - noiembrie 2016.
Înțelegeți problema
Osul, un țesut în continuă schimbare
Osul este supus continuu unui proces de reînnoire și reparare: capitalul nostru osos se adaptează astfel la stresurile biomecanice ale existenței noastre, înlocuind țesutul vechi cu țesutul nou.
Cum functioneazã? Oasele sunt formate din celule, osteocite, înconjurat de o matrice extracelulară mineralizată. Această matrice este reînnoită datorită echilibrului dintre acțiunea a două tipuri de celule: osteoblaste și osteoclaste. osteoblaste sintetizează matricea osoasă, în timp ce osteoclaste elimina tesutul osos imbatranit sub efectul diferitilor hormoni si al stresului mecanic.
Acest proces conferă osului proprietăți uimitoare de auto-vindecare, făcându-l capabil să se regenereze dacă este deteriorat. Astfel, după o fractură, realinierea și reținerea membrului sunt în general suficiente pentru vindecare: prin generarea de țesut nou, procesul deosteogeneza umple deficitul datorat fracturii, restabilind eficiența funcțională a osului.
Când osul nu reușește să se regenereze singur
Cu toate acestea, în unele cazuri, acest proces natural de auto-vindecare este insuficient: aproximativ una din zece probleme mecanice sau biologice împiedică auto-vindecarea unei fracturi. În plus, anumite patologii (cum ar fi pseudo-artrozele) sau intervențiile chirurgicale (îndepărtarea tumorilor, chisturilor, focarelor infecțioase) pot duce la pierderi semnificative de substanță osoasă pe care osteogeneza nu le va fi suficientă pentru a le remedia. Reconstrucția osului trebuie apoi asistată.
Acesta este întregul punct al bioinginerie osoasă. De asemenea, uneori vorbim despre bio-ortopedie, disciplină prin care cercetătorii, medicii și specialiștii în materiale își propun să reconstruiască țesutul scheletic funcțional, cu bune proprietăți biologice și mecanice.
Altoirea oaselor și limitele sale
Autogrefă
Prima soluție luată în considerare pentru repararea unui os este grefarea unei fracțiuni osoase luate din alte părți ale corpului pacientului. Aceasta se numește os autogrefă. Locul ales pentru recolta grefei este adesea creasta iliacă (marginea superioară a osului pelvian). Partea spongioasă, corticală sau corticospongă a osului este îndepărtată, în funcție de beneficiul scontat. Osul cortical este mai dens, mai puternic și mai puțin fragil decât osul spongios; acesta din urmă reprezintă totuși un rezervor de celule stem, capabil, odată transplantat, să producă țesut osos.
Transplantul autolog nu produce un răspuns imun defensiv, deoarece țesutul provine de la pacient. Cu toate acestea, duce la o moarte celulară semnificativă în țesutul transplantat. Capacitatea grefei de a produce noi celule osoase poate compensa această pierdere, dar depinde în special de vascularizația grefei. Acesta din urmă este într-adevăr esențial pentru reconstrucția osului: vasele furnizează energia și substanțele nutritive necesare proliferării celulare. În plus, autogreva presupune două operații (îndepărtarea apoi transplantul) care poate provoca complicații (durere, abces, nevralgie). Dimensiunea grefei necesar pentru umplere este o altă limitare importantă.
Transplantul cu donator
Când grefa osoasă provine de la un donator, se numește alogrefă . Băncile osoase utilizate pentru această abordare terapeutică sunt în esență alcătuite din probe prelevate în timpul montării protezelor de șold. Țesutul prelevat în timpul acestei operații (capul femurului) este supus diferitelor tratamente pentru eliminarea celulelor stem osoase, cartilajului, vasculare și sanguine cu un potențial ridicat de respingere imună. Păstrăm doar cadrul mineral, depozitat la o temperatură foarte scăzută, pentru viitoarele transplanturi la pacienți.
Cu toate acestea, alogrefa nu induce formarea osoasă: servește cel mult ca un ghid pe care osul va putea crește din nou. Dar această recolonizare este în general foarte limitată. De asemenea, cercetarea lucrează pentru a produce înlocuitori osoși cu proprietăți similare, dar și capabili să formeze țesut osos nou.