Rigenerazione ossea

Cosa è la rigenerazione ossea?

La rigenerazione ossea è un processo fisiologico complesso e ben orchestrato della formazione dell'osso, che può essere vista durante la normale guarigione di una frattura e continuare nel rimodellamento durante la vita adulta. Tuttavia, esistono complesse condizioni cliniche in cui è necessaria la rigenerazione ossea in grande quantità, come per la ricostruzione scheletrica di grossi difetti ossei creati da traumi, infezioni, resezione tumorale e anomalie scheletriche o casi in cui il processo rigenerativo è compromesso, compresa l’osteoporosi. Attualmente, c'è una pletora di diverse strategie per aumentare il processo di rigenerazione ossea danneggiato o insufficiente, incluso l'innesto osseo autologo, l'innesto vascolarizzato della fibula, l'impianto di allotrapianto.

L'osso possiede la capacità intrinseca di rigenerazione come parte del processo di riparazione in risposta a lesioni, come anche durante lo sviluppo scheletrico o il rimodellamento continuo durante la vita adulta. La rigenerazione ossea è costituita da una serie ben organizzata di eventi biologici di induzione e conduzione di ossa che coinvolgono numerosi tipi di cellule e percorsi molecolari-segnalatori intracellulari ed extracellulari, con una sequenza temporale e spaziale definibile, al fine di ottimizzare la riparazione scheletrica e ripristinare la funzione scheletrica. 

Nel quadro clinico, la forma più comune di rigenerazione ossea è la guarigione della frattura, durante la quale viene ricapitolata la via della normale scheletogenesi fetale, compresa l'ossificazione intramembrana e endocondrale. A differenza di altri tessuti, la maggior parte delle lesioni ossee guariscono senza la formazione di tessuti cicatriziali e l'osso viene rigenerato con le sue proprietà preesistenti in gran parte restaurate e con l'osso appena costituito indistinguibile dall'osso adiacente.

Tuttavia, ci sono casi di guarigione di fratture in cui la rigenerazione ossea è compromessa, con, ad esempio, fino al 13% delle fratture che si verificano nella tibia associate all'unione ritardata. Inoltre, esistono altre condizioni in chirurgia ortopedica e chirurgia orale e maxillofacciale in cui è necessaria la rigenerazione ossea in grande quantità (al di là del normale potenziale di auto-guarigione), come per la ricostruzione scheletrica di grandi difetti ossee creati da trauma, infezione, la resezione tumorale e le anomalie scheletriche o i casi in cui il processo rigenerativo è compromesso, comprese la necrosi avascolare e l'osteoporosi.

Quali sono gli attuali approcci clinici per migliorare la rigenerazione ossea?

Per tutti i casi sopra menzionati, in cui il normale processo di rigenerazione ossea è compromesso o semplicemente insufficiente, attualmente, esistono diversi metodi di trattamento, che possono essere utilizzati da soli o in combinazione, per la valorizzazione o la gestione di queste complesse situazioni cliniche. 

Gli approcci standard utilizzati nella pratica clinica per stimolare o aumentare la rigenerazione includono l'osteogenesi della distrazione e l'uso di una serie di diversi metodi di innesto osseo, quali innesti ossei autologhi, allotrapianto e innesto osseo sostitutivo.

Un metodo alternativo per la rigenerazione dell'osso e la ricostruzione dei difetti delle ossa lunghe è una procedura a due stadi, nota come tecnica di Masquelet. Si basa sul concetto di una membrana "biologica", che viene indotta dopo l'applicazione di un distanziatore di cemento nella prima fase e funge da "camera" per l'inserimento di allotrapianto non vascolarizzato nella seconda fase. Esistono anche metodi non invasivi di stimolazione biofisica, quali ultrasuoni a bassa intensità e campi elettromagnetici pulsati, utilizzati come additivi per migliorare la rigenerazione ossea.

Durante l'osteogenesi della distrazione, la rigenerazione viene indotta tra le superfici ossee gradualmente distrutte. Attualmente, vengono utilizzati diversi metodi per trattare le discrepanze e le deformità della lunghezza degli arti, compresi i fissatori esterni e la tecnica di Ilizarov o dispositivi di allungamento intramidollare. Tuttavia, questi metodi sono tecnicamente impegnativi e presentano diversi svantaggi, comprese le complicazioni associate, l'esigenza di un lungo trattamento sia per la distrazione che per il periodo di consolidamento e gli effetti sulla psicologia del paziente..

Cos’è l’innesto osseo?

L'innesto osseo è una procedura chirurgica comunemente eseguita per aumentare la rigenerazione ossea in una varietà di procedure ortopediche e maxillofacciali, con l'osso autologo, in quanto combina tutte le proprietà richieste in un materiale innesto osseo: osteoinduzione, osteogenesi e osteoconduzione. 

Una varietà di siti possono essere utilizzati per la raccolta di frammenti ossei, con le creste iliache anteriori e posteriori del bacino che sono i siti donatori comunemente utilizzati. 

Un'alternativa è l'innesto osseo allogenico, ottenuto da cadaveri umani o donatori viventi, che supera i problemi associati alla raccolta e alla quantità di materiale di innesto. L'osso allogenico è disponibile in molti preparati, tra cui la matrice ossea demineralizzata, i trucioli morcellizzati, gli innesti corticali, i segmenti osteocondrali, a seconda dei requisiti del sito destinatario. Le loro proprietà biologiche variano, ma nel complesso possiedono ridotte proprietà osteoinduttive e nessuna componente cellulare, perché gli innesti donatori vengono devitalizzati mediante irradiazione o liofilizzazione.

Quali sono le limitazioni delle strategie attuali per migliorare la rigenerazione dell'osso?

La maggior parte delle strategie attuali per la rigenerazione ossea presenta risultati relativamente soddisfacenti. Tuttavia, ci sono degli inconvenienti e limitazioni associati all'uso e alla disponibilità, e anche a rapporti controversi sulla loro efficacia e redditività. Inoltre, al momento non esistono sostituti di osso eterologo o sintetico che dispongano di proprietà superiori o addirittura delle stesse proprietà biologiche o meccaniche rispetto all'osso.

Pertanto, esiste una necessità di sviluppare nuovi trattamenti come alternative o complementi ai metodi standard utilizzati per la rigenerazione ossea, al fine di superare queste limitazioni. 

In cosa consiste la terapia genetica?

Un altro metodo promettente è l'applicazione della terapia genica. Ciò comporta il trasferimento di materiale genetico nel genoma della cellula bersaglio. Il trasferimento di geni può essere eseguito sia mediante una strategia di trasferimento di gene in vivo o ex vivo. Con il metodo in vivo, tecnicamente semplice, il materiale genetico viene trasferito direttamente nell'ospitante; tuttavia, ci sono preoccupazioni di sicurezza con questo approccio.

La tecnica indiretta ex vivo richiede la raccolta di cellule mediante raccolta dei tessuti e la loro modificazione genetica in vitro prima del trasferimento. Anche se tecnicamente più esigente, è un metodo più sicuro, che consente di testare le cellule per qualsiasi comportamento anomalo prima della reimplantazione e la selezione di coloro che hanno la più alta espressione genica.