© Borgis - Postępy Nauk Medycznych 2/2010, s. 153-157
Piotr Chomicki-Bindas, Piotr Zakrzewski, *Stanisław Pomianowski
Koncentraty płytkowe zawierające czynniki wzrostu, jako nowa, obiecująca technika poprawy gojenia kości i tkanek miękkich w chirurgii ortopedycznej – wprowadzenie do zagadnienia
Platelet concentrates, as new and promising agent in the orthopedic surgery – an introduction
Klinika Chirurgii Urazowej Narządu Ruchu i Ortopedii Centrum Medycznego Kształcenia Podyplomowego, Samodzielny Publiczny Szpital Kliniczny im. Prof. Adama Grucy w Otwocku
Kierownik Kliniki: prof. dr hab. med. Stanisław Pomianowski
Streszczenie
Gojenie tkanek jest złożonym procesem, w którym zachodzą skomplikowane interakcje pomiędzy komórkami obecnymi w miejscu uszkodzenia. W procesach tych, istotnym mediatorem są substancje przekaźnikowe określane jako czynniki wzrostu. Coraz częściej używanym źródłem czynników wzrostu, również w chirurgii ortopedycznej i urazowej, są koncentraty krwinek płytkowych, uzyskiwane w drodze odwirowywania pełnej krwi pacjenta, zawierające podwyższone poziomy czynników wzrostu, m.in. PDGF i TGFβ. Dostępne na rynku gotowe zestawy sterylnych pojemników i odpowiednie wirówki pozwalają na łatwe i szybkie uzyskanie koncentratu płytkowego nawet w warunkach ambulatoryjnych. Istotne jest poznanie kryteriów, pozwalających na ocenę wartości uzyskiwanych koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu. Wskazania do ich stosowania w ortopedii początkowo obejmowały głównie zaburzenia zrostu kostnego. Obecnie dysponujemy już danymi klinicznymi, dotyczącymi stosowania koncentratów krwinek płytkowych w złamaniach, stawach rzekomych, rekonstrukcjach kostnych, protezoplastykach stawów, dysplazji włóknistej, zapaleniach kości, a także artrodezach zagrożonych zaburzeniami gojenia. Ostatnie lata przyniosły również zastosowanie koncentratów krwinek płytkowych w urazach sportowych i chirurgii tkanek miękkich, od rekonstrukcji więzadła krzyżowego przedniego, poprzez chirurgię łąkotek, naprawę chrząstki stawowej, do leczenia urazów mięśni i ścięgien. Celem artykułu jest przybliżenie czytelnikowi aktualnych wskazań i możliwych zastosowań koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu w praktyce ortopedycznej, a także pokazanie kryteriów, pozwalających porównać dostępne na rynku systemy ich pozyskiwania.
Summary
Tissue healing is a complex process, involving numerous interactions between cells, that are mediated by signal molecules, including growth factors. The commonly used source of growth factors in orthopedics and trauma surgery are platelet concentrates, also calle platlet rich plasma (PRP). It is obtained by centrifugation of patient's whole blood, and contains increased levels of growth factors such as PDGF, TGFβ and other. Commercially available sets of separators allow for easy and fast application of platelet concentrates, even in outpatients departments. It is important know what criteria characterize obtained platelet concentrates and influence its efficacy in clinical use. The indications of use of growth factors in orthopedics started with treatment of impaired bone healing. Nowadays clinical data are available documenting successful use of PRP in pseudarthrosis, bony reconstructions, dysplasia fibrosa, joint replacement surgery, ostitis, arthrodesis. Recent year brought up data about use of growth factors from platelet concentrates in sport injuries and soft tissues surgery as anterior cruciate ligament reconstruction, meniscal surgery, cartilage repair, treatment of muscle and tendon injuries. The goal of this article is to give a review of contemporary indications and possible ways of administration of PRP, as well as to show criteria that allow to compare commercially available systems of platelet concentrates.
Wstęp
Gojenie tkanek jest złożonym procesem, w którym zachodzą skomplikowane interakcje pomiędzy, m.in. komórkami tkanki łącznej, komórkami nabłonkowymi, komórkami układu odpornościowego i elementami morfotycznymi krwi. Początek gojenia ma najczęściej miejsce w skrzepie, który tworzy się w miejscu uszkodzenia zarówno tkanek miękkich, jak i kości. Stąd od ponad 2. dekad narasta zainteresowanie krwią jako źródłem substancji, mogących potencjalnie przyspieszyć procesy gojenia. Liczne badania dotyczą czynników wzrostu i ich wpływu na zachowanie różnych linii komórkowych. W centrum zainteresowania pozostają płytki krwi, najmniejsze, pozbawione jądra komórkowego elementy morfotyczne krwi, o średnicy 2-4 ?m. Powstają w szpiku kostnym z rozpadu megakariocytów. W warunkach prawidłowych ich liczba w krwi obwodowej wynosi 150 000 do 300 000/mm3. Błona komórkowa płytek zawiera receptory powierzchniowe o budowie glikoprotein, które po wzbudzeniu powodują odpowiedź biologiczną płytek. Aktywacji ulega cytoszkielet płytek zbudowany m.in. z włókien aktynowych i miozynowych, dochodzi do zmiany kształtu płytek, centralizacji organelli, powstania pseudopodiów, biorących udział w agregacji, a także uwolnienia zawartych w ziarnistościach alfa czynników wzrostu. Same ziarnistości alfa powstają w procesie dojrzewania megakariocytów, zawierają ponad 30 znanych aktywnych biologicznie substancji. Wiele spośród tych substancji odgrywa podstawową rolę w procesie krzepnięcia, jak i gojenia tkanek, tak więc proces krzepnięcia można uznać za pierwszy etap gojenia każdej uszkodzonej tkanki.
Czynniki wzrostu pełnią rolę substancji przekaźnikowych w większości procesów, zachodzących w tkankach, w szczególności w procesie gojenia, gdzie odpowiadają za procesy proliferacji, różnicowania, chemotaksji czy morfogenezy tkanek. Działają w mechanizmie autokrynnym, parakrynnym i endokrynnym. Po uwolnieniu z miejsc, gdzie są zgromadzone, np. ziarnistości alfa płytek krwi, łączą się z receptorami powierzchniowymi na komórkach docelowych, uruchamiając układy przekaźnikowe, transkrypcję mRNA, sekrecję odpowiednich białek, itd. Wszystkie te procesy są regulowane zwrotnie przez zarówno molekuły adhezyjne, jak i inne czynniki wzrostu.
Łatwo dostępnym źródłem czynników wzrostu jest osocze bogatopłytkowe (PRP, Platelet Rich Plasma). Uzyskiwany w drodze odwirowywania pełnej krwi pacjenta koncentrat krwinek płytkowych krwi zawiera podwyższone stężenia czynników wzrostu, m.in. PDGF i TGFβ, które są zawarte głównie w ziarnistościach alfa płytek krwi.
Sama definicja osocza bogatopłytkowego jest nadal przedmiotem sporów. Podana przez Marx'a w 2001 roku (1) mówi o liczbie 1mln płytek w 1 mikrolitrze, czyli koncentracji 4-5x więcej niż w krwi pełnej. Jak podaje autor jest to definicja robocza, wynikająca z udowodnionych efektów klinicznych przy tych stężeniach. Z kolei Anitua (2) pisze o liczbie powyżej 300 tys. płytek w mikrolitrze, dodatkowo podając korzystne wyniki kliniczne zastosowania takich preparatów w innych swoich pracach. Preparat uzyskiwany swoją metodą nazwał osoczem bogatym w czynniki wzrostu (PRGF – Plasma Rich in Groth Factors). Inni autorzy stosowali preparaty o liczbie płytek w mikrolitrze, nawet 14-krotnie przekraczającej ich liczbę w krwi pełnej (3).
Celem artykułu jest przybliżenie czytelnikowi aktualnych wskazań i możliwych zastosowań koncentratów krwinek płytkowych zawierających czynniki wzrostu w praktyce ortopedycznej.
Pozyskiwanie koncentratów krwinek płytkowych
Koncentraty krwinek płytkowych zawierające czynniki wzrostu uzyskuje się w drodze wirowania krwi pełnej, używając do tego celu odpowiednich probówek i wirówek. Dostępne są obecnie gotowe zestawy sterylnych pojemników, pochodzących od różnych producentów, pozwalają na łatwe i szybkie uzyskanie koncentratu krwinek płytkowych, nawet w warunkach ambulatoryjnych. Proces pozyskiwania opiera się na wirowaniu z różną prędkością (zalecaną przez każdego producenta), pobranej na antykoagulant krwi pełnej, w wyniku którego dochodzi do jej rozdzielenia na krwinki czerwone, osocze bogatopłytkowe i osocze ubogopłytkowe. Oddzielenie od siebie poszczególnych frakcji zachodzi automatycznie dzięki specjalnym zawartym w pojemnikach przegrodom, albo jest wykonywane ręcznie.
Różne czasy i prędkości wirowania zalecane przez producentów zestawów wpływają na skład koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu. Podstawowym parametrem, na który należy zwrócić uwagę jest procent odzysku płytek, czyli liczba płytek pozostałych po oddzieleniu pozostałych frakcji z odwirowanej krwi, w porównaniu do liczby zawartej w pobranej od pacjenta objętości krwi pełnej. Świadczy ona o skuteczności danego systemu w odseparowywaniu płytek. Drugim istotnym parametrem jest zagęszczenie płytek, mówiące o ilości osocza, w którym pozyskane płytki są zawieszone. Jest to istotne, gdyż decyduje o uzyskiwanej w danej metodzie objętości produktu i pozwala na wybranie najlepszej metody dla aktualnych potrzeb klinicznych.
Producenci najczęściej podają również stężenia poszczególnych czynników wzrostu w uzyskiwanych koncentratach krwinek płytkowych. O ile procent odzyskiwanych płytek i ich zagęszczenie można łatwo monitorować w warunkach klinicznych, o tyle stężenia czynników wzrostu wymagają specjalistycznych oznaczeń i możliwości ich sprawdzenia nie są najczęściej dostępne w praktyce lekarza klinicysty.
Komercyjne systemy pozwalają na uzyskiwanie koncentratów krwinek płytkowych zawierających 11-krotnie większą liczbę płytek w mikrolitrze niż krew pełna (4), uzyskiwane objętości najczęściej nie przekraczają kilku mililitrów. Z powyższych wynikają stężenia poszczególnych czynników wzrostu w uzyskiwanym produkcie. Uważa się, że skuteczność koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu zależy od liczby płytek i stężeń czynników wzrostu (5), ale brak danych określających optymalne stężenia dla uzyskania efektu in vivo u ludzi, dlatego też nie ma jasnych przesłanek do wyboru konkretnej metody. Dodatkowo nie do końca poznana jest rola białek osoczowych w uzyskaniu końcowego wyniku klinicznego, mogą one być odpowiedzialne za korzystne efekty kliniczne już przy niższych koncentracjach płytek.
Ciekawym zagadnieniem jest liczba krwinek białych w uzyskiwanym koncentracie krwinek płytkowych zawierającym czynniki wzrostu. Poszczególne produkty często znamiennie różnią się pod tym względem, lecz wpływ leukocytów na działanie czynników wzrostu pozostaje niejasny. Zwolennicy ich obecności podkreślają możliwość stosowania w stanach zapalnych, z kolei oponenci podkreślają destrukcyjną rolę enzymów litycznych z krwinek białych.
Zastosowania kliniczne
Koncentraty krwinek płytkowych zawierające czynniki wzrostu są aplikowane w praktyce klinicznej w rozmaity sposób. Najczęściej stosowaną formą podania jest skrzep, powstały z koncentratu płytek po dodaniu trombiny i jonów wapnia. Jego zaletą jest łatwa miejscowa aplikacja i utrzymywanie się w miejscu podania. Inną metodą jest połączenie koncentratu krwinek płytkowych z własnymi lub allogenicznymi przeszczepami kostnymi czy też z komórkami szpiku. Metody te wymagają sterylnych warunków sali operacyjnej. W praktyce ambulatoryjnej koncentraty krwinek płytkowych są podawane w postaci płynnej, drogą wstrzyknięcia w pożądane miejsce, np. pod kontrolą obrazu USG lub RTG.
Początki zastosowań klinicznych koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu dotyczyły głównie chirurgii szczękowo-twarzowej. Udowodniono ich skuteczność w regeneracji kostnej przy stosowaniu implantów zębowych (6). Stąd pojawiło się zainteresowanie ich stosowaniem w chirurgii ortopedycznej (7).
Poprawa zrostu kostnego i wpływ na regenerację kostną po zastosowaniu koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu skłania do poszukiwania innych miejsc zastosowania niż chirurgia szczękowo-twarzowa. Franchini i wsp. stosował koncentrat krwinek płytkowych w złamaniach, stawach rzekomych, rekonstrukcjach kostnych przy protezoplastykach stawów biodrowych, a także w dysplazji włóknistej i zapaleniu kości (3). Bibbo i wsp. stosował z dobrym efektem koncentrat ten u pacjentów z grup ryzyka poddawanych artrodezie stawu skokowego (8), otwierając w ten sposób nowe pole dla ich zastosowań. Również polskie doświadczenia kliniczne prezentowane podczas wystąpień kongresowych pokazują skuteczność koncentratów krwinek płytkowych, zawierających czynniki wzrostu w regeneracji kostnej.
Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.
Mam kod dostępu
- Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu albo wszystkich artykułów (w zależności od wybranej opcji), należy wprowadzić kod.
- Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.
- Aby kupić kod proszę skorzystać z jednej z poniższych opcji.
Opcja #1
29 zł
Wybieram
- dostęp do tego artykułu
- dostęp na 7 dni
uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony
Opcja #2
69 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 30 dni
- najpopularniejsza opcja
Opcja #3
129 zł
Wybieram
- dostęp do tego i pozostałych ponad 7000 artykułów
- dostęp na 90 dni
- oszczędzasz 78 zł
Piśmiennictwo
1. Marx, Robert E, Platelet-Rich Plasma (PRP): What Is PRP and What Is Not PRP? Implant Dentistry 2001; 10 (4): 225-230.
2. Anitua E, Andia I, Ardanza B et al.: Autologous platelets as a source of proteins for healing and tissue regeneration. Thromb Haemost 2004; 91: 4-15.
3. Franchini M, Dupplicato P, Ferro I et al.: Efficacy of platelet gel in reconstructive bone surgery. Orthopedics 2005; 28 (2): 161-163.
4. Appel TR, Pötzsch B, Müller J et al.: Comparison of three different preparations of platelet concentrates for growth factor enrichment. Clin Oral Impl Res 2002; 13: 522-528.
5. Kawasumi M, Kitoh H, Siwicka KA et al.: The effect of the platelet concentration in platelet-rich plasma gel on the regeneration of bone. J Bone Joint Surg 2008; 90: 966-972.
6. Anitua E: Plasma rich in growth factors: preliminary results of use in the preparation of future sites for implants. Int J Oral Maxillofac Implants 1999; 14: 529-535.
7. Alsousou J, Thompson M, Hulley P et al.: The biology of platelet-rich plasma and its application in trauma and orthopaedic surgery. J Bone Joint Surg (Br) 2009; 91-B: 987-996.
8. Bibbo C, Bono CM, Lin SS: Union rates using autologous platelet concentrate alone and with bone graft in high-risk foot and ankle surgery patients. J Surg Orthop Adv 2005; 14(1): 17-22.
9. Sánchez M, Azofra J, Aizpurua B et al.: Aplicacion de plasma autologo rico en factores de crecimiento en cirugia artroscopica. Cuadernos de artroscopia 2003; 10 (19): 12-19.
10. Ventura A, Terzaghi E, Borgo C et al.: Use of growth factors in ACL surgery: preliminary study. J Orthopaed Traumatol 2005; 6:76-79.
11. Sánchez M, Azofra J, Anitua E et al.: Plasma rich in growth factors to treat an articular cartilage avulsion: a case report. Med Sci Sports Exerc 2003; 35 (10): 1648-52.
12. Molloy T, Wang Y, Murrel G: The roles of growth factors in tendon and ligament healing. Sports Med 2003; 33 (5): 381-394.
13. Anitua E, Andi J, Sánchez M et al.: Autologous prepariations rich in growth factors promote proliferation and induce VEGF and HGF production by human tendon cells in culture. J Ortop Res 2005; 23: 281-286.
14. Edwards S, Calandruccio J: Autologous blood injections for refractory lateral epicondylitis. J Hand Surg 2003; 28A: 272-278.
15. Yamada Y, Ueda M, Naiki T et al.: Autogenous injectable bone for regeneration with mesenchymal stem cells and platelet-rich plasma: tissue-engineered bone regeneration. Tissue Engineering 2004; 10 (5/6): 955-964.
16. Gobbi A, Bathan L,Biological approaches for cartilage repair. J Knee Surg. 2009; 22:36-44
17. Whitlow J, Shackelford A, Sievert A et al.: Barriers to the acceptance and use of autologous platelet gel. Perfusion 2008; 23, 283-289.
