Un equipo de investigadores y clínicos chinos han tratado con éxito lesiones de tendón y hueso, aplicando biocerámicas inorgánicas para conseguir la inmunomodulación y la regeneración integrada.
El equipo que ha dirigido el profesor Wu Chengtie, de la Academia de Ciencias de China y del Instituto de Cerámica de Shanghai, ha desarrollado andamios multicelulares, basados en biocerámicas inorgánicas, para conseguir la inmunomodulación y la regeneración integrada en lesiones óseas, que ocurren en la conexión entre el tendón y el hueso. El estudio experimental aparece en Science Advances.
Es bien sabido que el entorno inmunológico suele determinar el resultado de la reparación del daño tisular. Para estos investigadores, “una respuesta inflamatoria apropiada facilita el inicio de la reparación del tejido, mientras que la inflamación excesiva puede, a su vez, impedir la progresión de su reparación y estimular el desarrollo de fibrosis patológica/estructuras cicatriciales en el sitio de la lesión, privando así al biomaterial de su función prevista”.
A tenor de lo expuesto y además de la capacidad de inducir la regeneración de múltiples tejidos, los andamios ideales de ingeniería de tejido tendón a hueso deben tener en cuenta -siempre según estos investigadores- las funciones inmunomoduladoras del microentorno biológico 3D.
La restricción de la actividad motora debido a la pérdida de la estructura natural es una causa importante de disminución de la calidad de vida en pacientes que sufren lesiones tendón-hueso. Los biomateriales convencionales para el tratamiento de estas lesiones se centran en mejorar la capacidad regenerativa de los tejidos tendinosos u óseos, para promover la restauración de la estructura natural.
Sin embargo, debido al descuido del entorno inmunológico en esa conexión y la falta de función regenerativa de múltiples tejidos, todavía es difícil lograr resultados satisfactorios, como reconocen los investigadores.
Andamio multicelular
Para contrarrestar este problema, este equipo combinó nanopartículas de silicato de manganeso (MS) con células relacionadas con tendones/huesos, para construir un andamio multicelular inmunomodulador utilizando una distribución celular en capas, con el fin de lograr una regeneración integrada de tendón a hueso.
Según los investigadores, “la integración de la distribución de células biomiméticas y las nanopartículas de silicato de manganeso permitió que los andamios multicelulares indujeran simultáneamente la diferenciación de las células madre/progenitoras del tendón en las capas superiores y la diferenciación osteogénica de las células madre mesenquimales de la médula ósea en las capas inferiores”.
Además, el papel de los procesos inmunomoduladores en la diferenciación específica de andamios lo confirmaron mediante la implantación de andamios multicelulares de nanopartículas de MS en un modelo de ratón sin macrófagos.
Este estudio demuestra que estos andamios multicelulares basados en biomateriales inorgánicos ofrecen un nuevo concepto para lograr la inmunomodulación y la regeneración integrada de las conexiones tendón-hueso y otros tejidos blandos/duros.
En este estudio se ofrece una serie de detalles que, para los no especialistas en la materia, facilitan su comprensión. Así, la conexión tendón-hueso es donde el tendón se inserta en el hueso. Está compuesto por tendón, fibrocartílago y hueso, y existen transiciones graduales y continuas entre estos tejidos adyacentes.
Estas conexiones con estructuras únicas permiten un alivio eficiente de las concentraciones de tensión. Cuando se produce una lesión, debido a la fisiología compleja y la escasa capacidad regenerativa, los tratamientos quirúrgicos clínicos tienden a formar tejidos cicatriciales en lugar de conexiones naturales, lo que genera una alta probabilidad de volver a lesionarse.
En el campo de la reparación de lesiones tendón-hueso, los biomateriales convencionales tienen una única actividad biológica, que sólo puede promover la osteointegración o la maduración del tendón.
Lesiones tendón – hueso
Recientemente -se dice en este trabajo-, se han desarrollado algunos andamios bifásicos o multifásicos para actuar simultáneamente en múltiples tejidos en la conexión. Y citan la investigación de Yang et al., en el que construyeron un hidrogel a base de iones bimetálicos en gradiente mediante la reticulación de grupos sulfhidrilo con iones de cobre y zinc.
Además, Zhu et al. diseñaron un andamio trifásico con canales dispuestos en la capa superior, gradientes de composición mineral en la capa media y una región de ópalo inversa mineralizada en la capa inferior.
Para simular de manera más realista los componentes de la conexión, Tang et al. fabricaron un andamio trifásico tipo libro con gradiente que consistía en tendón descelularizado, fibrocartílago y tejido óseo.
Aunque se ha mejorado el efecto curativo de las lesiones tendón-hueso, la formación de estructuras cicatriciales en la interfaz y la función motora limitada siguen siendo inevitables. Una de las principales razones de esto es que la mayoría de los biomateriales desarrollados solo se centran en aumentar las funciones biológicas directamente relacionadas con la relación tendón-hueso, como la diferenciación osteogénica o la diferenciación tenogénica, ignorando el efecto del microambiente tridimensional que rodea el sitio de la lesión, especialmente las respuestas inflamatorias desencadenadas por células inmunes in vivo.
Por último, como detallan, los macrófagos han recibido cada vez más atención en las lesiones de tendón a hueso, ya que se asocian estrechamente con la fibrosis del tendón. Se logran mejores propiedades histológicas y biomecánicas al reducir la acumulación de macrófagos M1 e inducir la polarización de los macrófagos M2 en la conexión tendón-hueso según estudios previos.
Desafortunadamente, debido a la alta carga muscular y al estrés, la conversión de M1 y M2 en los macrófagos tiende a retrasarse en la conexión tendón-hueso, lo que da lugar a inflamación crónica.
