Aunque parece una sustancia gomosa, el biomaterial es en realidad una compleja red de componentes moleculares que actúan conjuntamente para imitar el entorno natural del cartílago en el organismo.

Los detalles se publican en la revista PNAS, en un artículo liderado por investigadores de las universidades Northwestern y Wisconsin-Madison, Estados Unidos.

Los científicos, en sus experimentos, aplicaron el material al cartílago dañado de las rodillas de los animales y en solo seis meses observaron indicios de reparación mejorada, incluido el crecimiento de nuevo cartílago que contenía biopolímeros naturales (colágeno tipo II y proteoglicanos), que permiten una resistencia mecánica sin dolor en las articulaciones.

Estos afirman que, con más trabajo, el nuevo material podría utilizarse algún día para evitar las operaciones de prótesis completas de rodilla, tratar enfermedades degenerativas como la artrosis y reparar lesiones deportivas como la rotura del ligamento cruzado anterior.

El cartílago es un componente esencial de las articulaciones y cuando se daña o se rompe con el tiempo puede tener un gran impacto en la salud general y la movilidad de las personas, explica Samuel I. Stupp, de Northwestern.

El problema es que, en humanos adultos, este no tiene una capacidad inherente para curarse. «Nuestra nueva terapia puede inducir la reparación en un tejido que no se regenera de forma natural», afirma.

El nuevo biomaterial consta de dos componentes: un péptido bioactivo que se une al factor de crecimiento transformante beta-1 (TGFb-1) -una proteína esencial para el crecimiento y mantenimiento del cartílago- y ácido hialurónico modificado, un polisacárido natural presente en el cartílago y en el líquido sinovial lubricante de las articulaciones.

El equipo integró el péptido bioactivo y partículas de ácido hialurónico modificadas químicamente para impulsar la autoorganización de fibras a nanoescala en haces que imitan la arquitectura natural del cartílago.

El objetivo, crear un andamio ‘atractivo’ para que las células del propio organismo regeneren el tejido cartilaginoso (mediante señales en las fibras a nanoescala, el material estimula la reparación del cartílago por las células que pueblan el andamio).

Para evaluar la eficacia del material, los investigadores lo probaron en ovejas con defectos cartilaginosos en la articulación de la rodilla, una unión compleja de las extremidades posteriores similar a la rodilla humana y que es increíblemente difícil de regenerar.

Este trabajo se llevó a cabo en el laboratorio de Mark Markel, de la Facultad de Veterinaria de la Universidad de Wisconsin-Madison.

El equipo inyectó el material espeso y pastoso en defectos del cartílago, donde se transformó en una matriz gomosa. No solo crecía nuevo cartílago para rellenar el defecto a medida que se degradaba, sino que el tejido reparado era sistemáticamente de mayor calidad que el de control, aseguran los científicos.

El tratamiento estándar actual es la cirugía de microfracturas y su principal problema es que suele dar lugar a la formación de fibrocartílago -el mismo que hay en las orejas- en lugar de cartílago hialino, el necesario para tener articulaciones funcionales, dice Stupp.

«Al regenerar el cartílago hialino, nuestro método debería ser más resistente al desgaste, solucionando el problema de la escasa movilidad y el dolor articular a largo plazo y evitando también la necesidad de reconstruir las articulaciones con grandes piezas», concluye.

05 agosto 2024|Fuente: EFE |Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2024. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.|Noticia

Una sustancia que se encuentra en el veneno de la tarántula, GsMTx4, previene la muerte de las células del cartílago en una lesión mecánica, según un trabajo de la Universidad de Duke, en Carolina del Norte (Estados Unidos), publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences (doi: 10.1073/pnas.1414298111.). Diario Médico expone los resultados del estudio en esta sección, Objetivo: artrosis, que con la colaboración de Bioibérica Farma persigue centrar la atención sobre los avances terapéuticos en esta enfermedad reumatológica.

Para llegar a esta conclusión, los investigadores identificaron los canales Piezo 1 y Piezo 2, presentes en el cartílago de los mamíferos, que intervienen en la muerte celular cuando el cartílago sufre una lesión causada por una tensión mecánica. Tras identificarlos, se preguntaron «qué se podría emplear para bloquearlos. Aprovechamos el hecho de que el canal Piezo 1 es sensible a GsMTx4 -toxina de la Grammostola spatulata, un tipo de araña-, hallazgo que descubrió hace varios años Frederick Sachs, de la Universidad de Búfalo, en Nueva York», apunta Wolfgang Liedtke, profesor asociado de Neurología, Anestesiología y Neurobiología de la Universidad de Duke, en Carolina del Norte (Estados Unidos), y autor del estudio.

Potencia de la sustancia
Los investigadores han demostrado que GsMTx4 inhibe Piezo 1/Piezo 2, algo que no se conocía antes. Para Liedtke, los aspectos más sorprendentes del estudio fueron observar la actividad conjunta de Piezo 1 y Piezo 2, que estos canales podían ser inhibidos por dosis más bajas de GsMTx4 y la potencia de esta sustancia para prevenir la muerte celular de condrocitos en un modelo de lesión mecánica. Este nuevo descubrimiento, según Farshid Guilak, profesor de Cirugía Ortopédica en Duke y otro de los autores, podría conducir a posibles avances farmacológicos para proteger las articulaciones y prevenir el dolor asociado con las lesiones de cartílago.

«El andamio proteico de la célula juega un papel enorme en cómo los canales Piezo 1 y Piezo 2 funcionan. La dinámica del citoesqueleto es importante para la inserción de los canales Piezo en la membrana. Una vez en la membrana, los canales parecen perder su sensibilidad de manera que dosis más bajas de GsMTx4 son suficientes para inhibir el canal. Esta estrategia podría ser usada para intentar tratar las lesiones de la articulación con GsMtx4″, explica Liedtke.

Los siguientes pasos en la investigación, según el científico estadounidense, serán establecer si GsMTx4 también actúa después de que la lesión mecánica ha sido causada, observar si esta sustancia tóxica trabaja contra la lesión articular postraumática en modelos de animales con esta condición y demostrar cómo funcionan Piezo 1 y Piezo 2 en condiciones de inflamación y de degeneración.

En relación con este hallazgo, los investigadores descubrieron hace unos meses que la estimulación mecánica moderada de las células del cartílago -similar a la experimentada durante el ejercicio leve- promueve la salud mediante la activación del canal de iones TRPV4. Además, pudieron observar que los ratones que no cuentan con canales TRPV4 tienen más posibilidades de desarrollar artrosis.
diciembre 8/2014 (Diario Médico)

Lee W, Leddy HA, Chen Y, Lee SH, Zelenski NA, Liedtke WB.Synergy between Piezo1 and Piezo2 channels confers high-strain mechanosensitivity to articular cartilage.Proc Natl Acad Sci U S A.111(47):E5114-22. 2014 Nov 25

El trabajo, que ha publicado la revista The Journal of Bone & Joint Surgery (doi: 10.2106/JBJS.L.01345), analiza los resultados del seguimiento de 80 pacientes, la mitad de ellos tratados con el implante BST-CarGel y la otra mitad mediante la técnica convencional de microfractura. Las conclusiones reflejan que el primer grupo de participantes mostró una mejora significativa tanto de la cantidad como de las características hialinas del cartílago regenerado, con una diferencia estadísticamente significativa de un 31,25 % respecto al segundo grupo.

Según ha explicado a Diario Médico Francesc Maculé, director de la Unidad de Rodilla del Hospital Clínico de Barcelona, los beneficios del implante se evidenciaron en toda la muestra, pero especialmente en aquellos pacientes cuyas lesiones superaban los dos centímetros cuadrados de tamaño, superficie por encima de la cual está demostrado que las técnicas de estimulación de médula ósea aislada presentan una tasa de fallos más elevada.

La investigación en cuestión se llevó a cabo en lesiones de rodilla, pero la técnica se puede aplicar en cualquiera de las articulaciones de carga: rodilla, cadera o tobillo.

El procedimiento se efectúa por vía artroscópica y consiste en practicar una serie de microfracturas en el fondo de la zona afectada con el objetivo de provocar sangrado; posteriormente se realiza el implante de gel biológico, lo que acelera y potencia el efecto regenerador de cartílago, según ha detallado Maculé.

La técnica inició su andadura en el año 2000 en la Escuela Politécnica de Montreal (Canadá), a manos del grupo que dirige Michael Bushmann y, tras la fase de desarrollo, unos años más tarde salieron a la luz los primeros resultados en modelos animales. Ante la evidencia de su potencial, el producto recibió su homologación europea en abril de 2011 y fue lanzado al mercado a finales del 2011.

Los investigadores consideran que la nueva técnica es superior a la convencional y ahora se plantea realizar el seguimiento a largo plazo de los pacientes intervenidos, mediante resonancia magnética, para confirmar que los efectos biomecánicos positivos se mantienen en el tiempo.
marzo 3/2014 (Diario Médico)

William D. Stanish, Robert McCormack, Francisco Forriol, Nicholas Mohtadi, Stéphane Pelet, Jacques Desnoyers.Novel Scaffold-Based BST-CarGel Treatment Results in Superior Cartilage Repair Compared with Microfracture in a Randomized Controlled Trial. J Bone Joint Surg Am, 2013 Sep 18;95(18):1640-1650.