Impianto di menisco collagenico (CMI): analisi ultrastrutturale, biochimica e dell\u2019espressione genica dell\u2019impianto

Introduzione: L'impianto di menisco collagenico (CMI) \ue8 una tecnica di ingegneria tissutale per il trattamento delle lesioni meniscali non riparabili. Tale procedura prevede l\u2019utilizzo di uno scaffold di collagene tipo I, derivato dal tendine Achilleo bovino. La struttura si presenta di forma simile al menisco umano ed \ue8 arricchito in glicosaminoglicani (GAGs) che stimolano l\u2019invasione e la proliferazione cellulare, quindi la rigenerazione tissutale. Scopo dello studio \ue8 valutare l\u2019evoluzione strutturale e molecolare del CMI dopo l\u2019impianto. Per definire il fenotipo delle cellule che invadono lo scaffold, sono state utilizzate tecniche di espressione genica. Materiale e metodi: Lo studio \ue8 stato eseguito su 5 campioni bioptici, prelevati da 5 differenti pazienti a tempi diversi: 3 a 7 mesi, 1 a 12 mesi ed 1 a 18 mesi. Inoltre come gruppo controllo sono stati utilizzati uno scaffold prima dell\u2019impianto, un menisco umano normale ed un allograft a 16 mesi dall\u2019impianto. I campioni sono stati prelevati mediante l\u2019utilizzo di un ago da biopsia prostatica 18G Temno device (Allegiance Healthcare Corp., McGaw Park, IL). Per l\u2019analisi morfologica sono state utilizzate tecniche di microscopia luce, immunoistochimica (collagene tipo I e II), SEM e TEM. Per la valutazione biochimica \ue8 stata adoperata la Fluorophore Assisted Carbohydrate Electrophoresis (FACE), una tecnica che consente di studiare la composizione delle singole unit\ue0 disaccaridiche dei GAGs, molecole della matrice extracellulare. L\u2019analisi dell\u2019espressione genica \ue8 stata eseguita mediante la Real Time PCR (RT-PCR), una metodica che evidenzia l\u2019attivazione di uno specifico gene durante le diverse fasi di polimerizzazione. Sono stati studiati a tal fine il gene del collagene tipo I ed il gene del versicano, proteoglicano specifico del tessuto fibrocartilagineo meniscale. Risultati: Lo scaffold \ue8 composto da lamine connettivali parallele tra loro, connesse da fibre minori a delimitare lacune (fig. 1). Queste ultime determinano una porosit\ue0 che si apprezza esclusivamente all\u2019interno della struttura. Infatti le superfici del CMI sono caratterizzate da una fitta rete di fibrille collageniche che determinano un\u2019organizzazione pi\uf9 compatta. Nei campioni bioptici a 7 mesi, le lacune erano invase da tessuto connettivo caratterizzato dalla presenza di fibroblasti e neovasi (fig. 2). Nei controlli a 12 e 18 mesi si \ue8 osservato una maggiore organizzazione strutturale dell\u2019impianto e la comparsa di unit\ue0 morfologicamente simili ai condroni. Confrontando tali dati a quelli osservati nel gruppo controllo, si \ue8 registrato una maggiore sovrapponibilit\ue0 degli impianti al menisco normale per numero di cellule ed organizzazione della matrice extracellulare. Non sono stati riscontrati segni di necrosi tissutale ed invasione di cellule monocito-macrofagiche. All\u2019immunoistochimica era presente collagene tipo I nello scaffold, mentre il tipo II appariva nel tessuto neoformato in tutti i controlli. La FACE non ha evidenziato glicosaminoglicani nello scaffold, al contrario degli impianti dove i disaccaridi erano presenti. Il quadro elettroforetico era sovrapponibile a quello del menisco normale. Sono state osservate differenze esclusivamente nell\u2019intensit\ue0 delle diverse bande. La RT-PCR ha registrato l\u2019espressione di entrambi i geni considerati negli impianti al contrario dello scaffold dove non \ue8 stato apprezzato nessun segnale (fig. 3-4). Nell\u2019allograft \ue8 stato osservato esclusivamente l\u2019attivazione del gene collagene tipo I. Differenze nella quantit\ue0 dell\u2019espressione genica sono state evidenziate tra i diversi campioni. Conclusioni: Le osservazioni morfologiche dimostrano che il CMI \ue8 una struttura biocompatibile che stimola la colonizzazione cellulare e vascolare. I diversi quadri osservati dimostrano la graduale maturazione dell\u2019impianto verso un\u2019organizzazione strutturale simile ad un menisco. Le differenze di intensit\ue0 nelle diverse bande dei disaccaridi rispetto al menisco di controllo sono da imputare all\u2019intensa attivit\ue0 metabolica delle cellule che invadono lo scaffold. Ci\uf2 \ue8 confermato dai dati ottenuti con la RT-PCR che evidenzia inoltre una variabilit\ue0 nell\u2019espressione di uno stesso gene nei diversi campioni considerati. Il numero esiguo di campioni analizzati ed il breve follow-up non consentono di formulare considerazioni definitive. In futuro, ulteriori studi morfologici e molecolari determineranno la reale efficacia del CMI nella rigenerazione del tessuto meniscale. Bibliografia: Stone KR, Webber RJ, Rodkey WG, and Steadman JR. Prosthetic meniscal replacement: In vitro studies of meniscal regeneration using copolymeric collagen prostheses. Arthroscopy 1989; 5: 152. Stone KR, Steadman JR, Rodkey WG, Li ST. Regeneration of meniscal cartilage with use of a collagen scaffold. Analysis of preliminary data. J Bone Joint Surg Am 1997; 79(12): 1770-7. Rodkey WG, Steadman JR, Li S-T. A Clinical study of Collagen Meniscus Implants to restore the injured meniscus. Clin Orthop Rel Res 1999; 367S: S281-S92. Ronga M, Bulgheroni P, Manelli A, Genovese E, Grassi F, Cherubino P. Short-term evaluation of collagen meniscus implants (CMI) by MRI and morphological analysis. J Orthopaed Traumatol 2003; 4(1): 5-10