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¿Cómo se compara la resistencia de los tendones impresos en 3D con los tendones originales?

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Ha habido algunos intentos, como {1,2}, de tendones de bioimpresión en 3D. ¿Cómo se compara la resistencia de los tendones bioimpresos en 3D con los tendones originales? Lo que más me interesan son los tendones humanos.


Referencias:

  • {1} Ede, David, Nikki Davidoff, Alejandro Blitch, Niloofar Farhang y Robby D. Bowles. "Matriz de células de flujo de microfluidos para la deposición celular controlada en tejidos musculoesqueléticos diseñados". Ingeniería de tejidos Parte C: Métodos 24, no. 9 (2018): 546-556. https://doi.org/10.1089/ten.tec.2018.0184
  • {2} Rimann, Markus, Sandra Laternser, Hansjörg Keller, Olivier Leupin y Ursula Graf-Hausner. "Tejidos musculares y tendinosos bioimpresos en 3D para el desarrollo de fármacos". CHIMIA Revista Internacional de Química 69, no. 1 (2015): 65-67. https://doi.org/10.2533/chimia.2015.65 (acceso abierto)

Impresión 3D multicolor y multimaterial de modelos de articulaciones de rodilla

Este estudio informa sobre un nuevo método para el desarrollo de modelos anatómicos realistas de la articulación de la rodilla en varios colores y materiales con características únicas. En particular, el diseño de una estructura de matriz de fibras que imita la anatomía de los tejidos blandos.

Métodos

Se utilizaron varios sistemas de diseño asistido por computadora (CAD) y la impresión 3D PolyJet en la fabricación de tres modelos anatómicos en los que se imita la estructura de la matriz de fibras: (i) Modelo de reconstrucción del ligamento cruzado anterior (ACL-R) utilizado en el estudio anterior. (ii) Modelo ACL-R, que incorpora orientaciones, direcciones, ubicaciones y dimensiones de los túneles, así como una guía quirúrgica (SG) personalizada para evitar el desajuste de la longitud del túnel del injerto. (iii) Modelo de artroplastia total de rodilla (ATR), incluidos implantes hechos a medida. Antes de la impresión 3D de los modelos, se realizaron pruebas de tracción uniaxiales para obtener los comportamientos mecánicos de los individuos No. 1 (A60-A50), No. 2 (A50-A50), No. 3 (A50-A40) y No. 4 (A70-A60) polímeros que imitan los tejidos blandos. Cada combinación de materiales representa diferentes valores de dureza Shore entre la fibra y la matriz, respectivamente.

Resultados

Correlacionamos el patrón de las curvas de tensión-deformación en la región elástica, la rigidez y el módulo elástico de las combinaciones propuestas con la literatura publicada. En consecuencia, se eligieron las combinaciones de materiales N ° 1 y N ° 4 con módulos elásticos de 0,76-1,82 MPa para la impresión 3D de tejidos blandos. Finalmente, se probaron modelos de rodilla con impresión 3D simulando manualmente 50 ciclos de flexo-extensión sin presentar roturas.

Conclusión

Los modelos anatómicos propuestos ofrecen una amplia gama de aplicaciones. Estos pueden ser considerados como una alternativa al reemplazo de especímenes de cadáveres para entrenamiento médico, planificación preoperatoria, investigación y propósitos educativos, y validación de modelos predictivos. Los materiales que imitan la anatomía de los tejidos blandos son lo suficientemente fuertes como para resistir el estiramiento durante la flexo-extensión. La metodología informada para el diseño de la estructura de matriz de fibra podría considerarse como un comienzo para desarrollar nuevos patrones y tipologías que pueden imitar los tejidos blandos.


Los tendones de alta tensión se reparan con menos frecuencia

En un descubrimiento que parece contradictorio, un estudio que apareció el 21 de mayo Revista de química biológica ha descubierto que los tendones en áreas de alta tensión y tensión, como el tendón de Aquiles, en realidad se reparan a sí mismos con menos frecuencia que los tendones de baja tensión. Este estudio arroja algo de luz sobre la mayor susceptibilidad de ciertos tendones a sufrir lesiones durante el envejecimiento.

Los tendones, compuestos de colágeno y otras proteínas, sirven para conectar el músculo al hueso y, por lo tanto, son vitales para el movimiento. Teniendo en cuenta su intensa actividad, los tendones deben reparar continuamente el daño del colágeno para evitar la acumulación de proteínas degradadas que podrían causar complicaciones graves. No todos los tendones son iguales, aunque algunos tendones, como los de la mano, se utilizan principalmente para mantener la colocación adecuada de las extremidades, mientras que otros, como el tendón de Aquiles en humanos y el tendón flexor digital superficial (SDFT) en caballos, tienen que soportar mucho peso y esfuerzo.

Se esperaría que los tendones de alta tensión se repararan con más frecuencia, sin embargo, la Dra.Helen Birch del University College London y sus colegas examinaron el recambio de proteínas en los tendones de caballos de varias edades y encontraron que la SDFT de alta tensión (ubicada en la parte posterior de la extremidad) se repara con mucha menos frecuencia que el tendón extensor digital común de baja tensión (CDET, ubicado en la parte frontal de la extremidad). Birch y sus colegas utilizaron un enfoque llamado racemización de aminoácidos para medir la edad de las proteínas en los tendones del caballo. Los aminoácidos siempre se incorporan a las proteínas en una orientación específica llamada forma L, pero luego pueden convertirse espontáneamente en una imagen especular llamada forma D. Por lo tanto, midiendo la proporción de aminoácidos L y D a lo largo del tiempo, se puede estimar la vida media de una proteína.

A través de este método, los investigadores encontraron que las proteínas que no son de colágeno en el tendón tienen una vida media promedio de 2.2 años en SDFT y 3.5 años en CDET, lo que sería de esperar. Sin embargo, el colágeno SDFT tuvo una vida media de 198 años, en comparación con los 34 años del colágeno CDET. Eso significa que cada año, solo el 0.25% del colágeno propenso a lesiones se reemplaza en el tejido SDFT. Con el tiempo, las proteínas degradadas y otros microdaños inducidos mecánicamente podrían reducir la integridad general del tendón, lo que podría provocar lesiones a gran escala. En cuanto a por qué el cuerpo aparentemente pondría a sus tendones más importantes en mayor riesgo, los investigadores sugieren que puede ser una compensación, demasiada reparación puede comprometer la fuerza y ​​rigidez de estos tendones que se usan mucho, por lo que el cuerpo intenta preservar su integridad estructural a expensas de un mayor riesgo de lesiones en el futuro.


Técnicas de medición in vivo

Las dimensiones de los tendones se utilizan a menudo como una indicación de lesión y degeneración [47], así como en la planificación de la extracción del tendón [61,62,63]. Por lo tanto, son importantes las técnicas de medición in vivo clínicamente disponibles. En el entorno clínico prevalecen modalidades como la ecografía (EE. UU.), La tomografía computarizada (TC) y la resonancia magnética (RM) (tabla 1). En particular, la resonancia magnética y la ecografía son modalidades de imagen útiles para visualizar la morfología del tendón [65, 66].

Tomografía computarizada

La TC es una técnica de imagen común para el diagnóstico y la planificación preoperatoria, lo que la convierte en una opción atractiva para observar las dimensiones de los tendones. Sin embargo, la baja atenuación de los rayos X de los tejidos blandos puede dificultar su distinción. Yasumoto y col. [63] demostró que la TC puede ser una herramienta eficaz para medir la longitud, pero no el área, del semitendinoso para la planificación del injerto del ligamento cruzado anterior (LCA), mientras que Schepull et al. [67] utilizó TC para medir el área del tendón de Aquiles. Esto probablemente se deba a la diferencia en el volumen de tejido blando que rodea cada tendón, lo que resulta en una diferenciación más fácil del tendón de Aquiles en comparación con el semitendinoso. Un método para mejorar el contraste de los tejidos es utilizar un agente de tinción [68, 69]. Si bien mejora la calidad y la información disponible en las imágenes adquiridas, esta técnica se limita a evaluaciones ex vivo y la tinción prolongada del tejido se ha asociado con el encogimiento y deformación del tejido [68]. Debido a los tiempos de difusión requeridos para los agentes, es poco probable que esta técnica sea transferible a un entorno clínico.

Imagen de resonancia magnética

La resonancia magnética se ha utilizado para medir el tendón de Aquiles [70,71,72] y los tendones rotulianos [73,74,75,76]. A pesar de que la resonancia magnética es una técnica común, pocos estudios han informado metodologías sólidas para medir las dimensiones de los tendones. Muchas técnicas descritas se han centrado en encontrar una correlación entre las medidas antropomórficas, en particular la altura, y las dimensiones de los tendones del injerto para la planificación preoperatoria [62, 74, 75]. De manera similar, se ha demostrado que las mediciones de CSA del injerto de tendón mediante resonancia magnética se correlacionan con la CSA del injerto final en la reconstrucción del LCA [61, 62, 77,78,79,80,81]. También se demostró que la longitud del tendón solo se correlaciona con la longitud intraoperatoria del tendón del gracilis y los tendones semitendinosos [82], mientras que no se ha informado de correlación entre las mediciones del diámetro preoperatorio y el diámetro final [80]. La mayoría de los estudios calcularon la CSA utilizando un bloque de tamaño de injerto y un enfoque "por estimación", lo que limita la precisión de las mediciones intraoperatorias del tendón.

Chang y col. [76] realizaron mediciones intraoperatorias del tendón rotuliano usando una regla, mostrando una alta precisión y confiabilidad de las mediciones. Hamada y col. [83] informaron de una estrecha correlación positiva entre la RM preoperatoria y las mediciones de CSA intraoperatoria utilizando un micrómetro de área. Sin embargo, se demostró que las mediciones de resonancia magnética subestiman las mediciones intraoperatorias en casi un 10%. Esto también fue visto por Couppe et al. [84], en un modelo de cadáver de caballo, cuando se comparan las mediciones de la resonancia magnética en escala de grises con las mediciones del yeso ex vivo. Se demostró una mejora en la precisión ajustando la escala de colores de las imágenes de resonancia magnética para delimitar mejor el tendón de los tejidos circundantes [84]. Al definir el límite del tendón, debe tenerse en cuenta el grosor del paratenón [72], cuyo límite puede no ser claro en las imágenes en escala de grises.

Ecografía

La ecografía es una técnica no invasiva económica, segura, rápida y confiable para la obtención de imágenes del tendón, incluida la patología y la geometría [39, 45, 85,86,87,88,89]. Se ha demostrado que la ecografía es una alternativa adecuada a la resonancia magnética para las mediciones de tendones [79] y es una técnica menos costosa [90]. US se ha utilizado para medir las dimensiones de los tendones, incluido el grosor, la longitud y el área, y es particularmente adecuado para tendones superficiales grandes como el de Aquiles [91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104] y rotuliano tendones [39, 45, 89, 105, 106].

De manera similar a la resonancia magnética, la ecografía se ha utilizado para observar las correlaciones en el tamaño del tendón con las mediciones antropomórficas. Patel y Labib [85] investigaron varios parámetros del tendón de Aquiles (largo, ancho, grosor y CSA) y encontraron que se correlacionaban positivamente con la altura, el peso, la longitud de la tibia y el tamaño del pie del sujeto. El CSA del tendón de Aquiles se correlacionó significativamente con el nivel de actividad.

Los resultados de la precisión y confiabilidad de la ecografía en la literatura han sido contradictorios. Algunos informes han descrito la ecografía como poco fiable como técnica para medir el tendón in vivo, mientras que otros la describen como fiable y precisa [85, 107, 108]. Por ejemplo, se ha demostrado que las mediciones ecográficas del gracilis y el semitendinoso están correlacionadas [78, 79] y no correlacionadas [109] con los cálculos preoperatorios para el injerto de isquiotibiales en reparaciones de cruzado anterior. La dependencia del operador es un factor conocido en los Estados Unidos [66, 90] y es una limitación conocida en la precisión y confiabilidad de la técnica [86], mientras que la posición y la ubicación de la medición son muy importantes para la confiabilidad [110].

Autores como Ying et al. [96] y Barfod et al. [111] han propuesto métodos estandarizados y clínicamente aplicables para medir la geometría del tendón en un intento de mejorar la confiabilidad y precisión de las mediciones de EE. UU. Independientemente del operador. Un trabajo de Skou y Aalkjaer [86] encontró que los cambios en un tendón rotuliano de más de 0,7 mm podrían ser detectados por el mismo operador, mientras que los cambios de 1 mm podrían ser detectados por diferentes operadores. Destacaron la importancia de los métodos estandarizados para mejorar las mediciones de EE. UU. Una revisión reciente de artículos que analizaban las medidas de diagnóstico del tamaño del tendón informó que el error de medición asociado con la confiabilidad es menor que la diferencia en el tamaño de los tendones sintomáticos y asintomáticos [108]. Estudios recientes, que utilizan resonancia magnética para las mediciones de línea de base, demostraron la precisión y confiabilidad de la ecografía para medir la longitud del tendón de Aquiles. Reeves y col. [88] midió la CSA del tendón rotuliano mediante ecografía, encontrando una fuerte concordancia en las mediciones tomadas por el mismo operador en días separados. Un estudio de seguimiento de Reeves et al. [87] mostró una estrecha concordancia entre métodos con la resonancia magnética e incluyó un análisis morfométrico de un fantasma utilizando resonancia magnética para determinar la precisión.

Por el contrario, Ekizos et al. [73] y Bohm et al. [112] encontró que los EE. UU. No eran adecuados para una medición precisa in vivo. Bohm y col. [112] y Kruse et al. [110] informó que EE.UU. subestimó la CSA del tendón de Aquiles, mientras que Ekizos et al. [73] encontró que EE. UU. Tenía una confiabilidad baja, incluidas las diferencias de tiempo, posición y observadores. Algunas de las limitaciones incluían poca visibilidad y límites borrosos en las imágenes de EE. UU. También se ha demostrado que la presión del transductor afecta la medición del tendón [91, 95, 110, 113].

Una deficiencia significativa de muchos estudios es la falta de mediciones físicas de alta calidad de los tendones. Kruse y col. [110] señaló que, sin mediciones físicas, es posible que la resonancia magnética sobrestime la medición, en lugar de la conclusión informada de que EE. UU. Subestima la CSA del tendón.

La precisión de EE. UU. Se ha demostrado en pruebas ex vivo. Noguchi y col. [114] demostró que las mediciones estadounidenses son tan efectivas para medir muestras de tendones y ligamentos como los métodos "por estimación", utilizando calibradores digitales, al tiempo que se conserva la morfología del tejido. Una limitación significativa del estudio fue la suposición de un tendón rectangular a los efectos de estimar el CSA. Una segunda limitación es el riesgo de sobrestimar la CSA debido a la absorción de líquido, ya que el tejido debe tomarse en un baño de solución salina que puede afectar la hidratación fisiológica del tejido. Du y col. [115] utilizó micrometría láser y de EE. UU. En un equipo personalizado para medir las dimensiones del tendón durante la carga mecánica. Se encontró que las mediciones de espesor de EE. UU. Tienen una alta correlación con las mediciones de láser al aumentar la carga. No se informó ninguna medición de CSA con US para comparación.

El ultrasonido tridimensional a mano alzada (3DUS) utiliza una combinación de US bidimensional (2DUS) y captura de movimiento 3D para generar una reconstrucción 3D de tejidos. Se ha demostrado que esta técnica es precisa y fiable frente a resonancias magnéticas y fantasmas [116, 117], y puede superar varias limitaciones de la 2DUS, incluida la posición y orientación de la sonda. La 3DUS se ha utilizado principalmente en el tendón de Aquiles [116,117,118,119,120,121,122], con alta fiabilidad [118, 121] y repetibilidad [116].

Fan [122] hizo una demostración de la técnica a mano alzada, utilizando un sensor de movimiento, para crear una reconstrucción en 3D del tendón de Aquiles. Esta técnica utilizó solo un tema, sin evaluación de confiabilidad o precisión. Obst y col. [117] demostró la precisión de la técnica utilizando maniquíes, así como la confiabilidad de las medidas in vivo del volumen, la longitud y el CSA promedio del tendón de Aquiles. Una limitación de esta técnica es la incapacidad para detectar el grosor del paratenón, el epitenón y el espacio peritendinoso del tendón [118], que se ha identificado previamente como una fuente de error de medición [72].

Limitaciones

Si bien hay varias formas de medir el tendón in vivo, la elección de la técnica de medición debe evaluarse para determinar su idoneidad para el experimento. La importancia de una medición precisa ha sido bien descrita [58]. Además del cálculo mejorado de las tensiones y deformaciones de los tendones, se ha demostrado que el conocimiento de las dimensiones de los tendones ayuda en la planificación que implica el injerto de tendón [61, 62, 76,77,78,79,80,81,82,83] y en la identificación de los trastornos de los tendones [47].

La falta de consenso en la literatura es un factor de confusión a la hora de decidir qué técnica utilizar. Por ejemplo, se ha informado de que las dimensiones de los tendones difieren entre la ecografía y la resonancia magnética [110, 113] y, por lo tanto, no son intercambiables [110] excepto en determinadas condiciones [123]. También se ha informado de que ambas técnicas son fiables de forma independiente [110] y, a la inversa, que la reproducibilidad de la RM y la ecografía es una limitación [113]. Estos hallazgos contradictorios pueden dificultar la determinación de la técnica más adecuada para un estudio en particular. Una limitación de muchos de estos estudios es la falta de mediciones físicas para la comparación [123].

Esta limitación es un tema recurrente en la literatura. La falta de mediciones de control de alta calidad al evaluar la precisión de las técnicas de medición in vivo dificulta la comparación adecuada entre estudios y métodos. Esta limitación se debe en parte a la dificultad inherente de adquirir medidas físicas in vivo. Una oportunidad importante para adquirir estas medidas físicas es en forma de medidas intraoperatorias. Sin embargo, estas mediciones tienden a realizarse utilizando bloques y reglas de tamaño de injerto, que no proporcionan suficiente precisión para determinar las dimensiones "verdaderas" del tendón. Los estudios de Hamada et al. [83] y Couppe et al. [84] demostró la importancia de estas mediciones "verdaderas" para determinar la precisión de las técnicas de medición in vivo.

Muchas técnicas de medición avanzadas son incompatibles con el entorno in vivo. Sin embargo, estos pueden ser útiles para proporcionar medidas de control de medidas fantasma o intraoperatorias.


Conclusiones y direcciones futuras

La alta densidad celular, el bajo contenido de colágeno, los factores de crecimiento y el entorno mecánico del desarrollo del tendón embrionario se han incorporado a los sistemas de modelos diseñados. El tendón embrionario se vuelve mecánicamente más fuerte, pero la diferenciación y la formación de tejido continúan después del nacimiento, antes de la maduración en el tendón adulto. La evaluación de los cambios que experimentan los tendones posnatales a través de modelos in vitro sigue siendo un desafío continuo. Además, muchas señales bioquímicas y mecánicas se originan inevitablemente en los tejidos circundantes. Es necesario explorar los impactos de la formación concurrente de tejido adyacente (músculo y hueso) sobre la tenogénesis, ya que la simulación de estos tejidos in vitro puede facilitar modelos de tendones más realistas. Existen pocos modelos de desarrollo de tejidos múltiples, pero un estudio mostró que las construcciones de tendón-músculo esquelético in vitro en 3D desarrollaron características ultraestructurales que se asemejan a las interfaces músculo-tendón in vivo, cuando las construcciones de músculo esquelético se cultivaron conjuntamente con construcciones de tendón autoorganizado y ratas fetales explantadas. tendón de la cola [182]. Tales construcciones se pueden complementar con factores bioquímicos o mecánicos para imitar mejor el proceso de desarrollo. Además, examinar el desarrollo del sistema musculoesquelético en su conjunto ayudará a comprender cómo se regula la formación de tendones en coordinación con los tejidos adyacentes, incluidos los músculos y los huesos.

Un desafío adicional con los modelos de desarrollo es que la recreación de la secuencia espacio-temporal de la señalización bioquímica embrionaria o posnatal por sí sola puede ser inadecuada para el desarrollo del tejido funcional [183]. Varios modelos examinan factores tenogénicos específicos de forma aislada, una limitación comprensible dada la complejidad del desarrollo del tendón. Los modelos futuros deberán evaluar la interacción entre las señales a nivel celular, la carga mecánica, el desarrollo de propiedades mecánicas y los factores bioquímicos involucrados en la formación del tendón.


Abe S, Kurosaka M, Iguchi T, Yoshiya S, Hirohata K (1993) Estudio microscópico de luz y electrónica del proceso de remodelación y maduración en injerto autógeno para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior. Artroscopia 9: 394–405

Ahn JH, Lee YS, Ha HC (2008) Comparación de la cirugía de revisión con la reconstrucción primaria del ligamento cruzado anterior y el resultado de la cirugía de revisión entre diferentes materiales de injerto. Am J Sports Med 36: 1889–1895

Andriolo L, Filardo G, Kon E, Ricci M, Della Villa F, Della Villa S, Zaffagnini S, Marcacci M (2015) Revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior: resultado clínico y evidencia para el regreso al deporte. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 23: 2825–2845

Arianjam A, Inacio MCS, Funahashi TT, Maletis GB (2017) Análisis de 2019 pacientes sometidos a revisión de reconstrucción del ligamento cruzado anterior de un registro comunitario. Am J Sports Med 45 (7): 1574-1580

Arnoczky SP, Warren RF, Ashlock MA (1986) Reemplazo del ligamento cruzado anterior usando un aloinjerto de tendón rotuliano. Un estudio experimental. J Bone Jt Surg Am 68 (3): 376–385

Bachy M, Sherifi I, Zadegan F, Petite H, Vialle R, Hannouche D (2016) Integración de aloinjerto en un modelo transgénico de conejo para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior. Orthop Traumatol Surg Res 102 (2): 189-195

Bansal A, Lamplot JD, VandenBerg J, Brophy RH (2018) Metaanálisis del riesgo de infecciones después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior por tipo de injerto. Am J Sports Med 46 (6): 1500–1508

Barker JU, Drakos MC, Maak TG, Warren RF, Williams RJ IIIrd, Allen AA (2010) Efecto de la selección del injerto sobre la incidencia de infección posoperatoria en la reconstrucción del ligamento cruzado anterior. Am J Sports Med 38: 281–286

Battaglia TC, Miller MD (2005) Manejo de la deficiencia ósea en la revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior utilizando clavijas óseas de aloinjerto: técnica quirúrgica. Artroscopia 21 (6): 767

Cerulli G, Placella G, Sebastiani E, Tei MM, Speziali A, Manfreda F (2013) Reconstrucción del LCA: elección del injerto. Articulaciones 1 (1): 18-24

Chahla J, Dean CS, Cram TR, Civitarese D, O’Brien L, Moulton SG, LaPrade RF (2016) Reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión en dos etapas: técnica de injerto óseo utilizando una matriz ósea de aloinjerto. Arthrosc Tech 5 (1): e189 – e195

Coats AC, Johnson DL (2012) Reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión en dos etapas: indicaciones, revisión y demostración de la técnica. Ortopedia 35: 11: 958–960

Cote MP (2018) Comentario editorial: revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior de la rodilla: las tasas de fracaso parecen haber disminuido, pero diferentes métodos de investigación podrían mostrar resultados diferentes. Artroscopia 34: 1: 301–302

Crawford SN, Waterman BR, Lubowitz JH (2013) Fallo a largo plazo de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior. Artroscopia 29: 1566-1571

Cvetanovich GL, Mascarenhas R, Saccomanno MF, Verma NN, Cole BJ, Bush-Joseph CA, Bach BR (2014) Autoinjerto de isquiotibiales versus aloinjerto de tejido blando en la reconstrucción del ligamento cruzado anterior: una revisión sistemática y metanálisis de ensayos controlados aleatorios. Artroscopia 30: 1616–1624

Denti M, Lo Vetere D, Bait C, Schonhuber H, Melegatti G, Volpi P (2008) Revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior: causas de falla, técnica quirúrgica y resultados clínicos. Am J Sports Med 36 (10): 1896–1902

Eagan MJ, McAllister DR (2009) Biología de la incorporación de aloinjertos. Clin Sports Med 28 (2): 203–214

Engelman GH, Carry PM, Hitt KG, Polousky JD, Vidal AF (2014) Comparación de la supervivencia del injerto de reconstrucción del ligamento cruzado anterior de aloinjerto versus autoinjerto en una cohorte de adolescentes activos. Am J Sports Med 42: 2311–2318

Erickson BJ, Cvetanovich G, Waliullah K, Khair M, Smith P, Bach B Jr, Sherman S (2016) Reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión en dos etapas. Ortopedia 39 (3): e456 – e464

Foster TE, Wolfe BL, Ryan S, Silvestri L, Kaye EK (2010) ¿La fuente del injerto realmente importa en el resultado de los pacientes sometidos a reconstrucción del ligamento cruzado anterior? Una evaluación de los resultados de la reconstrucción con autoinjerto versus aloinjerto: una revisión sistemática. Am J Sports Med 38: 189–199

Fox JA, Pierce M, Bojchuk J, Hayden J, Bush-Joseph CA, Bach BR Jr (2004) Revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior con aloinjerto de tendón rotuliano recién congelado no irradiado. Artroscopia 20: 787–794

George MS, Dunn WR, Spindler KP (2006) Revisión de conceptos actuales: revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior. Am J Sports Med 34: 2026–2037

Gibbons MJ, Butler DL, Grood ES, Bylski-Austrow DI, Levy MS, Noyes FR (1991) Efectos de la irradiación gamma sobre las propiedades mecánicas y materiales iniciales de aloinjertos de hueso de cabra-tendón rotuliano-hueso. J Orthop Res 9: 209–218

Grassi A, Nitri M, Moulton SG, Marcheggiani Muccioli GM, Bondi A, Romagnoli M, Zaffagnini S (2017) ¿El tipo de injerto afecta el resultado de la revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior? un metanálisis de 32 estudios. Bone Jt J 99-B (6): 714–723

Grassi A, Zaffagnini S, Marcheggiani Muccioli GM, Neri MP, Della Villa S, Marcacci M (2015) Después de la revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior, ¿quién vuelve al deporte? Una revisión sistemática y un metanálisis. Br J Sports Med 49 (20): 1295–1304

Greenberg DD, Robertson M, Vallurupalli S, White RA, Allen WC (2010) Aloinjerto comparado con tasas de infección de autoinjerto en la reconstrucción primaria del ligamento cruzado anterior. J Bone Jt Surg Am 92: 2402–2408

Grossman MG, ElAttrache NS, Shields CL, Glousman RE (2005) Revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior: seguimiento de tres a nueve años. Artroscopia 21: 418–423

Guo L, Yang L, Duan XJ et al (2012) Reconstrucción del ligamento cruzado anterior con injerto hueso-tendón rotuliano-hueso: comparación de autoinjerto, aloinjerto recién congelado y aloinjerto irradiado con rayos gamma. Artroscopia 28: 211–217

Harrell CR, Djonov V, Fellabaum C, Volarevic V (2018) Riesgos de utilizar la esterilización por radiación gamma: la otra cara de la moneda. Int J Med Sci 15 (3): 274–279

Hettrich CM, Dunn WR, Reinke EK, Grupo M, Spindler KP (2013) La tasa de cirugía posterior y predictores después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior: resultados de seguimiento de dos y seis años de una cohorte multicéntrica. Am J Sports Med 41: 1534–1540

Indelli PF, Dillingham M, Fanton G, Schurman DJ (2002) Artritis séptica en la reconstrucción posoperatoria del ligamento cruzado anterior. Clin Orthop Relat Res 398: 182–188

Johnson WR, Makani A, Wall AJ, Hosseini A, Hampilos P, Li G et al (2015) Resultados del paciente y predictores de éxito después de la reconstrucción de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión. Orthop J Sports Med 3: 2325967115611660

Kaeding CC, Aros B, Pedroza A et al (2011) Reconstrucción del ligamento cruzado anterior con aloinjerto versus autoinjerto: predictores de falla de una cohorte longitudinal prospectiva MOON. Salud deportiva 3: 73–81

Katz LM, Battaglia TC, Patino P, Reichmann W, Hunter DJ, Richmond JC (2008) Una comparación retrospectiva de la incidencia de infección bacteriana después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior con autoinjerto versus aloinjerto. Artroscopia 24: 1330-1335

Kay J, Naji L, de Sa D, Simunovic N, Peterson D, Samuelsson K et al (2016) La elección del injerto no tiene una influencia significativa en la tasa de retorno al deporte en el nivel previo a la lesión después de la revisión Reconstrucción del ligamento cruzado anterior: una revisión sistemática y metanálisis. J ISAKOS 2: 21–30

Kleiner JB, Amiel D, Roux RD, Akeson WH (1986) Origen de las células de reemplazo para el autoinjerto de ligamento cruzado anterior. J Orthop Res 4: 466–474

Koga H, Engebretsen L, Fu FH, Muneta T (2016) Revisión de la cirugía del ligamento cruzado anterior: estado del arte. J ISAKOS 2: 36–46

Kuhn MA, Ross G (2007) Injertos en el tratamiento de lesiones del ligamento cruzado anterior. Sports Med Arthrosc Rev 15 (3): 133–138

Leask A, Holmes A, Abraham DJ (2002) Factor de crecimiento del tejido conectivo: un nuevo e importante jugador en la patogenia de la fibrosis. Curr Rheumatol Rep 4: 136-142

Legnani C, Zini S, Borgo E, Ventura A (2016) ¿Puede la elección del injerto afectar el regreso al deporte después de una cirugía de reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión? Arch Orthop Trauma Surg 136: 527–531

Leroux T, Wasserstein D, Dwyer T, Ogilvie-Harris DJ, Marks PH, Bach BR Jr et al (2014) La epidemiología de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión en Ontario, Canadá. Am J Sports Med 42: 2666–2672

Mae T, Shino K, Maeda A, Toritsuka Y, Horibe S, Ochi T (2003) Efecto de la irradiación gamma en el proceso de remodelación del aloinjerto de tendón. Clin Orthop Relat Res. 305–314

Maletis GB, Chen J, Inacio MCS et al (2017) Mayor riesgo de revisión después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior con aloinjertos hueso-tendón rotuliano-hueso en comparación con autoinjertos. Am J Sport Med 45 (8): 1837–1844

Maletis GB, Inacio MC, Funahashi TT (2013) Análisis de 16192 reconstrucciones del ligamento cruzado anterior del registro comunitario. Am J Sports Med 41: 2090–2098

Maletis GB, Inacio MC, Reynolds S, Desmond JL, Maletis MM, Funahashi TT (2013) Incidencia de infecciones posoperatorias de reconstrucción del ligamento cruzado anterior: la elección del injerto marca la diferencia. Am J Sports Med 41: 1780–1785

Grupo MARS (2014) Efecto de la elección del injerto sobre el resultado de la reconstrucción de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior en la cohorte del Estudio de revisión multicéntrico del LCA (MARS). Am J Sport Med 42: 2301–2310

Grupo MARS (2016) Factores que influyen en la elección del injerto en la revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior en el grupo. J Knee Surg 29 (6): 458–463

MARS Group (2016) El desarrollo y los hallazgos tempranos a intermedios del estudio multicéntrico de revisión del ligamento cruzado anterior. J Knee Surg 29 (7): 528–532

Mirouse G, Klouche S, Herman S, Gerometta A, Bohu Y, Lefèvre N (2016) Retour au sport habituel après reconstruction itérative du ligament croisé antérieur: étude prospective comparative versus ligamentoplastie de première intent. J Traumatol Sport 33 (3): 127-133

Mohan R, Webster KE, Johnson NR, Stuart MJ, Hewett TE, Krych AJ (2018) Resultados clínicos en la reconstrucción de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión: un metanálisis. Artroscopia 34: 289–300

Muller B, Bowman KF Jr, Bedi A (2013) Curación y biológicos del injerto de LCA. Clin Sports Med 32 (1): 93–109

Musahl V, Zaffagnini S, LaPrade R, Hirschmann MT, Karlsson J (2015) El desafío de tratar la inestabilidad compleja de la rodilla. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 23 (10): 2769–2770

Pascual-Garrido C, Carbo L, Makino A (2014) Revisión de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior con aloinjertos en pacientes menores de 40 años: resultados de 2 a 4 años. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 22 (5): 1106–1111

Pinczewski LA, Salmon LJ, Jackson WF, von Bormann RB, Haslam PG, Tashiro S (2008) Puntos de referencia radiológicos para la colocación de los túneles en la reconstrucción de un solo haz del ligamento cruzado anterior. J Bone Jt Surg Br 90: 172-179

Ra HJ, Ha JK, Kim JG (2013) Reconstrucción del ligamento cruzado anterior de revisión en una etapa con injerto óseo impactado después de una reconstrucción primaria fallida. Ortopedia 36 (11): 860–863

Rizer M, Foremmy GB, Rush AIII, Singer AD, Baraga M, Kaplan LD, Jose J (2017) Tamaño del túnel de reconstrucción del ligamento cruzado anterior: causas del agrandamiento del túnel e implicaciones para la reconstrucción de revisión en una sola o en dos etapas. Skelet Radiol 46 (2): 161–169

Roberson TA, Abildgaard JT, Wyland DJ et al (2017) Aloinjertos “patentados procesados”: resultados clínicos y propiedades biomecánicas en la reconstrucción del ligamento cruzado anterior. Am J Sports Med 45 (13): 3158–3167

Samuelsen BT, Webster KE, Johnson NR, Hewett TE, Krych AJ (2017) Autoinjerto de isquiotibiales versus autoinjerto de tendón rotuliano para la reconstrucción del LCA: ¿hay alguna diferencia en la tasa de fracaso del injerto? Un metaanálisis de 47.613 pacientes. Clin Orthop Relat Res 475 (10): 2459–2468

Scheffler SU, Unterhauser FN, Weiler A (2008) Remodelación y ligamentización del injerto después de la reconstrucción del ligamento cruzado. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 16: 834–842

Smith AH, Bach BR Jr, Bush-Joseph CA (2005) Aloinjerto para reconstrucción de LCA de revisión: la experiencia de Rush. Sports Med Arthrosc Rev 13: 86–92

Sun K, Tian S, Zhang J, Xia C, Zhang C, Yu T (2009) Reconstrucción del ligamento cruzado anterior con autoinjerto de BPTB, aloinjerto irradiado versus no irradiado: un estudio clínico prospectivo aleatorizado. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 17: 464–474

Tejwani SG, Chen J, Funahashi TT, Love R, Maletis GB (2015) Riesgo de revisión después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior con aloinjerto: asociación con las técnicas de procesamiento del injerto, las características del paciente y el tipo de injerto. Am J Sports Med 43: 2696–2705

Tian S, Ha C, Wang B, Wang Y, Liu L, Li Q, Yang X, Sun K (2017) Reconstrucción artroscópica anatómica del LCA de doble haz con aloinjerto de tendón de la corva irradiado versus no irradiado. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 25 (1): 251–259

Uribe JW, Hechtman KS, Zvijac JE, Tjin-A-Tsoi EW (1996) Revisión de la cirugía del ligamento cruzado anterior: experiencia de Miami. Clin Orthop Relat Res 325: 91–99

Van de Pol GJ, Arnold MP, Verdonschot N, van Kampen A (2009) La alineación en varo conduce a un aumento de las fuerzas en el ligamento cruzado anterior. Am J Sports Med 37 (3): 481–487

Van Eck CF, van den Bekerom MP, Fu FH, Poolman RW, Kerkhoffs GM (2013) Métodos para diagnosticar la rotura aguda del ligamento cruzado anterior: un metanálisis de exámenes físicos con y sin anestesia. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 21 (8): 1895-1903

Vorlat P, Verdonk R, Arnauw G (1999) Resultados a largo plazo de aloinjertos de tendón para el reemplazo del ligamento cruzado anterior en cirugía de revisión y en casos de lesiones complejas combinadas. Knee Surg Sports Traumatol Arthrosc 7 (5): 318–322

Wang HD, Zhang H, Wang TR, Zhang WF, Wang FS, Zhang YZ (2018) Comparación de los resultados clínicos después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior con autoinjerto del tendón de la corva versus aloinjerto de tejido blando: un metanálisis de ensayos controlados aleatorios. Int J Surg. 56: 174-183

Yoo SH, Song EK, Shin YR, Kim SK, Seon JK (2017) Comparación de resultados clínicos y hallazgos artroscópicos de segunda mirada después de la reconstrucción del LCA con un autoinjerto de isquiotibiales o un aloinjerto de tibial. Rodilla Surg Sports Traumatol Arthrosc 25 (4): 1290–1297

Yoshikawa T, Tohyama H, Katsura T (2006) Efectos de la administración local del factor de crecimiento endotelial vascular sobre las características mecánicas del injerto de tendón semitendinoso después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior en ovejas. Am J Sports Med 34: 1918–1925

Yu A, Prentice HA, Burfeind WE, Funahashi T, Maletis GB (2018) Riesgo de infección después de la reconstrucción del ligamento cruzado anterior con aloinjerto: ¿es más probable que se infecten los aloinjertos no procesados? Un estudio de cohorte de más de 10.000 aloinjertos. Am J Sports Med 46 (4): 846–851


Declaración de disponibilidad de datos

Los datos están disponibles a solicitud razonable. Los conjuntos de datos generados durante y / o analizados durante el estudio actual están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.

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Fisiopatología

Los tendones son estructuras biológicamente complejas compuestas por múltiples capas de fibras de colágeno compactas que son producidas por tenocitos y tenoblastos5, 8 (Figura 1 1). Los tenocitos son células mecanorreceptoras que pueden cambiar su expresión genética en respuesta a la demanda.9 La combinación única de fuerza, flexibilidad y elasticidad de los tendones les permite transportar cargas y mantener la resistencia a la tracción durante largos períodos de tiempo. Debido a que tienen una tasa más baja de consumo de oxígeno que el músculo esquelético, también tardan en sanar. Los tendones reciben su irrigación sanguínea de una variedad de fuentes, y la patología generalmente ocurre en las áreas hipovasculares o divisorias de aguas entre dos fuentes de irrigación sanguínea 1, 2, 10 (Figura 2 11). Las cargas apropiadas en un tendón son anabólicas, pero la sobrecarga de un tendón puede ser catabólica y catastrófica. La alteración de la homeostasis entre la tensión del tendón y la reparación daña el tendón8, 12 (Figura 3 1).

Histología de un tendón normal.

Ilustración de Renee L. Cannon.

Reproducido con permiso de Wilson JJ, Best TM. Problemas comunes de tendones por uso excesivo: revisión y recomendaciones de tratamiento. Soy Fam Physician. 200572 (5): 813.

Histología de un tendón normal.

Ilustración de Renee L. Cannon.

Reproducido con permiso de Wilson JJ, Best TM. Problemas comunes de tendones por uso excesivo: revisión y recomendaciones de tratamiento. Soy Fam Physician. 200572 (5): 813.

Epicóndilo lateral y origen del tendón extensor común.

Ilustración de Myriam Kirkman-Oh

Reproducido con permiso de Kane SF, Lynch JH, Taylor JC. Evaluación del dolor de codo en adultos. Soy Fam Physician. 201489 (8): 653.

Epicóndilo lateral y origen del tendón extensor común.

Ilustración de Myriam Kirkman-Oh

Reproducido con permiso de Kane SF, Lynch JH, Taylor JC. Evaluación del dolor de codo en adultos. Soy Fam Physician. 201489 (8): 653.

Histología de un tendón dañado. Nótese la desorientación del colágeno y la separación de fibras.

Ilustración de Renee L. Cannon.

Reproducido con permiso de Wilson JJ, Best TM. Problemas comunes de tendones por uso excesivo: una revisión y recomendaciones de tratamiento. Soy Fam Physician. 200572 (5): 813.

Histología de un tendón dañado. Nótese la desorientación del colágeno y la separación de las fibras.

Ilustración de Renee L. Cannon.

Reproducido con permiso de Wilson JJ, Best TM. Problemas comunes de tendones por uso excesivo: revisión y recomendaciones de tratamiento. Soy Fam Physician. 200572 (5): 813.

La etiología del dolor asociado con la tendinopatía crónica no está clara, pero se ha atribuido a neovascularización, neuroquímicos y descomposición mecánica. Los pacientes suelen presentar dolor localizado de inicio insidioso que a menudo se asocia con el inicio de una nueva actividad o el aumento de la intensidad de las actividades habituales2, 8, 13.Además de los cambios de actividad, existen otros factores de riesgo modificables y no modificables que deben evaluarse ( Tabla 2) .14 & # x2013 16 Idealmente, la tendinopatía se puede prevenir modificando gradualmente los patrones de actividad o movimiento. Si la prevención no es posible, la identificación y el tratamiento tempranos de una respuesta inadecuada del tendón a las actividades de carga minimizarán la posibilidad de progresión a una lesión crónica.

Factores de riesgo de tendinopatía

Tipo de superficie (por ejemplo, dura, resbaladiza, inclinada)

Información de las referencias 14 & # x2013 16.

Factores de riesgo de tendinopatía

Tipo de superficie (p. Ej., Dura, resbaladiza, inclinada)

Información de las referencias 14 & # x2013 16.


Tendones descelularizados y diseñados como sustitutos biológicos: una revisión crítica

Las roturas de tendones son una gran carga en las clínicas. Encontrar un material de injerto adecuado como sustituto de la reparación del tendón es uno de los principales desafíos en ortopedia, para lo cual el requerimiento de un andamio biológico sería diferente para cada aplicación clínica. Entre los armazones biológicos, el uso de una matriz derivada del tendón descelularizada representa cada vez más un enfoque interesante para tratar las roturas de los tendones. Analizamos in vitro y en vivo estudios enfocados en el desarrollo de protocolos eficientes para la descelularización y para la resiembra celular de la matriz del tendón para la obtención de dispositivos médicos para la sustitución del tendón. Nuestra revisión consideró también la fuente de tendón adecuada y los modelos animales preclínicos con el objetivo de participar en ensayos clínicos. Los resultados destacan un amplio panorama en términos de fuentes de tendones alogénicos o xenogénicos, dimensiones de la muestra, técnicas de descelularización física o química y la variedad de tipo celular para resembrar desde células madre mesenquimales diferenciadas terminalmente a indiferenciadas y su cultivo estático o dinámico empleado para generar construcciones implantables. probado en diferentes modelos animales. Intentamos identificar el enfoque más eficiente para lograr un andamio biológico óptimo para la biomecánica y las propiedades intrínsecas, que se asemeje al tendón nativo y sea aplicable en clínicas en un futuro próximo, con especial atención a la sustitución del tendón de Aquiles.

1. Introducción

Las roturas de tendones, frecuentemente asociadas con tendinopatía, y tanto las retracciones del tendón como la pérdida extensa después de un traumatismo representan una gran carga en la reconstrucción quirúrgica. Los tendones más comúnmente afectados son los flexores y extensores de dedos y manos [1, 2], el manguito rotador [3] y el tendón de Aquiles [4]. En particular, las roturas agudas del tendón de Aquiles tienen una incidencia creciente de 18 por 100.000 [5]. En general, estas lesiones se combinan directamente con altos costos socioeconómicos y de salud y rehabilitación postoperatoria a largo plazo e indirectamente con la pérdida de productividad.

La reparación del tendón es un proceso lento para restablecer la continuidad de las fibras del tendón y el mecanismo fisiológico funcional. Su escasa capacidad de curación se debe comúnmente a la baja densidad celular (5%), el escaso suministro de oxígeno y nutrientes y la deposición anormal de colágeno [6] que, en conjunto, conducen a la formación y adhesión de tejido cicatricial, lo que deteriora la función normal del tejido. De hecho, la funcionalidad de la biomecánica del tendón está relacionada principalmente con su compleja arquitectura matricial. Según estas premisas, encontrar un material de injerto adecuado como sustituto de la reconstrucción del tendón es uno de los principales retos en ortopedia. Para reproducir las propiedades biomecánicas y bioquímicas similares a la estructura del tejido nativo, un sustituto de tendón debe tener propiedades biológicas específicas, incluida la biocompatibilidad, la ausencia de respuesta inflamatoria o inmunitaria y una estrecha interacción con las células del tendón, así como propiedades mecánicas adecuadas [7]. . El daño del tendón ancho debe repararse con grandes cantidades de sustitutos de tejido sintéticos o biológicos. En vista de esto, recientemente se han propuesto y comercializado nuevos enfoques para la sustitución de tendones para uso clínico, incluidos biomateriales sintéticos o injertos biológicos [8]. Sin embargo, los materiales sintéticos para los defectos de los tendones han proporcionado malos resultados en cuanto a las propiedades mecánicas y de cicatrización [7]. Por lo tanto, los injertos biológicos, incluidos los autoinjertos, aloinjertos y xenoinjertos, han sido ampliamente investigados para satisfacer las características requeridas antes mencionadas para una reparación adecuada del tendón y, en la actualidad, representan el estándar de oro para la reparación del tendón [7]. Los autoinjertos tienen una disponibilidad limitada de la dimensión y los sitios de extracción, con una alta morbilidad del sitio donante y un tiempo quirúrgico prolongado [9]. Los aloinjertos de cadáveres tienen un mayor riesgo de transmisión de enfermedades y podrían inducir una respuesta inmunitaria crónica que requiera enfoques inmunosupresores [9]. Durante los últimos veinte años, se han investigado los protocolos de descelularización de aloinjertos y xenoinjertos para eliminar la inmunogenicidad relacionada con las células preservando la integridad de la estructura del colágeno y las características biológicas de la matriz del tendón. En particular, el uso de xenoinjertos de origen animal ofrece grandes cantidades de tejido recolectable con la posibilidad de producir andamios comerciales a partir de diferentes estructuras de colágeno [7, 8].

Se han descrito varios métodos de descelularización, incluidos los físicos, químicos y enzimáticos y combinaciones de estas técnicas [10]. La mayoría de los estudios publicados describen la producción de armazones de tejido descelularizados derivados de sitios anatómicos no homólogos (p. Ej., Submucosa intestinal, parche dérmico y pericardio). Sin embargo, la matriz descelularizada derivada de tejido homólogo específico de sitio puede ser más adecuada que una fuente no específica de sitio, en particular cuando se hace referencia a tejidos musculoesqueléticos debido a sus propiedades estructurales y biomecánicas [11]. De hecho, las fuentes homólogas proporcionan mejor una matriz extracelular (MEC) específica del sitio que ofrece un andamio válido para el crecimiento interno de la célula huésped y para responder en gran medida a la carga de tracción típica del tendón nativo [9]. Si bien el tendón es una estructura tridimensional compleja que consta de fibras de colágeno bien organizadas, la matriz descelularizada específica del tejido puede proporcionar un andamio adecuado y natural con la misma orientación nativa de las fibras de colágeno que aún no se ha creado sintéticamente en el laboratorio [ 9]. El desafío actual es desarrollar matrices biológicas xenogénicas que ofrezcan ventajas aparentes sobre los andamios sintéticos y de origen humano en vista de una morbilidad mínima y propiedades mecánicas adecuadas.

Esta revisión proporciona una descripción general de in vitro y en vivo estudios sobre procedimientos de descelularización de tejido tendinoso derivado de animales o humanos. En particular, analizamos la eficacia de las técnicas de descelularización seguidas o no de resiembra celular para identificar el enfoque más adecuado para obtener un sustituto de tendón natural funcional que pueda traducirse de modelos preclínicos a clínicas de reemplazo de tendones.

2. Métodos: Criterios de inclusión

La búsqueda bibliográfica se realizó en la base de datos PubMed, considerando los artículos publicados en inglés desde 2000 hasta abril de 2015, como se muestra en la Figura 1. La estrategia de búsqueda se realizó mediante la búsqueda de “descelularización, descelularización, acelularización, acelularización” combinada con la palabra clave “tendón”. (Figura 2). Se utilizaron artículos de revisión para completar nuestro estudio al incluir publicaciones que no estaban presentes en la base de datos PubMed de acuerdo con nuestros criterios de búsqueda. Nuestra búsqueda se centró tanto en los protocolos de descelularización para obtener una matriz pura a partir de tejido tendinoso eventualmente resembrado con una fuente celular como en la funcionalidad del andamio biológico después en vivo implantación. Con esta estrategia, encontramos 77 estudios. Se excluyeron doce estudios debido a la preocupación por la descelularización de tejidos distintos de los tendones. De los restantes sesenta y cinco estudios, dieciséis estudios fueron excluidos debido a la descelularización de injertos tendinoso-óseo, descelularización tendinosa hasta la formación de polvo o hidrogelificación de la matriz, y productos comerciales cuyas técnicas de descelularización no se describen. Finalmente, cinco estudios no se incluyeron debido a la descripción de aloinjertos, in vitro cultivo celular no relacionado con la matriz descelularizada y suturas bioactivas relacionadas con la reparación del tendón, pero no con sustitución o aumento de tendón. Finalmente, también se excluyeron los artículos de revisión. En conclusión, un total de 40 estudios, 28 in vitro y 12 en vivo, fueron incluidos en esta revisión de la literatura. Los resultados de la revisión se informan en las Tablas 1 y 2 para in vitro y en vivo estudios publicados, respectivamente. Para brindar una descripción general de los reactivos, las fuentes celulares y los análisis de construcciones más empleados, presentamos gráficos circulares en la Sección 3. Los porcentajes de los gráficos circulares se calcularon considerando el número de artículos que emplean los parámetros antes mencionados.

3. Resultados y discusión

3.1. Fuentes de tendones y dimensiones de la muestra

En esta revisión, se consideraron los estudios que han utilizado tendones derivados de diferentes mamíferos como andamios biológicos. La mayoría de los artículos analizados describieron protocolos de descelularización en tendones flexores, rotulianos o de Aquiles extraídos de conejos [11-22], ratas [23, 24] o especies evolutivas menos desarrolladas como el pollo [25], antes que los humanos [26-32]. ], u otros tejidos animales como los tendones caninos [33-39], porcinos [40-44], equinos [45-48] y bovinos [49]. La Figura 3 muestra la distribución de fuentes de tendones de diferentes especies. En la mayoría de los casos, las dimensiones del tejido del tendón nativo para la descelularización se informan como un área de superficie que varía de 0,45 a 12 cm 2 (media

cm 2), la longitud del tejido varía de 1 a 8 cm (media

cm), o el grosor del tejido con valores que oscilan entre 0,08 y 5 mm (media

mm). Algunos autores dejaron sin definir los tamaños de los andamios [15, 16, 24, 33, 42] o el grosor [11, 12, 17, 18, 21-24, 26-32, 34, 41]. Muchos de estos estudios no están destinados a producir un andamio para uso humano. A pesar de esto, la producción de un andamio de dimensiones adecuadas para el reemplazo del tendón en humanos se considera desafiante y relevante para la aplicación clínica, particularmente en lo que respecta a la reconstrucción del tendón de Aquiles.

3.1.1. Observación de las fuentes y dimensiones de los tendones

El uso clínico de andamios biológicos descelularizados requiere imperativamente cualquier respuesta adversa del huésped, seguridad, dimensiones adecuadas y disponibilidad adecuada. Es importante destacar que la especie final, que proporciona órganos para xenotrasplantes, debe considerar las preocupaciones anatómico-fisiológicas y éticas, así como la accesibilidad relacionada con la cría y el sacrificio. Los estudios que utilizan tendones de seres humanos [26-32] deben considerarse con cautela debido a los problemas antes mencionados, como la disponibilidad limitada de cadáveres y los riesgos de transmisión de enfermedades. Además, la calidad y la organización estructural de la matriz del tendón podrían verse influidas por la edad del donante, el sitio anatómico y el historial de carga [50], por lo que el control de calidad del material de origen podría desempeñar un papel importante en el éxito del injerto. Los tendones derivados de especies inferiores, incluidos el pollo [25], la rata [23, 24] y el conejo [11-22], tienen dimensiones y cantidades limitadas para ser utilizados como sustitutos clínicos, aunque estos animales son útiles para probar la eficacia de la descelularización. protocolos. Además, de acuerdo con los procedimientos habituales de sacrificio de pollos y conejos, la recolección del tendón no es posible debido a la falta de productos de desecho del sacrificio. Por lo tanto, los sujetos dedicados deben ser escarificados para este propósito con cuestiones éticas correlacionadas. Los tendones caninos tienen dimensiones adecuadas, sin embargo, el uso de tejidos nativos caninos [33-39] a gran escala no es práctico y también podría estar sujeto a problemas éticos. Por estas razones antes mencionadas, la gran disponibilidad en términos de cantidad y dimensiones de fuentes de tendones de animales comúnmente sacrificados como cerdos [40-44], equinos [45-48] y bovinos [49] podría ser una opción válida. A pesar de las aparentes ventajas de utilizar cerdos como especies donantes, retiene una gran variedad de patógenos transmisibles a los seres humanos [51]. De acuerdo con esto, los xenoinjertos equinos se están utilizando cada vez más para la cirugía reconstructiva [7, 8], debido a una presencia significativamente inferior y, a menudo, a enfermedades zoonóticas limitadas geográficamente [52].

Entre varios tipos de tendones en humanos que necesitan ser reparados, el tendón de Aquiles es una de las estructuras de colágeno más grandes que sufre lesiones graves. Además, también es el tendón más estudiado en términos de propiedades biomecánicas y estructurales [53-56]. Por lo tanto, las características antes mencionadas hacen que el tendón de Aquiles sea una estructura difícil de reemplazar, y podría considerarse como un punto de referencia para generar un sustituto del tendón. Por lo tanto, la obtención de una matriz tendinosa descelularizada que funcione para su sustitución requiere grandes esfuerzos para acercarse a las dimensiones nativas, conservando las propiedades funcionales biomecánicas y estructurales. La mayoría de los estudios incluidos en esta revisión se centraron en los procesos de descelularización de pequeñas porciones de tendones porque tenían como objetivo optimizar los protocolos de descelularización. Aunque estos enfoques condujeron a resultados interesantes en términos de eliminación de componentes celulares, no podrían ser necesariamente adecuados para muestras de mayor tamaño. Sólo unos pocos estudios trabajaron con las dimensiones adecuadas de los tendones [28, 41, 43] para su uso en clínicas. El aumento de la resistencia de la penetración del detergente de descelularización o de la colonización celular durante la recelularización representa dos limitaciones en el procesamiento de muestras de tendones grandes. Estos problemas fueron ampliamente descritos por autores que realizaron abordajes estáticos tanto para la descelularización como para los procesos de resiembra, con especial referencia al grosor del tejido [25, 43]. Para superar estos obstáculos, dos estudios llevaron a cabo estrategias innovadoras como técnicas dinámicas [41], puntuación de la superficie del tejido o corte superficial [28]. Específicamente, Lee et al. [41] describieron estímulos de tensión y torsión para mejorar la penetración del detergente, mejorando también las propiedades biomecánicas de la matriz descelularizada. Con el mismo propósito, Woon et al. [28] propuso marcar la superficie del tendón para crear una brecha tanto para la penetración celular como para la unión, lo que demuestra la efectividad del tratamiento. Sin embargo, todas estas técnicas presentan algunas limitaciones en cuanto al debilitamiento de la matriz tendinosa descelularizada.

3.2. Panorama de los protocolos de descelularización y las estrategias de resiembra celular para el tejido tendinoso

Se han descrito varios tratamientos físicos o químicos para la descelularización del tendón para obtener una ECM libre de antígeno que podría soportar una carga biomecánica similar a la de los tendones sanos nativos. Los tratamientos físicos son los más utilizados para interrumpir la unión de las células residentes a la matriz de colágeno y para romper la membrana celular. Estos tratamientos incluyen fuerzas mecánicas, como ultrasonidos [43], y ciclos repetidos de congelación-descongelación a -20 / 80 ° C [10, 11, 13-21, 26, 27, 29-39, 44-46, 48]. Estos últimos tratamientos son los más utilizados y pueden estar asociados o seguidos por ciclos de congelación-descongelación en nitrógeno líquido [20, 35, 36, 39, 44, 45, 57]. Los tratamientos químicos pueden comenzar directamente en muestras frescas sin ciclos previos de congelación y descongelación [11, 13, 25, 26, 29, 42, 43, 45] y se usan comúnmente para degradar componentes celulares, restos y antígenos. En particular, las sustancias químicas actúan sobre el citoplasma celular, la membrana nuclear y las interacciones lípido / proteína. No iónico (Triton X100) [11-14, 17, 18, 21-24, 31, 33, 34, 40, 42, 45], iónico (Dodecil sulfato de sodio, SDS) [11, 13, 15, 16, 19, 23, 26, 31, 42, 43, 45, 46, 48, 49] y los detergentes bipolares (fosfato de tributilo, TBP) [13, 19, 23, 31, 42, 46] son ​​los agentes más empleados para obtener un descelularización del tendón. Estos reactivos se pueden utilizar solos o en combinación para aumentar su efecto [11, 13, 23, 42, 46]. Las soluciones hipotónicas e hipertónicas o tampones de EDTA se utilizan con frecuencia con tratamientos físicos [13, 27, 28, 31, 32, 49] o químicos para lisar mejor las células [27-30, 32, 40]. El EDTA también se puede combinar con inhibidores específicos (aprotinina y leupeptina) para reducir la liberación de proteasa que daña la estructura de la ECM [26, 43]. Debido a que los tendones tienen una estructura compacta bien organizada, la permeabilidad de la matriz de colágeno a los detergentes y las células resembradas debe mejorarse mediante soluciones ácidas (p. Ej., Ácidos peracético, acético, clorhídrico y sulfúrico) [25, 27-30, 32 , 42] o marcando o perforando la superficie del tendón con múltiples hendiduras [28, 34]. Además, para permitir que las células extrínsecas migren hacia el armazón acelular, algunos autores realizaron ultrasonidos de varias intensidades con el objetivo de producir una matriz porosa microscópicamente más abierta sin dañar la arquitectura general del armazón [43]. Con frecuencia, los tratamientos enzimáticos se asociaron a protocolos físicos y químicos. Las sustancias enzimáticas como la tripsina se combinaron con frecuencia con EDTA [11, 14, 17, 18, 21, 22, 24, 25, 33, 34, 40, 46, 48], con colagenasa tipo I [12, 41] o con productos químicos. tratamientos [11] para romper los enlaces peptídicos a 37 ° C. Es importante destacar que para evitar una respuesta inmune del huésped, las endonucleasas (ARNasa y ADNasa) se utilizan comúnmente para completar el proceso de descelularización escindiendo el ARN y los restos de ADN [13, 25, 26, 35-39, 43, 44, 46, 48, 57]. Solo el 27,5% de los estudios analizados llevaron a cabo una comparación entre diferentes protocolos de descelularización, lo que permitió profundizar en la eficacia de los tratamientos químicos [11, 13, 19, 23, 27, 31, 40, 42, 43, 45, 46]. En la Figura 4, se muestran los reactivos y detergentes más utilizados para una mejor comprensión.

Aproximadamente el 80% de los estudios analizados en esta revisión realizaron resiembra celular del tejido del tendón descelularizado utilizando diferentes tipos de células pertenecientes al linaje mesenquimatoso (médula ósea- [21, 34-36, 39, 46-48, 57], adiposo- [17, 18, 21, 26, 28, 30, 32, 45], o células estromales derivadas de tendones [44, 57]) o el linaje fibroblástico (tenocitos [11, 12, 14, 18, 20-22, 24 , 30, 40, 43, 47] y dérmicos [15, 16, 19, 27, 30, 31, 37] y fibroblastos de la vaina del tendón [11, 17, 21]), como se muestra en la Figura 5. El número de células utilizadas para la resiembra se informó de manera diferente como células / cm 2 o células / ml y varió de 2 × 10 4 a 4 × 10 6 (media 8 × 10 5 ± 1,3 × 10 6) y de 1 × 10 5 a 2 × 10 7 ( media 2,6 × 10 6 ± 4 × 10 6), respectivamente.La resiembra celular se realizó a través de cultivos estáticos (72%) o dinámicos (28%) utilizando cultivos de cepas simples rotativos [16, 21, 26, 27, 29, 30, 39] y cíclicos [39, 48] o biorreactores comerciales específicos [ 14, 17] para un tiempo de cultivo que varía de 24 horas a 8 días (días promedio).

3.2.1. Investigaciones para evaluar la descelularización y recelularización de la matriz de tendones

Normalmente se realizan investigaciones analíticas específicas para verificar la eficacia de los protocolos de descelularización o la capacidad de los tejidos descelularizados para ser colonizados eficientemente por células. Entre varios análisis que se realizaron comúnmente, in vitro o después en vivo implantación, las técnicas más empleadas para verificar las cualidades intrínsecas y biomecánicas del constructo fueron representadas por histología (hematoxilina y eosina [11-14, 16-19, 21-29, 31-51], tricrómico de Masson [26, 44, 46 ], Azul alciano [26, 40], azul de Prusia [45], rojo nuclear rápido [40], verde SYTO [17, 27, 28, 30–32] y DAPI [24, 25, 37, 40, 41, 43, 45]) y ensayos mecánicos (resistencia máxima a la tracción y módulo elástico [12-14, 17, 18, 20, 23, 27, 28, 31-34, 38, 39, 42, 43, 46, 48, 49, 57], rigidez [16, 19, 25, 29, 35, 37, 41, 44] y alargamiento [16]), respectivamente. Además, para detectar la presencia de células residuales en tejidos descelularizados o construcciones resembradas, el contenido de ADN [12, 14, 17, 19, 25-28, 30-32, 34, 37, 40, 41, 44-48, 57] fue realizado como investigación principal junto con otros análisis interesantes, como microscopía electrónica (SEM [25, 33, 37, 39, 41, 42, 44, 46, 49, 57] y TEM [28, 44, 45]) y etiquetado- imágenes basadas en imágenes para discriminar células viables [11, 20, 27, 28, 31, 32, 34-36, 39, 40, 42, 43, 45, 46, 57]. Los proteoglicanos y las fibras de colágeno son los componentes principales de la ECM del tendón y su conservación dentro de un andamio descelularizado / recelularizado es obligatoria. Por esta razón, los ensayos bioquímicos [19, 27, 31, 37, 40-44, 46-48] o los análisis de expresión génica [35, 36, 44, 47] (colágeno de tipos I y III, tenomodulina, escleraxis y cartílago oligomérico proteína de matriz), frecuentemente asociado con investigaciones inmunohistoquímicas [20, 26, 28, 30, 32, 43], se han realizado para analizar su contenido dentro de las construcciones tratadas. Se han utilizado modelos animales para definir la respuesta inflamatoria e inmunitaria tras la implantación del andamio mediante análisis inmunohistoquímicos específicos [29], así como mediante la detección de metaloproteinasas de matriz inflamatoria (MMP2, MMP3 y MMP13) [35, 36]. Solo un estudio analizado directamente en vivo la integración de la construcción dentro del tejido nativo después de la implantación mediante el uso de la resonancia magnética [38]. En la Figura 6, se resume la distribución de análisis típicos de construcciones descelularizadas / recelularizadas.

3.2.2. Observación sobre protocolos de descelularización y resiembra

El objetivo final de un proceso de descelularización es obtener un andamio totalmente libre de componentes celulares, evitando así cualquier reacción inmune del huésped. Además, la eliminación de los reactivos restantes es obligatoria para contener la respuesta inflamatoria después del trasplante. Por tanto, uno de los enfoques más útiles y empleados para contener la reacción inflamatoria a los armazones biológicos es el uso de endonucleasas (ADNasa y ARNasa) capaces de eliminar las células potenciales que quedan de la matriz descelularizada. De todos modos, con el objetivo de controlar estas respuestas adversas del huésped, con frecuencia se realizaron protocolos de descelularización agresivos con un alto riesgo de comprometer la estructura natural del colágeno y las propiedades mecánicas del andamio. Ninguno de los in vitro Los estudios analizados han investigado las propiedades inflamatorias e inmunogénicas de los armazones obtenidos. De acuerdo con esta premisa, un enfoque interesante podría ser el in vitro análisis de citocinas inflamatorias (TNF-α e interleucinas) y la citotoxicidad o la respuesta inmune en pruebas de células mononucleares de sangre periférica. Sólo unos cuantos en vivo Los estudios evaluaron correctamente la respuesta inflamatoria mediante histología [20, 21, 25, 30, 36] o inmunohistoquímica (células B, macrófagos) [30], confirmando una reacción leve a moderada hacia el armazón implantado dentro del ortotópico [16, 21 , 36] pero no sitios heterotópicos [25, 30]. Tischer y col. [16] atribuyó la necrosis parcial y la abundante infiltración de células mononucleares dentro de la matriz resembrada de fibroblastos al detergente iónico (SDS) empleado para descelularizar el tendón. Kryger y col. [21] demostró que los tendones acelularizados resembrados con varias células autólogas se comportan inmunológicamente como injertos de tendones nativos sin la respuesta inflamatoria que ocurre en los tendones alogénicos. Omae et al [35, 36] evaluaron la expresión génica de MMP3 y MMP13 después de la in vitro resiembra e implantación ortotópica en vivo, demostrando una mayor expresión en tendón resembrado con respecto a los descelularizados. Sin embargo, el análisis histológico no mostró ninguna infiltración de células inflamatorias en las construcciones sembradas o sin sembrar el día 14 después de la implantación ortotópica.

Una limitación importante en la creación de andamios biológicos vitales está relacionada con el tiempo necesario para repoblar la matriz descelularizada con células adecuadas, particularmente en lo que respecta a las líneas celulares primarias. De hecho, el problema principal con la matriz resembrada es el tiempo de espera requerido para la preparación del injerto antes de la implantación, comenzando desde la recolección de material biológico a través del aislamiento celular y la expansión hasta la colonización funcional final del injerto. Esta limitación temporal se percibe principalmente en el daño tisular agudo traumático más que en las lesiones crónicas. Se ha demostrado ampliamente que un enfoque basado en células para la restauración del tendón mediante injertos resembrados es una estrategia eficaz [5]. En este contexto, existe un debate no resuelto sobre el tipo de célula más eficaz pero que requiere menos tiempo para el desarrollo funcional de injertos de tendón que se utilizará en las clínicas. De hecho, entre varios tipos de células que se utilizan para resembrar tendones, los más populares son las células madre mesenquimales (MSC) asociadas con el cultivo a largo plazo o las células derivadas de tejidos diferenciados terminalmente (tenocitos, fibroblastos, etc.) con una tasa de proliferación más rápida. A pesar de las supuestas ventajas del uso de células de alta proliferación, el empleo de tenocitos o fibroblastos autólogos requiere una recolección invasiva con alta morbilidad para el paciente sin aprovechar los efectos inmunomoduladores. Además, la recolección más fácil de grandes cantidades de células madre mesenquimales de la médula ósea o el tejido adiposo y los procedimientos estándar aprobados para su aislamiento respaldan mejor el uso de estas células. Además, las propiedades inmunomoduladoras de las células madre mesenquimales son bien conocidas y se aprovechan en el tratamiento de la enfermedad de injerto contra huésped resistente a la terapia [58]. Esta característica peculiar de las CMM puede desempeñar un papel en el mantenimiento de la tolerancia del armazón implantado y controlar tanto la autoinmunidad como las respuestas inflamatorias.

Otro tema importante después de la resiembra del injerto es la viabilidad de las células sembradas y su capacidad para colonizar el andamio después de la implantación. La mayoría de los estudios analizados demostraron una buena repoblación celular principalmente en la superficie del andamio implantado después de 2 a 8 semanas [21, 22, 28, 32, 36, 44]. Sólo un autor declaró una buena penetración celular en el núcleo del injerto hasta 20 semanas después de la implantación [11].

Todos los tendones de los vertebrados son relativamente similares en el módulo elástico (EM), aunque los EM informados varían ampliamente desde valores muy bajos (160 MPa) a valores superiores (2000 MPa) [59]. Por lo tanto, la interpretación de los datos de los estudios analizados se vuelve difícil debido a las diferentes metodologías y mediciones realizadas. Las propiedades biomecánicas de la matriz tendinosa descelularizada o resembrada deben mantenerse similares al tejido nativo. Tener en cuenta las propiedades mecánicas basales de los tendones humanos podría ser un punto de referencia útil para evaluar la calidad del andamio. En la literatura, los valores biomecánicos de los tendones humanos se describen ampliamente con una variable EM de MPa a 1673 MPa para el tendón de Aquiles [60] y el flexor digitorum profundus tendones [61], respectivamente. De lo contrario, el UTS varía constantemente de 40 a 100 MPa [62], o se informa de manera diferente como

N [63]. Con el objetivo de un armazón biológico adecuado derivado de la sustitución de tendón por tendón en la medicina humana, los xenoinjertos representan materiales prometedores. De acuerdo con esto, la mayoría de los estudios centraron la atención en la optimización del protocolo en tendones derivados de varios animales sin considerar la traducibilidad del constructo final. En particular, descelularizar tendones derivados de laboratorio [12-24] o de animales pequeños [33-39, 57] claramente podría no ser útil para uso humano porque los tejidos de estas especies no están disponibles como productos comerciales, aunque representan un enfoque válido en La investigación y los resultados obtenidos de estos estudios siguen siendo de gran relevancia. De manera diferente, los tendones derivados de animales grandes como cerdos [40-44], caballos [45-48], bovinos [49] o humanos [26-32] se ajustan mejor a este propósito. Este concepto es particularmente cierto si se consideran las dimensiones finales y las características biomecánicas de los andamios descelularizados o resembrados. Los estudios que procesaron tendones porcinos mostraron malas propiedades biomecánicas del tejido nativo en comparación con los valores basales humanos [41-44], a pesar de ser adecuados en términos de dimensión. Entre los pocos estudios realizados en tendones equinos, sólo Youngstrom et al [46, 48] llevaron a cabo pruebas biomecánicas en tejido nativo y descelularizado, demostrando propiedades inferiores en términos de EM y estrés por falla. El análisis de solo dos estudios similares no permite sacar una conclusión firme sobre la idoneidad de los tendones equinos. Los estudios realizados en los tendones digitales flexores de origen humano demostraron que este tejido podría ser adecuado como xenoinjerto en términos de EM y UTS dentro de los parámetros de los valores normales [27, 28, 30, 31], con la excepción de los valores informó en el estudio realizado por Schmitt et al. [32]. Algunos estudios que trabajan con tendones de conejo [12-14, 17, 18] confirmaron que esta especie tiene valores basales adecuados de UTS y EM en comparación con los humanos. Por tanto, los tendones de conejo son candidatos válidos para investigar estrategias innovadoras para obtener matriz derivada de tendones en el campo de la investigación, aunque no puedan ser xenoinjertos implantables.

Los protocolos de descelularización y / o resembrado utilizados para crear injertos de matriz derivados de tendones varían ampliamente a lo largo de la literatura, lo que hace que la comparación de la eficacia de diferentes enfoques sea compleja. De hecho, solo algunos in vitro los estudios compararon más de dos protocolos [11, 13, 19, 23, 27, 31, 40, 42, 43, 45, 46], pero difirieron mucho en cuanto al inicio del tratamiento (fresco o congelado), agentes químicos o enzimáticos y concentraciones para los protocolos de descelularización. Además, la estrategia para volver a sembrar la matriz se realiza comúnmente empleando diferentes fuentes de células, tipos y días de cultivo. De estos estudios surge el hecho de que TBP [23, 42] y SDS son los reactivos más eficaces para obtener una matriz tendinosa descelularizada que funcione. Un enfoque interesante para mejorar la acción de los detergentes químicos en la estructura compacta de colágeno de los tendones es el uso del ácido peracético (PAA) que actúa sobre la permeabilidad de la matriz permitiendo una mayor penetración de los reactivos [25, 27-30, 32 ]. Gracias a la actividad de PAA, la cantidad total y la concentración de detergentes podrían reducirse drásticamente. De hecho, el uso de métodos duros de descelularización podría determinar el daño de la ultraestructura del colágeno, deteriorando las propiedades biomecánicas de la matriz descelularizada. Por el contrario, la aplicación de una descelularización suave no pudo eliminar completamente el componente celular. Por lo tanto, pocos estudios combinaron el uso de detergentes iónicos y de iones bipolares con inhibidores de proteasas como la aprotinina y la leupeptina [26, 43] para prevenir la rotura de la matriz por las proteasas.

Una esterilización terminal apropiada del andamio biológico es obligatoria para eliminar endotoxinas y presencia de bacterias, virus o priones [64], mientras se preservan las propiedades estructurales, bioquímicas y mecánicas del ECM. Según la literatura, un enfoque de esterilización válido es el uso de métodos híbridos tanto para esterilizar el andamio como para preservar la biomecánica [65]. La mayoría de las técnicas de esterilización utilizan ácidos (p. Ej., PAA) o disolventes para in vitro estudios, aunque no son suficientes para la traducibilidad clínica, ya que la esterilización requerida para los dispositivos médicos debe alcanzar niveles de seguro de esterilidad de 10 −6 (SAL6) [66]. Otros métodos de esterilización están aprobados para uso clínico, es decir, óxido de etileno [39, 57], radiación gamma y haz de electrones, aunque algunos autores mostraron respuestas inmunes del huésped indeseables a estos procesos [67-69]. En los últimos años, un método alternativo y recientemente aprobado de esterilización de injertos biológicos para uso clínico es el dióxido de carbono supercrítico [66, 70]. Debido a las diferencias intrínsecas en la composición de ECM de varios tejidos, se deben investigar en profundidad los agentes de descelularización, el tiempo de exposición y las técnicas de esterilización terminal.

3.3. Modelos animales para la reparación de tendones con matriz descelularizada

Solo 12 estudios verificaron el rendimiento de las construcciones descelularizadas sin sembrar o sembradas nuevamente en modelos animales. El tamaño del defecto y las técnicas quirúrgicas utilizadas para colocar los injertos se resumen en la Tabla 2. En particular, la mayoría de ellos (67%) describieron una implantación ortotópica en conejos [16, 18, 21, 22, 36, 38] y solo dos estudios describieron una implantación ortotópica en defectos del tendón de Aquiles en ratas [24, 44]. Además, algunos autores realizaron implantaciones subcutáneas de las construcciones en ratones y ratas para investigar tanto la respuesta inmunitaria inflamatoria del huésped como la mediada por células a los restos de detergente del proceso de descelularización [25, 28, 29, 32, 44]. En nuestro análisis, encontramos una alta variabilidad de los puntos de tiempo después de la implantación que comúnmente eran más largos en los modelos ortotópicos que van de 2 a 30 semanas (media

) que en sitios heterotópicos, de los cuales la implantación subcutánea se prolongó durante 1 a 4 semanas (media). Aunque las investigaciones en diferentes puntos de tiempo son perjudiciales para evaluar la integración tendón-tendón y la respuesta inmune del huésped, la comparación de resultados entre varios estudios se vuelve difícil debido a la variabilidad mencionada anteriormente.

3.3.1. Observación en modelos animales preclínicos

En la literatura se describen diferentes especies como modelos adecuados para estudiar las roturas y desgarros de tendones en términos de fisiopatología y regeneración tisular. Entre ellos, los primates y perros no humanos se utilizaron con frecuencia para este propósito en el pasado, pero las cuestiones éticas y la opinión pública redujeron su empleo en la investigación preclínica [71-73]. De manera diferente, los caballos, las cabras y las ovejas representan los modelos electivos debido a las dimensiones, cualidades y biomecánica adecuadas de la estructura del tendón flexor [74-77]. De todos modos, la especial gestión, manipulación y los elevados costes de estos modelos constituyen una limitación para su uso. Los animales de laboratorio, como ratones y ratas, tienen varias ventajas como modelos preclínicos. Son muy prolíficos obteniendo altos números para estudios experimentales, se pueden manejar fácilmente y tienen un impacto económico reducido. Además, su genoma ha sido secuenciado completamente mostrando una alta homología genética con los humanos (80-90%), lo que permite crear modelos transgénicos de tendinopatía para estudiar su patogénesis [78]. Sin embargo, sus pequeñas dimensiones, en particular la de los ratones [79], representan la principal limitación para probar nuevos enfoques terapéuticos para el aumento y / o laceración de tendones. El mayor equilibrio en términos de estructura tendinosa, fisiología, componente celular y biomecánica en comparación con los humanos se puede encontrar en conejos [80-82]. Esta especie fusiona un tamaño de tendón apropiado con un manejo fácil y costos controlados que hacen de los conejos los modelos animales más adecuados para investigar las características biológicas del injerto de tendón antes del uso humano [11-22]. Más importante aún, los modelos animales se emplean ampliamente para verificar la integración de la matriz descelularizada dentro del sitio ortotópico de implantación. La mayoría de los estudios analizados evaluaron la integración de los injertos de tendones de ingeniería tisular en un modelo de conejo de ligamento cruzado anterior [16] o reemplazo de defectos tendinosos [18, 21, 22, 36, 38] mediante investigaciones histológicas, biomecánicas o moleculares. . Sólo un estudio evaluó la integración del injerto en un modelo de rata de defecto del tendón de Aquiles [24]. En general, estos estudios informaron propiedades biomecánicas más débiles después de 8 a 10 semanas de implantación en comparación con el tejido nativo [16, 18, 38]. Histológicamente, se detectó una respuesta inflamatoria de leve a severa después de la implantación de la matriz del tendón resembrada [16, 21, 24, 38]. Un grupo evaluó la expresión de genes tenogénicos después de la implantación, y notificó una mayor expresión en la matriz del tendón resembrada en comparación con la matriz descelularizada [36].

4. Conclusiones

El propósito de la presente revisión es analizar críticamente la literatura reciente sobre andamios biológicos derivados de tendones, destacando las principales características para desarrollar un dispositivo tendinoso funcional, ya que el objetivo final de la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos es trasladar la restauración del tendón a las clínicas. En particular, nos centramos en la fuente y las dimensiones adecuadas del tendón, la seguridad del dispositivo en términos de integración del anfitrión, respuesta y biodegradabilidad relacionados con los protocolos comunes aplicados para la descelularización. Además, se discutieron las técnicas de resiembra y esterilización, así como las propiedades mecánicas adecuadas del producto biológico.Más importante aún, evaluamos la importancia y pertinencia de los modelos animales preclínicos relacionados con el tipo y el sitio de la lesión del tendón antes de los ensayos clínicos basados ​​en la evidencia.

Los andamios biológicos se han involucrado cada vez más en la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos porque no hay mejor manera de reemplazar un tejido con su estructura homóloga. Actualmente, el uso de tendón descelularizado parece ser un enfoque interesante para el tratamiento de roturas y desgarros tendinosos, siendo la estructura más adecuada para guiar la regeneración del tejido lesionado preservando la compleja arquitectura de la matriz. La estructura de colágeno de los tendones descelularizados es efectivamente un entorno ideal para estimular la incorporación celular, el metabolismo y la síntesis de la matriz. El propósito de cualquier protocolo de descelularización es eliminar con éxito los componentes celulares y los residuos nucleicos, minimizando así las modificaciones en la disposición, la actividad biológica y las propiedades mecánicas de la matriz. Por lo tanto, el injerto de tendón ideal es un ECM no inmunogénico, que se adquiere fácilmente, con propiedades mecánicas que se asemejan a las características del tendón nativo. Hasta el momento, los biomateriales sintéticos no han demostrado propiedades mecánicas apropiadas para la implantación ortotópica. Por el contrario, los injertos biológicos parecen tener una estructura y características más apropiadas para ser empleadas para la reparación del tendón. De hecho, los tejidos xenogénicos, como la dermis, la submucosa del intestino delgado y el pericardio, se han convertido en andamios comerciales populares para este propósito, como se ha demostrado ampliamente en la literatura [7, 8, 83-86]. A pesar de la integración óptima, la biocompatibilidad con los tejidos del huésped y la función de aumento de los armazones biológicos comerciales, estos productos poseen propiedades mecánicas bajas que no pueden soportar la carga fisiológica para ser utilizados como sustitutos de tendones. Además, los procedimientos adoptados para descelularizar los andamios biológicos comerciales están comúnmente protegidos por un conocimiento industrial que impide la reproducibilidad y la comparación directa de los protocolos.

También existen varias limitaciones en la comparación de enfoques y técnicas presentados en la literatura, incluso si el objetivo de su investigación es el mismo. De hecho, sacar una conclusión es un desafío casi imposible si consideramos el uso de tendón derivado de varias especies, las diferentes dimensiones del tejido tratado con métodos mecánicos o detergentes químicos a diferentes concentraciones, y el uso de una variedad de tipos de células cultivadas. ya sea en condiciones estáticas o dinámicas para recrear construcciones implantables probadas en diferentes modelos animales. Esto potencialmente genera una preocupación sobre el impacto de este análisis para un mayor desarrollo de la metodología.

La última especie animal, que proporciona tejido para el xenotrasplante, debe tener algunas características compatibles con el uso clínico. Los riesgos limitados de transmisión de enfermedades, las dimensiones apropiadas y la gran disponibilidad independientemente de la preocupación ética son obligatorios. Los xenoinjertos de tendón equino podrían cumplir con los requisitos gracias a una zoonosis inferior y geográficamente limitada, dimensión adecuada y características biomecánicas similares a los tendones humanos y siendo la recolección de tejido relacionada con los productos de desecho del sacrificio. Además, el desarrollo de un sustituto de tejido derivado de equino también podría emplearse en la reconstrucción de lesiones de tendones que ocurren comúnmente en caballos atléticos o mascotas, creando así un producto comercial que también puede venderse en el mercado veterinario. Como surgió de nuestra revisión, solo unos pocos estudios investigaron el tendón equino como fuente y ninguno de ellos parece demostrar una eliminación adecuada de ADN. Por lo tanto, se requieren más evidencias para respaldar el uso de esta especie.

Como surgió de nuestro análisis, los protocolos de descelularización eficientes requieren una combinación de tratamientos físicos, enzimáticos y químicos para eliminar la mayor cantidad posible de residuos celulares para que la construcción sea segura para el trasplante. De estos estudios surge el hecho de que TBP y SDS son los reactivos más eficaces para obtener una matriz tendinosa descelularizada de alto rendimiento, preservando al mismo tiempo las propiedades mecánicas del tendón nativo. Un enfoque interesante para mejorar las características del producto final es la asociación de estos reactivos con endonucleasas (ARNasa o ADNasa) para evitar la inmunogenicidad causada por residuos celulares y el uso de inhibidores de proteasa (aprotinina y leupeptina) para prevenir la rotura o debilitamiento de la matriz por proteasas. . Además, la eliminación del reactivo restante es obligatoria para contener la respuesta inflamatoria, por lo que se podrían realizar investigaciones complementarias para verificar la biocompatibilidad del constructo, como la evaluación de la citotoxicidad o la liberación de citocinas proinflamatorias.

La estructura de ECM podría volverse más compacta o menos homogénea en respuesta a los tratamientos de descelularización, por lo que el uso de detergentes como PAA podría promover la penetración celular y la migración a través de la matriz mejorando la permeabilidad del andamio. El PAA también se utiliza con frecuencia como detergente esterilizante, aunque no es un método aprobado para la traducibilidad clínica. Desde un punto de vista clínico, será importante investigar más a fondo un método de esterilización capaz de alcanzar niveles de seguro de esterilidad sin comprometer las características biomecánicas y biocompatibles del andamio.

Los armazones biológicos derivados del tendón descelularizado a menudo se vuelven a sembrar con diferentes tipos de células para recrear construcciones implantables en condiciones de cultivo estáticas o dinámicas. Los tenocitos, los fibroblastos, la médula ósea (BMSC), las células adiposas (ASC) y las células estromales derivadas de tendones (TSPC) son todas posibles candidatas para los enfoques de ingeniería de tejidos. A pesar de eso, se recomienda el uso de BMSC debido a sus características ventajosas, que requieren procedimientos de recolección menos invasivos y sus características inmunomoduladoras son favorables para el trasplante con respecto a las células aisladas de otros tejidos. Como el objetivo de descelularizar tendones aparentemente es resembrarlos con células huésped antes de la implantación, uno de los aspectos más desafiantes es optimizar la invasión celular de un tejido tan denso como el tendón. Por lo tanto, el uso de biorreactores apoya la penetración y distribución celular dentro de la estructura de la matriz para acelerar la in vitro producción de construcciones biológicas capaces de soportar mejor la integración y funcionalidad del hospedador después de la implantación mientras se mantienen viables las células resembradas.

Los dispositivos tendinosos implantables obtenidos se han implantado con éxito en modelos animales preclínicos para reconstruir el daño tendinoso inducido experimentalmente o la pérdida de tejido. En la literatura se describen diferentes especies como modelos adecuados para estudiar la fisiopatología y la vía de regeneración de este tejido, pero el mayor equilibrio en comparación con las características humanas se puede encontrar en conejos, fusionando el tamaño apropiado del tendón con costos contenidos y un fácil manejo. Sin embargo, la mejor elección de modelo animal depende de la pregunta de investigación y los resultados esperados en términos de rotura y reparación del tendón e integración del andamio.

En conclusión, la detección de una matriz extracelular adecuada como un sustituto de tejido capaz de suministrar células autólogas viables y eventualmente agentes biológicos podría ser un enfoque prometedor en la regeneración del tendón lesionado. Sin embargo, será fundamental estandarizar los protocolos de descelularización o resiembra para obtener productos reproducibles capaces de convertirse en una realidad clínica a corto plazo.

Conflicto de intereses

Los autores declaran que no existe ningún conflicto de intereses con respecto a la publicación de este artículo.

Contribución de los autores

Arianna B. Lovati y Marta Bottagisio contribuyeron igualmente a este trabajo.

Reconocimiento

Este estudio fue financiado por el Ministerio de Salud italiano (RF-GR-2011-02348899).

Referencias

  1. J. P. de Jong, J. T. Nguyen, A. J. M. Sonnema, E. C. Nguyen, P. C. Amadio y S. L. Moran, "La incidencia de lesiones traumáticas agudas del tendón en la mano y la muñeca: un estudio poblacional de 10 años", Clínicas en Cirugía Ortopédica, vol. 6, no. 2, págs. 196–202, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  2. M. E. O'Sullivan y J. Colville, "El impacto económico de las lesiones en las manos", Revista de cirugía de la mano, vol. 18, no. 3, págs. 395–398, 1993. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  3. N. Andarawis-Puri, E. T. Ricchetti y L. J. Soslowsky, "Interacción entre los tendones supraespinoso e infraespinoso: efecto de los desgarros de espesor total del tendón supraespinoso anterior sobre la distensión del tendón infraespinoso", Revista estadounidense de medicina deportiva, vol. 37, no. 9, págs. 1831–1839, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  4. C. Holm, M. Kjaer y P. Eliasson, "Rotura del tendón de Aquiles y tratamiento y complicaciones: una revisión sistemática", Revista escandinava de medicina y ciencia en el deporte, vol. 25, no. 1, págs. E1 – e10, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  5. E. Shapiro, D. Grande y M. Drakos, "Productos biológicos en la curación y reparación del tendón de Aquiles: una revisión", Reseñas actuales en medicina musculoesquelética, vol. 8, no. 1, págs. 9–17, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  6. R. James, G. Kesturu, G. Balian y A. B. Chhabra, "Tendón: biología, biomecánica, reparación, factores de crecimiento y opciones de tratamiento en evolución", Revista de cirugía de la mano, vol. 33, no. 1, págs. 102–112, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  7. J. Chen, J. Xu, A. Wang y M. Zheng, "Andamios para la reparación de tendones y ligamentos: revisión de la eficacia de los productos comerciales", Revisión experta de dispositivos médicos, vol. 6, no. 1, págs. 61–73, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  8. U. G. Longo, A. Lamberti, N. Maffulli y V. Denaro, "Tendon augmentation grafts: a Systemberti", Boletín médico británico, vol. 94, no. 1, págs. 165–188, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  9. C. W. Cheng, L. D. Solorio y E. Alsberg, "Tejido descelularizado y matrices extracelulares derivadas de células como andamios para la ingeniería de tejidos ortopédicos", Avances en biotecnología, vol. 32, no. 2, págs. 462–484, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  10. T. W. Gilbert, T. L. Sellaro y S. F. Badylak, "Descelularización de tejidos y órganos", Biomateriales, vol. 27, no. 19, págs. 3675–3683, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  11. A. Y. Zhang, S. J. Bates, E. Morrow, H. Pham, B. Pham y J. Chang, "Tendones intrasinoviales de ingeniería tisular: optimización de la acelularización y la siembra", Revista de investigación y desarrollo de rehabilitación, vol. 46, no. 4, págs. 489–498, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  12. A. K. S. Chong, J. Riboh, R. L. Smith, D. P. Lindsey, H. M. Pham y J. Chang, "Ingeniería de tejidos del tendón flexor: construcciones de tendones acelularizadas y resembradas", Cirugía plástica y reconstructiva, vol. 123, no. 6, págs. 1759–1766, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  13. S. Xing, C. Liu, B. Xu, J. Chen, D. Yin y C. Zhang, "Efectos de varios métodos de descelularización en las propiedades histológicas y biomecánicas de los tendones de conejo", Medicina experimental y terapéutica, vol. 8, no. 2, págs. 628–634, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  14. S. Sabre, A. Y. Zhang, S. H. Ki et al., "Ingeniería del tejido del tendón flexor: la tensión cíclica del biorreactor aumenta la resistencia de la construcción", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 16, no. 6, págs. 2085–2090, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  15. T. Tischer, S. Vogt, S. Aryee et al., "Ingeniería tisular del ligamento cruzado anterior: un nuevo método que utiliza aloinjertos de tendones acelularizados y fibroblastos autólogos", Archivos de Cirugía Ortopédica y Traumatológica, vol. 127, no. 9, págs. 735–741, 2007. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  16. T. Tischer, S. Aryee, G. Wexel et al., "La ingeniería tisular del ligamento cruzado anterior-dodecil sulfato de sodio-acelularizados y revitalizados tendones son inferiores a los tendones nativos", Ingeniería de tejidos & # x2014Parte A, vol. 16, no. 3, págs. 1031–1040, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  17. I. K. Angelidis, J. Thorfinn, I. D. Connolly, D. Lindsey, H. M. Pham y J. Chang, "Ingeniería tisular de tendones flexores: el efecto de un biorreactor tisular en construcciones de tendones adipoderivados con células madre sembradas y fibroblasto", El diario de la cirugía de la mano, vol. 35, no. 9, págs. 1466–1472, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  18. A. Y. Zhang, J. Thorfinn, S. Sabre et al., "Tendones intrasinoviales de ingeniería tisular: supervivencia del injerto in vivo y resistencia a la tracción", Revista europea de cirugía plástica, vol. 33, no. 5, págs. 283–289, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  19. J. S. Cartmell y M. G. Dunn, "Desarrollo de aloinjertos de tendón rotuliano sembrados con células para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior", Ingeniería de tejidos, vol. 10, no. 7-8, págs. 1065–1075, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  20. C. Azuma, H. Tohyama, H. Nakamura, F. Kanaya y K. Yasuda, "La neutralización de anticuerpos de TGF-beta mejora el deterioro de los fascículos de colágeno en una matriz de tendón de cultivo de tejido con infiltración de fibroblastos ex vivo", Revista de biomecánica, vol. 40, no. 10, págs. 2184–2190, 2007. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  21. G. S. Kryger, A. K. S. Chong, M. Costa, H. Pham, S. J. Bates y J. Chang, "Una comparación de tenocitos y células madre mesenquimales para su uso en la ingeniería de tejidos del tendón flexor", Revista de cirugía de la mano, vol. 32, no. 5, págs. 597–605, 2007. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  22. J. Thorfinn, S. Sabre, I. K. Angelidis et al., "Ingeniería del tejido del tendón flexor: distribución temporal de los tenocitos del donante frente a las células receptoras", Cirugía plástica y reconstructiva, vol. 124, no. 6, págs. 2019–2026, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  23. J. S. Cartmell y M. G. Dunn, "Efecto de los tratamientos químicos sobre la celularidad del tendón y las propiedades mecánicas", Revista de investigación de materiales biomédicos, vol. 49, no. 1, págs. 134–140, 2000. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  24. C. G & # xfcng & # xf6rm & # xfc & # x15f, D. Kolankaya y E. Aydin, "Evaluación histopatológica y biomecánica de aloinjertos sembrados con tenocitos en la regeneración del tendón de Aquiles de ratas", Biomateriales, vol. 51, págs. 108-118, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  25. P. W. Whitlock, T. L. Smith, G. G. Poehling, J. S. Shilt y M. Van Dyke, "Un andamio derivado de forma natural, citocompatible y arquitectónicamente optimizado para la regeneración de tendones y ligamentos" Biomateriales, vol. 28, no. 29, págs. 4321–4329, 2007. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  26. T. Martinello, I. Bronzini, A. Volpin et al., "Recelularización exitosa de armazones de tendones humanos usando células madre mesenquimales derivadas de tejido adiposo y gel de colágeno", Revista de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, vol. 8, no. 8, págs. 612–619, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  27. C. Y. L. Woon, B. C. Pridgen, A. Kraus, S. Bari, H. Pham y J. Chang, "Optimización de la ingeniería de tejidos del tendón humano: oxidación del ácido peracético para mejorar la resiembra del tendón intrasinovial acelularizado", Cirugía plástica y reconstructiva, vol. 127, no. 3, págs. 1107–1117, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  28. C. Y. L. Woon, S. Farnebo, T. Schmitt et al., "Ingeniería del tejido del tendón flexor humano: revitalización de los armazones de aloinjertos bioestáticos", Ingeniería de tejidos & # x2014Parte A, vol. 18, no. 23-24, págs. 2406–2417, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  29. S. S. Raghavan, C. Y. L. Woon, A. Kraus, K. Megerle, H. Pham y J. Chang, "Optimización de la ingeniería de tejidos de tendones humanos: efectos sinérgicos de los factores de crecimiento para su uso en la repoblación de armazones de tendones", Cirugía plástica y reconstructiva, vol. 129, no. 2, págs. 479–489, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  30. S. S. Raghavan, C. Y. L. Woon, A. Kraus et al., "Ingeniería del tejido del tendón flexor humano: la descelularización de los tendones flexores humanos reduce la inmunogenicidad in vivo", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 18, no. 7-8, págs. 796–805, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  31. B. C. Pridgen, C. Y. L. Woon, M. Y. Kim et al., "Ingeniería del tejido del tendón flexor: acelularización de los tendones flexores humanos con preservación de las propiedades biomecánicas y biocompatibilidad", Ingeniería de tejidos Parte C: Métodos, vol. 17, no. 8, págs. 819–828, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  32. T. Schmitt, P. M. Fox, C. Y. Woon et al., "Ingeniería del tejido del tendón flexor humano: efectos in vivo de la resiembra de células madre", Cirugía plástica y reconstructiva, vol. 132, no. 4, págs. 567–576, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  33. Y. Ozasa, P. C. Amadio, A. R. Thoreson, K.-N. An y C. Zhao, "El efecto de la modificación de la superficie sobre la capacidad de deslizamiento del tendón flexor descelularizado en un modelo canino in vitro", El diario de la cirugía de la mano, vol. 38, no. 9, págs. 1698-1704, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  34. Y. Ozasa, P. C. Amadio, A. R. Thoreson, K.-N. An, y C. Zhao, "Repoblación de aloinjerto de tendón flexor intrasinovial con células estromales de médula ósea: un modelo ex vivo", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 20, no. 3-4, págs. 566–574, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  35. H. Omae, C. Zhao, Y. L. Sun, K.-N. An, y P. C. Amadio, "Cortes de tendón multicapa sembrados con células del estroma de la médula ósea: un compuesto novedoso para la ingeniería de tendones", Revista de investigación ortopédica, vol. 27, no. 7, págs. 937–942, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  36. H. Omae, Y. L. Sun, K.-N. An, P. C. Amadio y C. Zhao, “Tendón diseñado con cortes de xenotendón descelularizado y células del estroma de la médula ósea: un en vivo estudio con animales " Revista de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, vol. 6, no. 3, págs. 238–244, 2012.Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  37. L.-J. Ning, Y. Zhang, X.-H. Chen et al., "Preparación y caracterización de cortes de tendón descelularizado para ingeniería de tejidos tendinosos", Revista de investigación de materiales biomédicos & # x2014Parte A, vol. 100, no. 6, págs. 1448–1456, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  38. J. Pan, G. M. Liu, L. J. Ning et al., "Reparación del manguito rotador utilizando un injerto de rebanadas de tendón descelularizado: un estudio in vivo en un modelo de conejo", Cirugía de rodilla, Traumatología deportiva, Artroscopia, vol. 23, no. 5, págs. 1524–1535, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  39. T. W. Qin, Y. L. Sun, A. R. Thoreson et al., "Efecto de la estimulación mecánica en las construcciones de cortes de tendones sembrados con células del estroma de la médula ósea: un parche de tendón de ingeniería potencial para la reparación del manguito rotador", Biomateriales, vol. 51, págs. 43–50, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  40. A. Lohan, C. Stoll, M. Albrecht et al., "Los tenocitos de los isquiotibiales humanos sobreviven cuando se siembran en una matriz extracelular del tendón de Aquiles porcino descelularizado", Investigación del tejido conectivo, vol. 54, no. 4-5, págs. 305–312, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  41. K.-I. Lee, J.-S. Lee, J.-G. Kim et al., "Propiedades mecánicas del tendón descelularizado cultivado por biorreactor de tensión cíclica", Revista de investigación de materiales biomédicos Parte A, vol. 101, no. 11, págs. 3152–3158, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  42. C. R. Deeken, A. K. White, S. L. Bachman et al., "Método de preparación de un tendón porcino descelularizado utilizando tributilfosfato", Journal of Biomedical Materials Research & # x2014Parte B: Biomateriales aplicados, vol. 96, no. 2, págs. 199–206, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  43. J. H. Ingram, S. Korossis, G. Howling, J. Fisher y E. Ingham, "El uso de ultrasonidos para ayudar a la recelularización de andamios de tejido natural acelular para su uso en la reconstrucción del ligamento cruzado anterior", Ingeniería de tejidos, vol. 13, no. 7, págs. 1561–1572, 2007. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  44. Z. Yin, X. Chen, T. Zhu et al., "El efecto de las matrices descelularizadas en la diferenciación de células madre / progenitoras de tendones humanos y reparación de tendones", Acta Biomaterialia, vol. 9, no. 12, págs. 9317–9329, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  45. J. Burk, I. Erbe, D. Berner et al., "Los ciclos de congelación-descongelación mejoran la descelularización de tendones grandes", Ingeniería de tejidos & # x2014Parte C: Métodos, vol. 20, no. 4, págs. 276–284, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  46. D. W. Youngstrom, J. G. Barrett, R. R. Jose y D. L. Kaplan, "Caracterización funcional de la matriz extracelular de tendones equinos descelularizados con detergente para aplicaciones de ingeniería de tejidos", Más uno, vol. 8, no. 5, ID de artículo e64151, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  47. S. S. Durgam, A. A. Stewart, H. C. Pondenis, S. M. Gutierrez-Nibeyro, R. B. Evans y M. C. Stewart, "Comparación de células derivadas de tendón equino y médula ósea cultivadas en matriz de tendón con o sin suplemento de factor de crecimiento similar a la insulina I", Revista estadounidense de investigación veterinaria, vol. 73, no. 1, págs. 153–161, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  48. D. W. Youngstrom, I. Rajpar, D. L. Kaplan y J. G. Barrett, "Un sistema de biorreactor para la diferenciación de tendones in vitro y la ingeniería de tejidos de tendones", Revista de investigación ortopédica, vol. 33, no. 6, págs. 911–918, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  49. K. A. Alberti, J.-Y. Sun, W. R. Illeperuma, Z. Suo y Q. Xu, "Compuestos de tendón laminar con propiedades mecánicas mejoradas", Revista de ciencia de materiales, vol. 50, no. 6, págs. 2616–2625, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  50. K. Legerlotz, J. Dorn, J. Richter, M. Rausch y O. Leupin, "Regulación dependiente de la edad de la estructura del engarce del tendón, la longitud de la célula y el ancho de la brecha con tensión", Acta Biomaterialia, vol. 10, no. 10, págs. 4447–4455, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  51. D. C. Borie, D. V. Cramer, L. Phan-Thanh et al., "Riesgos microbiológicos relacionados con el xenotrasplante de órganos porcinos en el hombre", Control de infecciones y epidemiología hospitalaria, vol. 19, no. 5, págs. 355–365, 1998. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  52. J. Weese, "Una revisión de las enfermedades zoonóticas equinas: riesgos en la medicina veterinaria", Actas de la Convención Anual de la AAEP, vol. 48, págs. 362–369, 2002. Ver en: Google Scholar
  53. P. V. Komi, S. Fukashiro y M. Jarvinen, "Carga biomecánica del tendón de Aquiles durante la locomoción normal", Clínicas de Medicina Deportiva, vol. 11, no. 3, págs. 521–531, 1992. Ver en: Google Scholar
  54. B. S. F. Pang y M. Ying, "Medición ecográfica de los tendones de Aquiles en sujetos asintomáticos: variación con la edad, la altura corporal y el dominio del tobillo", Revista de ultrasonido en medicina, vol. 25, no. 10, págs. 1291–1296, 2006. Ver en: Google Scholar
  55. S. J. Obst, J.-B. Renault, R. Newsham-West y R. S. Barrett, "Deformación tridimensional y rotación transversal del tendón de Aquiles libre humano in vivo durante la contracción isométrica de flexión plantar", Revista de fisiología aplicada, vol. 116, no. 4, págs. 376–384, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  56. S. J. Obst, R. Newsham-West y R. S. Barrett, "Medición in vivo de la morfología del tendón de Aquiles humano mediante ultrasonido 3D a mano alzada", Ultrasonido en Medicina y Biología, vol. 40, no. 1, págs. 62–70, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  57. L. J. Ning, Y. J. Zhang, Y. Zhang et al., "La utilización de cortes de tendones descelularizados para proporcionar un microambiente inductivo para la proliferación y diferenciación tenogénica de células madre", Biomateriales, vol. 52, págs. 539–550, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  58. K. Le Blanc, F. Frassoni, L. Ball et al., "Células madre mesenquimales para el tratamiento de la enfermedad de injerto contra huésped aguda, grave y resistente a los esteroides: un estudio de fase II", La lanceta, vol. 371, no. 9624, págs. 1579–1586, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  59. A. Matson, N. Konow, S. Miller, P. P. Konow y T. J. Roberts, "Las propiedades del material de los tendones varían y son interdependientes entre los músculos de las patas traseras del pavo", Revista de biología experimental, vol. 215, no. 20, págs. 3552–3558, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  60. T. A. L. Wren, S. A. Yerby, G. S. Beaupr & # xe9 y D. R. Carter, "Propiedades mecánicas del tendón de Aquiles humano", Biomecánica clínica, vol. 16, no. 3, págs. 245–251, 2001. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  61. G. D. Carlson, M. J. Botte, M. S. Josephs, P. O. Newton, J. L. W. Davis y S. L.-Y. Woo, "Comparación morfológica y biomecánica de tendones utilizados como injertos libres", Revista de cirugía de la mano, vol. 18, no. 1, págs. 76–82, 1993. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  62. R. F. Ker, X. T. Wang y A. V. L. Pike, "Fatigue quality of mamíferian tendons", Revista de biología experimental, vol. 203, no. 8, págs. 1317-1327, 2000. Ver en: Google Scholar
  63. J. Louis-Ugbo, B. Leeson y W. C. Hutton, "Propiedades de tracción de los tendones del calcáneo (Aquiles) humanos frescos", Anatomía Clínica, vol. 17, no. 1, págs. 30–35, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  64. A. Robertson, R. W. Nutton y J. F. Keating, "Tendencias actuales en el uso de aloinjertos de tendones en cirugía ortopédica", The Journal of Bone & # x26 Joint Surgery & # x2014British Volume, vol. 88, no. 8, págs. 988–992, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  65. SOY. Kajbafzadeh, N. Javan-Farazmand, M. Monajemzadeh y A. Baghayee, "Determinación del protocolo óptimo de descelularización y esterilización para preparar un andamio de tejido de un tejido hepático de tamaño humano", Ingeniería de tejidos & # x2014Parte C: Métodos, vol. 19, no. 8, págs. 642–651, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  66. A. Nichols, D. C. Burns y R. Christopher, "Estudios sobre la esterilización de tejido de aloinjerto musculoesquelético de huesos y tendones humanos utilizando dióxido de carbono supercrítico", Revista de ortopedia, vol. 6, no. 2, pág. e9, 2009. Ver en: Google Scholar
  67. D. W. Jackson, G. E. Windler y T. M. Simon, "Reacción intraarticular asociada con el uso de aloinjertos hueso-tendón rotuliano-hueso liofilizados esterilizados con óxido de etileno en la reconstrucción del ligamento cruzado anterior", The American Journal of Sports Medicine, vol. 18, no. 1, págs. 1–11, 1990. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  68. M. F. Moreau, Y. Gallois, M.-F. Basl & # xe9 y D. Chappard, "La irradiación gamma de aloinjertos de hueso humano altera los lípidos medulares y libera compuestos tóxicos para las células similares a los osteoblastos", Biomateriales, vol. 21, no. 4, págs. 369–376, 2000. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  69. S.-S. Gouk, T.-M. Lim, S.-H. Teoh y W. Q. Sun, "Alteraciones de la matriz de tejido acelular humano por irradiación gamma: histología, propiedad biomecánica, estabilidad, repoblación celular in vitro y remodelación", Journal of Biomedical Materials Research & # x2014Parte B: Biomateriales aplicados, vol. 84, no. 1, págs. 205–217, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  70. Q.-Q. Qiu, P. Leamy, J. Brittingham, J. Pomerleau, N. Kabaria y J. Connor, "Inactivación de esporas bacterianas y virus en material biológico usando dióxido de carbono supercrítico con esterilizante", Journal of Biomedical Materials Research Parte B: Biomateriales aplicados, vol. 91, no. 2, págs. 572–578, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  71. K. A. Derwin, M. J. Codsi, R. A. Milks, A. R. Baker, J. A. McCarron y J. P. Iannotti, "Aumento de la reparación del manguito rotador en un modelo canino con el uso de un dispositivo tejido de poli-L-lactida", The Journal of Bone & # x26 Joint Surgery & # x2014American Volume, vol. 91, no. 5, págs. 1159–1171, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  72. M. J. Smith, J. L. Cook, K. Kuroki et al., "Comparación de un nuevo aloinjerto óseo-tendinoso con un parche derivado de la dermis humana para la reparación de grandes desgarros crónicos del manguito rotador utilizando un modelo canino", Artroscopia, vol. 28, no. 2, págs. 169–177, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  73. D. H. Sonnabend, C. R. Howlett y A. A. Young, "Evaluación histológica de la reparación del manguito rotador en un modelo de primates", The Journal of Bone & # x26 Joint Surgery & # x2014British Volume, vol. 92, no. 4, págs. 586–594, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  74. T. F. Schlegel, R. J. Hawkins, C. W. Lewis, T. Motta y A. S. Turner, "Los efectos del aumento con la submucosa del intestino delgado porcina en la curación del tendón bajo tensión: evaluaciones histológicas y mecánicas en ovejas", Revista estadounidense de medicina deportiva, vol. 34, no. 2, págs. 275–280, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  75. T. L. Sarrafian, H. Wang, E. S. Hackett et al., "Comparación de las técnicas de reparación del tendón de Aquiles en un modelo de oveja utilizando un parche dérmico porcino acelular reticulado y una matriz de fibrina plasmática rica en plaquetas para el aumento", The Journal of Foot & # x26 Cirugía de tobillo, vol. 49, no. 2, págs. 128-134, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  76. E. Everett, J. G. Barrett, J. Morelli y R. Devita, "Prueba biomecánica de un patrón de sutura novedoso para la reparación de laceraciones de tendones equinos", Cirugia veterinaria, vol. 41, no. 2, págs. 278–285, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  77. S. H. Franklin, S. Z. Barakzai, A. Courouc & # xe9-Malblanc et al., "Investigación de la incidencia y el tipo de lesiones asociadas con la prueba de esfuerzo en cinta rodante de alta velocidad", Revista veterinaria equina, vol. 42, no. 38, págs. 70–75, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  78. W. Xia, Y. Wang, R. C. Appleyard, G. A. Smythe y G. A. C. Murrell, "Recuperación espontánea del tendón de Aquiles lesionado en ratones knockout del gen de óxido nítrico sintasa inducible", Investigación de la inflamación, vol. 55, no. 1, págs. 40–45, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  79. L. A. Solchaga, A. Bendele, V. Shah et al., "Comparación del efecto de las aplicaciones intra tendón del factor de crecimiento BB recombinante humano derivado de plaquetas, plasma rico en plaquetas, esteroides en un modelo de colagenasa del tendón de Aquiles de rata", Revista de investigación ortopédica, vol. 32, no. 1, págs. 145–150, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  80. R. R. Fox, "El conejo como sujeto de investigación", Fisiólogo, vol. 27, no. 6, págs. 393–402, 1984. Ver en: Google Scholar
  81. L. H. Nakama, K. B. King, S. Abrahamsson y D. M. Rempel, "Evidencia de microdesgarros del tendón debido a la carga cíclica en un modelo de tendinopatía in vivo", Revista de investigación ortopédica, vol. 23, no. 5, págs. 1199–1205, 2005. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  82. K. Rowshan, S. Hadley, K. Pham, V. Caiozzo, T. Q. Lee y R. Gupta, "Desarrollo de atrofia grasa después de lesiones neurológicas y del manguito rotador en un modelo animal de patología del manguito rotador", The Journal of Bone & # x26 Joint Surgery & # x2014American Volume, vol. 92, no. 13, págs. 2270–2278, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  83. U. G. Longo, A. Lamberti, S. Petrillo, N. Maffulli y V. Denaro, "Andamios en ingeniería de tejidos tendinosos", Stem Cells International, vol. 2012, ID de artículo 517165, 8 páginas, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  84. M. Broese, I. Toma, C. Haasper et al., "Sembrar una matriz de tendón humano con aspirados de médula ósea en comparación con hBMSC aisladas previamente y un estudio in vitro", Tecnología y cuidado de la salud, vol. 19, no. 6, págs. 469–479, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  85. M. Petri, C. Kruppa, C. Haasper et al., "Efectos de la perfusión continua en las células estromales de la médula ósea humana sembradas en una matriz de tendón de Aquiles bovino descelularizado", Tecnología y cuidado de la salud, vol. 19, no. 4, págs. 223–231, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  86. J. Nyland, N. Larsen, R. Burden, H. Chang y D. N. M. Caborn, "Comparación de las propiedades biomecánicas y de manipulación de tejidos de los tendones del tibial anterior descelularizados y criopreservados después de una incubación y rehidratación extremas". Cirugía de rodilla, Traumatología deportiva, Artroscopia, vol. 17, no. 1, págs. 83–91, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico

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Copyright & # xa9 2016 Arianna B. Lovati et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo la licencia de atribución de Creative Commons, que permite el uso, distribución y reproducción sin restricciones en cualquier medio, siempre que el trabajo original se cite correctamente.


La aplicación de estimulaciones mecánicas en la ingeniería de tejidos tendinosos

La lesión del tendón es la enfermedad más común del sistema musculoesquelético. Los métodos de tratamiento actuales tienen muchas limitaciones, como efectos terapéuticos deficientes, pérdida funcional del sitio donante y rechazo inmunitario. La ingeniería de tejidos tendinosos proporciona una nueva estrategia de tratamiento para la reparación y regeneración de los tendones. En esta revisión, realizamos un análisis retrospectivo de la aplicación de la estimulación mecánica en la ingeniería de tejidos tendinosos y su potencial como una dirección de desarrollo para futuras estrategias de tratamiento clínico. Para ello, se discuten los siguientes temas (1) el contexto de la ingeniería de tejidos tendinosos y la estimulación mecánica (2) las aplicaciones de diversas estimulaciones mecánicas en la ingeniería de tejidos tendinosos, así como sus mecanismos inherentes (3) la aplicación de fuerza magnética y la sinergia de la estimulación mecánica y bioquímica. Con esto, pretendemos aclarar algunas de las principales cuestiones que existen actualmente en el campo de la ingeniería de tejidos tendinosos y, en consecuencia, adquirir nuevos conocimientos que puedan ayudar en el desarrollo de futuras aplicaciones clínicas de la ingeniería de tejidos en la lesión tendinosa.

1. Introducción

El estímulo mecánico tiene un gran impacto en las actividades de la vida, que es evidente en la expresión génica, las actividades de la vida celular, las funciones de los sistemas vivos y el crecimiento y desarrollo individual. Con la redistribución de los fluidos corporales y la reducción de la carga esquelética en condiciones de ingravidez, se produce una pérdida ósea y un aumento de la secreción de calcio en los huesos, lo que afecta gravemente la función del sistema musculoesquelético [1, 2]. En el contexto de la diferenciación inducida de células madre, diferentes tipos de estimulaciones mecánicas pueden desempeñar diferentes funciones. Por ejemplo, el estiramiento mecánico se ha utilizado ampliamente en la ingeniería de tejidos tendinosos para inducir la diferenciación tenogénica, mientras que la compresión mecánica es beneficiosa tanto para la diferenciación osteogénica como para la diferenciación condrogénica [3-5].

La estimulación mecánica juega un papel importante en muchos aspectos de la ingeniería de tejidos tendinosos. La aplicación de estiramiento mecánico a los tendones diseñados podría promover la infiltración y proliferación celular [6, 7], inducir la deposición de la matriz extracelular (MEC) y la alineación de las fibras de colágeno [6, 8, 9], y también activar receptores mecánicamente sensibles que posteriormente promueven la diferenciación tenogénica [10-12]. Además, la fuerza magnética podría utilizarse como un estímulo mecánico para reducir la formación de tejido cicatricial fibroso y regular las respuestas inflamatorias [13]. Hoy en día, las estimulaciones mecánicas se han utilizado ampliamente en la ingeniería de tejidos tendinosos. Sin embargo, los regímenes óptimos de estimulación mecánica para diferentes células madre para la ingeniería de tejidos tendinosos aún no están aclarados, ni sus mecanismos inherentes de transducción mecánica.

En esta revisión, haremos un análisis retrospectivo de las últimas décadas en el campo de la aplicación de la estimulación mecánica en la ingeniería de tejidos tendinosos, así como los mecanismos inherentes. También propondremos algunas de las direcciones más prometedoras de estimulación mecánica en la ingeniería de tejidos tendinosos. Debido a la gran similitud en estructura y función, el tendón y el ligamento a menudo se analizan de forma indivisa. Por lo tanto, el término tendón se relaciona tanto con el tendón como con el ligamento en esta revisión.

2. Reparación de tendones y tendones

2.1. Estructura del tendón

Como estructura de soporte de carga altamente especializada, el tendón tiene un papel indispensable en la transmisión de fuerza entre el músculo y el hueso, por lo que el tendón es vital para la función muscular y tolera una tensión mucho mayor en comparación con el abdomen del músculo [14, 15]. . Los tendones consisten en tejidos conectivos densos y regulares formados por múltiples fibrillas de colágeno que forman fibras de colágeno con una disposición en paralelo a lo largo de la dirección de la deformación [13]. La ECM del tejido del tendón está compuesta principalmente de colágeno (60% -85% del peso seco) del cual aproximadamente el 90% es colágeno I (COL I) y el 10% es colágeno III (COL III) y el resto de la ECM consiste en proteoglicanos (1 -5% del peso seco). Solo unos pocos tenocitos, células progenitoras, se encuentran entre las fibrillas de colágeno. El escaso suministro vascular proviene del músculo o hueso relacionado o del tejido que rodea el tendón, y la inervación nerviosa se encuentra principalmente en el tejido circundante [15-17]. La naturaleza hipocelular e hipovascular de los tendones determina su escasa capacidad de autocuración después de una lesión [18-20].

2.2. Reparación de tendones

La lesión del tendón es la enfermedad musculoesquelética más extendida, especialmente los tendones de Aquiles, rotuliano y del manguito rotador [20, 21]. La lesión de estos tendones representa más del 30% de todas las afecciones musculoesqueléticas por las que las personas buscan ayuda dentro del sistema de atención primaria de salud, y anualmente se realizan 30 millones de procedimientos quirúrgicos en todo el mundo [22, 23]. Desafortunadamente, es casi imposible que los tendones se reparen perfectamente debido a la escasa capacidad de curación autónoma, que con frecuencia da como resultado síntomas persistentes y nuevas lesiones. En la actualidad, las lesiones de los tendones suelen tratarse mediante abordajes conservadores o quirúrgicos. Los tratamientos conservadores incluyen la inyección de fármacos como corticosteroides y fármacos antiinflamatorios no esteroideos (AINE), ondas de choque de baja intensidad, ultrasonido y carga mecánica, incluido el entrenamiento excéntrico. Todas estas estrategias de tratamiento requieren mucho tiempo para que el tendón se recupere, y los resultados a menudo no son satisfactorios con síntomas que a menudo reaparecen [18, 22, 23]. Los tratamientos quirúrgicos como la sutura, el autoinjerto, el aloinjerto y el xenoinjerto también tienen algunas desventajas, incluida la baja disponibilidad de injertos, la morbilidad del sitio donante, el riesgo de infección y la respuesta inflamatoria [18, 23, 24]. Algunas terapias biológicas, como la terapia génica, la terapia del factor de crecimiento y la terapia con células madre, han logrado grandes avances a lo largo de los años por parte de los científicos, pero la mayoría de ellas aún se encuentran en la etapa de in vitro o experimentación con animales, por lo tanto, se requiere más investigación para ensayos clínicos posteriores [19, 25]. En resumen, en la actualidad, no existe una estrategia de tratamiento óptima para la lesión del tendón. Es urgente desarrollar tratamientos nuevos y eficaces.

2.3. Ingeniería de tejido tendinoso

La ingeniería de tejidos tendinosos tiene como objetivo construir tendones artificiales con propiedades similares a los tendones naturales y, finalmente, reemplazar los tendones dañados mediante cirugía. Por lo general, las células madre se siembran en andamios y luego se cultivan en un entorno con factores de crecimiento apropiados y / o estimulación biomecánica, con el objetivo de construir un tendón ideal diseñado por ingeniería de tejidos. Sobre la base de los principios de la ingeniería de tejidos, existen tres estrategias para optimizar el tendón diseñado: seleccionar las células ideales, mejorar las propiedades del andamio y proporcionar factores de crecimiento apropiados y / o estimulación biomecánica [26]. Se han aplicado varias células madre en la ingeniería de tejidos tendinosos. Por ejemplo, células madre mesenquimales de médula ósea (BMSC) [27, 28], células madre adiposas (ASC) [29] y células madre derivadas de tendones (TDSC) [6, 10, 15]. El tipo de célula más comúnmente aplicado para la ingeniería de tejidos son las BMSC, que son células madre multipotentes aisladas de la médula ósea con capacidad de autorrenovación, potencial de diferenciación multilinaje y tolerabilidad del sistema inmunológico [30, 31]. Las ASC son células madre derivadas del tejido adiposo con fantásticas capacidades de diferenciación y migración, y parecen ser bastante apropiadas para la terapia de tendones [32]. Las TDSC se han aislado de tendones de diferentes organismos, y tienen capacidades de autorenovación y diferenciación multilinaje similares a las de las BMSC, pero tienen un mayor nivel de expresión de genes relacionados con los tendones [6]. Por lo tanto, las TDSC son potencialmente las células ideales para usar en la ingeniería de tejidos tendinosos. Hoy en día, se han aplicado materiales sintéticos como el ácido poliláctico y el ácido poliglicólico para crear andamios para la ingeniería de tejidos tendinosos [6, 33, 34]. Sin embargo, los investigadores también están interesados ​​en descubrir los excelentes biomateriales, como el colágeno [35, 36], la fibroína de seda [36], el alginato y la gelatina [23]. Además, la estructura de los andamios también es importante para optimizar. Se sabe que unos pocos cientos de micrones de tamaño de poro y una porosidad de más del 90% en el material del andamio facilitan la infiltración celular [37]. Los andamios hechos de fibras alineadas con morfología ondulada exhiben excelentes propiedades mecánicas y los efectos en la promoción de la proliferación celular, la infiltración de células entre las fibras y la estimulación de la diferenciación tenogénica [38-41]. Además, también se ha demostrado que varios factores de crecimiento estimulan la diferenciación tenogénica y la regeneración de los tendones, como los factores de crecimiento del tejido conectivo (CTGF), factores de crecimiento transformadores. β (TGF-β) y factores de diferenciación del crecimiento (GDF) [42]. Aunque se han realizado muchos estudios sobre ingeniería de tejidos de tendones en las últimas décadas, todavía existen algunos desafíos importantes, como la consideración integral de las propiedades mecánicas del andamio y su integración con las células. La estimulación biomecánica óptima durante la ingeniería de tejidos tendinosos puede mejorar la construcción regulando la remodelación de la MEC y la promoción de la infiltración celular [7], la alineación [6], la proliferación [7] y la diferenciación [35].

3. Estrategia principal de carga mecánica en la ingeniería de tejidos tendinosos

Las señales biomecánicas están involucradas en el crecimiento y desarrollo de organismos, que pueden estimular e inducir la formación de tejidos. La biomecánica es una rama de la biofísica que aplica los principios y métodos de la mecánica a la investigación cuantitativa de problemas biomecánicos en, por ejemplo, sangre, fluidos corporales, órganos y huesos. El estímulo fisiológico mecánico en el tendón se compone de tensión de tracción, fuerza de corte y compresión (Figura 1) [10]. Debido a la función principal del tendón, el estiramiento mecánico causado por la tensión es el principal estímulo mecánico a lo largo del crecimiento y desarrollo de los tendones. Por lo tanto, es razonable proporcionar estiramiento mecánico para la construcción de tendones diseñados para imitar el microambiente natural de los tendones. En la ingeniería de tejidos tendinosos, el estiramiento dinámico y estático es actualmente la estimulación mecánica más utilizada. in vitro[11, 20, 43]. Estimulación mecánica natural en vivo También se ha aplicado a la ingeniería de tejidos tendinosos con gran importancia.

3.1. Estimulación dinámica y estática In vitro

El estiramiento mecánico es la estrategia principal para lograr la carga mecánica en la ingeniería de tejidos tendinosos, que podría dividirse en estiramiento mecánico dinámico y estático [11, 20, 43]. El estiramiento mecánico apropiado es beneficioso para la formación de tendones modificados, ya que regula el comportamiento celular y la remodelación tisular [6, 7, 24, 35]. Sin embargo, el estiramiento mecánico también puede tener efectos negativos. Por ejemplo, el estiramiento mecánico puede aumentar el diámetro del andamio, hacer que se alargue y disminuir sus módulos de Young [23, 35], es decir, reducir las propiedades mecánicas del andamio. Además, el estiramiento mecánico excesivo dará como resultado una diferenciación temprana y apoptosis de las células madre [23, 43]. Las aplicaciones del estiramiento mecánico durante las últimas décadas se resumen en la Tabla 1.

El estiramiento dinámico es el tipo de estímulo de estiramiento mecánico más comúnmente utilizado y puede regularse mediante tres parámetros principales, que son (1) tensión, (2) frecuencia y (3) intervalo de descanso [11]. Los diferentes protocolos suelen traer efectos diferentes e incluso opuestos a la diferenciación tenogénica y la ingeniería de tejidos tendinosos. (1) Colar. Se ha informado que el estiramiento mecánico no solo puede inducir la diferenciación tenogénica, sino que también promueve la osteogénesis, la adipogénesis y la condrogénesis, que está estrechamente relacionada con el porcentaje de tensión [10, 18, 59]. Por lo tanto, se podría especular que solo el estiramiento mecánico de un cierto rango de tensión puede inducir la diferenciación tenogénica. Sin embargo, los investigadores han llegado a conclusiones diferentes o incluso opuestas. Por ejemplo, Chen et al. encontraron que la cepa más baja (3%) promovía la diferenciación osteogénica, mientras que la cepa más alta (10%) regulaba positivamente la expresión de genes relacionados con tendones y ligamentos [18]. Sin embargo, Patel et al. encontraron que una cepa del 4% promovía la diferenciación del tendón de TDSC, mientras que una cepa del 8% podría inducir osteogénesis, adipogénesis y condrogénesis [59]. En realidad, las cepas reportadas que podrían promover la diferenciación de los tendones oscilan entre el 1% y el 15% (Tabla 1). Según la tensión fisiológica del tendón. en vivo, la tensión del estiramiento dinámico debe ser del 4% al 8% (como máximo un 10%) [60]. Zhang y col. y Rinoldi et al. ambos aplicaron estiramientos dinámicos con un 15% de tensión en sus estudios. Aunque promovió la expresión de genes relacionados con los tendones como Escleraxis (SCX) y Tenascina-C (TNC), resultó en una menor expresión de proteínas de COL I y TNC [23, 35]. Además, Nam et al. encontraron que las BMSC humanas tenían la expresión más alta de genes y proteínas relacionados con los tendones en condiciones de tensión del 8% y el 12%, y esta última alcanzó su pico más rápido [27, 28]. Por lo tanto, una deformación del 1% al 12% parece ser un rango amplio que podría aplicarse en la ingeniería de tejidos tendinosos. Generalmente, una deformación demasiado alta puede causar diferenciación celular temprana y apoptosis y también puede reducir las propiedades mecánicas del armazón, como elongación excesiva o el aumento del tamaño de los poros [23, 35]. Por otro lado, una tensión demasiado baja puede no tener los efectos estimulantes esperados. Debido a los diferentes métodos de carga y sistemas de carga (como la duración, los métodos de fijación de tejido y los tipos de células madre), la tensión óptima varía y, por lo tanto, debe optimizarse para cada condición específica [18] (2) Frecuencia. La mayor parte de la frecuencia de estiramiento aplicada en la ingeniería de tejidos tendinosos no es superior a 1 Hz (Tabla 1). Algunos estudios encontraron que 1 Hz de estiramiento mecánico puede ser la mejor condición para inducir diversas respuestas celulares, incluido un alto nivel de proliferación celular y diferenciación tenogénica [11, 27]. Sin embargo, Engebretson et al. demostraron que las frecuencias más bajas son mejores para mejorar la calidad de los tendones diseñados, mientras que el efecto positivo del estímulo disminuiría cuando supera 1 ciclo / min (0,017 Hz). Encontraron que la frecuencia más baja y la duración más corta (1 ciclo / min y 0,5 o 1 h / día) tenían más probabilidades de promover la producción y alineación de las fibras COL I y la proliferación celular en comparación con una frecuencia más alta y una duración más larga [43]. Generalmente, las frecuencias más bajas (por debajo de 1 Hz) son beneficiosas para la proliferación celular y la diferenciación tenogénica. La frecuencia de estiramiento óptima de cada estudio es diferente, probablemente debido a las diferencias en biorreactores, tipos de células y otros parámetros de estiramiento. El estiramiento mecánico con mayor frecuencia (superior a 1 Hz) influye en la proliferación celular y reduce la expresión de las proteínas ECM en los tendones [23, 43], y también puede inducir la apoptosis, lo que puede explicar por qué disminuye la proliferación celular [43] (3) Reposo Intervalo. Las células se adaptan gradualmente al estímulo, por lo que se reduce el efecto del estímulo mecánico aplicado [11]. Añadiendo un intervalo de descanso, se puede restaurar la sensibilidad mecánica de las células y, en última instancia, se puede conseguir un efecto más positivo [61]. Como se mencionó anteriormente, Engebretson et al. encontraron que los grupos con menor duración y menor frecuencia tenían niveles más altos de proliferación celular. La mayor proliferación se encontró en el grupo con estiramiento mecánico 0,5 horas / día y con 1 ciclo / minuto, lo que resultó en un aumento del 203% en comparación con el control estático. El estiramiento mecánico que dura más de 1 hora / día limitaría sus efectos beneficiosos debido a la adaptación al estímulo [43]

En general, los efectos de varios parámetros (rango de tensión, frecuencia, reposo y duración) del estiramiento dinámico sobre la diferenciación tenogénica son significativos, pero es difícil distinguir cuál impacto es más eficiente. Para evaluar el papel de cada parámetro del estiramiento dinámico en la ingeniería de tejidos tendinosos, es fundamental un biorreactor capaz de regular diferentes parámetros al mismo tiempo. Un biorreactor puede proporcionar un estímulo biomecánico y bioquímico adecuado a las construcciones de tendones manipuladas, imitando el microambiente de los tendones naturales. El sistema de activación y la cámara de cultivo son los componentes principales de los biorreactores. Además, se pueden agregar otros sistemas para lograr la circulación y el análisis en profundidad del medio. Actualmente, el sistema LigaGen (http://www.tissuegrowth.com) y el sistema Bose® ElectroForce® BioDynamic® (http://www.bose-electroforce.com) son los sistemas de biorreactores disponibles comercialmente bien desarrollados. Ambos sistemas pueden proporcionar un estiramiento mecánico preciso y programado. El sistema LigaGen puede detectar la rigidez de la muestra en tiempo real y ajustar el propio instrumento de acuerdo con diferentes requisitos. El sistema Bose® ElectroForce® BioDynamic® puede monitorear la tensión de la muestra y realizar pruebas biomecánicas en tiempo real [62]. Además, diferentes grupos de investigación también desarrollaron varios biorreactores para satisfacer sus propios requisitos específicos individuales, y algunos de ellos mostraron un buen rendimiento en la construcción de tendones artificiales (Figura 2) [58, 60, 63].

Algunos estudios anteriores también informaron el efecto positivo de la estimulación mecánica estática sobre la diferenciación tenogénica (Tabla 2). El estiramiento dinámico con mayor frecuencia y mayor duración disminuye el nivel de proliferación celular [43] de manera comparable, se encontró que la aplicación continua de estiramiento estático reducirá la sensibilidad mecánica y por lo tanto la proliferación de células. Además, la duración prolongada del estiramiento estático reducirá la tensión total de las células por dos razones (1) debido a la adaptación al estímulo y (2) todas las células recién nacidas no sentirán el estiramiento [23]. Por ello, en la actualidad, cada vez más estudios en este campo se han centrado en la optimización de protocolos de estiramiento dinámico, en lugar de la estimulación mecánica estática.

3.2. Modelos de carga 2D y 3D In vitro

En la actualidad, modelos de carga bidimensionales (2D) y modelos de carga tridimensionales (3D) in vitro se han aplicado a la investigación de la mecanobiología del tendón. En los modelos de carga 2D, las células generalmente se siembran en una hoja y reciben estiramiento mecánico indirectamente al estirar la hoja [10]. En este modelo, el estiramiento mecánico se puede transmitir con precisión al citoesqueleto y se puede estudiar la relación entre la respuesta biológica y la estimulación mecánica [68]. Tanto el estiramiento uniaxial como el biaxial se han aplicado a modelos de carga 2D y se ha demostrado que influyen en la promoción de la diferenciación tenogénica [68]. Sin embargo, existen algunos desacuerdos con respecto a la diferenciación de células madre con la aplicación de estiramiento biaxial. Wang y col. encontraron que la carga uniaxial promovía la diferenciación tenogénica, pero la carga biaxial inducía la diferenciación condrogénica, adipogénica y osteogénica de las TDSC [10]. Sin embargo, algunos otros investigadores han demostrado que la carga biaxial también podría promover la diferenciación tenogénica [8, 69-71]. La carga biaxial proporciona un estiramiento multidireccional, incluidas las direcciones longitudinal y transversal o circunferencial, que es diferente del entorno fisiológico mecánico de las células del tendón [68]. Por lo tanto, las células madre pueden mostrar simultáneamente la mayor expresión de múltiples genes tisulares bajo estimulación biaxial, y las diferencias en los niveles de expresión génica pueden deberse a diferentes condiciones de carga y tipos de células.

Aunque el modelo de carga 2D se puede utilizar para investigar los efectos del estímulo mecánico en las células, no puede reemplazar la importancia de los modelos de carga 3D, ya que el efecto del estiramiento mecánico en las construcciones de tendones diseñadas en 3D está influenciado por muchos factores como el tamaño de los poros, la topografía y el material de los andamios [68]. Los modelos de carga 3D se construyen sembrando células en un material 3D, que transfiere el estiramiento a las células incrustadas. El efecto y las vías de señalización involucradas del mismo protocolo de estiramiento podrían diferir dramáticamente entre un sistema de carga 2D y un sistema de carga 3D. Por ejemplo, Wang et al. encontraron que la diferenciación de osteogénesis y adipogénesis fue promovida por la carga uniaxial 2D, pero inhibida por la carga uniaxial 3D utilizando el mismo protocolo de estiramiento mecánico [10]. Connexin 43 es una proteína de unión gap que media la comunicación intercelular. Wang y col. descubrió que las células cargadas en 2D expresaban más conexina 43 cuando se cargaban uniaxialmente, sin embargo, se obtuvieron resultados opuestos en los tendones cargados en 3D. Esto indica que en condiciones 2D, las células perciben estimulación mecánica a través de las uniones del cuerpo celular, mientras que en condiciones 3D, las células perciben estímulos mecánicos a través de interacciones célula-ECM. Se ha descubierto que la carga mecánica en condiciones 3D puede promover la diferenciación tenogénica y la remodelación de la ECM del tendón, lo que facilita la construcción del tendón diseñado [6, 11, 23, 24]. En comparación con el sistema de carga 2D, el sistema 3D simula más de cerca la carga mecánica fisiológica de los tendones naturales. Por lo tanto, el modelo de carga 3D es más relevante para la ingeniería de tejidos tendinosos.

3.3. Estimulación mecánica natural En vivo

El objetivo a largo plazo es que los tendones de ingeniería tisular eventualmente se utilicen clínicamente, por lo tanto, su construcción y funcionalidad. en vivo son de gran importancia. Algunos grupos trasplantaron tendones artificiales en las articulaciones de la rodilla [8, 57] y la espalda [58] de cerdos o ratones en miniatura para darles estimulación mecánica fisiológica (Figura 3), que es causada por el movimiento de los animales receptores. Estas estimulaciones mecánicas naturales indujeron la formación de un tejido similar a un tendón más maduro promoviendo la diferenciación tenogénica de las células madre, induciendo una forma y disposición fisiológica de las células y promoviendo la deposición y disposición de la ECM del tendón [6, 57, 58]. Juncosa-Melvin y col. mostró que la tensión máxima de los tendones de ingeniería cultivados en vivo aumentado en 3000 veces después de 2 semanas, lo que no se pudo lograr en ningún biorreactor actual in vitro [62, 72]. Por lo tanto, la estimulación mecánica natural tiene un gran potencial si se aplica a la ingeniería de tejidos tendinosos. Curiosamente, Zhang et al. y Xu et al. tendón diseñado previamente estirado in vitro antes de aplicar estimulación mecánica natural en vivo. Se encontró que el grupo preestirado tenía más deposición de ECM del tendón alineado, en comparación con el grupo sin estirar [6, 35]. La razón del efecto positivo podría deberse a que el estiramiento previo in vitro promueve la integración de las células sembradas y el andamio, por lo que muestra mejores efectos estimulantes después del trasplante. En conclusión, la estimulación mecánica natural y la combinación de estiramiento mecánico. in vitro y vivo ayudan a la formación de tendones modificados madurados, que son de gran importancia para la ingeniería de tejidos tendinosos.

4. Efecto de la carga mecánica en la ingeniería del tejido tendinoso

Se ha demostrado que la estimulación mecánica promueve la diferenciación tenogénica de las células madre y la deposición de la ECM del tendón, mejorando así las propiedades de las construcciones de tendones modificadas por ingeniería. Hasta ahora, se han informado diferentes protocolos de estimulación mecánica en la ingeniería de tejidos tendinosos para imitar el entorno mecánico de los tendones en condiciones naturales. Algunos estudios previos han demostrado que el tendón de ingeniería tisular estimulado mecánicamente muestra resultados más prometedores en la reparación y regeneración del tendón. en vivo. Por ejemplo, Xu et al. evaluaron el efecto de reparación de los tendones diseñados mecánicamente estimulados en un modelo de defecto del tendón rotuliano de conejo. Descubrieron que los tendones reparados en el grupo experimental exhibían más fibras de colágeno alineadas, tenocitos de curación en forma de huso alineados y aumentaban significativamente el estrés final y el módulo de Young, en comparación con los del grupo de control [6]. Lee y col. aplicó el tendón diseñado mecánicamente estimulado a la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (LCA) porcino en vivo y encontró que la carga de tracción final de los tendones reparados mejoró significativamente (dentro del 80% del LCA porcino nativo) después de tres meses después de la cirugía, con mayor síntesis de matriz y mayor rigidez, en comparación con los tendones reparados por el tendón diseñado no estimulado mecánicamente [ 8]. Además, algunos estudios descubrieron que el tendón de ingeniería con carga mecánica en vivo exhibió fibrillas de colágeno más maduras, fibras de colágeno mejor alineadas y mayor volumen de tejido con propiedades mecánicas mejoradas, en comparación con la carga in vitro y la no carga en vivo[6, 73, 74]. En general, hay dos explicaciones de cómo la estimulación mecánica promueve la reparación y regeneración de los tendones. (1) La estimulación mecánica promueve la diferenciación tenogénica de las células madre. La expresión génica de los marcadores del tendón y la síntesis de la ECM del tendón son dos resultados importantes para medir la diferenciación tenogénica. Como los tendones no tienen marcadores específicos, por lo general se detectan expresiones de varios marcadores importantes relacionados con los tendones, como escleraxis (SCX), Mohawk (MKX) y tenomodulina (TNMD) [9, 23]. SCX es un factor de transcripción temprano conocido expresado en células progenitoras de tendones y tenocitos [75, 76]. MKX se reconoce como un factor de transcripción expresado en los tendones en desarrollo [76]. Y TNMD es una proteína reguladora de la tensión, que está relacionada con el fenotipo de los tenocitos y se considera un marcador tardío de la formación del tendón [7]. Como se muestra en las Tablas 1 y 2, la estimulación mecánica puede promover la expresión de estos importantes marcadores relacionados con los tendones. COL I es el componente principal de la ECM del tendón, por lo que promover la expresión de COL I puede considerarse, en cierta medida, como un marcador de diferenciación tenogénica de células madre. Además, otras moléculas de ECM como COL III, decorina (DCN), Tenascina-C (TNC), N-cadherina, elastina (ELN) y fibronectina (FN) son otros componentes del tendón, por lo que se evaluaron sus expresiones. también en muchos informes [7, 28, 51]. Sin embargo, todas esas moléculas de ECM también podrían encontrarse en muchos otros tejidos. Por ejemplo, los tejidos que expresan COL I incluyen tendones, membranas basales y piel y vasos sanguíneos [77]. Basado en el hecho de que no existe una molécula de ECM única que solo se encuentre en los tendones, no es suficiente evaluar la diferenciación tenogénica usando solo la expresión de cierta molécula de ECM (2) La estimulación mecánica regula el comportamiento celular y mejora las propiedades mecánicas de los tendones diseñados por remodelación del ECM. Se ha encontrado que la estimulación mecánica promueve la proliferación celular [6, 24], la migración [23], la infiltración [6, 8] y la alineación [6], así como la deposición de ECM [7, 24], todas las cuales son de gran importancia importancia para la construcción exitosa de tendones de ingeniería. Por ejemplo, Xu et al. cultivó el poli (L-lactida-co-ε-caprolactona) / construcción de colágeno bajo estiramiento dinámico para ingeniería de tejidos tendinosos. Descubrieron que la estimulación mecánica inducía una mayor proliferación y una morfología similar con los tenocitos, y finalmente aumentó la expresión de genes y proteínas de ECM relacionados con el tendón, lo que resultó en propiedades mecánicas significativamente mejoradas del tendón modificado (aproximadamente el 52% del módulo de Young y 60% de la tensión de tracción máxima del tendón natural) [6]

5. Transducción de señales de carga mecánica en ingeniería de tejidos tendinosos

Se ha logrado un progreso sustancial en el estudio de la transducción de señales después de la estimulación mecánica. Las células detectan y proporcionan estimulación mecánica a través de moléculas de adhesión celular (CAM) [78]. Las CAM están conectadas dinámicamente al citoesqueleto, respondiendo a la tensión mecánica y transmitiendo estímulos a la membrana nuclear, que a su vez desencadena cambios en la expresión génica celular [78]. Dado que hay solo unas pocas células tanto en los tendones naturales como en los artificiales, es más probable que la transmisión de estímulos mecánicos en la ingeniería de tejidos del tendón dependa de la interacción entre las células y la ECM mediante las CAM [10], que es un mecanismo que debe explorarse más a fondo para construir tendones de ingeniería con éxito.

Se ha informado que la red de transducción de señales consta de quinasa de adhesión focal (FAK) [11, 12], fosfatidilinositol 3-quinasa / proteína quinasa B (PI3K / AKT) [10, 79], proteínas Rho / proteína quinasa asociada a Rho (RhoA / ROCK) [12], proteína asociada a sí / coactivador transcripcional con unión a PDZ (YAP / TAZ) [13] y Smad [10, 80]. Todos estos transductores de señal están involucrados en la diferenciación tenogénica inducida por estimulación mecánica (Figura 4). También hay algunos receptores mecánicamente sensibles en la membrana celular, como las integrinas, los receptores del factor de crecimiento y los canales iónicos activados por estiramiento [78]. Las integrinas transmembrana conectan las proteínas ECM y las proteínas de adhesión focal, y estas últimas están conectadas a la membrana nuclear a través del citoesqueleto (fibras de actina). Por tanto, las integrinas pueden transmitir fuerzas a través de la membrana nuclear y mediar en la respuesta de células cargadas mecánicamente [13]. Además, las integrinas también pueden detectar la rigidez (elasticidad), la topografía y la química de la superficie de la matriz [81]. Estas detecciones por parte de las integrinas pueden activar FAK y RhoA y, por tanto, inducir cambios en las moléculas de señal aguas abajo [81]. Se ha demostrado que la vía PI3K / AKT participa en la regulación de la diferenciación tenogénica como la vía aguas abajo de FAK [10, 79, 81]. Por ejemplo, Wang et al. y Cong et al. encontraron que cuando se inhibe la vía PI3K / AKT, la diferenciación tenogénica y la formación de tendones modificados se debilitan [10, 79]. Por lo tanto, aunque también se ha informado que la vía PI3K / AKT está asociada con la diferenciación osteogénica de las células madre, desempeña un papel importante en la diferenciación tenogénica inducida por la estimulación mecánica. La vía RhoA / ROCK es otra vía de señalización descendente de carga mecánica. RhoA es un miembro de la superfamilia de proteínas G pequeñas y puede activar ROCK corriente abajo. RhoA / ROCK es una molécula corriente abajo de integrinas, que junto con FAK regula la reorganización citoesquelética inducida por estiramiento mecánico [81]. Xu y col. descubrió que RhoA / ROCK afectaba la activación de FAK y coregulaba la formación y reordenación de las fibras de actina, induciendo así la diferenciación tenogénica. Al mismo tiempo, el citoesqueleto pareció regular sus cambios a través de la retroalimentación [12]. Además, Tomás et al. demostraron que los cambios en la tensión del citoesqueleto después de un estímulo mecánico pueden activar YAP / TAZ en el citoplasma para ser transferidos al núcleo y promover la expresión de marcadores tendinosos SCX y TNMD [13]. El TGF-β/ La vía de Smad se reconoce como la vía más relevante para la diferenciación del tendón [82, 83]. Se ha informado que la estimulación mecánica y factores de crecimiento como TGF-β y BMP-12 (GDF-7) pueden activar los receptores del factor de crecimiento como el TGF-β receptor de tipo I / II. Estos receptores pueden contribuir a la activación de la vía aguas abajo Smad 2/3/8 que promueve la formación de tendones [10, 80]. Además, la estimulación mecánica puede activar canales iónicos mecánicamente sensibles, lo que lleva a la entrada de cationes (como Ca 2+), induciendo así algunas respuestas celulares, incluida la transmisión de señales intracelulares, polimerización de actina y remodelación citoesquelética [11, 78, 84 ].

6. Direcciones prometedoras de la estimulación mecánica en la ingeniería de tejidos tendinosos

6.1. Estimulación de fuerza magnética

Un estudio anterior ha demostrado que la estimulación magnética ha mejorado el rendimiento biológico en comparación con la estimulación mecánica no magnética equivalente en la ingeniería de tejidos tendinosos [13]. La estimulación magnética suele incluir dos aspectos: la acción del campo magnético y la fuerza mecánica indirecta producida por un campo magnético sobre las partículas magnéticas (MNP).

Se ha aplicado un campo magnético de baja frecuencia para regular la respuesta inflamatoria en el tratamiento del tendón [84]. Además, Pesqueira et al. demostró que el campo magnético estático de baja frecuencia promovió la expresión de genes relacionados con los tendones (SCX, COL1A1, COLA3, TNC, y DCN) regulando la concentración de iones de calcio intracelular y la activación de la liberación de oxígeno, y que el efecto estaba relacionado con la duración de la exposición [84]. Por tanto, la aplicación del campo magnético en la ingeniería de tejidos tendinosos tiene un gran potencial.

Curiosamente, los estudios de la fuerza magnética sobre las MNP también han mostrado resultados prometedores en la ingeniería de tejidos tendinosos [13, 80, 85, 86]. En biomedicina, las MNP se han utilizado para etiquetar, rastrear y promover las actividades vitales de las células madre, como la proliferación, la migración y la diferenciación [86]. Los MNP tienen dos aplicaciones en la ingeniería de tejidos tendinosos. (1) La aplicación directa de MNP únicamente. Las MNP se pueden cocultivar con células madre. La fuerza mecánica generada por el campo magnético se transmitirá a las células madre, favoreciendo así su diferenciación tenogénica. Gonçalves y col. etiquetaron las ASC humanas con MNP encapsuladas en quitosano para construir células funcionalizadas magnéticamente, que pueden ser sometidas a estimulación mecánica indirecta y ajustable mediante la aplicación de un campo magnético [85]. En otro estudio, unieron MNP a anticuerpos (activina), lo que hizo que las MNP se unieran específicamente al RctRIIA (receptor mecánicamente sensible). Cuando se le suministró un campo magnético adecuado, el RctRIIA se activó de forma remota, lo que resultó en la activación de la vía Smad 2/3 y desencadenó una respuesta de transcripción relacionada con el tendón [80]. Ambos intentos pueden proporcionar efectivamente estimulación mecánica a las células e inducir la diferenciación tenogénica sin depender de los armazones, lo que por lo tanto evita los posibles efectos negativos de la estimulación mecánica en las propiedades del armazón, como aumento del tamaño de los poros, elongación y disminución de la elasticidad. Además, puede proporcionar estimulación mecánica regular para el tendón diseñado después del trasplante, lo que puede desempeñar un papel positivo en la promoción de la reparación y regeneración del tendón. (2) La aplicación de MNP incorporaron andamios. Los MNP se pueden utilizar para fabricar andamios con respuesta magnética. Los MNP en el andamio pueden vibrar en respuesta a un campo magnético externo, que desvía el material para producir una fuerza física transitoria. Esta fuerza se puede transferir a las células incrustadas en el andamio, impulsando la diferenciación tenogénica de las células madre [13, 86]. Tomás et al. aplicó esta estrategia para cultivar tendones diseñados bajo un campo magnético de 1,5 mT, y observó una alta expresión de SCX y TNMD mientras que los genes de otros linajes fueron suprimidos [13]. También se encontró una regulación positiva de los marcadores antiinflamatorios durante el proceso [13].

En resumen, la estimulación por fuerza magnética tiene varias ventajas en comparación con otros tipos de estimulación mecánica. (1) La estimulación de fuerza magnética puede regular la respuesta inflamatoria y, por lo tanto, obtener el tendón diseñado con un mejor rendimiento biológico. (2) La estimulación de fuerza magnética se puede ajustar de forma remota y sencilla cambiando el campo magnético, incluso en vivo. (3) A través de MNP, o receptores activados por diana, la estimulación de fuerza magnética puede proporcionar estimulación mecánica de manera más efectiva a las células sembradas.

6.2. La combinación de estimulaciones mecánicas y químicas

Se han aplicado ampliamente varios factores de crecimiento a la ingeniería de tejidos tendinosos, y se ha demostrado que algunos de ellos promueven la diferenciación tenogénica y la regeneración del tendón. Por ejemplo, la ruta de la señal mediada por TGF-β1 se considera la vía de transducción de señales más importante que induce la diferenciación tenogénica. CTGF contribuye a la integridad estructural del tejido del tendón [42]. Además, se ha informado que GDF-5/6/7 promueve la expresión de genes relacionados con los tendones [87-89]. Los investigadores suelen discutir los efectos de las estimulaciones mecánicas y los factores de crecimiento en la diferenciación tenogénica por separado, pero cada uno de ellos por sí solo no es suficiente para obtener un tendón modificado satisfactoriamente. Algunos factores de crecimiento son importantes para la reparación y regeneración del tendón, incluso durante todo el proceso, como TGF-β [15]. No podemos garantizar que la estimulación mecánica reemplazará el efecto de los factores de crecimiento o que la estimulación mecánica inducirá efectos similares a los del factor de crecimiento. Sin embargo, la estimulación mecánica puede ser un buen complemento de los factores de crecimiento, especialmente para promover la formación de tendones. También puede ser que la estimulación mecánica afecte el patrón de expresión de los receptores en las células, aumentando o disminuyendo así la respuesta de ciertos factores de crecimiento. Por ejemplo, la disminución de la carga mecánica regula negativamente la expresión de TGF-β receptores y por lo tanto suprime el TGF-β/ Vía de señalización de Smad que es importante para la diferenciación tenogénica [90]. Por lo tanto, es de gran importancia explorar la combinación sinérgica de estimulación mecánica y factores de crecimiento.

Hay algunos estudios que han demostrado el efecto sinérgico de la estimulación mecánica y factores de crecimiento como TGF-β1 y BMP-12 (GDF-7) en ingeniería de tejidos tendinosos (Tabla 3). Zhang y col. descubrió que el estiramiento dinámico y TGF-β1 aumento sinérgico de la viabilidad celular y la expresión de genes relacionados con los tendones (Col 1a1, Col 3a1, TNC, SCX, y TNMD) así como sus proteínas correspondientes [35]. Curiosamente, sus efectos sinérgicos no se manifiestan en la promoción conjunta, sino que parecen compensar los efectos negativos de los demás. Por ejemplo, Zhang et al. encontró que el estiramiento dinámico podría suprimir la muerte celular inducida por TGF-β1 y ese factor de crecimiento inhibió el aumento de la porosidad promedio y el tamaño de los poros causado por el estiramiento cíclico, lo que mejoró las propiedades mecánicas del tendón diseñado [35]. Testa et al. demostraron que la combinación de estimulación bioquímica y mecánica podría promover sinérgicamente la diferenciación tenogénica, dando como resultado un colágeno tipo I abundante y alineado [15]. Además, Rinoldi et al. construyó los hilos de hidrogel altamente alineados cargados con células y los cultivó bajo un estiramiento estático del 15% durante la exposición simultánea de BMP-12 durante 7 días. Descubrieron que la acción sinérgica promovió la regulación al alza de SCX y TNMD, induciendo la diferenciación tenogénica de las BMSC humanas. Sin embargo, también encontraron que la expresión de COL I y III estaba inhibida, lo que parecía estar relacionado con la diferenciación temprana y la apoptosis causada por una tensión excesiva [23]. Sin embargo, no todas las combinaciones de estimulación mecánica y factores de crecimiento pueden promover sinérgicamente la diferenciación del tendón. Farng y col. cultivó el tendón diseñado bajo estiramiento estático o cíclico (10% de tensión, 0,33 Hz) durante la exposición simultánea de GDF-5 durante 48 h. Descubrieron que tanto el estiramiento mecánico como el GDF-5 solo aumentaban COL I y SCX expresión, mientras que no se observó un efecto sinérgico adicional de ellos [53]. Es posible que una de las estimulaciones fuera dominante y cubriera el efecto de la otra en la inducción de la diferenciación tenogénica [18]. Además, los tipos y parámetros de estimulación mecánica, así como la concentración y el tiempo de administración de los factores de crecimiento, pueden afectar el desempeño del efecto sinérgico en la inducción de la diferenciación del tendón. Durante la reparación o regeneración del tendón, los factores de crecimiento pueden desempeñar un papel sólo en determinados momentos o fases y, por lo tanto, la liberación dinámica de factores de crecimiento o una estrategia tratada por etapas pueden tener mejores efectos [18]. Requiere una mayor comprensión de los mecanismos sobre cómo los factores de crecimiento regulan la diferenciación de los tendones. En conclusión, la combinación de diferentes estímulos mecánicos y bioquímicos es una estrategia potencial para construir de manera superior un tendón diseñado; sin embargo, es necesario explorar más a fondo la configuración óptima.

Tipo de célulaEstimulación bioquímicaEstimulación mecánicaEfectosÁrbitro
Fibroblastos murinos5 ng / ml de TGF-β1.10% de deformación 0,5 Hz.Promovió sinérgicamente la diferenciación tenogénica.[15]
BMSC de rata10 ng / ml TFG-β1.15% de tensión 1 Hz.Viabilidad celular aumentada sinérgicamente, la diferenciación tenogénica y las propiedades mecánicas del constructo.[35]
BMSC humanas10 ng / ml de BMP-12.Tensión estática (día 0

7. Conclusión

La estimulación mecánica es un factor regulador importante en la ingeniería de tejidos de tendones, que puede inducir la diferenciación de células madre en tenocitos y mejorar el rendimiento de las construcciones de tendones de ingeniería. El estiramiento uniaxial dinámico simula las condiciones biomecánicas de los tendones naturales al inducir la diferenciación tenogénica, la alineación de las células y la ECM, y promueve la reparación y regeneración del tendón. La frecuencia de un protocolo eficaz en biorreactores no suele ser superior a 1 Hz, y entre el 1% y el 12% de tensión con suficientes intervalos de descanso. Sin embargo, un protocolo óptimo también depende de otras condiciones, como los tipos de células y los sistemas de carga. Estimulación mecánica natural en vivo facilita la formación de un tejido similar a un tendón más maduro en la construcción del tendón diseñado. Aunque se han realizado algunos avances en el estudio de los mecanismos de estimulación mecánica para activar la diferenciación tenogénica, este proceso aún no está completamente aclarado y necesita más investigación. Además, un potencial futuro en el campo de la ingeniería de tejidos tendinosos podría ser el desarrollo de la fuerza magnética, así como la combinación de estimulación mecánica y bioquímica para obtener el efecto sinérgico para facilitar el desarrollo de los tendones diseñados ideales.

Conflictos de interés

Los autores declaran que no tienen intereses en competencia.

Expresiones de gratitud

Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (31900962, 81901903), la Fundación de Ciencias Naturales de la provincia de Jiangsu (BK20190354, BK20190356), los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales, los Fondos para Zhishan Young Scholars (Universidad del Sureste ) y la Fundación de Investigación Científica para Académicos Retornados (1124007113).

Referencias

  1. D. M.Ruden, A. Bolnick, A. Awonuga et al., "Efectos de la gravedad, microgravedad o simulación de microgravedad en el desarrollo temprano de los mamíferos" Células madre y desarrollo, vol. 27, no. 18, págs. 1230-1236, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  2. D. D. Bikle, B. P. Halloran y E. Morey-Holton, "El vuelo espacial y el esqueleto: lecciones para los terrestres", Boletín de biología gravitacional y espacial, vol. 10, no. 2, págs. 119-135, 1997. Ver en: Google Scholar
  3. F. Zhao, T. J. Vaughan y L. M. McNamara, "Cuantificación del esfuerzo cortante de fluido en andamios de ingeniería de tejido óseo con arquitecturas de poros esféricos y cúbicos", Biomecánica y modelización en mecanobiología, vol. 15, no. 3, págs. 561–577, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  4. J. R. Choi, K. W. Yong y J. Y. Choi, "Efectos de la carga mecánica en las células madre mesenquimales humanas para la ingeniería del tejido del cartílago", Revista de fisiología celular, vol. 233, no. 3, págs. 1913–1928, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  5. N. Sawatjui, T. Limpaiboon, K. Schrobback y T. Klein, "Los andamios biomiméticos y la compresión dinámica mejoran las propiedades del cartílago de ingeniería de tejidos basado en condrocitos y MSC", Revista de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, vol. 12, no. 5, págs. 1220–1229, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  6. Y. Xu, S. Dong, Q. Zhou et al., "El efecto de la estimulación mecánica en la maduración de las construcciones de andamios de TDSCs-poli (L-lactida-co-e-caprolactona) / colágeno para la ingeniería de tejidos tendinosos", Biomateriales, vol. 35, no. 9, págs. 2760–2772, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  7. T.-W. Qin, Y.-L. Sun, A. R. Thoreson et al., "Efecto de la estimulación mecánica en las construcciones de cortes de tendones sembrados con células del estroma de la médula ósea: un parche de tendón de ingeniería potencial para la reparación del manguito de los rotadores", Biomateriales, vol. 51, págs. 43–50, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  8. K. I. Lee, J. S. Lee, K. T. Kang et al., "Rendimiento in vitro e in vivo de tendones modificados mediante ingeniería de tejidos para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior", The American Journal of Sports Medicine, vol. 46, no. 7, págs. 1641–1649, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  9. M. L. Bayer, P. Schjerling, A. Herchenhan et al., "La liberación de la tensión de tracción en el tejido del tendón humano diseñado altera las adherencias celulares, cambia la arquitectura de la matriz e induce un fenotipo inflamatorio". Más uno, vol. 9, no. 1, artículo e86078, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  10. T. Wang, C. Thien, C. Wang et al., "La estimulación mecánica uniaxial 3D induce la diferenciación tenogénica de las células madre derivadas del tendón a través de una vía de señalización PI3K / AKT", El diario FASEB, vol. 32, no. 9, págs. 4804–4814, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  11. B. D. Riehl, J. H. Park, I. K. Kwon y J. Y. Lim, "Estiramiento mecánico para la ingeniería de tejidos: construcciones bidimensionales y tridimensionales", Ingeniería de tejidos Parte B: Revisiones, vol. 18, no. 4, págs. 288–300, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  12. B. Xu, G. Song, Y. Ju, X. Li, Y. Song y S. Watanabe, “RhoA / ROCK, la dinámica citoesquelética y la quinasa de adhesión focal son necesarias para la diferenciación tenogénica inducida por estiramiento mecánico del tallo mesenquimal humano células," Revista de fisiología celular, vol. 227, no. 6, págs. 2722–2729, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  13. A. R. Tomás, A. I. Gonçalves, E. Paz, P. Freitas, R. M. A. Domingues y M. E. Gomes, "La actuación magneto-mecánica de andamios fibrosos sensibles magnéticamente aumenta la tenogénesis de las células madre adiposas humanas", Nanoescala, vol. 11, no. 39, págs. 18255–18271, 2019. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  14. J. W. Chen y J. L. Galloway, "Uso del pez cebra para comprender el desarrollo y la reparación de los tendones", Métodos en biología celular, vol. 138, págs. 299–320, 2017. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  15. S. Testa, M. Costantini, E. Fornetti et al., "Combinación de señales bioquímicas y mecánicas para la ingeniería de tejidos tendinosos", Revista de Medicina Celular y Molecular, vol. 21, no. 11, págs. 2711–2719, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  16. Z. Yin, X. Chen, J. L. Chen et al., "La regulación de la diferenciación de células madre del tendón por la alineación de nanofibras", Biomateriales, vol. 31, no. 8, págs. 2163–2175, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  17. C. T. Thorpe y H. R. C. Screen, "Tendon structure and composition", en Influencias metabólicas sobre el riesgo de trastornos de los tendones, vol. 920 de Avances en Medicina y Biología Experimentales, págs. 3–10, Springer, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  18. J. L. Chen, W. Zhang, Z. Y. Liu, B. C. Heng, H. W. Ouyang y X. S. Dai, "Regulación física de la diferenciación de células madre en teno-linaje: estrategias actuales y dirección futura", Investigación de células y tejidos, vol. 360, no. 2, págs. 195–207, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  19. G. Walden, X. Liao, S. Donell, M. J. Raxworthy, G. P. Riley y A. Saeed, "Una perspectiva clínica, biológica y de biomateriales sobre las lesiones y la regeneración de los tendones", Ingeniería de tejidos Parte B: Revisiones, vol. 23, no. 1, págs. 44–58, 2017. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  20. G. Yang, B. B. Rothrauff y R. S. Tuan, "Regeneración y reparación de tendones y ligamentos: relevancia clínica y paradigma de desarrollo", Investigación sobre defectos de nacimiento Parte C: Embryo Today: Reviews, vol. 99, no. 3, págs. 203–222, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  21. G. Nourissat, F. Berenbaum y D. Duprez, "Lesión del tendón: de la biología a la reparación del tendón", Nature Reviews Reumatología, vol. 11, no. 4, págs. 223–233, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  22. J. F. Kaux, B. Forthomme, C. L. Goff, J. M. Crielaard y J. L. Croisier, "Opiniones actuales sobre tendinopatía", Revista de ciencia y medicina del deporte, vol. 10, no. 2, págs. 238–253, 2011. Ver en: Google Scholar
  23. C. Rinoldi, M. Costantini, E. Kijeńska-Gawrońska et al., "Ingeniería de tejidos tendinosos: efectos de la estimulación mecánica y bioquímica en la alineación de células madre en hilos de hidrogel cargados de células", Materiales avanzados para el cuidado de la salud, vol. 8, no. 7, artículo 1801218, 2019. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  24. B. Engebretson, Z. R. Mussett y V. I. Sikavitsas, "El extracto tenocítico y la estimulación mecánica en una construcción de tendón de ingeniería tisular aumenta la proliferación celular y la deposición de ECM", Revista de biotecnología, vol. 12, no. 3, artículo 1600595, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  25. M. Lidén, T. Movin, L. Ejerhed et al., "Una evaluación histológica y ultraestructural del tendón rotuliano 10 años después de la recolección de su tercio central", The American Journal of Sports Medicine, vol. 36, no. 4, págs. 781–788, 2017. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  26. D. L. Butler, N. Juncosa y M. R. Dressler, "Eficacia funcional de los procesos de reparación del tendón", Revisión anual de ingeniería biomédica, vol. 6, no. 1, págs. 303–329, 2004. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  27. H. Y. Nam, B. Pingguan-Murphy, A. Amir Abbas, A. Mahmood Merican y T. Kamarul, "La proliferación y el potencial de diferenciación tenogénica de las células estromales mesenquimales derivadas de la médula ósea están influenciadas por condiciones específicas de carga de tracción cíclica uniaxial", Biomecánica y modelización en mecanobiología, vol. 14, no. 3, págs. 649–663, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  28. H. Y. Nam, B. Pingguan-Murphy, A. A. Abbas, A. M. Merican y T. Kamarul, "El estiramiento por tracción cíclico uniaxial al 8% de tensión promueve exclusivamente la diferenciación tenogénica de las células estromales mesenquimales derivadas de la médula ósea humana". Stem Cells International, vol. 2019, ID de artículo 9723025, 16 páginas, 2019. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  29. J. Burk, A. Plenge, W. Brehm, S. Heller, B. Pfeiffer y C. Kasper, "Inducción de la diferenciación tenogénica mediada por la matriz extracelular del tendón y el estiramiento cíclico a corto plazo", Stem Cells International, vol. 2016, ID de artículo 7342379, 11 páginas, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  30. P. Sreejit, K. B. Dilip y R. S. Verma, "Generación de líneas de células madre mesenquimales a partir de médula ósea murina", Investigación de células y tejidos, vol. 350, no. 1, págs. 55–68, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  31. Z. Jiang, H. Wang, K. Yu et al., “Complejos hoja-implante de BMSC controlados por luz con osteogénesis mejorada a través de un LRP5 /β-Lazo regulatorio Catenin / Runx2 ” Materiales aplicados ACS e interfaces de amplificador, vol. 9, no. 40, págs. 34674–34686, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  32. J. Burk, I. Ribitsch, C. Gittel et al., "Características de crecimiento y diferenciación de las células estromales mesenquimales equinas derivadas de diferentes fuentes", La Revista Veterinaria, vol. 195, no. 1, págs. 98–106, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  33. S. Wu, Y. Wang, P. N. Streubel y B. Duan, "Biotextiles tejidos a base de hilo de nanofibras vivientes para la ingeniería de tejidos tendinosos mediante tricultivo celular y estimulación mecánica", Acta Biomaterialia, vol. 62, págs. 102-115, 2017. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  34. M. Govoni, A. C. Berardi, C. Muscari et al., "Un microambiente tridimensional multifásico diseñado para garantizar la entrega controlada de la cepa cíclica y el factor de diferenciación del crecimiento humano 5 para el compromiso tenogénico de las células madre mesenquimales de la médula ósea humana". Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 23, no. 15-16, págs. 811–822, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  35. B. Zhang, Q. Luo, B. Deng, Y. Morita, Y. Ju y G. Song, “Construcción de tejido de reemplazo de tendón basado en esponja de colágeno y células madre mesenquimales mediante inducción mecanoquímica acoplada y evaluación de su tendón habilidades de reparación " Acta Biomaterialia, vol. 74, págs. 247-259, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  36. S. Font Tellado, E. R. Balmayor y M. Van Griensven, “Estrategias para diseñar la interfaz tendón / ligamento-hueso: biomateriales, células y factores de crecimiento”. Reseñas de administración avanzada de medicamentos, vol. 94, págs. 126–140, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  37. Z. Zheng, J. Ran, W. Chen et al., "Alineación de la fibra de colágeno en un andamio de seda tejido para una reparación funcional masiva del manguito rotador", Acta Biomaterialia, vol. 51, págs. 317–329, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  38. W. Wang, J. He, B. Feng et al., "Las nanofibras alineadas dirigen los fibroblastos dérmicos humanos al fenotipo tenogénico in vitro y mejoran la regeneración del tendón in vivo" Nanomedicina, vol. 11, no. 9, págs. 1055–1072, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  39. Z. Yin, X. Chen, H. X. Song et al., "Andamios electrohilados para la regeneración de tejidos múltiples in vivo a través de la inducción dependiente de la topografía de la diferenciación específica de linaje" Biomateriales, vol. 44, págs. 173–185, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  40. C. Zhang, H. Yuan, H. Liu et al., "Las fibras ultrafinas basadas en quitosano bien alineadas comprometieron la diferenciación de linaje de teno de las células madre pluripotentes inducidas por humanos para la regeneración del tendón de Aquiles", Biomateriales, vol. 53, págs. 716–730, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  41. D. C. Surrao, J. C. Y. Fan, S. D. Waldman y B. G. Amsden, "Una microarquitectura en forma de rizo mejora la producción de tejido en los andamios de ligamentos fibrosos en respuesta a estímulos mecánicos", Acta Biomaterialia, vol. 8, no. 10, págs. 3704–3713, 2012. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  42. Y. J. Zhang, X. Chen, G. Li et al., "Revisión concisa: el destino de las células madre guiado por moléculas bioactivas para la regeneración del tendón", Medicina traslacional de células madre, vol. 7, no. 5, págs. 404–414, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  43. B. Engebretson, Z. R. Mussett y V. I. Sikavitsas, "Los efectos de la variación de la frecuencia y duración de la estimulación mecánica en una construcción de tendón de ingeniería tisular", Investigación del tejido conectivo, vol. 59, no. 2, págs. 167–177, 2018. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  44. C. K. Kuo y R. S. Tuan, "Diferenciación tenogénica mecanoactiva de células madre mesenquimales humanas", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 14, no. 10, págs. 1615–1627, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  45. K. Chokalingam, N. Juncosa-Melvin, S. A. Hunter et al., "La estimulación por tracción de las construcciones de esponja de colágeno de células madre murinas aumenta la expresión génica del colágeno tipo I y la rigidez lineal", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 15, no. 9, págs. 2561–2570, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  46. K. R. C. Kinneberg, V. S. Nirmalanandhan, N. Juncosa-Melvin et al., "La incorporación de condroitina-6-sulfato y la estimulación mecánica aumentan la rigidez de la estructura de esponja de colágeno-MSC", Revista de investigación ortopédica, vol. 28, no. 8, págs. 1092–1099, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  47. Q. Liu, T. Hatta, J. Qi et al., "Nuevo compuesto de ingeniería tendón-fibrocartílago-hueso con tensión cíclica para la reparación del manguito rotador", Revista de ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, vol. 12, no. 7, págs. 1690-1701, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  48. J. H. Wu, A. R. Thoreson, A. Gingery et al., "La revitalización de aloinjertos de tendón flexor con células del estroma de la médula ósea y estimulación mecánica", Investigación conjunta de hueso y amplificador, vol. 6, no. 3, págs. 179–185, 2017. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  49. D. W. Youngstrom, J. E. LaDow y J. G. Barrett, "Tenogénesis de células madre derivadas de la médula ósea, el tejido adiposo y el tendón en un biorreactor dinámico", Investigación del tejido conectivo, vol. 57, no. 6, págs. 454–465, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  50. T. K. H. Teh, S. L. Toh y J. C. H. Goh, "Andamios fibrosos alineados para mejorar la mecanorrespuesta y la tenogénesis de las células madre mesenquimales", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 19, no. 11-12, págs. 1360-1372, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  51. L. A. Bosworth, S. R. Rathbone, R. S. Bradley y S. H. Cartmell, "La carga dinámica de hilos electrohilados guía a las células madre mesenquimales hacia un linaje tendinoso", Revista del comportamiento mecánico de los materiales biomédicos, vol. 39, págs. 175–183, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  52. K. Webb, R. W. Hitchcock, R. M. Smeal, W. Li, S. D. Gray y P. A. Tresco, "La tensión cíclica aumenta la proliferación de fibroblastos, la acumulación de matriz y el módulo elástico de las construcciones de poliuretano sembradas con fibroblastos", Revista de biomecánica, vol. 39, no. 6, págs. 1136–1144, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  53. E. Farng, A. R. Urdaneta, D. Barba, S. Esmende y D. R. McAllister, "Los efectos de GDF-5 y la cepa uniaxial sobre las células madre mesenquimales en cultivo 3-D", Ortopedia clínica e investigación relacionada, vol. 466, no. 8, págs. 1930–1937, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  54. J. G. Barber, A. M. Handorf, T. J. Allee y W. J. Li, "Andamio nanofibroso trenzado para la ingeniería de tejidos de tendones y ligamentos", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 19, no. 11-12, págs. 1265–1274, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  55. D. M. Doroski, M. E. Levenston y J. S. Temenoff, "El cultivo de tracción cíclica promueve la diferenciación fibroblástica de las células estromales de la médula ósea encapsuladas en hidrogeles basados ​​en poli (etilenglicol)", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 16, no. 11, págs. 3457–3466, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  56. D. W. Youngstrom, I. Rajpar, D. L. Kaplan y J. G. Barrett, "Un sistema de biorreactor para la diferenciación de tendones in vitro y la ingeniería de tejidos de tendones", Revista de investigación ortopédica, vol. 33, no. 6, págs. 911–918, 2015. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  57. X. Chen, Z. Yin, J. L. Chen et al., "Células madre mesenquimales derivadas de células madre embrionarias humanas sobreexpresadas en la escleraxis para la ingeniería de tejidos tendinosos con andamio tejido de seda y colágeno", Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 20, no. 11-12, págs. 1583–1592, 2014. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  58. J. L. Chen, Z. Yin, W. L. Shen et al., "Eficacia de hESC-MSC en andamios de seda y colágeno tejidos para la ingeniería de tejidos tendinosos y sus funciones", Biomateriales, vol. 31, no. 36, págs. 9438–9451, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  59. S. Patel, J. M. Caldwell, S. B. Doty et al., "Integración de tejidos blandos y duros mediante ingeniería de tejidos de interfaz", Revista de investigación ortopédica, vol. 36, no. 4, págs. 1069–1077, 2018. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  60. M. T. Raimondi, M. Lagana, C. Conci et al., "Desarrollo y validación biológica de un sistema de cultivo de estiramiento cíclico para la ingeniería ex vivo de tendones", La Revista Internacional de Órganos Artificiales, vol. 41, no. 7, págs. 400–412, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  61. A. G.Robling, D. B. Burr y C. H. Turner, "Los períodos de recuperación restauran la mecanosensibilidad al hueso cargado dinámicamente", La Revista de Biología Experimental, vol. 204, Parte 19, págs. 3389–3399, 2001. Ver en: Google Scholar
  62. T. Wang, B. S. Gardiner, Z. Lin et al., "Diseño de biorreactor para ingeniería de tendones / ligamentos", Ingeniería de tejidos Parte B: Revisiones, vol. 19, no. 2, págs. 133–146, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  63. T. Wang, Z. Lin, R. E. Day et al., "La estimulación mecánica programable influye en la homeostasis del tendón en un sistema de biorreactor", Biotecnología y Bioingeniería, vol. 110, no. 5, págs. 1495–1507, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  64. O. Raabe, K. Shell, D. Fietz et al., "Diferenciación tenogénica de células madre derivadas del tejido adiposo equino bajo la influencia de la tensión de tracción, factores de diferenciación del crecimiento y diversas tensiones de oxígeno". Investigación de células y tejidos, vol. 352, no. 3, págs. 509–521, 2013. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  65. Y. Y. Chen, S. T. He, F. H. Yan et al., "Las células madre de la pulpa dental expresan marcadores de tendones bajo carga mecánica y son una fuente potencial de células para la ingeniería de tejidos de tejidos similares a tendones". Revista internacional de ciencia oral, vol. 8, no. 4, págs. 213–222, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  66. N. S. Kalson, D. F. Holmes, A. Herchenhan, Y. Lu, T. Starborg y K. E. Kadler, "El estiramiento lento que imita la tasa de crecimiento embrionario estimula el desarrollo estructural y mecánico de tejido similar a un tendón in vitro", Dinámica del desarrollo, vol. 240, no. 11, págs. 2520–2528, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  67. D. Deng, W. Liu, F. Xu et al., "Ingeniería de tendones in vitro utilizando fibroblastos dérmicos humanos", Zhonghua Yi Xue Za Zhi, vol. 88, no. 13, págs. 914–918, 2008. Ver en: Google Scholar
  68. T. Wang, P. Chen, M. Zheng et al., "Modelos de carga in vitro para la mecanobiología del tendón", Revista de investigación ortopédica, vol. 36, no. 2, págs. 566–575, 2017. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  69. T. Kayama, M. Mori, Y. Ito et al., “Gtf2ird1-Dependiente mohawk expresión regula las propiedades de detección mecánica del tendón ", Biología molecular y celular, vol. 36, no. 8, págs. 1297–1309, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  70. Y.-J. Chen, C.-H. Huang, I.-C. Lee, Y.-T. Lee, M.-H. Chen y T.-H. Young, "Efectos del estiramiento mecánico cíclico en la expresión de ARNm de genes relacionados con tendones / ligamentos y específicos de osteoblastos en células madre mesenquimales humanas", Investigación del tejido conectivo, vol. 49, no. 1, págs. 7–14, 2009. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  71. W. Liu, L. Yin, X. Yan et al., "Dirigir la diferenciación de células madre partenogenéticas en tenocitos para la regeneración de tendones mediante ingeniería de tejidos", Medicina traslacional de células madre, vol. 6, no. 1, págs. 196–208, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  72. N. Juncosa-Melvin, J. T. Shearn, G. P. Boivin et al., "Efectos de la estimulación mecánica sobre la biomecánica y la histología de las construcciones de esponja de colágeno y células madre para la reparación del tendón rotuliano del conejo", Ingeniería de tejidos, vol. 12, no. 8, págs. 2291–2300, 2006. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  73. B. Chen, J. Ding, Z. Zhao et al., "La carga mecánica mejora la formación de tendones diseñados con células derivadas del músculo: un análisis in vivo", Cirugía plástica y reconstructiva, vol. 142, no. 5, págs. 685e – 693e, 2018. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  74. B. Wang, W. Liu, Y. Zhang et al., "Ingeniería del complejo del tendón extensor mediante un enfoque ex vivo", Biomateriales, vol. 29, no. 20, págs. 2954–2961, 2008. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  75. R. Schweitzer, J. H. Chyung, L. C. Murtaugh et al., "Análisis del destino de las células del tendón utilizando Scleraxis, un marcador específico para tendones y ligamentos", Desarrollo, vol. 128, no. 19, págs. 3855–3866, 2001. Ver en: Google Scholar
  76. Y. Ito, N. Toriuchi, T. Yoshitaka et al., "El gen homeobox de Mohawk es un regulador crítico de la diferenciación de tendones", Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América, vol. 107, no. 23, págs. 10538–10542, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  77. S. Varma, J. P. R. O. Orgel y J. D. Schieber, "Nanomechanics of type I colágeno", Biophys J, vol. 111, no. 1, págs. 50–56, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  78. S. L. Dunn y M. L. Olmedo, "Mecanotransducción: relevancia para la práctica del fisioterapeuta: comprensión de nuestra capacidad para afectar la expresión genética a través de fuerzas mecánicas", Terapia física, vol. 96, no. 5, págs. 712–721, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  79. X. X. Cong, X. S. Rao, J. X. Lin et al., "La activación de la señalización de AKT-mTOR dirige la tenogénesis de las células madre mesenquimales", Células madre, vol. 36, no. 4, págs. 527–539, 2018. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  80. A. I. Gonçalves, M. Rotherham, H. Markides et al., "Activación de la activación del receptor de activina A tipo II en células madre adiposas humanas hacia el compromiso tenogénico mediante estimulación mecanomagnética", Nanomedicina: Nanotecnología, Biología y Medicina, vol. 14, no. 4, págs. 1149-1159, 2018. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  81. J. Lin, W. Zhou, S. Han et al., "Interacciones entre células y materiales en la ingeniería de tejidos tendinosos", Acta Biomaterialia, vol. 70, págs. 1–11, 2018. Ver en: Sitio para editores | Google Académico
  82. L. Gaut y D. Duprez, "Desarrollo y enfermedades de los tendones", Revisiones interdisciplinarias de Wiley: Biología del desarrollo, vol. 5, no. 1, págs. 5–23, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  83. E. Havis, M. A. Bonnin, J. Esteves de Lima, B. Charvet, C. Milet y D. Duprez, “TGFβ y FGF promueven el destino del progenitor del tendón y actúan aguas abajo de la contracción muscular para regular la diferenciación del tendón durante el desarrollo de las extremidades de los polluelos ". Desarrollo, vol. 143, no. 20, págs. 3839–3851, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  84. T. Pesqueira, R. Costa-Almeida y M. E. Gomes, "Descubriendo el efecto del campo magnético estático de baja frecuencia en las células derivadas de los tendones: desde la mecanosensibilidad hasta la tenogénesis", Informes científicos, vol. 7, no. 1, artículo 10948, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  85. A. I. Goncalves, M. T. Rodrigues y M. E. Gomes, "Parches de láminas magnéticas de células tisulares para estrategias avanzadas en la regeneración de tendones", Acta Biomaterialia, vol. 63, págs. 110-122, 2017. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  86. A. I. Goncalves, M. T. Rodrigues, P. P. Carvalho et al., "Explorando el potencial de los andamios de respuesta magnética alineados con almidón / policaprolactona para la regeneración del tendón", Materiales avanzados para el cuidado de la salud, vol. 5, no. 2, págs. 213–222, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  87. A. Park, M. V. Hogan, G. S. Kesturu, R. James, G. Balian y A. B. Chhabra, "Las células madre mesenquimales derivadas del tejido adiposo tratadas con el factor 5 de diferenciación del crecimiento expresan marcadores específicos del tendón" Ingeniería de tejidos Parte A, vol. 16, no. 9, págs. 2941–2951, 2010. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  88. S. P. Berasi, U. Varadarajan, J. Archambault et al., "Actividades divergentes de BMP2 osteogénica y BMP12 y BMP13 tenogénicas independientes de las afinidades de unión al receptor", Factores de crecimiento, vol. 29, no. 4, págs. 128-139, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  89. J. Y. Lee, Z. Zhou, P. J. Taub et al., "El tratamiento con BMP-12 de células madre mesenquimales adultas in vitro aumenta la formación de tejido similar a un tendón y la reparación de defectos in vivo", Más uno, vol. 6, no. 3, artículo e17531, 2011. Ver en: Sitio del editor | Google Académico
  90. G. J. Fisher, Y. Shao, T. He et al., “La reducción del tamaño de los fibroblastos / fuerza mecánica regula a la baja el TGF-β receptor de tipo II: implicaciones para el envejecimiento de la piel humana ” Célula de envejecimiento, vol. 15, no. 1, págs. 67–76, 2016. Ver en: Sitio del editor | Google Académico

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