Osteoestimulación

La osteoestimulación es una técnica que se intenta para mejorar la curación de lesiones o defectos óseos . Sin embargo, no se ha demostrado que sea significativamente eficaz para aumentar la curación ósea. ^{[ 1 ]}

Se cree que actúa estimulando activamente la proliferación y diferenciación de osteoblastos , como lo demuestran los mayores niveles de síntesis de ADN y de los marcadores osteoblásticos osteocalcina y fosfatasa alcalina . Mediante un intercambio iónico, el Bioglass actúa inicialmente como un andamiaje alrededor del cual se forma hueso nuevo. Estudios in vivo han demostrado que sus propiedades osteoestimulantes estimulan y aceleran la formación de hueso nuevo en un defecto óseo.

Los defectos óseos, ya sean por traumatismos o intervenciones quirúrgicas, siguen un patrón de curación similar. A los pocos minutos de la formación del defecto, las plaquetas se acumulan en el sitio de la lesión y se adhieren a las fibras de colágeno expuestas. La liberación del contenido plaquetario estimula la agregación plaquetaria y da inicio a la formación de coágulos.^¹ Esta liberación también tiene un efecto quimiotáctico y atrae a diversos glóbulos blancos (leucocitos) a los tejidos dañados, lo que desencadena una respuesta inflamatoria aguda. Los neutrófilos y otros leucocitos comienzan a eliminar bacterias, material extraño y tejido muerto mediante un proceso conocido como fagocitosis. La respuesta inflamatoria y otros antígenos en la herida también atraen linfocitos. Estas células inmunitarias liberan citocinas, como la IL-1 y el TNF-α, que pueden tener múltiples acciones sobre otras respuestas fisiológicas. Por ejemplo, la IL-1 amplifica la respuesta inmunitaria al inducir la proliferación de linfocitos T, aumenta la capacidad fagocítica de monocitos y macrófagos e induce la proliferación de fibroblastos. La interrupción del suministro vascular y las subsiguientes reacciones celulares durante las reacciones inflamatorias e inmunitarias provocan múltiples cambios en el entorno local, incluyendo disminuciones del pH, el contenido de oxígeno y las concentraciones iónicas de calcio, fósforo, potasio y sodio. Si estas condiciones persisten, puede desencadenarse una respuesta inflamatoria crónica, que resulta en una extensa destrucción tisular.² ^Con respecto a los materiales de implante, la inflamación crónica y las reacciones a cuerpos extraños se asocian con el desarrollo de una cápsula fibrosa alrededor del implante. El objetivo de un material de injerto es favorecer la cicatrización del tejido.

Al moderar los cambios de pH y concentración iónica³ ^, el Biovidrio puede reducir la liberación o atracción de células inmunitarias, disminuyendo la duración y la magnitud de la respuesta inflamatoria. Se ha observado evidencia indirecta de esto en investigaciones recientes que muestran niveles reducidos de TNF-α⁴ ^y elastasa⁵ ^en presencia de Biovidrio en comparación con los controles.

Si bien el pH tisular normal es de 7,4 a 7,6, la respuesta inflamatoria puede reducir el pH local a 5,5 o menos debido al daño vascular y la liberación de diversas enzimas durante la fagocitosis.² Este pH ácido es perjudicial para los tejidos circundantes y, al estimular nuevas reacciones inflamatorias, prolonga el proceso de cicatrización.¹ ^Por el contrario, las pruebas in vitro de Bioglass han demostrado un aumento del pH local alrededor del material de injerto.³ ^Las evaluaciones clínicas en defectos orales y periodontales han demostrado una reducción del nivel de inflamación tisular sobre los defectos injertados con Bioglass.⁶ Esto puede atribuirse en parte a la neutralización parcial de los cambios ^{de pH ácido que} normalmente se observan durante el proceso inflamatorio.

Se ha demostrado que el Biovidrio es hemostático, disminuyendo el tiempo de coagulación en pruebas de laboratorio en un 25% en comparación con los controles. ⁷ Si bien el origen real de este efecto aún no se ha determinado, dos hipótesis potenciales son el desarrollo de una carga superficial positiva que se forma en el Biovidrio después de la implantación y la liberación de iones de calcio durante la disolución del material. Se ha demostrado que una carga superficial positiva favorece la coagulación en varios modelos. Además, los iones de calcio son necesarios durante varias etapas tanto en las vías de coagulación intrínseca como extrínseca, y también participan en la maduración de la red de fibrina que se desarrolla durante la coagulación. ¹ La presencia física continua de las partículas de Biovidrio y su liberación prolongada de iones de calcio pueden actuar para estabilizar el coágulo o callo formado para favorecer una vascularización del sitio más rápida y proporcionar un andamiaje activo para la reparación tisular.

La presencia y el reclutamiento de osteoblastos, las células formadoras de hueso, son esenciales para la curación ósea. En las 24 horas posteriores a la implantación, las pruebas in vitro han demostrado que los iones de calcio y fósforo liberados del Biovidrio precipitan sobre las partículas formando una capa superficial de fosfato de calcio.^³ Esta capa es similar al mineral óseo normal, creando una superficie más favorable para la adhesión de osteoblastos que otros materiales sintéticos.^⁸ Los cultivos con osteoblastos primarios humanos han demostrado que el vidrio bioactivo estimula la proliferación y diferenciación de osteoblastos^⁹ , observándose la formación de nódulos óseos calcificados en las superficies del material a partir de los seis días. Además, estos mismos investigadores también han demostrado que las especies iónicas liberadas durante la disolución del Biovidrio tienen un efecto similar al aumentar la proliferación de osteoblastos.^¹⁰ Por lo tanto, las partículas de Biovidrio forman un andamio poroso tridimensional con superficies que estimulan la proliferación y adhesión de osteoblastos y la formación ósea.

• Ganong WF. Fisiología médica, Lange Medical Publications, 1985.
• Park JB. Biomateriales: Una introducción. Plenum Press, Nueva York, 1979.
• Hench LL, West JK. “Aplicaciones biológicas de los vidrios bioactivos”. Life Chemistry Reports, 13:187-241, 1996.
• Rectenwald JE, Minter RM, Rosenberg JJ, Gaines GC, Lee S, Moldawer LL. “El biovidrio atenúa una respuesta proinflamatoria en la endotoxicosis peritoneal de ratones”. Shock, 17(2):135-138, 2002.
• Han J, Meng H, Xu L, Chou L. “Efecto antiinflamatorio del vidrio bioactivo en defectos periodontales intraóseos humanos”. J Dent Res, 81 (Número especial A):A-129, 2002. (Presentado en la Reunión Anual de la IADR, San Diego, CA, marzo de 2002).
• Shapoff CA, Alexander DC, Clark AE. “Uso clínico de partículas de vidrio bioactivo en el tratamiento de defectos óseos humanos”. Compendium, 18(4):352-354, 356, 358, 1997.
• Informe inédito. Datos de la prueba de coagulación de Lee y White.
• Loty C, Sautier JM, Tan MT, Oboeuf M, Jallot E, Boulekbache H, Greenspan D, Forest N. “El vidrio bioactivo estimula la diferenciación de osteoblastos in vitro y crea una plantilla favorable para la formación de tejido óseo”. J Bone Min Res, 16(2): 231–239, 2001.
• Xynos ID, Hykkanen MVJ, Batten JJ, Buttery LD, Hench LL, Polak JM. “El biovidrio 45S5 estimula la renovación de osteoblastos y mejora la formación ósea in vitro: implicaciones y aplicaciones para la ingeniería de tejidos óseos”. Calcified Tissue International, 67(4):321-329, 2000.
• Xynos ID, Edgar AJ, Buttery LDK, Hench LL, Polak JM. “Los productos iónicos de la disolución del vidrio bioactivo aumentan la proliferación de osteoblastos humanos e inducen la expresión del ARNm del factor de crecimiento similar a la insulina II y la síntesis de proteínas”. Biochem Biophys Res Comm, 276(2):461-465, 2000.