Samo neka tkiva i organi mogu se samostalno regenerirati nakon bolesti ili traume, a ta sposobnost regeneracije vremenom se smanjuje. Istraživanje ljudskih matičnih stanica istražuje terapijski regenerativni pristup liječenju različitih stanja. Mezenhimalne matične stanice (MSC) potječu od odraslih matičnih stanica; multipotentne su i djeluju protuupalno i imunomodulatorno. Imaju sposobnost diferencijacije u više tipova stanica, na primjer, endotelne stanice, osteoblasti, hondrociti, fibroblasti, tenociti, vaskularne glatke mišićne stanice i mišićne stanice sarkomera. Matične stanice se lako dobivaju i mogu se uzgajati i proširivati ​​in vitro; stoga predstavljaju obećavajući i ohrabrujući pristup liječenju u ortopedskoj kirurgiji.

U našoj ustanovi koristimo mezenhimalne matične stanice dobivene iz masnog tkiva i koristimo ih za liječenje različitih ortopedskih stanja, naime, za ortopedsku traumu, ozljedu mišića, defekte zglobne hrskavice i osteoartritis, ozljede meniska, bolesti kostiju; ozljede živaca, tetiva i ligamenata, itd. Korištenje matičnih stanica u ortopediji može zamijeniti praksu s pretežno kirurške zamjene i rekonstrukcije na bioregeneraciju i prevenciju.

Povijest korištenja matičnih stanica u ortopediji

Oko 1960 otkrivena je jedinstvena skupina stanica koštane srži.  Otkrivena je njihova mogućnost da se diferenciraju u različite druge stanice. Međutim, sada znamo da postoji nekoliko vrsta matičnih stanica, svaka s različitim karakteristikama – uključujući embrionalne matične stanice (ESC), fetalne matične stanice (FSC), matične stanice dojenčeta i odrasle matične stanice, iz kojih potječu mezenhimalne matične stanice (MSC). Smatra se da su odrasle i fetalne matične stanice nediferencirane; mogu se naći u odraslim tkivima, odnosno u fetusu.

Mezenhimalne matične stanice se mogu dobiti iz pupkovine, plodne vode, posteljice, masnog tkiva, zglobne sinovije, sinovijalne tekućine, zubne pulpe, endosteuma i periosta. Steinert i sur. također su nedavno identificirali matične stanice u subakromijalnoj burzi u odraslih.

Nedavne publikacije pokazuju da se MSC također mogu diferencirati u nemodermalne stanice – poput neurona, astrocita i hepatocita – in vitro. Nadalje, budući da su rezervoari stanica za popravak, djelujući imunomodulatorno i protuupalno, endogene matične stanice doprinose očuvanju zdravih tkiva

Korištenje matičnih stanica

Kao što je već spomenuto, mezenhimalne matične stanice se mogu dobiti iz gotovo bilo kojeg tkiva u tijelu. U svrhu regenerativne medicine  u ortopediji, matične stanice se obično dobivaju iz koštane srži koja ima količinu stanica od približno 1: 10^4 do 1: 10^5 mononuklearnih stanica koštane srži. Jedan od najuspješnijih primjera u “staničnoj terapiji” je transplantacija hematopoetskih matičnih stanica. Ovaj se postupak već desetljećima prakticira za liječenje ozbiljnih hematoloških bolesti. Za transplantaciju koštane srži, hematopoetske matične stanice ubrizgavaju se u krv primatelja. Zanimljivo je da put do koštane srži ove matične stanice pronalaze fenomenom nazvanim homing (navođenje).

U ortopedskoj primjeni, uzimanje matičnih stanica iz koštane srži je bolno, zahtijeva snažnu anesteziju i nosi velike rizike, te je u praksi optimalnije uzimanje matičnih stanica iz masnog tkiva koje se onda posebnom metodom izdvajaju i apliciraju u željeno područje.

Primjena mezenhimalnih matičnih stanica u regeneraciji tkiva

Mezenhimalne matične stanice imaju sposobnost kemotaktičke migracije u upaljena i ozljeđena tkiva u organizmu. Osim njihove jedinstvene sposobnosti diferencijacije u različite tipove stanica, utvrđeno je da mezenhimalne matične stanice luče razne citokine, pokazujući protuupalno djelovanje i stvarajući anaboličko mikrookruženje. Nadalje, prikazana je i izravna imunomodulacija kontaktnih stanica. Dakle, one na različite načine sudjeluju u regeneraciji ozlijeđenih tkiva. S jedne strane, izravno se diferenciraju u stanice specifične za tkivo i na taj način zamjenjuju oštećene ili izgubljene stanice. S druge strane, neizravno utječu na regeneraciju tkiva lučenjem faktora rasta. Treće, sposobne su modulirati upalni odgovor. Dakle, mogu pospješiti vaskularizaciju, proliferaciju stanica, diferencijaciju i modulirati upalni proces.

Doista, postoje dokazi za sve spomenute aktivnosti matičnih stanica u regeneraciji tkiva u in vitro i in vivo pokusima. Potencijal diferencijacije matičnih stanica opsežno je proučavan in vitro. Utvrđeno je da stanice inhibiraju potencijal višelinijske diferencijacije prema moguće svim vrstama mezenhimalnih stanica poput hrskavice, kostiju, tetiva i masnih stanica te fibroblasta.

Uzbudljivo je što su daljnja istraživanja otkrila da sposobnost diferencijacije matičnih stanica nike ograničena na stanice koje pripadaju mezenhimalnoj liniji. In vivo eksperimenti i prve kliničke primjene potvrdili su sposobnost matičnih stanica da se ugrađuju u mnoštvo ozlijeđenih tkiva i diferenciraju u stanice specifične za tkivo i tako nadomještaju izgubljenu staničnu funkciju.

Mezenhimalne matične stanice u regenerativnoj terapiji tetiva

Tkivo tetiva ima ograničenu sposobnost zacjeljivanja. Incidencija ozljeda tetiva i nezadovoljavajući funkcionalni ishod popravka tetiva potiču potragu za alternativnim terapijskim pristupima koji predviđaju regeneraciju tetiva. Stanične terapije imaju za cilj pružanje adekvatnih, regeneracijski kompetentnih tipova stanica na ozlijeđenu tetivu i u konačnici promiču njezinu rekonstrukciju i vraćanje funkcionalnosti.

Mezenhimalne matične stanice (MSC), dobivene iz tetiva ili iz ne-tetivnih izvora, poput koštane srži ili masnog tkiva, tijekom godina dobivaju sve veću pozornost ka poboljšanju zacjeljivanja tetiva. Dokazi iz in vitro i in vivo studija sugeriraju da matične stanice mogu pridonijeti ubrzanju i poboljšanju kvalitete zacjeljivanja tetiva. Unatoč tome, točni mehanizmi u osnovi ovih događaja popravka tek trebaju biti u potpunosti razjašnjeni.

Mezenhimalne matične stanice za regeneraciju hrskavice

Ozljede hrskavice obično su uzrokovane traumom, kroničnim preopterećenjem i autoimunim bolestima. Zahvaljujući avaskularnoj strukturi i niskim metaboličkim aktivnostima hondrocita, hrskavica se obično ne obnavlja nakon ozljede. Trenutno kliničke intervencije zbog ozljeda hrskavice uključuju implantaciju hondrocita, mikrofrakturnu i osteohondralnu transplantaciju.

Međutim, umjesto obnavljanja integriteta hrskavice, ove metode samo odgađaju daljnje propadanje hrskavice. Utvrđeno je da je terapija matičnim stanicama, posebno terapija mezenhimalnim matičnim stanicama, izvediva strategija u liječenju ozljeda hrskavice. Matične stanice se mogu lako izolirati iz masnog tkiva i diferencirati u hondrocite uz potporu hondrogenih čimbenika za popravak oštećenog tkiva hrskavice.