Estandarización del plasma rico en plaquetas como medicamento para la artrosis

Abstract

[Resumen] La artrosis (osteoarthritis, OA) es la patología articular más frecuente (afecta a un 15% de la población mundial), incapacitante y de etiología incierta. La inflamación crónica de bajo grado tiene un papel fundamental en su desarrollo y progresión y culmina en el desequilibrio entre el anabolismo y el catabolismo del cartílago articular, que tiene muy baja capacidad de regeneración. El plasma rico en plaquetas (PRP) es un producto autólogo con potencial terapéutico, pero su eficacia clínica en la OA no se ha demostrado de forma concluyente. Esto se debe, principalmente, a la falta de estandarización en los métodos de preparación, con la consecuente heterogeneidad de los derivados de PRP resultantes y, como resultado, a la disparidad en los resultados tanto preclínicos como clínicos. El objetivo de esta Tesis Doctoral fue estandarizar lisados de PRP en base a concentraciones absolutas de plaquetas conocidas y, por lo tanto, con composición independiente de la concentración basal de plaquetas del donante. Su posible utilidad en tres indicaciones relevantes en la OA se testó en modelos in vitro con células mesenquimales estromales (mesenchymal stromal cells, MSCs) o condrocitos OA (de rodilla o cadera). En particular, las aplicaciones evaluadas fueron: 1. Terapia intraarticular con propiedades condrogénicas. 2. Soporte tridimensional bioactivo para la regeneración de lesiones del cartílago. 3. Terapia intraarticular antiinflamatoria. Los resultados en nuestros modelos mostraron que los derivados de PRP en forma de lisado no solo no presentan capacidad condrogénica, sino que la inhiben y, en cambio, promueven la diferenciación al linaje osteogénico, con independencia de la dosis plaquetaria. En cambio, cuando las MSCs están embebidas en los geles de fibrina resultantes de la activación de los PRPs, el aumento de la concentración de plaquetas resulta beneficioso. Por otro lado, sí se demostraron efectos anticatabólicos, antioxidantes y antiinflamatorios al utilizar concentraciones de plaquetas muy inferiores a los valores fisiológicos. Por el contrario, el enriquecimiento plaquetario resultó proinflamatorio, especialmente en condrocitos OA de cadera. Estos resultados moleculares se corroboraron, además, en un modelo ex vivo de 21 días con cartílago OA. En conclusión, en este estudio se propuso una metodología de estandarización novedosa para la preparación de derivados de PRP, basada en la concentración absoluta de plaquetas, demostrando que la estandarización de los productos de PRP es imprescindible para evaluar sus efectos de manera objetiva. Este es, además, el primer estudio, que tengamos conocimiento, en el que se comparan los efectos de PRPs sobre condrocitos de rodilla y de cadera de manera separada.

[Resumo] A artrose (osteoarthritis, OA) é a patoloxía articular máis frecuente (afecta a un 15% da poboación mundial), incapacitante e de etioloxía incerta. A inflamación crónica de baixo grao ten un papel fundamental no seu desenvolvemento e progresión e culmina no desequilibrio entre o anabolismo e o catabolismo da cartilaxe articular, que ten moi baixa capacidade de rexeneración. O plasma rico en plaquetas (PRP) é un produto autólogo con potencial terapéutico, pero a súa eficacia clínica na OA non se ten demostrado de maneira concluínte. Isto débese, principalmente, á falta de estandarización nos métodos de preparación, coa consecuente heteroxeneidade dos derivados de PRP resultantes e, como resultado, á disparidade nos resultados tanto preclínicos coma clínicos. O obxectivo desta Tese Doutoral foi estandarizar lisados de PRP en base a concentracións absolutas de plaquetas coñecidas e, polo tanto, con composición independente da concentración basal de plaquetas do donante. A súa posible utilidade en tres indicacións relevantes na OA testouse en modelos in vitro con células mesenquimais estromais (mesenchymal stromal cells, MSCs) ou condrocitos OA (de xeonllo ou de cadeira). En particular, as aplicacións avaliadas foron: 1. Terapia intraarticular con propiedades condroxénicas. 2. Soporte tridimensional bioactivo para a rexeneración de lesións da cartilaxe. 3. Terapia intraarticular antiinflamatoria. Os resultados nos nosos modelos amosaron que os derivados de PRP en forma de lisado non só non presentan capacidade condroxénica, senón que a inhiben e, en cambio, promoven a diferenciación á linaxe osteoxénica, con independencia da dose plaquetaria. En cambio, cando as MSCs están embebidas nos xeles de fibrina resultantes da activación dos PRPs, o aumento da concentración de plaquetas resulta beneficioso. Por outro lado, sí se demostraron efectos anticatabólicos, antioxidantes e antiinflamatorios ao empregar concentracións de plaquetas moi inferiores aos valores fisiolóxicos. Pola contra, o enriquecemento plaquetario resultou proinflamatorio, especialmente en condrocitos OA de cadeira. Estos resultados moleculares corroboráronse, ademáis, nun modelo ex vivo de 21 días con cartilaxe OA. En conclusión, neste estudio propúxose unha metodoloxía de estandarización novidosa para a preparación de derivados de PRP, baseada na concentración absoluta de plaquetas, demostrando que a estandarización dos produtos de PRP é imprescindible para avaliar os seus efectos de maneira obxectiva. Este é, ademais, o primeiro estudo, que teñamos coñecemento, no que se comparan os efectos de PRPs sobre condrocitos de xeonllo e de cadeira de maneira separada.

[Abstract] Osteoarthritis (OA) is the most frequent joint pathology (it affects 15% of world population), disabling and of uncertain etiology. Low-grade chronic inflammation has a fundamental role in its development and progression and culminates in the imbalance between the anabolism and the catabolism of articular cartilage, which has a poor regeneration capacity. Platelet rich plasma (PRP) is an autologous product with therapeutic potential, but its clinical efficacy for OA has not been conclusively proved. This is mainly due to the lack of standardization of preparation methods, the consequent heterogeneity in the resulting PRP derivatives and, as a result, the disparity in both preclinical and clinical results. The objective of this Doctoral Thesis was to standardize PRP lysates based on defined absolute platelet concentrations and, thus, a composition independent from the basal platelet concentration of the donor. Its potential application in three relevant indications for OA was tested by means of in vitro models with mesenchymal stromal cells (MSCs) or OA chondrocytes (from knee or hip). The evaluated applications were: 1. Intraarticular therapy with chondrogenic properties. 2. Tridimensional scaffold for the regeneration of cartilage injuries. 3. Intraarticular anti-inflammatory therapy. The results of our models showed that PRP derivatives in lysate form do not only lack chondrogenic capacity, but also inhibit it and, conversely, promote the differentiation to the osteogenic lineage, independently of platelet dose. Instead, when MSCs are embedded in the fibrin gels resulting from PRPs activation, the increase in platelet concentration is beneficial. On the other hand, anti-catabolic, anti-oxidant and anti-inflammatory effects were proved when using platelet concentrations much lower than physiological values. Conversely, platelet enrichment was pro-inflammatory, especially in hip OA chondrocytes. These molecular results were further corroborated in a 21-day ex vivo model with OA cartilage. In conclusion, this study proposed an innovative standardization methodology for the preparation of PRP, based in absolute platelet concentration, and showed that the standardization of PRP products is essential to objectively evaluate its effects. As far as we know, this is also the first study that separately compares the effects of PRPs on knee and hip chondrocytes.