JOSÉ DE PALACIOS CARVAJAL. PROFESOR DE TRAUMATOLOGÍA
La biotecnología da paso a la cuarta fase en cirugía ortopédica
En su colaboración en el número 2.000 de diario médico, publicado en 2001, José de Palacios Carvajal recreó una visión del cirujano ortopédico dentro de 200 años. Ahora evalúa el presente y futuro de la especialidad. Su análisis de las aplicaciones de la biotecnología en la traumatología se puede consultar íntegro en nuestra 'web'.
Miércoles, 2 de Diciembre de 2009 - Actualizado a las 00:00h.
VISTA:
Estoy convencido de que los cambios que están ocurriendo y que van a ocurrir en la medicina y la cirugía, y por lo tanto en mi especialidad, se han de basar en las ciencias biológicas. Su conocimiento permitirá aclarar y mejorar las preguntas que nos hacemos cuando tratamos u operamos a un enfermo: ¿sabemos lo que hacemos?, ¿por qué y para qué lo hacemos?
La cirugía ortopédica, igual que todas las ramas quirúrgicas, está pasando a la que podríamos llamar la fase regenerativa -tras las de resección, reconstrucción y reemplazos- mediante el empleo de técnicas biotecnológicas.
- Tras las fases de resección, reconstrucción y reemplazos, la cirugía ortopédica está pasando a lo que se podría llamar fase regenerativa
Existe una biotecnología per se cuando se emplean organismos vivos, y una per accidens cuando se emplean biomateriales por su compatibilidad biológica, ideados para interaccionar con los sistemas biológicos y evaluar, tratar, aumentar o sustituir cualquier tejido, órgano o función del organismo humano.
Los biomateriales pueden ser irreabsorbibles, y por lo tanto permanentes en su contacto tisular, o reabsorbibles, que irán desapareciendo poco a poco. Todos deberán ser biocompatibles, esto es, podrán permanecer dentro del cuerpo humano sin provocar ninguna reacción inflamatoria en los tejidos que los contacten.
Los biomateriales pueden ser irreabsorbibles, y por lo tanto permanentes en su contacto tisular, o reabsorbibles, que irán desapareciendo poco a poco. Todos deberán ser biocompatibles, esto es, podrán permanecer dentro del cuerpo humano sin provocar ninguna reacción inflamatoria en los tejidos que los contacten.
La biocompatibilidad puede ser de tres clases, según su comportamiento: biotolerantes, bioinertes o bioactivos. El día que los materiales tengan las mismas propiedades físicas del hueso y del cartílago vivo, el diseño será el ya dictado por la anatomía.
También es importante la superficie del implante, el llamado microdiseño. Tanto los elementos de síntesis como las prótesis pueden no estar cubiertos y tener una superficie lisa, moldeada o rugosa, o tener una cubierta que podrá ser porosa bioinerte o bioactiva.
- Las investigaciones han dado lugar a la aparición y utilización de cementos bioactivos, y el más usado es el de fosfato cálcico
Otra gran aportación de la biotecnología son los cementos óseos. Las investigaciones actuales han dado lugar a la aparición y utilización de cementos bioactivos, entre los que el más empleado y de mayor garantía es el de fosfato cálcico, puesto que llega a tener una unión íntima y perdurable entre las partículas del cemento y el tejido óseo.
El fosfato cálcico es reabsorbible por mecanismos celulares. En la actualidad ya tratamos las fracturas vertebrales osteoporóticas mediante inyección de este cemento en el cuerpo vertebral fracturado, método enormemente eficaz que permite una rapidísima incorporación a la vida normal.
Por otra parte, sabemos que el tejido óseo necesita un factor para iniciar los procesos de reparación-regeneración. La proteína ósea morfogenética -bone morphogenetic protein (BMP)-, es un factor de crecimiento que en la actualidad se usa tópicamente para conseguir hueso donde lo necesitamos los cirujanos ortopédicos. Los factores de crecimiento tienen tres funciones: la estimulación de la proliferación tisular, la regulación de la diferenciación celular y la modulación de la síntesis proteica de una célula o tejido determinado.
Por otra parte, sabemos que el tejido óseo necesita un factor para iniciar los procesos de reparación-regeneración. La proteína ósea morfogenética -bone morphogenetic protein (BMP)-, es un factor de crecimiento que en la actualidad se usa tópicamente para conseguir hueso donde lo necesitamos los cirujanos ortopédicos. Los factores de crecimiento tienen tres funciones: la estimulación de la proliferación tisular, la regulación de la diferenciación celular y la modulación de la síntesis proteica de una célula o tejido determinado.
Muchos factores de crecimiento son de uso común en los quirófanos de traumatología y cirugía ortopédica, para lo que es necesaria la mezcla de éstos con un sustrato determinado. El Gold Standard de este vehículo o matriz es el colágeno tipo I, perfectamente biodegradable y biocompatible. Todo ha ido complicándose, mejorando cada vez más nuestras posibilidades terapéuticas con el advenimiento y desarrollo de la genética, la ingeniería genética y las células madre.
Desde el descubrimiento del ADN a doble hélice y de la estructura y función del ARN han pasado muchas cosas. Pronto se supo lo que es un gen, capaz de ser transcripto para producir ARN y éste, a su vez, las proteínas. De estas proteínas, sólo el 2 por ciento de los genes están especializados en las órdenes de su producción. Tales proteínas catalizan prácticamente todas las reacciones orgánicas que determinan el comportamiento y la expresión del genotipo y fenotipo de la célula.
- En la actualidad se sabe que un gen puede dar lugar a distintas proteínas por influencias físicas, bioquímicas o ambientales diferentes
Hasta hace poco el dogma central de la biología era "un gen, una proteína". En la actualidad, se sabe que un gen puede dar lugar a distintas proteínas por influencias físicas, bioquímicas o ambientales diferentes, de manera que el número de proteínas supera en miles de veces el número de genes. La confección del proteoma es uno de los retos de la actual biotecnología y en él podremos estudiar la totalidad de las proteínas expresadas en una célula en condiciones específicas. Estos conocimientos están dando lugar al nacimiento de la medicina molecular y la ingeniería genética a través de la clonación molecular.
Nuevas sorpresas
Pero la biotecnología nos depara nuevas sorpresas que enriquecen aun más nuestro armamentarium biológico: las células madre y su empleo ya sistemático en cirugía ortopédica y traumatología, que como todas las especialidades se está beneficiando de sus propiedades.
Pero la biotecnología nos depara nuevas sorpresas que enriquecen aun más nuestro armamentarium biológico: las células madre y su empleo ya sistemático en cirugía ortopédica y traumatología, que como todas las especialidades se está beneficiando de sus propiedades.
Ha podido demostrarse que la mayoría de los tejidos de un individuo adulto poseen una población específica propia de células madre, que es lo que permite su renovación periódica o regeneración cuando se produce algún daño tisular, como ocurre en una fractura. Estas células madre adultas son pluripotenciales y de proliferación ilimitada. Algunas son capaces de diferenciarse en más de un tipo celular -células madre mesenquimales y células madre hematopoyéticas-, mientras que otras se cree que son precursoras directas de las células del tejido en que se encuentran, como las células de la piel. El empleo de las MSC del adulto con igual potencia y características de las embrionarias de su categoría ha venido a solucionar el gravísimo problema ético que las células madre embrionarias provocan, ya que su obtención no exige maniobra alguna sobre el embrión.
Lentamente el acumulo de conocimientos ha dado lugar al nacimiento de la ingeniería tisular, que es la suma aritmética de las ciencias que tratan de las células madre dirigidas hasta células maduras de cualquier tejido, en nuestro caso óseo, como de las ciencias que tratan de la fisiología y el empleo de los factores de crecimiento y las que tratan de las estructuras inorgánicas de los biomateriales. Todo ello permite la construcción de tejidos de comportamiento biológico y crecimiento activo, que tenga, según los biomateriales empleados, la estabilidad mecánica exigida en la cirugía sobre el esqueleto.
- La confección del proteoma es un reto de la biotecnología, y en él podremos estudiar la totalidad de las proteínas expresadas en una célula
Remodelado adaptativo
Las estructuras óseas se orientan a sí mismas en la forma y en la masa que mejor resiste las fuerzas extrínsecas. Es el llamado remodelado adaptativo. Durante la regeneración y reparación tisular, la solicitación mecánica llega incluso a dictar el tejido a formar, siempre y cuando sea mesodérmico, a través del montaje mecánico celular para la formación del mismo según el factor de crecimiento cuya producción provoque la carga.
Las estructuras óseas se orientan a sí mismas en la forma y en la masa que mejor resiste las fuerzas extrínsecas. Es el llamado remodelado adaptativo. Durante la regeneración y reparación tisular, la solicitación mecánica llega incluso a dictar el tejido a formar, siempre y cuando sea mesodérmico, a través del montaje mecánico celular para la formación del mismo según el factor de crecimiento cuya producción provoque la carga.
Es la llamada síntesis factorial selectiva, base de la biomicromecánica moderna.
La nanotecnología se ha hecho imprescindible para la puesta a punto de la ingeniería tisular para dar estructura física a un tejido determinado, en nuestro caso el óseo, ya que permite la obtención de superficies y materiales nanoestructurados.
La nanotecnología se ha hecho imprescindible para la puesta a punto de la ingeniería tisular para dar estructura física a un tejido determinado, en nuestro caso el óseo, ya que permite la obtención de superficies y materiales nanoestructurados.
Con el microscopio de túnel y el microscopio de fuerzas atómicas es posible manipular la materia a escala nanométrica y la movilización atómica en las estructuras pasivas que da lugar a posibilidades enormes de hacer compuestos de una gran variedad. De esta forma se pueden añadir células en esta estructura compuesta para conseguir sustitutivos óseos reactivos y vivos con crecimiento futuro y estructura física que pueda soportar solicitaciones mecánicas mayores o menores.
Mejora espectacular
Con toda esta serie de posibilidades terapéuticas presentes, facilitadas por procedimientos biológicos, los resultados en muchísimas indicaciones quirúrgicas de nuestra especialidad han mejorado espectacularmente, sobre todo en la cirugía de las pseudoartrosis en general, de las pseudoartrosis infectadas de los huesos largos, que es quizá una de las complicaciones más graves de la traumatología, de los retardos de consolidación, de los defectos óseos postraumáticos o provocados por amplias resecciones tumorales, de las artrodesis, sobre todo de la columna vertebral, de la implantación de prótesis articulares, del recambio de las mismas, de las necrosis óseas avasculares y de un largo etcétera que sería casi un nuevo tratado de traumatología y cirugía ortopédica.
Con toda esta serie de posibilidades terapéuticas presentes, facilitadas por procedimientos biológicos, los resultados en muchísimas indicaciones quirúrgicas de nuestra especialidad han mejorado espectacularmente, sobre todo en la cirugía de las pseudoartrosis en general, de las pseudoartrosis infectadas de los huesos largos, que es quizá una de las complicaciones más graves de la traumatología, de los retardos de consolidación, de los defectos óseos postraumáticos o provocados por amplias resecciones tumorales, de las artrodesis, sobre todo de la columna vertebral, de la implantación de prótesis articulares, del recambio de las mismas, de las necrosis óseas avasculares y de un largo etcétera que sería casi un nuevo tratado de traumatología y cirugía ortopédica.
La amputación traumática a veces no nos permite la reimplantación, ni la reparación, ni la regeneración, y sólo nos queda el reemplazo con una prótesis. Tenemos que acudir a la ayuda de otro campo que solamente nombramos, el de la técnica ortopédica y la sustitución, que en la actualidad se hace a la vez con la Robótica y en el miembro superior con la Biónica, que permite tener una mano inteligente, móvil y sensible.
Rápida evolución
La evolución de nuestra rama de la ciencia, como otras muchas, es rápida y constante. Basta recordar para darnos cuenta que solamente el 20 por ciento de las técnicas que practicábamos hace 40 años continúan vigentes; el resto son totalmente diferentes y nuevas, tanto en su concepción como en su práctica.
La evolución de nuestra rama de la ciencia, como otras muchas, es rápida y constante. Basta recordar para darnos cuenta que solamente el 20 por ciento de las técnicas que practicábamos hace 40 años continúan vigentes; el resto son totalmente diferentes y nuevas, tanto en su concepción como en su práctica.
Esta evolución constante y veloz nos exige un aprendizaje continuo a todos los que vivimos los avances científicos de cualquier rama y tenemos la responsabilidad de estar en la punta de lanza del conocimiento si queremos ser útiles para los demás y que éstos se encuentren protegidos cuando confíen en nosotros.
Vivimos en un mundo masificado, todo crece de forma tremenda, la población que tendrá que ser atendida por nosotros, es cada vez mayor y es necesario estar preparados para ello. Deberemos preguntarnos cuál es el mejor modo de utilizar las nuevas técnicas biológicas, si son realmente mejores y más seguras que las anteriores...
Vivimos en un mundo masificado, todo crece de forma tremenda, la población que tendrá que ser atendida por nosotros, es cada vez mayor y es necesario estar preparados para ello. Deberemos preguntarnos cuál es el mejor modo de utilizar las nuevas técnicas biológicas, si son realmente mejores y más seguras que las anteriores...
Es imprescindible elegir muy bien el camino, no dejarnos llevar -con la mejor intención- de criterios aun no perfectamente comprobados y evaluados, ya que no todo cambio significa progreso. Recordad que ni nosotros ni la ciencia en general crea nada; simplemente descubre siempre algo preexistente.
Como decía Einstein, "el hombre encuentra a Dios detrás de cada puerta que la ciencia logra abrir".
Como decía Einstein, "el hombre encuentra a Dios detrás de cada puerta que la ciencia logra abrir".
