DISCUSIÓN
El tiempo total de resorción del PLLA as-polimerizado se estimó en estudios anteriores en 3,5 años15,16. Los resultados de este experimento muestran que la placa ósea y los tornillos de PLLA, implantados durante 3,3 años, se habían degradado en fragmentos y se habían desintegrado en partículas que tienen una estructura similar a una aguja en la TEM. El análisis TEM ultraestructural del material de PLLA con un periodo de implantación de 5,7 años muestra una morfología comparable. El análisis SEM sugiere que el tamaño medio de las partículas del material implantado durante 5,7 años es mucho menor. Entre los 3,3 y los 5,7 años el material de PLLA se degrada, pasando de ser fragmentos a partículas que tienen una estructura en forma de aguja en el TEM. Las observaciones al microscopio óptico sugirieron que el número de partículas de PLLA que fueron internalizadas por las células había aumentado con períodos de implantación más largos.
El peso molecular, alrededor de 5000, es idéntico para ambos períodos de implantación. Rozema21 describió que un M¯n de 5000 puede ser un punto de equilibrio como inicio de una desintegración relativamente alta. Sin embargo, las partículas de PLLA tienen una cristalinidad bastante alta21 , que es probablemente uno de los factores que las hace muy estables y poco susceptibles a la hidrólisis. Esto puede explicar la muy limitada progresión de la degradación de las partículas de PLLA en el periodo de 3,3 a 5,7 años. Hasta los 5,7 años no se había producido una pérdida de masa sustancial o una reabsorción total. Si una partícula de PLLA se degrada, es probable que lo haga en oligómeros no detectables que son arrastrados por los fluidos tisulares y no se detectan en el análisis del material. Este mecanismo puede explicar los mismos valores de peso molecular y cristalinidad para ambos períodos de implantación.
El origen del hinchamiento descrito no está del todo claro. Tal vez la hinchazón se inicie por una desintegración gradual de la placa ósea de PLLA y los tornillos en fragmentos. Bergsma et al.18 describieron cómo durante la degradación las placas y los tornillos de PLLA se desintegran en pequeños fragmentos que pueden dar lugar a un aumento de volumen en comparación con el volumen de la placa ósea y los tornillos intactos. En una sección transversal de tejido implantado durante 3 años, se estimó que la superficie ocupada por las partículas de PLLA a-celular era del 65% de la superficie total. El 35% restante de la sección transversal estaba ocupado por la cápsula fibrosa envolvente. Böstman et al.22, en un estudio con tornillos y clavos de poliglicolida colocados por vía intraósea, sugieren que un aumento de la presión osmótica intracavitaria asociado a la degradación de la poliglicolida y a la resistencia del tejido circundante puede determinar la formación de un seno. El origen de la hinchazón descrita puede explicarse posiblemente por una combinación de factores como la desintegración del material de PLLA en pequeñas partículas, y un aumento de la presión osmótica causada por estos fragmentos y la, en comparación con el hueso, baja resistencia del tejido subcutáneo.
Otro mecanismo que puede inducir o mantener la hinchazón viene dado por Fornasier et al.23 quienes describieron una correlación entre la presencia de partículas de polietileno birrefringentes, la densidad de histiocitos y el grosor de una membrana fibrohistiocítica, todo lo cual mostró un aumento con el tiempo. Una sección obtenida del material con un periodo de implantación de 5,7 años consta de una fina cápsula fibrosa y láminas de colágeno entrelazadas con diversas células. A diferencia del material implantado durante 3,3 años, apenas se encuentra material de PLLA en el espacio extracelular. La mayoría de los cristales de PLLA han sido internalizados por las células fagocitadoras en vacuolas unidas a la membrana. Estos resultados pueden llevar a la conclusión de que, con períodos de implantación más largos, se produce un desplazamiento gradual de las partículas de PLLA de lo extracelular a lo intracelular en las células fagocitadoras que están inmersas en una matriz fibrosa. La presencia de macrófagos y fibrocitos en respuesta a las partículas de PLLA es de esperar, ya que se sabe que los macrófagos fagocitan y eliminan material de cuerpos extraños. Como respuesta a la internalización del material de cuerpo extraño los macrófagos pueden activar y atraer células similares a los fibroblastos.
La degradación extracelular de las partículas de PLLA es probablemente un proceso hidrolítico. Sin embargo, las células fagocitadoras, especialmente los macrófagos, pueden liberar una serie de enzimas hidrolíticas lisosomales que pueden influir en la degradación. Si este es el caso, se esperaría una mayor concentración de la enzima guía del lisosoma, la fosfatasa ácida. La fosfatasa ácida está presente en todos los lisosomas y su fácil identificación la convierte en un excelente marcador. En el tejido con períodos de implantación de 5,7 años se demostró la presencia de fosfatasa ácida, aunque no en abundancia.
Otra enzima que se ha estudiado es la deshidrogenasa láctica (LDH). La LDH convierte el ácido láctico en piruvato que puede ser metabolizado en el ciclo del ácido cítrico. Si una cantidad sustancial de partículas de PLLA intracelular se degrada en ácido láctico, podría esperarse un aumento. De nuevo, se demostró la presencia de precipitados relacionados con las enzimas, pero no en grandes cantidades. Aunque se investigó un número muy limitado de enzimas, estos resultados pueden llevar a la conclusión de que las partículas de PLLA son finalmente todas internalizadas por células fagocitadoras que no pueden degradar activamente las partículas de PLLA. La hidrólisis es probablemente el único mecanismo de degradación y las partículas altamente cristalinas parecen degradarse muy lentamente. Esto implica que hay una presencia duradera de partículas de PLLA intracelulares o que las partículas son egestadas en el espacio extracelular porque la célula no puede degradar activamente las partículas. Las partículas de cuerpo extraño indigeribles pueden causar una atracción continua de macrófagos que pueden volver a fagocitar las partículas de PLLA y, por lo tanto, repetir el ciclo intracelular.
Basándose en la literatura sobre implantes de silicona, otra posibilidad puede ser que las partículas de PLLA, o los macrófagos con partículas de PLLA, migren al tejido ganglionar desde el lugar del implante24. En este estudio no se extirparon ganglios linfáticos, pero quizás en futuros estudios se debería investigar la posibilidad de migración de las partículas de PLLA a los ganglios linfáticos.
En la literatura ortopédica se han publicado muchos estudios sobre el aflojamiento aséptico de las articulaciones protésicas debido a la presencia de restos de partículas de polímero que se encuentran dentro del tejido fibroso, macrófagos y células de cuerpos extraños. Horowitz et al.25 describieron en un estudio in vitro que la exposición a las partículas de polimetilmetacrilato (PMMA) inhibe la síntesis de ADN de los macrófagos, perjudica su capacidad citotóxica y acaba matando a las células. En nuestro estudio, las células que habían internalizado las partículas de PLLA laminares o en forma de aguja mostraban signos de daño celular leve, como el agrandamiento de las mitocondrias y la acumulación de glucógeno. Los fibroblastos humanos en cultivo acumulan glucógeno en su citoplasma a medida que se acercan a la senectud. En las muestras de 5,7 años no se observaron signos de daño celular. Cuando un material implantado provoca daños celulares, cabe esperar un aumento de la fuga de lactato deshidrogenasa intracelular. El efecto dañino de las partículas de PLLA parece ser muy bajo, no se pudo demostrar un aumento de las cantidades de LDH mitocondrial, por lo que se puede suponer que los cristales de PLLA internalizados no causan una lesión celular grave o la muerte de las células. Las partículas de PLLA probablemente induzcan una respuesta de los macrófagos y los fibrocitos. El tiempo necesario para la degradación hidrolítica total de los cristales de PLLA determinará probablemente la duración de la inflamación.
Los resultados del hueso trepanado del paciente con un periodo de implantación de 5,7 años, muestran una serie de diferencias en comparación con los resultados del material implantado por vía subcutánea. La degradación del tornillo-hilo de PLLA se asemeja a la degradación de la placa ósea de PLLA, pero los restos del tornillo no están entrelazados con fibras de colágeno y la internalización de las partículas de PLLA por las células fagocíticas es muy limitada. Estos resultados pueden indicar que puede haber una variación en el mecanismo de degradación entre los implantes de PLLA subcutáneos e intraóseos y la reacción histológica que induce el implante. Estas diferencias pueden explicarse por el hecho de que tal vez el hueso cortical pueda soportar la presión osmótica del material en degradación y, por tanto, evitar la hinchazón del material de PLLA. El material de PLLA permanece densamente empaquetado, lo que quizás impide el crecimiento celular y la internalización de las partículas de PLLA.
En resumen, la desintegración de PLLA en partículas con el consiguiente aumento de volumen del propio material de PLLA y del tejido fibroso, puede explicar el origen de la hinchazón descrita. Las partículas de PLLA con una tasa de degradación hidrolítica muy lenta, aunque no son muy irritables para la célula, sí inducen una reacción celular. Se trata de procesos que se asemejan a los observados en el aflojamiento óseo aséptico en aplicaciones ortopédicas. La biocompatibilidad del material de PLLA no degradado se ha establecido en varios estudios. Las partículas de PLLA degradadas no causan lesiones celulares importantes, pero pueden inducir y mantener una hinchazón clínicamente detectable, lo que podría implicar que estas partículas de PLLA ya no pueden considerarse totalmente biocompatibles. La investigación futura tiene que centrarse en polímeros biodegradables que no se desintegren en partículas altamente cristalinas para evitar periodos de degradación muy largos, y en algunas aplicaciones una hinchazón clínicamente detectable.