Biologický implantát chrupavky

Souhrn

Slíva J. Biologický implantát chrupavky. Remedia 2025; 35: 270–273.

Kloubní chrupavka je tkáň, která má omezenou schopnost regenerace a její zdraví je klíčové pro správnou funkci kloubů. Na našem trhu je nyní k dispozici moderní, biologicky kompatibilní gelový implantát na bázi kolagenu typu I, který se aplikuje artroskopicky bez nutnosti mikrofrakturace. Je určen k léčbě menších až středně velkých defektů chrupavky a vykazuje vysokou účinnost i bezpečnost. Klinické studie potvrzují výrazné zlepšení funkce kloubu, spokojenost pacientů a dlouhodobou retenci implantátu. Tato metoda se jeví jako šetrná a efektivní alternativa k tradičním chirurgickým postupům.

Klíčová slova: kloubní chrupavka – regenerace – biologický implantát chrupavky – artroskopie – kolagenová matrice.

Summary

Sliva J. Biological cartilage implant. Remedia 2025; 35: 270–273.

Articular cartilage is a specialized connective tissue with limited regenerative capacity, essential for joint function and shock absorption. A biologically compatible collagen‑based gel implant applied arthroscopically, offering a minimally invasive alternative to traditional surgical techniques, is now available on our market. It is indicated for small‑ to medium‑sized cartilage defects and has demonstrated high efficacy and safety in clinical studies. Patients report improved joint function and long‑term implant retention. This method presents a promising solution for cartilage repair without the need for microfracture or cell cultivation.

Key words: articular cartilage – regeneration – biological cartilage implant – arthroscopy – collagen matrix.

Úvod

Kloubní chrupavka představuje specifický typ pojivové tkáně, který plní zásadní funkci v rámci kloubního aparátu. Jde o chrupavku hyalinní, tedy nejběžnější typ chrupavky v lidském těle, tvořenou převážně kolagenem typu II a homogenní základní substancí, která zajišťuje hladký povrch pro kloubní pohyb. Naproti tomu fibrózní chrupavka obsahuje hustá kolagenní vlákna typu I, je mechanicky odolná vůči tahu a tlaku a nachází se v místech vystavených vysokému zatížení, jako jsou meziobratlové ploténky nebo menisky. Elastická chrupavka, bohatá na elastická vlákna, poskytuje pružnost a tvarovou stálost strukturám, jako jsou ušní boltec nebo epiglottis. V kontextu tématu se nicméně zaměřme primárně na chrupavku hyalinní, jejíž hlavní úlohou je tlumení nárazů a umožnění hladkého pohybu kloubů díky přenosu zatížení přes souvislý, kluzký a tvarově přizpůsobený povrch. Tato tkáň je charakteristická absencí cévního a nervového zásobení, což znamená, že je avaskulární a aneurní. Výživa chrupavky je zajišťována výhradně difuzí přes její extracelulární matrix, přičemž klíčovou roli hraje přestup živin z cév subchondrální kosti a synoviální tkáně. Tento mechanismus je nezbytný pro udržení homeostázy a funkce dospělé kloubní chrupavky.

Je obecně známo, že částečné i plnotloušťkové defekty chrupavky mají jen omezenou schopnost spontánní regenerace, zejména pokud je poškození doprovázeno nekrózou. Zdraví kloubní chrupavky a její zachování jsou proto klíčové pro prevenci bolesti, omezení pohybu a následného rozvoje degenerativních onemocnění. Omezená regenerační kapacita chrupavky je dána jednak její avaskulární povahou, jednak omezeným syntetickým a mitotickým potenciálem chondrocytů.

Navzdory pokroku v oblasti buněčné terapie a tkáňového inženýrství zůstává léčba chrupavčitých defektů nadále významnou výzvou v klinické praxi. Dříve byla v případě hlubokých lézí chrupavky často indikována kloubní náhrada jako nejefektivnější řešení. V současnosti se však stále více prosazuje snaha o regenerativní přístup, jenž by umožnil dlouhodobé zachování zdravé chrupavky a funkce kloubu a zároveň byl pro pacienta méně zatěžující.

Mezi moderní metody léčby patří použití bioadhezivních materiálů, které vykazují slibné výsledky při řešení delaminujících lézí. Nejčastěji používanou technikou zůstává mikrofrakturace (tj. chirurgická technika, při níž se pomocí drobných perforací subchondrální kosti pod defektem chrupavky stimuluje uvolnění kostní dřeně a buněk, které podporují tvorbu nové chrupavčité tkáně), již však postupně doplňují bezbuněčné přístupy. V tomto kontextu se jako potenciálně perspektivní alternativa jeví použití gelového implantátu ChondroFiller, jenž se aplikuje artroskopicky. Jeho výhodou oproti metodám jako mikrofrakturace, osteochondrální transplantace nebo autologní transplantace chondrocytů je absence potřeby perforace subchondrální kosti a nutnosti dlouhodobé kultivace buněk. Tím se zjednodušuje celý terapeutický proces a snižuje se invazivita zákroku, což je výhodné zejména v oblasti kyčelního kloubu, kde jsou některé techniky obtížně proveditelné.

Popis přípravku

Přípravek kombinuje princip biologické kompatibility s minimálně invazivní aplikací. Jeho základem je hydrogelová matrice obohacená o kolagen typu I savčího původu. Obsah kolagenu je 8 mg/ml; celkový objem stříkačky je 1,0, 1,5 nebo 2,3 ml. Hydrogelová struktura zároveň slouží jako scaffold, tedy nosná platforma, která umožňuje přirozené osídlení buněk, zejména chondrocyty, a tím podporuje tvorbu nové chrupavkové hmoty. Po aplikaci do defektu chrupavky přípravek fyzicky vyplní poškozené místo, čímž stabilizuje oblast a chrání ji před dalším mechanickým poškozením. Tím vytváří optimální mikroprostředí pro regeneraci, aniž by bylo nutné provádět mikrofrakturaci nebo jiné invazivní techniky stimulace subchondrální kosti.

Preklinická studie zaměřená na hodnocení bezbuněčného kolagenového implantátu typu I (gel CaReS) přinesla důležité poznatky o potenciálu této technologie při léčbě fokálních defektů kloubní chrupavky. Ačkoliv se nejednalo o přímé testování přípravku ChondroFiller, princip použití bezbuněčné kolagenové matrice jako podpůrného prostředí pro migraci chondrocytů je obdobný. Studie byla realizována jak in vitro na lidských chondrocytech, tak in vivo na myším modelu, což umožnilo komplexní pohled na chování implantátu v různých podmínkách [1].

V laboratorních podmínkách bylo pozorováno, že již po jednom týdnu začaly chondrocyty migrovat do bezbuněčného implantátu. Po šesti týdnech byl implantát homogenně osídlen, přičemž buňky produkovaly kolagen typu II a zachovávaly stabilní genovou expresi, což svědčí o zachování jejich fenotypu a funkční aktivity. Tato data potvrzují, že bezbuněčný kolagenový gel může sloužit jako efektivní scaffold pro buněčnou kolonizaci a podporu regenerace chrupavky [1].

V experimentu na myších bylo po šesti týdnech pozorováno vytvoření kvalitní reparační tkáně s hladkým povrchem a těsným napojením na okolní chrupavku. Migrace buněk z okolní tkáně byla pomalejší než v laboratorních podmínkách, což autoři přisuzují odlišné struktuře kloubní matrice in vivo. Histologické vyšetření potvrdilo osídlení implantátu buňkami jak lidského, tak myšího původu, což dokládá schopnost implantátu podporovat buněčnou migraci a integraci v živém organismu [1].

Indikace

Indikace pro použití přípravku zahrnují především menší až středně velké defekty kloubní chrupavky, obvykle do velikosti 3 cm². Nejčastěji se využívá v oblasti kolenního kloubu, ale jeho aplikace je možná i v jiných velkých kloubech. Vhodnými kandidáty jsou pacienti s posttraumatickými lézemi nebo s počínajícími degenerativními změnami, u nichž ještě není indikována náhrada kloubu. Aplikace probíhá artroskopicky, což umožňuje přesné zavedení materiálu do místa defektu s minimálním zatížením pacienta. Tento přístup je šetrnější než tradiční chirurgické metody a umožňuje rychlejší návrat k běžným denním aktivitám.

Příprava a aplikace

Defekt chrupavky by měl být vyplněn co nejrychleji, ideálně do deseti sekund, aby došlo k optimální reakci složek gelu. Rychlé protlačení materiálu přes směšovací adaptér zlepšuje stabilizaci kolagenové matrice, která by měla přesahovat výšku okolní chrupavky. Stabilizace trvá přibližně dvě až tři minuty při teplotě 30–33 °C, což je patrné změnou vzhledu gelu z průhledného na mléčně zakalený. Při nižší teplotě se doba stabilizace výrazně prodlužuje. Během tohoto procesu by končetina měla zůstat v klidu, protože pohyb nebo vibrace mohou narušit stabilizaci. Výšku implantátu lze upravit ručně nebo tlakem na kloubní povrch. Po aplikaci se končetina jemně přesune do natažené polohy a přístupové kanály se uzavřou; drenáž obvykle není nutná. Kontrola vyplnění defektu by se měla provádět pouze při dobré viditelnosti, protože krvácení může ztížit hodnocení implantátu.

Klinické zkušenosti

Klinické využití bezbuněčné kolagenové matrice typu I, známé pod názvem ChondroFiller liquid, bylo předmětem několika studií, které se zaměřily na její účinnost při regeneraci kloubní chrupavky.

Studie vedená Olafem T. Beckem [2] se zaměřila na hodnocení spokojenosti pacientů a objektivních výsledků léčby chrupavčitých defektů kolenního kloubu pomocí uvedeného přípravku. Do studie bylo zařazeno 31 pacientů s defekty do velikosti 6 cm². Výsledky ukázaly, že přibližně 85 % pa­cien­tů hodnotilo výsledek jako dobrý nebo velmi dobrý a byli by ochotni podstoupit zákrok znovu. Magnetická rezonance (MR) potvrdila úplné pokrytí defektu u 81 % hodnocených případů. Studie tak prokázala nejen vysokou míru subjektivní spokojenosti, ale i objektivní regeneraci chrupavky, přičemž metoda byla označena za bezpečnou a technicky nenáročnou alternativu k protetickým náhradám.

Retrospektivní studie autorů Breila‑Wirtha a kol. [3] hodnotila snášenlivost a klinické výsledky použití přípravku u pacientů s defekty kolenního a hlezenního kloubu. Výzkum zahrnoval pacienty s defekty do 6 cm² a potvrdil, že aplikace přípravku je bezpečná a přináší uspokojivé výsledky. Nebyly zaznamenány žádné komplikace a žádný z pacientů nehlásil zhoršení stavu. Přibližně 80 % účastníků hodnotilo výsledek jako dobrý nebo velmi dobrý. Průměrné skóre IKDC (International Knee Documentation Committee) dosáhlo hodnoty 75 bodů. Autoři plánují navazující prospektivní sledování s využitím MR.

Další studie se zaměřila na krátkodobé výsledky techniky AMIC (autologní bezbuněčná matricí indukovaná chondrogeneze) u pacientů s plnotloušťkovými defekty chrupavky kyčelního kloubu o velikosti 2–4 cm², kteří podstoupili artroskopii z důvodu femoroacetabulárního impingementu. V rámci zákroku byla použita tekutá kolagenová matrice typu I. Po dvou letech sledování bylo dosaženo velmi dobrých výsledků – 95 % pacientů dosáhlo minimálního klinicky významného rozdílu (MCID) a 100 % dosáhlo přijatelného symptomatického stavu (PASS). Celková spokojenost pacientů činila 86,6 %, což potvrzuje vysokou účinnost a bezpečnost této techniky [4].

Prospektivní klinická studie Jerosche a Josepha [5] sledovala střednědobé výsledky léčby fokálních defektů kolenního a hlezenního kloubu u 64 pacientů. Studie potvrdila, že použití přípravku ChondroFiller je bezpečné a efektivní, přičemž došlo k významnému zlepšení funkce kloubu a návratu pacientů k běžným denním činnostem. Průměrné skóre IKDC se zvýšilo z výchozí hodnoty 47,62 na 80,00 po 36 měsících sledování. Výsledky byly srovnatelné s jinými metodami regenerace chrupavky, ať už buněčnými, nebo bezbuněčnými.

Nejnověji publikovaná studie [6] se zaměřila na využití přípravku při artroskopické léčbě defektů chrupavky kyčelního kloubu. Studie zahrnovala 26 dospělých pacientů s femoroacetabulárním impingementem a acetabulárními defekty většími než 2 cm². Přípravek zde sloužil jako ochranný kryt defektu a podpořil migraci chondrocytů do léze. Po 3−5 letech sledování bylo u 17 z 21 pacientů dosaženo dobrého až výborného klinického výsledku. Nejlepší výsledky byly zaznamenány u pacientů s kratší dobou trvání předoperačních symptomů a vyšší mírou zaplnění defektu.

Bezpečnost a snášenlivost

Bezpečnostní profil přípravku je velmi příznivý. Většina pacientů snáší aplikaci bez závažných nežádoucích účinků. V ojedinělých případech se může objevit přechodná bolest nebo otok v místě aplikace, které však obvykle spontánně odeznějí během několika dní až týdnů. Nebyly zaznamenány žádné alergické reakce ani systémové komplikace.

Kontraindikace

Použití techniky ChondroFiller liquid je kontraindikováno u pacientů, u nichž jsou přítomna specifická vylučovací kritéria, která by mohla negativně ovlivnit bezpečnost nebo účinnost léčby. Mezi tato kritéria patří přecitlivělost nebo alergie na kolagen či potkaní protein, přítomnost multikompartmentální artrózy, poruchy krvetvorby, maligní nebo neurologická onemocnění, zvýšené riziko krvácení, těhotenství či období kojení. Dále je nevhodné použití u pacientů, kteří nejsou schopni spolupráce, mají defekt chrupavky o průměru 2,5 cm nebo větší, trpí tuhostí kloubu, artrofibrózou, infekcí kloubu, metabolickými chorobami nebo výraznou deformitou dolní končetiny přesahující 5 stupňů. V těchto případech je nutné zvolit jiný terapeutický přístup.

Závěr

Závěrem lze říci, že přípravek ChondroFiller liquid představuje perspektivní a klinicky ověřenou možnost léčby defektů kloubní chrupavky. Jeho použití je spojeno s rychlou regenerací, vysokou kvalitou novotvořené tkáně a dlouhodobou stabilitou výsledků. Díky své jednoduché aplikaci, biologické kompatibilitě a minimální invazivitě se stává atraktivní volbou pro pacienty i lékaře, kteří usilují o efektivní obnovu kloubní funkce bez nutnosti radikálních chirurgických zásahů.

Doc. MUDr. Jiří Slíva, Ph.D., MBA
Ústav farmakologie 3. LF UK
Ruská 87, 100 00 Praha 10
e-mail: jiri.sliva@lf3.cuni.cz

Literatura

[1]   Gavenis K, Schmidt‑Rohlfing B, Andereya S, et al. A cell‑free collagen type I device for the treatment of focal cartilage defects. Artif Organs 2010; 34: 79−83.
[2]   Beck OT. Knorpelinduktion mittels zellfreier Kollagenmatrix (Chondrofiller liquid). OUP 2018; 7: 620–624.
[3]   Breil‑Wirth A, von Engelhardt L, Lobner S, Jerosch J. Retrospektive Untersuchung einer zellfreien Matrix zur Knorpeltherapie. OUP 2016; 5: 515–520.
[4]   De Lucas Villarrubia JC, Méndez Alonso MÁ, Sanz Pérez MI, et al. Acellular Matrix‑Induced Chondrogenesis Technique Improves the Results of Chondral Lesions Associated With Femoroacetabular Impingement. Arthroscopy 2022; 38: 1166–1178.
[5]   Jerosch J, Joseph P. Mittelfristige Ergebnisse der Regeneration artikulärer Knorpeldefekte mittels zellfreier Kollagenmatrix (ChondroFiller LiquidTM). OUP 2020; 9: 109–115.
[6]   Mazek J, Gnatowski M, Salas AP, et al. Arthroscopic utilization of ChondroFiller gel for the treatment of hip articular cartilage defects: a cohort study with 12‑ to 60‑month follow‑up. J Hip Preserv Surg 2021; 8: 22−27.