La respuesta inmunitaria en el trasplante de aloinjertos óseos

Revisión
VOL. 19 / N ÚM. 4 / O CTUBRE-DICIEMBRE 2000
2000; VOL: 148-155
INMUNOLOGÍA,
La respuesta inmunitaria en el trasplante
de aloinjertos óseos
J. CALVO BENITO, A. G AYÀ I PUIG
Banc de Teixits. Fundació Banc de Sang i Teixits de les Illes Balears. Palma de Mallorca
THE IMMUNE RESPONSE IN BONE ALLOGRAFT
TRANSPLANTATION
RESUMEN
La utilización de aloinjertos óseos en la práctica quirúrgica se encuentra muy difundida. No obstante, existe poco
conocimiento respecto al comportamiento del Sistema
Inmunitario frente a estos injertos. Cada vez existen más
datos que relacionan elementos del Sistema Inmunitario
con la homeostasis ósea y el proceso de remodelación posterior al injerto. Diferentes estudios en modelos animales
y humanos han descrito la existencia de una respuesta
inmunitaria específica contra el injerto pero no se ha establecido una clara correlación de esta respuesta con la evolución clínica. Fruto de esta respuesta es la aparición de
anticuerpos frente a moléculas HLA y antígenos eritrocitarios del donante que trascienden a la propia evolución del
injerto. El conocimiento detallado de la respuesta inmunitaria frente al aloinjerto óseo constituirá un gran avance
para la biología ósea y la evolución clínica de este tipo de
intervenciones.
ABSTRACT
Allogeneic bone grafts are commonly used to repair a wide
range of osseus defects. Nevertheless little is known about the
recipient’s immune response against bone-graft-related antigens. There is an increasing number of data about the interactions between cells and their products of the immune and skeletal systems as regulators of bone remodelling and bone
homeostasis. In several animal and human models the existence of an specific immune response has been shown but there are still difficulties in correlating the immune response with
the outcome of the graft. A consequence of this immune response is the presence of antibodies against donor MHC molecules and erythrocyte antigens with implications not only in
the bone allograft outcome. Understanding the immunologic
consequences of allograft transplantation on bone biology and
clinical outcome will be an important goal.
PALABRAS CLAVE: Respuesta inmunitaria/ Aloinjertos
óseos/ Histocompatibilidad.
KEY WORDS: Immune response/ Bone allografts/
Histocompatibility.
INTRODUCCIÓN
presiones tensionales que garanticen su pervivencia en óptimas condiciones. Los aloinjertos óseos
y osteo-cartilaginosos han tenido un notable índice de buenos resultados (de un 60 a un 90%) ya
sean medidos con criterios clínicos, radiográficos
o biológicos. A pesar de ese nivel de eficacia, aún
deben realizarse esfuerzos para mejorar el resultado del uso de aloinjertos óseos. En este sentido
la naturaleza y el significado de la respuesta inmunitaria contra los antígenos del injerto tienen un
especial interés (3).
En general, los autoinjertos han sido considerados siempre como el estándar de referencia en el
l implante de hueso puede considerarse
como uno de los primeros trasplantes de
tejidos utilizados. De hecho, ya en el siglo
XIX se recogen varias descripciones de la
utilización de hueso heterólogo en reconstrucciones óseas (1,2). Los numerosos estudios
que siguieron a estas experiencias permitieron
concluir que el mejor material para sustituir al tejido óseo es el propio hueso, al ser un material biocompatible, de suficiente resistencia mecánica y
capaz de adaptarse a las condiciones locales y de
E
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INMUNOLOGÍA
trasplante de huesos. Sin embargo, no siempre es
posible obtener hueso del mismo paciente, siendo
además una técnica que habitualmente incomoda
al paciente más que la patología original ya que el
procedimiento de obtención se acompaña de una
morbilidad significativa (4). Por ello, ya desde los
años 50 y 60 se han venido utilizando aloinjertos
óseos procedentes de Bancos de Huesos. Los aloinjertos esqueléticos se utilizan ampliamente en múltiples aplicaciones de cirugía traumática y ortopédica, máxilo-facial, neurocirugía, etc. Se ha
estimado que en los Estados Unidos el número total
de procedimientos que utilizan aloinjertos óseos
excede los 200.000 (5). En España, en 1999 y según
cifras de la ONT, se obtuvieron un total de 7.416
piezas óseas, y se utilizaron 5.184 aloinjertos osteotendinosos (6). El aumento que se observa año
tras año en el número de procedimientos quirúrgicos en los que se utilizan aloinjertos óseos, avalan
su eficacia clínica.
BIOLOGÍA DEL INJERTO ÓSEO
La actividad biológica del injerto es la suma de
su actividad biológica inherente (células vivas y
sus productos), de su capacidad para estimular la
actividad biológica de los tejidos circundantes
(mediante factores bioactivos presentes en la
matriz) y su capacidad para apoyar el crecimiento
del tejido del receptor.
El hueso como tejido tiene una serie de propiedades que le hacen insustituible para una correcta
cicatrización e incorporación del implante. Estas
propiedades incluyen la osteogénesis, la reabsorción osteoclástica, la osteoinducción y la osteoconducción (7). La osteogénesis se refiere a la
habilidad del hueso de regenerarse a sí mismo
mediante la producción de nuevo hueso, función
debida a los osteoblastos. La reabsorción osteoclástica es la capacidad de eliminar mineral óseo y
está mediada por los osteoclastos. Todas las presentaciones de aloinjerto óseo (Tabla I) mantienen la capacidad osteoconductora, pero los aloinjertos congelados y desmineralizados conservan
además propiedades osteoinductoras (8,9). La
osteoinducción es el reclutamiento de células
mesenquimales del entorno, que se diferencian
hacia células formadoras de hueso y de cartílago.
La osteoinducción por parte de los injertos mineralizados parece ser muy limitada pero la de los
injertos de matriz ósea desmineralizada ha sido
repetidamente confirmada por varios autores (1012). El hueso desmineralizado parece ser más osteoinductivo ya que los factores de crecimiento del
injerto se encuentran más expuestos debido al proceso de desmineralización a que ha sido sometido
(13,14). Estudios realizados en hueso desmineralizado con el fin de analizar su capacidad osteoinductora, condujeron al descubrimiento de las pro-
J. CALVO BENITO ET AL
Tabla I
Tipos de injertos óseos
o Según composición histológica
• Esponjoso
• Cortical
• Córtico-esponjoso
• Osteocondral
o Según técnica de procesamiento/conservación
• Vascularizado
• No Vascularizado:Fresco
Congelado
Liofilizado
Deshidratado
Irradiado
Desmineralizado
teínas morfogénicas óseas (BMP; bone morphoge nic protein). Las BMPs son miembros de la superfamilia de proteínas del TGF-β (factor transformador del crecimiento). Si bien fueron originalmente
descritas como proteínas óseas que inducían la
formación ectópica de hueso y cartílago in vivo,
ahora se sabe que participan en diversos procesos
biológicos celulares como reguladores multifuncionales del crecimiento celular, diferenciación y
apoptosis y que juegan un papel relevante durante
el desarrollo. Más de una docena de proteínas pertenecen a la familia BMP siendo las más activas en
hueso las denominadas BMP-2, BMP-4 y BMP-7
(14,15). La matriz ósea contiene además de diversas BMP, TGF-β, factor de crecimiento tipo insulina I y II (IGF), factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), factor de crecimiento derivado de
plaquetas (PDGF), interleucinas, factor estimulador de colonias de granulocitos (G-CSF) y granulocitos-monocitos (GM-CSF) (16,17). Todas estas
sustancias son capaces de inducir o influir en la
diferenciación de las células mesenquimales hacia
células formadoras de hueso.
La osteoconducción, por último, hace referencia a la capacidad del injerto óseo de servir como
molde o estructura para la incorporación de capilares, tejido perivascular y células osteoprogenitoras del receptor. Este molde es crítico para la
remodelación del hueso y permite una sustitución
gradual del injerto mediante la formación de hueso nuevo y la reabsorción del hueso del injerto.
Ésta es la actividad principal de la mayor parte de
los aloinjertos óseos mineralizados que proporcionan los Bancos de Huesos.
El autoinjerto óseo posee las cuatro propiedades descritas, mientras que los aloinjertos óseos
procesados poseen capacidad osteoconductora y/o
osteoinductora según la presentación (Tabla I), lo
que ayuda a entender por qué los autoinjertos cica-
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LA RESPUESTA INMUNITARIA EN EL TRASPLANTE DE ALOINJERTOS ÓSEOS
trizan y se incorporan más rápido que los aloinjertos óseos (5). La incorporación del aloinjerto es
un proceso muy complejo que depende de múltiples factores. De entre todos los que pueden influir
en el proceso de incorporación ósea, el papel de la
respuesta inmunitaria está siendo cada vez más
reconocido como fundamental en el éxito o el fracaso del aloinjerto (7). No obstante, el factor crítico más importante en la incorporación de un aloinjerto es la calidad del lecho tisular donde se realiza
el injerto. La incorporación de un aloinjerto óseo
en el hueso del receptor implica un proceso de
revascularización del mismo. En caso de no producirse, el injerto será incapaz de responder al
estrés fisiológico con el consiguiente riesgo de fatiga y fractura.
La secuencia de los hechos biológicos que se
suceden en la incorporación de los injertos óseos
ha sido descrita por varios autores (18-20). Tras el
implante quirúrgico hay una secuencia de hechos
que se suceden en el sitio del implante: hemorragia, inflamación, revascularización del tejido y
sustitución y remodelación del injerto a partir de
tejido generado in situ. El primer hecho en la incorporación de un segmento de aloinjerto no vascularizado es la formación de un hematoma. El
hematoma es particularmente rico en factores de
crecimiento derivados de plaquetas así como otros
factores de crecimiento y citocinas. Durante este
proceso, células mesenquimales de tipo fibroblastoide son atraídas al foco inflamatorio y entran en
estrecho contacto con la matriz implantada. Sobre
la base de esta interacción, a partir del quinto día,
se produce una diferenciación de las células
mesenquimales hacia condrocitos. Los condrocitos producen matriz cartilaginosa que a su vez es
mineralizada. En pocos días, el injerto es recubierto por un estroma fibrovascular. Este tejido conectivo proporciona vasos sanguíneos derivados del
receptor así como precursores osteogénicos. A
medida que el injerto se va revascularizando,
empieza el proceso de remodelación, que se caracteriza por una fase de activación, seguida de reabsorción y de nuevo formación ósea (21).
El tipo más común de injerto óseo son los chips
de esponjosa, generalmente cubos o pequeños
fragmentos de hueso esponjoso, siendo su utilización más habitual el relleno de defectos óseos. Los
chips de esponjosa se incorporan significativamente más rápido y más completamente que los
segmentos de cortical ya que se revascularizan
mejor. Los chips actúan como un sustrato sobre el
cual el receptor crea nuevo hueso a la vez que el
aloinjerto es reabsorbido por el receptor. Por contra, en los injertos corticales la reabsorción predomina sobre la neoformación ósea durante un período prolongado, lo que tiene como consecuencia
que el injerto sea más débil que el hueso normal.
Otra diferencia entre estos dos tipos de injerto es
que el injerto esponjoso se remodela completa-
150
VOL.
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mente siendo reemplazado por hueso del receptor
mientras que los injertos corticales nunca se
remodelan completamente y siempre son una
combinación de hueso necrótico y hueso vivo. Por
último, la matriz ósea desmineralizada se revasculariza rápidamente y aunque no proporciona
soporte estructural, puede ser moderadamente
osteoinductora, tal como hemos comentado anteriormente.
IMMUNOGENICIDAD
Los aloinjertos frescos son rechazados por el
Sistema Inmunitario del receptor. La respuesta inicial a los aloinjertos frescos es una inflamación
seguida de una reabsorción completa del injerto o
un marcado retraso en su incorporación (22,23).
La inmunogenicidad del hueso ha sido demostrada en diversos estudios experimentales y clínicos
(24-28). Por estudios de depleción y estudio de
quimeras se sabe que la inmunogenicidad del hueso reside principalmente en la médula ósea que
contiene (29,30). Especialmente relevantes para
la inducción de la respuesta inmunitaria en trasplante óseo son las células presentadoras de antígeno profesionales de la médula ósea que estimulan directamente los mecanismos de aloactivación
(31,32). Debido a esta respuesta inmunitaria, es
preciso someter a los aloinjertos óseos de uso clínico a un procesamiento previo con el fin de disminuir su inmunogenicidad. Los métodos más
comunes de procesamiento son la congelación, la
desmineralización-liofilización y la deshidratación con gamma-irradiación (9). Estas técnicas
disminuyen o eliminan la inmunogenicidad de los
aloinjertos óseos pero también disminuyen su actividad biológica al eliminar todas las células vivas
del injerto (7).
Parece existir una jerarquía en la capacidad de
los injertos tratados para inducir anticuerpos. Así,
mientras los injertos frescos inducen esta respuesta de manera eficiente, los injertos congelados lo
hacen con menor eficiencia y los injertos liofilizados no resultan inmunogénicos (33-37). No obstante, existen ciertas discrepancias, ya que mientras algunos investigadores consideran que la
congelación erradica completamente o al menos
inhibe severamente la capacidad del injerto de
inducir una respuesta humoral, otros autores
observan tan sólo una disminución en la producción de anticuerpos tras la congelación del injerto
(33-36,38,39). El descenso de inmunogenicidad
del hueso preservado se debe a la eliminación de
todas las células viables, incluidas las células presentadoras de antígeno del donante. No obstante,
por medio de las células presentadoras del receptor estos injertos pueden sufrir reacciones de
rechazo. La eliminación de la viabilidad no impide que funcionen correctamente como implantes
INMUNOLOGÍA
biológicos permitiendo la unión y la reparación
del hueso del receptor.
Con relación a las dianas de esta respuesta
inmunitaria, hay evidencias de que tanto el colágeno como la matriz (proteoglicanos y proteínas
de unión) pueden estimular una respuesta inmunitaria (40,44). No obstante, las moléculas del
Complejo Mayor de Histocompatibilidad (HLA)
son consideradas como la fuente más importante
de inmunogenicidad del aloinjerto óseo (29,44).
Las células de todos los tejidos músculo-esqueléticos expresan moléculas de HLA de clase I y, con
frecuencia, una subpoblación de células expresa
también moléculas de clase II (30,45). Otras fuentes antigénicas en un aloinjerto serían las células
hematopoyéticas, leucocitos, matriz ósea, vasos y
nervios. Una excepción sería el cartílago articular
que se diferencia de otros tejidos músculo-esqueléticos porque no contiene células presentadoras
de antígeno derivadas de médula ósea y sus células están rodeadas de matriz extracelular, aisladas
de la circulación y por tanto protegidas del Sistema
Inmunitario (46). A pesar de ello, se ha descrito
un caso de rechazo agudo de un aloinjerto meniscal criopreservado (47).
Se ha comprobado, además, la existencia en
algunas ocasiones de sensibilización frente a grupos sanguíneos, especialmente el factor Rh, que se
considera mucho más antigénico que el general
ABO (48). Por ello, en aquellas situaciones en que
el receptor sea una mujer en edad fértil deberían
adoptarse medidas destinadas a evitar tal sensibilización, como la utilización de injertos compatibles
o la administración de gammaglobulina anti-D.
RESPUESTA INMUNITARIA
La respuesta inmunitaria al trasplante músculo-esquelético está sujeta a las mismas reglas del
trasplante en general (22). El proceso de incorporación de un aloinjerto se ve significativamente
mediatizado por el fenómeno del rechazo. Éste es
más difícil de identificar y cuantificar en los transplantes de tejido músculo-esquelético que en los
transplantes de órganos parenquimatosos. Así, se
debería sospechar de la existencia de un rechazo
ante la reabsorción del injerto óseo o el fallo mecánico prematuro de un injerto ligamentoso o tendinoso.
El rechazo hiperagudo, que se ha descrito únicamente en algunos casos de aloinjertos frescos o
vascularizados parece ser que va dirigido fundamentalmente contra las moléculas HLA (35,49).
Los aloinjertos óseos vascularizados remedan los
aloinjertos de órganos donde el injerto es perfundido inmediatamente con células inmunocompetentes del receptor, que se sensibilizan en contacto con las células endoteliales del injerto. Los
aloinjertos óseos vascularizados pueden ser inclu-
J. CALVO BENITO ET AL
so más inmunogénicos que los injertos de órganos
pues contienen médula ósea viable del donante,
aunque en muy pequeña cantidad (52). La respuesta inmunitaria que producen es rápida e
intensa provocando el fracaso biológico. En estos
casos el rechazo aparece ya a los 3 días del postoperatorio, siendo los osteocitos y el endotelio vascular los primeros elementos afectados (49). Este
rechazo temprano es probablemente una manifestación de la respuesta humoral. Todos los cambios
secundarios a este tipo de rechazo se han comprobado que pueden ser abolidos mediante la administración de ciclosporina (49-51).
Los injertos no vascularizados, por otra parte,
no contienen un árbol vascular ni células vivas,
que son las dianas más frecuentes de la respuesta
de rechazo. Así pues no existe una diana precisa
de la respuesta inmunitaria específica frente al
injerto. No obstante, se han descrito varias situaciones de sensibilización de receptores frente a los
antígenos de histocompatibilidad del injerto (17,
24,27,43). Los estudios llevados a cabo en animales han mostrado una correlación entre una respuesta inmunitaria específica frente al injerto y
una reducción de la revascularización y la remodelación de los injertos corticales (21,28,35,42).
Asimismo, se ha descrito la existencia de respuestas inmunitarias mediadas por células frente a hueso alogénico (26,35,53). Algunos autores han
detectado una respuesta mediada por células en
ausencia de una respuesta en anticuerpos (34).
Asimismo, también se ha descrito la existencia de
una respuesta inmunitaria crónica tras el implante de un aloinjerto masivo (24). De manera similar se han descrito fenómenos de citotoxicidad
celular dependiente de anticuerpos tras el implante de aloinjertos osteocondrales (35), pero su papel
in vivo, así como su actividad frente a los aloinjertos óseos, es desconocido.
Aunque es posible detectar anticuerpos sintetizados frente a antígenos del injerto óseo, el papel
de estos anticuerpos en el comportamiento clínico del injerto no está claro. Aproximadamente el
20% de los aloinjertos óseos estructurales se fracturan durante el proceso de incorporación del
injerto. De este 20% un pequeño porcentaje (<5%)
sufre una reabsorción rápida e irreversible que lleva a la completa disolución del injerto. Esto ocurre también en aloinjertos óseos relativamente
pequeños y se ha observado en múltiples localizaciones anatómicas. Esta pérdida de hueso se piensa que es debida a una potente respuesta inmunitaria dirigida contra antígenos presentes en el
injerto con la consiguiente secreción de citocinas
que estimulan la diferenciación osteoclástica y la
reabsorción del hueso (54). Los aloinjertos óseos
no vascularizados son revascularizados por vasos
neoformados del receptor, de forma similar a los
injertos de piel y en contraste con los injertos vascularizados. Aunque estos neovasos no son dianas
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LA RESPUESTA INMUNITARIA EN EL TRASPLANTE DE ALOINJERTOS ÓSEOS
específicas de la respuesta inmunitaria, son muy
vulnerables a la destrucción no específica de tejido que ocurre secundariamente a la respuesta
específica contra antígenos del donante. Estos
pequeños vasos son especialmente sensibles a factores vasoactivos y trombogénicos liberados
durante la interacción de células T sensibilizadas
y sus dianas (55). Debido a que la revascularización y la sustitución con hueso nuevo del receptor dependen completamente de estos neovasos,
su destrucción conlleva la necrosis del injerto.
Tal como hemos mencionado, el implante de
hueso alogénico conduce a la formación de anticuerpos dirigidos contra el sistema HLA del
donante. Sin embargo, parece que estos anticuerpos tienen poco efecto en el destino de estos injertos. Tras el trasplante de hueso tanto en modelos
animales como en humanos se han observado múltiples evidencias de la aparición de una respuesta
inmunitaria.
MODELOS ANIMALES
Ha existido un gran interés en entender la naturaleza de la respuesta inmunitaria asociada al
aloinjerto óseo en modelos animales y su significado con respecto a la biología de la incorporación
del hueso. Hay considerables evidencias que los
aloinjertos de hueso frescos son inmunogénicos,
especialmente con respecto a los antígenos HLA.
Además, la magnitud de esa respuesta disminuye
si los injertos son congelados antes del implante y
todavía se reduce más tras la liofilización (24,40).
Estos estudios apoyan la hipótesis que la respuesta inmunitaria contra el hueso alogénico tiene consecuencias con respecto a la biología del injerto
óseo. Otros, han mostrado evidencias de la
influencia de las diferencias de histocompatibilidad en la incorporación de aloinjertos óseos en
modelos caninos y de rata (21,28). Asimismo se
ha demostrado una mejor incorporación de aloinjertos óseos en presencia de tratamiento inmunosupresor (56). Incluso en aloinjertos óseos vascularizados se ha visto que un tratamiento corto con
ciclosporina puede ser eficaz clínicamente al mantener la supervivencia del aloinjerto si se han
minimizado las barreras de disparidad genética
entre el injerto y el receptor mediante técnicas
moleculares (tipaje HLA de alta resolución) (57).
Los aloinjertos óseos ya sean frescos o criopreservados, vascularizados o no vascularizados, estimulan la formación de anticuerpos citotóxicos
específicos contra antígenos del donante en la
mayoría de los animales receptores. En general,
los títulos más altos de anticuerpos se encontraron en animales con diferencias en los antígenos
HLA de clase I. Cuando la diferencia HLA es completa la aparición de la respuesta humoral depende de la vía de sensibilización, donde los animales
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que reciben injertos vascularizados presentan
anticuerpos 1 semana después del implante y los
que reciben injertos no vascularizados presentan
anticuerpos 3 semanas tras el implante. La duración de la respuesta depende del método de preservación del injerto y de su masa relativa (52).
En ratones, el hueso fresco alogénico es capaz
de estimular una respuesta antígeno específica
dirigida contra moléculas HLA del injerto. Esta
respuesta se caracteriza por la proliferación de linfocitos T y la secreción de IL-2 (26). Durante esta
respuesta se generan células T citotóxicas CD8+.
También ha sido identificada una respuesta no
específica que lleva a la activación linfocitaria. Esta
respuesta se caracteriza por la aparición de gran
número de células T proliferantes y la secreción
de IL-2 y IL-3. La citocina responsable de la activación de células T es el GM-CSF secretado por los
osteoblastos. Sin embargo, el GM-CSF no es un
factor de crecimiento de células T, luego no las activa directamente sino a través de una célula intermediaria que responde al GM-CSF y estimula los
linfocitos T, probablemente macrófagos.
En concordancia con estos datos, otro estudio
ha demostrado las importantes relaciones existentes entre las células y citocinas del Sistema
Inmunitario por una parte y las células y citocinas del sistema remodelador del hueso por otra
(29,60). Además de compartir células precursoras comunes en médula ósea, las citocinas generadas por células inmunocompetentes (TGF-β, IL2, IL-6, entre otras) también juegan un papel
importante en la regulación de la remodelación,
reparación y homeostasis ósea. Los mismos autores definieron con más detalle la naturaleza de la
reactividad de los aloinjertos óseos, demostrando
como células de hueso alogénico inducen la proliferación de linfocitos T y NK (26). Esta respuesta
es específica contra antígenos HLA de clase I y II
presentes en células óseas, y se mantiene incluso
en hueso deplecionado de médula ósea.
La intensidad y el patrón de secreción de citocinas depende, en parte, de diferencias nucleotídicas en los genes que codifican las citocinas. (58,
59). En particular, los niveles de TGF-β son regulados, en parte, por polimorfismos en la secuencia
señal y los niveles de TNF-α por polimorfismos
del promotor que afectan a la transcripción. Estos
alelos pueden ser identificados por técnicas de biología molecular. Los fenotipos de secreción alta o
baja para estas citocinas pueden identificar pacientes con riesgo diferente de activación inmunológica o inadecuada remodelación.
MODELOS HUMANOS
Datos derivados de estudios en humanos sobre
la inmunogenicidad de aloinjertos óseos son
mucho menos numerosos, sobre todo relaciona-
INMUNOLOGÍA
dos con la evolución, aunque la aloreactividad en
humanos es esencialmente idéntica a la de otros
animales (43).
Tras el implante de aloinjertos óseos congelados se ha demostrado la aparición de anticuerpos
específicos contra el donante e inmunidad mediada por células, así como signos histológicos sugerentes de rechazo inmunológico (42,61). Además,
se ha evidenciado una peor evolución del injerto
al aparecer una fuerte reacción dirigida contra los
antígenos del donante (27).
Diferentes estudios han demostrado la presencia de anticuerpos anti-HLA en receptores de
aloinjertos óseos congelados, con unos niveles de
sensibilización que oscilan entre el 15 y el 80% de
los receptores (24,43,61). Los aloinjertos óseos
frescos se han mostrado altamente inmunoreactivos mientras que los injertos congelados o liofilizados son menos inmunogénicos. En un estudio
reciente (42), tras realizar el tipaje HLA de clase I
y II de receptores y donantes, se llevó a cabo el
seguimiento de receptores de aloinjertos óseos
congelados evaluando su evolución mediante
características radiográficas e histológicas.
Aquellos receptores que compartían uno o dos
alelos con el donante tenían mejores resultados
radiográficos e histológicos que los que no tenían
ninguna identidad HLA. Los aloinjertos óseos con
infiltrados linfocitarios mostraron peor resultado
radiográfico sugiriendo que la respuesta inmunitaria generada por aloinjertos óseos congelados
estaría relacionada con una peor evolución radiográfica. A pesar de que las diferencias entre los grupos no fueron estadísticamente significativas,
estos autores sugieren realizar el tipaje HLA de
receptores y donantes de aloinjertos óseos congelados para minimizar la respuesta inmunitaria (27,
42).
En otro estudio reciente se observó la presencia de células T específicas contra antígenos del
donante como causantes de rechazo crónico. Los
autores comprobaron que aloinjertos óseos masivos congelados eran capaces de inducir linfocitos
T citotóxicos con alta afinidad contra antígenos
HLA del donante y que su presencia se correlacionaba con una peor evolución del injerto (62).
Aunque se han descrito algunos casos de sensibilización contra antígenos eritrocitarios (48), no
se ha visto correlación entre compatibilidad ABO
y los resultados radiográficos de receptores de
aloinjertos óseos congelados no vascularizados
(42). Se puede concluir que, dada su escasa frecuencia, la sensibilización contra antígenos eritrocitarios es un fenómeno aislado.
En cualquier caso, es difícil correlacionar los
estudios inmunológicos con los clínicos. Como
ejemplo baste mencionar un estudio reciente donde cinco de diez receptores de aloinjertos óseos
testados con extractos antigénicos de hueso procedente del donante exhibieron respuestas inmu-
J. CALVO BENITO ET AL
nitarias acusadas, uno moderada y cuatro leves. La
incorporación del aloinjerto no presentó diferencias en estos pacientes comparada con pacientes
sin respuesta inmunitaria frente al tejido derivado
del donante (63).
En resumen, mientras que la existencia de una
ligera respuesta inmunitaria al aloinjerto óseo
parece evidente, se desconoce la significación clínica para la evolución final del injerto. Es importante reconocer que los resultados clínicos con
aloinjertos óseos procesados y no tipados para
HLA han sido satisfactorios en numerosas aplicaciones, justificándose la continuidad de su uso. A
pesar de todo, los datos presentados sugieren que
deberían tomarse una serie de precauciones en el
uso de aloinjertos óseos. Se han descritos casos de
sensibilización HLA tras implante de aloinjertos
óseos en pacientes en lista de espera para trasplante renal que posteriormente dificultaron la selección de un donante adecuado (64). Además, debería evitarse que mujeres jóvenes Rh negativas
recibieran aloinjertos óseos de donantes Rh positivos para evitar la sensibilización. En cualquier
caso, entender y, si se considera apropiado, reducir las consecuencias inmunitarias del trasplante
de aloinjertos óseos será un gran avance para la
biología ósea y la evolución clínica de este tipo de
intervenciones.
CORRESPONDENCIA:
Dr. J. Calvo.
Banc de Teixits
Fundació Banc de Sang i Teixits de les Illes Balears.
Rossello i Caçador, 20
07004 Palma de Mallorca
Tel: 971 764240
e-mail:agaya@navegalia.com
Bibliografía
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Ollier L. Traité experimental et clinique de la regeneration des os et de la production artificielle du tissu osseaux. Paris: Masson; 1867.
MacEwen W. Observations concerning transplantation
of bone. Illustrated by a case of inter-human osseous
transplantation. Whereby over two-thirds of the shaft of
the humerus was restored. Proc Roy Soc London 1881;
32: 232-247.
Friedlaender GE, Strong DM, Tomford WW, Mankin HJ.
Long-term follow-up of patients with osteochondral
allografts. A correlation between immunologic responses and clinical outcome. Orthop Clin North Am 1999;
30: 583-588.
Younger EM, Chapman MW. Morbidity at bone graft
donor sites. J Orthop Trauma 1989; 3: 192-195.
Tomford WW, Mankin HJ. Bone banking. Update on
methods and materials. Orthop Clin North Am 1999;
30: 565-570.
(ONT) ONdT. Actividad de obtención e implante de
tejidos humanos. 2000.
153
LA RESPUESTA INMUNITARIA EN EL TRASPLANTE DE ALOINJERTOS ÓSEOS
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
154
Garbuz DS, Masri BA, Czitrom AA. Biology of allografting. Orthop Clin North Am 1998; 29: 199-204.
Schwartz Z, Mellonig JT, Carnes DLJ, de la Fontaine J,
Cochran DL, Dean DD. Ability of commercial demineralized freeze-dried bone allograft to induce new bone formation. J Periodontol 1996; 67: 918-926.
Bauer TW, Muschler GF. Bone graft materials. An overview of the basic science. Clin Orthop 2000; 10-27.
Mulliken JB, Glowacki J, Kaban LB, Folkman J, Murray
JE. Use of demineralized allogeneic bone implants for
the correction of maxillocraniofacial deformities. Ann
Surg 1981; 194: 366-372.
Bolander ME, Balian G. The use of demineralized bone
matrix in the repair of segmental defects. Augmentation
with extracted matrix proteins and a comparison with
autologous grafts. J Bone Joint Surg [Am] 1986; 68:
1264-1274.
Lewandrowski KU, Tomford WW, Schomacker KT,
Deutsch TF, Mankin HJ. Improved osteoinduction of
cortical bone allografts: a study of the effects of laser
perforation and partial demineralization. J Orthop Res
1997; 15: 748-756.
Lee MB. Bone morphogenetic proteins: background and
implications for oral reconstruction. A review. J Clin
Periodontol 1997; 24: 355-365.
Groeneveld EH, Burger EH. Bone morphogenetic proteins in human bone regeneration. Eur J Endocrinol
2000; 142: 9-21.
Reddi AH. Bone morphogenetic proteins: an unconventional approach to isolation of first mammalian morphogens. Cytokine Growth Factor Rev 1997; 8: 11-20.
Mohan S, Baylink DJ. Bone growth factors. Clin Orthop
1991; 30-48.
Kale AA, Di Cesare PE. Osteoinductive agents. Basic
science and clinical applications. Am J Orthop 1995; 24:
752-761.
Burchardt H. The biology of bone graft repair. Clin
Orthop 1983; 28-42.
Heiple KG, Goldberg VM, Powell AE, Bos GD, Zika JM.
Biology of cancellous bone grafts. Orthop Clin North
Am 1987; 18: 179-185.
Stevenson S. Biology of bone grafts. Orthop Clin North
Am 1999; 30: 543-552.
Stevenson S, Li XQ, Martin B. The fate of cancellous and
cortical bone after transplantation of fresh and frozen
tissue-antigen-matched and mismatched osteochondral
allografts in dogs. J Bone Joint Surg [Am] 1991; 73:
1143-1156.
Czitrom AA. The immune response: the afferent arm.
Clin Orthop 1996; 11-24.
Kerry RM, Masri BA, Garbuz DS, Czitrom A, Duncan
CP. The biology of bone grafting. Instr Course Lect
1999; 48: 645-652.
Friedlaender GE, Strong DM, Sell KW. Studies on the
antigenicity of bone. II. Donor-specific anti-HLA antibodies in human recipients of freeze-dried allografts. J
Bone Joint Surg [Am] 1984; 66: 107-112.
Czitrom AA, Langer F, McKee N, Gross AE. Bone and cartilage allotransplantation. A review of 14 years of research and clinical studies. Clin Orthop 1986; 141-145.
Horowitz MC, Friedlaender GE. Induction of specific Tcell responsiveness to allogeneic bone. J Bone Joint Surg
[Am] 1991; 73: 1157-1168.
Muscolo DL, Caletti E, Schajowicz F, Araujo ES, Makino
A. Tissue-typing in human massive allografts of frozen
bone. J Bone Joint Surg [Am] 1987; 69: 583-595.
Stevenson S, Li XQ, Davy DT, Klein L, Goldberg VM.
Critical biological determinants of incorporation of
non-vascularized cortical bone grafts. Quantification of
a complex process and structure. J Bone Joint Surg Am
1997; 79: 1-16.
Horowitz MC, Friedlaender GE. Immunologic aspects
of bone transplantation. A rationale for future studies.
Orthop Clin North Am 1987; 18: 227-233.
VOL.
19 NÚM. 4 / 2000
30. Muscolo DL, Kawai S, Ray RD. Cellular and humoral
immune response analysis of bone-allografted rats. J
Bone Joint Surg [Am] 1976; 58: 826-832.
31. Czitrom AA, Axelrod T, Fernandes B. Antigen presenting cells and bone allotransplantation. Clin Orthop
1985; 27-31.
32. Czitrom AA, Axelrod TS, Fernandes B. Granulocyte precursors are the principal cells in bone marrow that stimulate allospecific cytolytic T-lymphocyte responses.
Immunology 1988; 64: 655-660.
33. Elves MW, Ford CH. A study of the humoral immune
response to osteoarticular allografts in the sheep. Clin
Exp Immunol 1974; 17: 497-508.
34. Langer F, Czitrom A, Pritzker KP, Gross AE. The immunogenicity of fresh and frozen allogeneic bone. J Bone
Joint Surg [Am] 1975; 57: 216-220.
35. Stevenson S. The immune response to osteochondral
allografts in dogs. J Bone Joint Surg [Am] 1987; 69: 573582.
36. Friedlaender GE, Strong DM, Sell KW. Studies on the
antigenicity of bone. I. Freeze-dried and deep-frozen
bone allografts in rabbits. J Bone Joint Surg [Am] 1976;
58: 854-858.
37. Halloran PF, Lee E, Ziv I, Langer F. Bone grafting in
inbred mice: evidence for H-2K, H-2D, and non-H-2
antigens in bone. Transplant Proc 1979; 11: 1507-1509.
38. Elves MW. Humoral immune response to allografts of
bone. Int Arch Allergy Appl Immunol 1974; 47: 708715.
39. Halloran PF, Lee EH, Ziv I, Langer F, Gross AE.
Orthotopic bone transplantation in mice. II. Studies of
the alloantibody response. Transplantation 1979; 27:
420-426.
40. Friedlaender GE. Immune responses to osteochondral
allografts. Current knowledge and future directions.
Clin Orthop 1983; 58-68.
41. Friedlaender GE, Horowitz MC. Immune responses to
osteochondral allografts: nature and significance.
Orthopedics 1992; 15: 1171-1175.
42. Muscolo DL, Ayerza MA, Calabrese ME, Redal MA,
Santini Araujo E. Human leukocyte antigen matching,
radiographic score, and histologic findings in massive
frozen bone allografts. Clin Orthop 1996; 115-126.
43. Strong DM, Friedlaender GE, Tomford WW, Springfield
DS, Shives TC, Burchardt H. Immunologic responses in
human recipients of osseous and osteochondral allografts. Clin Orthop 1996; 107-114.
44. Horowitz MC, Friedlaender GE. The immune response
to bone grafts. In Friedlaender GE, Goldberg VM, editors. Bone and cartilage allografts. Biology and clinical
applications. Park Ridge, Illinois: The American
Academy of Orthopedics Surgeons; 1991, p. 85-101.
45. Skjodt H, Hughes DE, Dobson PR, Russell RG.
Constitutive and inducible expression of HLA class II
determinants by human osteoblast-like cells in vitro. J
Clin Invest 1990; 85: 1421-1426.
46. Langer F, Gross AE. Immunogenicity of allograft articular cartilage. 1974; 56A: 297-304.
47. Hamlet W, Liu SH, Yang R. Destruction of a criopreserved meniscal allograft: a case for acute rejection.
Arthroscopy 1997; 13: 517-521.
48. Johnson CA, Brown BA, Lasky LC. Rh immunization
caused by osseous allograft. N Engl J Med 1985; 312:
121-122.
49. Gornet MF, Randolph MA, Schofield BH, Yaremchuk
MJ, Weiland AJ. Immunologic and ultrastructural changes during early rejection of vascularized bone allografts. Plast Reconstr Surg 1991; 88: 860-868.
50. Shigetomi M, Doi K, Kuwata N, Muramatsu K,
Yamamoto H, Kawai S. Experimental study on vascularized bone allografts for reconstruction of massive bone
defects. Microsurgery 1994; 15: 663-670.
51. Innis PC, Randolph MA, Paskert JP, Burdick JF, Clow
LW, Yaremchuk MJ. Vascularized bone allografts: in
INMUNOLOGÍA
52.
53.
54.
55.
56.
57.
58.
vitro assessment of cell-mediated and humoral responses. Plast Reconstr Surg 1991; 87: 315-325.
Stevenson S, Shaffer JW, Goldberg VM. The humoral
response to vascular and nonvascular allografts of bone.
Clin Orthop 1996; 86-95.
Stevenson S, Horowitz M. The response to bone allografts. J Bone Joint Surg [Am] 1992; 74: 939-950.
Horowitz MC, Friedlaender GE, Qian HY. The immune
response: the efferent arm. Clin Orthop 1996; 25-34.
Doody DP, Stenger KS, Winn HJ. Immunologically
nonspecific mechanisms of tissue destruction in the
rejection of skin grafts. J Exp Med 1994; 179: 16451652.
Rodrigo JJ, Schnaser AM, Reynolds HMJ, Biggart JMd,
Leathers MW, Chism SE. Inhibition of the immune response to experimental fresh osteoarticular allografts.
Clin Orthop 1989; 235-253.
Paskert JP, Yaremchuk MJ, Randolph MA, Weiland AJ.
Prolonging survival in vascularized bone allograft transplantation: developing specific immune unresponsiveness. J Reconstr Microsurg 1987; 3: 253-263.
Hutchinson IV, Turner D, Sankaran D, Awad M, Pravica
V, Sinnott P. Cytokine genotypes in allograft rejection:
J. CALVO BENITO ET AL
59.
60.
61.
62.
63.
64.
guidelines for immunosuppression. Transplant Proc
1998; 30: 3991-3992.
Hutchinson IV, Turner DM, Sankaran D, Awad MR,
Sinnott PJ. Influence of cytokine genotypes on allograft
rejection. Transplant Proc 1998; 30: 862-863.
Gruber HE. Bone and the immune system. Proc Soc Exp
Biol Med 1991; 197: 219-225.
Nelson K, Hoekema J, Yadock W. Humoral immunity to
bone allografts: Development of IgG to donor alloantigens is associated with delayed union and poor function. Hum. Immunol. 1994; 40 (Suppl 1): 8.
Deijkers RLM, Bouma GJ, van der Meer-Prins EMW,
Huysmans PE, Taminiau AHM and Claas FHJ. Human
bone allografts can induce T cells with high affinity for
donor antigens. J Bone Joint Surg [Br] 1999; 81-B: 538544.
Aho AJ, Eskola J, Ekfors T, Manner I, Kouri T, Hollmen T.
Immune responses and clinical outcome of massive human
osteoarticular allografts. Clin Orthop 1998; 196-206.
Lee MY, Finn HA, Lazda VA, Thistlethwaite JRJ, Simon
MA. Bone allografts are immunogenic and may preclude
subsequent organ transplants. Clin Orthop 1997; 215219.
155