Importância da terapia celular na Osteonecrose da cabeça umeral recuperação da biomecânica do ombro

ARTIGO ORIGINAL

Importância da terapia celular na Osteonecrose da cabeça umeral recuperação da biomecânica do ombro

Rogério de Almeida Vargas¹; Thiago Rhangel Gomes Teixeira²; Gabriel Henrique de Oliveira Pokorny³; Gabriel Souza Medrado Nunes⁴; Gildásio de Cerqueira Daltro⁵

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Importance of cell therapy in Osteonecrosis of the humeral head recovery of shoulder biomechanics

Abstract

This study sought to evaluate the effectiveness of autologous bone marrow mononuclear cell implantation for the treatment of humeral head osteonecrosis secondary to sickle cell disease, focusing on biomechanical recovery of the shoulder. Methodology: This was a non-randomized interventional before-after clinical study without a control group. Patients underwent percutaneous infiltration of autologous bone marrow mononuclear cells obtained from the iliac crest. Shoulder function was assessed by measuring range of motion (flexion, extension, internal and external rotation), and radiological progression was monitored through X-rays and magnetic resonance imaging performed before and 12 months after the procedure. Results: A total of 18 patients (21 operated shoulders) were analyzed. Significant improvements were observed in all range of motion parameters: flexion increased from 156° to 178°, extension from 40° to 44°, internal rotation from 79° to 87°, and external rotation from 88° to 90°. MRI scans showed a reduction in bone edema and necrotic area in all cases. No patient developed humeral head collapse or signs of osteoarthritis during follow-up. Conclusion: The percutaneous implantation of autologous bone marrow mononuclear cells proved to be a safe approach, associated with functional improvement and control of disease progression in patients with humeral head osteonecrosis secondary to sickle cell disease.

Keywords: Rehabilitation; shoulder; hematopoietic stem cells; sickle cell anemia; osteonecrosis; bone regeneration.

• • Introdução

 A Doença Falciforme (DF) é uma doença que afeta predominantemente indivíduos de ascendência africana e é transmitida geneticamente, causada por uma anormalidade na molécula de hemoglobina [1.]. Molecularmente, a DF é caracterizada por uma mutação de um único nucleotídeo no gene da β-globina, levando à produção de hemoglobina S (HbS) [2.]. Esta mutação faz com que as moléculas de hemoglobina se polimerizem em condições de baixo oxigênio, distorcendo os glóbulos vermelhos em uma forma de foice. Essas células deformadas são propensas à hemólise e à vaso-oclusão, levando a uma miríade de complicações, incluindo isquemia e infarto em múltiplos órgãos [3.].

Epidemiologicamente, a DF se manifesta principalmente em regiões com histórico de escravidão africana, incluindo os Estados Unidos, América Latina e Caribe, e permanece prevalente em partes da África, Mediterrâneo e Índia [4.]. No Brasil, onde a prevalência de DF é notavelmente alta, especialmente na Bahia, a doença representa um grande desafio de saúde pública [5.,6.]. O diagnóstico precoce por meio do rastreamento neonatal tem sido fundamental no manejo da DF, possibilitando intervenções oportunas e cuidados multidisciplinares [7.]. Apesar desses esforços, a DF continua contribuindo para complicações graves de saúde, incluindo osteonecrose, que afeta várias articulações e frequentemente leva a uma morbidade substancial.

Clinicamente, a DF resulta tanto em anemia hemolítica quanto em oclusões microvasculares, sendo estas últimas as que causam maior morbidade. Entre as complicações musculoesqueléticas, a osteonecrose das cabeças femoral e umeral é particularmente prevalente, impactando gravemente a qualidade de vida dos pacientes [8.]. A dor crônica e as limitações funcionais associadas à osteonecrose exigem opções de tratamento precoces e eficazes. A terapia celular, incluindo o uso de células mononucleares derivadas da medula óssea autóloga, oferecem alternativas promissoras e minimamente invasivas às intervenções cirúrgicas tradicionais [9.,10.].

Estudos prévios demonstraram a eficácia da terapia celular na osteonecrose da cabeça femoral, incluindo em pacientes com doença falciforme [11.]. Contudo, a aplicação dessa abordagem na osteonecrose da cabeça umeral permanece pouco estudada. Até o momento, apenas um estudo relatou o uso de aspirado medular autólogo em quatro pacientes sem doença falciforme [12.], e outro avaliou o procedimento especificamente em pacientes com doença falciforme [13.]. Essa escassez de dados reforça a necessidade de investigações adicionais sobre a eficácia dessa estratégia terapêutica na osteonecrose da cabeça umeral, especialmente na população falcêmica.

Portanto, este estudo tem como objetivo avaliar a função do ombro em pacientes com osteonecrose secundária à Doença Falciforme que foram tratados com terapia celular.

• • Metodologia

2.1 Delineamento do estudo

Trata-se de um estudo clínico intervencional, não randomizado, do tipo antes-depois, sem grupo controle, com pacientes adultos (limite inferior de idade de 18 anos), com osteonecrose da cabeça umeral, que foram admitidos para tratamento e intervenção cirúrgica no Complexo Hospitalar Universitário Professor Edgard Santos (Com-HUPES).

2.2 Seleção dos participantes

Os participantes foram recrutados por encaminhamentos provenientes de outras instituições de saúde, através do sistema de regulação do Estado, ou por encaminhamento direto de Centros de Hemoterapia. Foram incluídos 18 participantes consecutivos com diagnóstico de osteonecrose de ombro, secundária à Doença Falciforme (genótipos SC ou SS), de ambos os sexos, atendidos no ambulatório Magalhães Neto, anexo ao Complexo Hospitalar Professor Edgard Santos, no período compreendido entre os anos de 2014 a 2023.

O diagnóstico de ONCU foi estabelecido por meio de exames de imagem radiográfica nos planos ântero-posterior e lateral. Em casos nos quais os participantes com Doença Falciforme apresentavam dor moderada a grave localizada na região do ombro e o exame físico indicava limitação do movimento, mas as radiografias não revelavam alterações significativas, o diagnóstico de ONCU foi confirmado por ressonância magnética (RM) no início do tratamento. Portanto, todos os pacientes realizaram exames radiográficos e de RM. A progressão da osteonecrose foi monitorada por meio de exames de imagem e avaliada de acordo com o estágio da doença.

2.3 Critérios de inclusão

Para a inclusão no estudo, os pacientes deveriam atender aos seguintes critérios:

1) Diagnóstico confirmado de Doença Falciforme, seja homozigótica ou heterozigótica, por exame de eletroforese de hemoglobina.

2) Idade superior a 18 anos no momento da inclusão.

3) Apresentar exames que permitissem classificar a osteonecrose em um estágio ainda passível de intervenção com o tratamento proposto - fase pré-colapso (Cruess I II e III).

2.4 Critérios de exclusão

Foram excluídos do estudo os pacientes que se enquadravam em uma ou mais das seguintes situações:

1) Diagnóstico de osteonecrose associada ao uso de corticosteroides ou outras causas que não a Doença Falciforme.

2) Ausência de comprovação do diagnóstico de Doença Falciforme por meio de eletroforese de hemoglobinas.

3) Idade inferior a 18 anos no momento da inclusão.

4) Presença de osteonecrose em estágio avançado, indicando a necessidade de implantação de prótese.

5) Pacientes com infecção no local cirúrgico ou infecção sistêmica.

6) Pacientes com fraturas ativas ou em tratamento decorrente de trauma recente.

2.5 Plano de acompanhamento

O acompanhamento dos participantes foi realizado no ambulatório Magalhães Neto/UFBA. Após o procedimento cirúrgico, foi indicada a utilização de tipoia para imobilização do membro superior operado durante dois dias, após o qual foi iniciado o estímulo para a mobilização ativa do ombro. Durante o acompanhamento, foram coletadas informações detalhadas sobre comorbidades e dados demográficos dos participantes.

Como parte da avaliação inicial, foram solicitados exames de imagem, incluindo radiografias nas incidências ântero-posterior e perfil, bem como ressonância magnética (RM) do ombro acometido. Esses exames foram repetidos 12 meses após a cirurgia para avaliar a evolução do tratamento. As visitas de acompanhamento ocorreram uma semana antes do procedimento, e continuaram em intervalos regulares: 3 semanas, 3 meses, 6 meses e 12 meses após o procedimento, sempre conduzidas pela equipe de ortopedia.

A segurança do procedimento e a morbidade perioperatória foram criteriosamente avaliadas em cada visita de seguimento, com atenção especial a complicações médicas agudas nos primeiros 30 dias após a cirurgia.

As complicações associadas ao procedimento, como a necessidade de transfusões sanguíneas, trombose venosa profunda e embolia pulmonar, também foram monitoradas em todas as visitas de acompanhamento. Além disso, a avaliação perioperatória incluiu a análise de quaisquer eventos adversos que pudessem impactar a recuperação dos pacientes e a eficácia do tratamento.

2.6 Avaliação dos desfechos

A amplitude de movimento do ombro foi utilizada como desfecho clínico primário e foi aferida em graus, antes e 12 meses após a intervenção. As imagens de ressonância magnética foram analisadas comparativamente em relação ao estágio da osteonecrose, edema ósseo e área necrótica. Não foi adotado procedimento formal de cegamento dos avaliadores quanto ao momento da aferição (pré ou pós-intervenção), o que constitui uma limitação metodológica. Este estudo não realizou cálculo formal do tamanho amostral, sendo conduzido como uma análise exploratória de viabilidade.

2.7 Métodos de obtenção e processamento do aspirado celular

Após a realização das etapas de preparo, incluindo assepsia e antissepsia, as cirurgias foram iniciadas no centro cirúrgico do COM-HUPES, sob anestesia geral, com uma pequena incisão cutânea seguida da introdução de uma agulha tipo Jamshidi para punção e aspiração da medula óssea na crista ilíaca do lado correspondente ao membro tratado (Figura 1a).

Foi obtido um total de 100 mL de aspirado de medula óssea (BMA — Bone Marrow Aspirate) por meio de punção da crista ilíaca anterior, aspirado em pequenas frações de 20 mL utilizando seringas plásticas heparinizadas (Figura 1b), visando minimizar a diluição com sangue periférico e maximizar a concentração de células progenitoras para o enxerto. O material coletado foi armazenado temporariamente em uma bolsa coletora estéril (Figura 1c).

As células mononucleares da medula óssea (CMMO) foram concentradas por meio do sistema automatizado SEPAX® (Biosafe, Eysins, Suíça), seguindo as instruções do fabricante para isolamento celular.

O concentrado final de células mononucleares da medula óssea (CMMO), obtido por processamento automatizado, apresentou um volume médio de 40 mL por paciente. Não foi realizada contagem formal do número total de células infundidas. A viabilidade celular foi superior a 95%, determinada pelo método de exclusão do azul de tripano, e todos os testes microbiológicos foram negativos. A caracterização celular incluiu análise imunofenotípica por citometria de fluxo (CD34, CD45) e ensaios clonogênicos de CFU-F e CFU-O.

Figura 1: Métodos de obtenção e processamento do aspirado celular.

Legenda: a) pequena incisão sobre a pele; b) Aspiração da medula óssea na crista ilíaca; c) Bolsa plástica coletora, contendo meio de cultura e solução anticoagulante

Fonte: DALTRO. GC. FMB – UFBA – HUPES. Acervo de imagens pessoal

2.8 Procedimento cirúrgico para injeção da suspensão celular

Imediatamente após a finalização do procedimento de punção e aspiração da medula óssea, ainda sob efeito de anestesia, o paciente foi colocado em decúbito dorsal em semiflexão a 45º com o intensificador de imagens contralateral ao membro operado.

Após posicionar adequadamente o paciente, o concentrado de CMMO foi injetado por via percutânea com trocarte de 1 mm de diâmetro (trocarte de Mazabraud) no centro da área osteonecrótica. Cada paciente recebeu a infusão de CMMO através de uma única punção injetável (Figura 2). O procedimento foi previamente planejado usando imagens de ressonância magnética nuclear, e a posição da agulha na área da cabeça do úmero foi monitorada por fluoroscopia (Figura 3).

Figura 2: Método de injeção de CMMO na lesão necrótica da cabeça umeral.

Legenda: Procedimento cirúrgico demonstrando a aplicação percutânea de CMMO diretamente na área de necrose da cabeça umeral.

Fonte: DALTRO. GC. FMB – UFBA – HUPES. Acervo de imagens pessoal

Figura 3: Uso intraoperatório do intensificador de imagens.

Legenda: Visualização em tempo real da cabeça umeral por intensificador de imagens durante procedimento cirúrgico ortopédico.

Fonte: DALTRO. GC. FMB – UFBA – HUPES. Acervo de imagens pessoal

2.9 Plano de análise de dados

Foi realizada estatística descritiva padrão, com as variáveis quantitativas expressas em termos de média e desvio padrão ou mediana e mínimo e máxima, e as variáveis categóricas apresentadas em frequências absolutas e relativas (porcentagens). A normalidade das variáveis contínuas foi avaliada por meio de análise gráfica e teste de Shapiro-Wilk. Para a comparação entre os momentos pré e pós-operatório, foi utilizado o teste de Wilcoxon para amostras pareadas, apropriado para dados com distribuição não normal.

2.10 Considerações éticas

Esse trabalho faz parte do projeto intitulado: “Análise do perfil clínico- epidemiológico dos pacientes em seguimento ambulatorial no serviço de ortopedia e traumatologia do Complexo Hospitalar Professor Edgard Santos”. Obteve aprovação pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Hospital Universitário Professor Edgard Santos, sob o número do parecer consubstanciado do CEP: 3.460.241 e Certificado de Apresentação para Apreciação Ética – CAAE: 13790619.6.0000.0049. O trabalho foi realizado em obediência às resoluções 196/96, 340/04, 347/2005 e 466/2012 da Comissão Nacional de Ética e Pesquisa (CONEP) e suas complementares.

• • Desenvolvimento e discussão

A amostra analisada foi composta por 18 pacientes com osteonecrose do ombro, acompanhados entre 2014 e 2023, resultando em um total de 21 ombros operados devido a três casos (16,7%) de bilateralidade – dois em mulheres (13,3%) e um em homem (5,6%). A maioria dos pacientes era do sexo feminino (15/18; 83,3%), enquanto os do sexo masculino representaram 16,7% (3/18). A mediana de idade foi de 40 anos, com intervalo de 19 a 54 anos.

Com relação à classificação segundo os estágios de Cruess, observou-se predominância do estágio II, com 17 ombros (81,0%), ao passo que 4 ombros (19,0%) foram classificados como estágio III. Quanto à lateralidade, 12 ombros (57,1%) acometidos estavam à direita e 9 (42,9%) à esquerda.

Em termos genéticos, o genótipo HbSC esteve presente em 15 pacientes (83,3%), sendo 8 mulheres (53,3% dos HbSC) e 7 homens (46,7%). Já o genótipo HbSS foi observado em 3 pacientes (16,7%), dois do sexo feminino (66,7% dos HbSS) e um do sexo masculino (33,3%). A Tabela 1 sintetiza características sociodemográficas da amostra.

Tabela 1: Características da população estudada (n = 18 pacientes; n = 21 ombros)

Legenda: Características clínicas e demográficas dos 18 pacientes (21 ombros) com osteonecrose, incluindo idade, sexo, lateralidade, estágio da doença segundo Cruess e genótipo.

Foram avaliadas as amplitudes de movimento dos ombros dos pacientes no pré e pós-operatório, nos parâmetros de flexão, extensão, rotação interna e rotação externa. A Tabela 2 apresenta o resumo descritivo das médias e desvios padrão para cada parâmetro, antes e após a intervenção cirúrgica, bem como a comparação entre os tempos de avaliação.

Tabela 2: Comparação da amplitude de movimento pré e pós-operatória (média ± desvio padrão)

Legenda: Comparação das amplitudes médias de movimento do ombro nos períodos pré e pós-operatório, expressas em graus (°) com desvio padrão e valor de p, obtido através do Teste de Wilcoxon.

Observou-se melhora significativa em todos os domínios avaliados. A flexão apresentou aumento de 156,23 ± 11,74° no pré-operatório para 177,95 ± 2,01° no pós-operatório. Na extensão, a média passou de 40,08 ± 1,85° para 44,20 ± 0,47°. A rotação interna aumentou de 79,28 ± 3,23° para 87,26 ± 1,07°, enquanto a rotação externa variou de 88,23 ± 0,87° para 89,57 ± 0,35°.

Além do aumento nas médias, houve uma expressiva redução na dispersão dos dados (menor desvio padrão) no pós-operatório, indicando resultados mais consistentes entre os pacientes após o procedimento. A figura 4 demonstra os box-plots das comparações, ilustrando a diferença entre os valores médios e a dispersão dos dados.

Figura 4: Comparação da Amplitude de Movimento Articular no Pré e Pós-operatório

Legenda: Análise comparativa da amplitude de movimento da articulação do ombro antes e após o procedimento cirúrgico, expressa em quatro parâmetros funcionais: A) Flexão; B) Extensão; C) Rotação interna; D) Rotação externa.

A figura de número 5 mostra a comparação entre imagens de ressonância magnética pré-operatória e pós-operatória, evidenciando a redução da área de edema e inflamação e recuperação do tecido lesado.

Figura 5: Imagens de Ressonância Magnética Nuclear (T2) - Ombro Direito com Necrose Avascular Estágio II

Legenda: Sequência coronal ponderada em T2 demonstrando a evolução da necrose avascular da cabeça umeral. A) Imagem pré-operatória. B) Imagem pós-operatória.

Fonte: DALTRO. GC. FMB – UFBA – HUPES. Acervo de imagens pessoal

As CTMs presentes no osso subcondral são importantes para o reparo e remodelamento ósseo em virtude de serem precursores dos osteoblastos. Os osteoblastos do osso subcondral alterado são capazes de mudar o perfil dos condrócitos em direção a um fenótipo catabólico e antianabólico, demonstrado pela diminuição da síntese de agrecan (espécie predominante de proteoglicana), mas também por uma regulação positiva na produção de enzimas metaloproteinases, responsável pela degradação do colágeno. Portanto, intervenções terapêuticas minimamente invasivas como o transplante autólogo de CMMO da crista ilíaca injetado diretamente no osso subcondral tem potencial de corrigir essa deficiência de CTMs locais. Uma vez injetada nesse tecido, essas células são capazes de liberar fatores de crescimento com propriedades reparativas, e, que auxiliam na cicatrização, diminuem a inflamação local e provocam um efeito analgésico local [14.-16.]

Os resultados do presente estudo, com implante autólogo de células mononucleares da medula óssea para o tratamento de osteonecrose da cabeça umeral em pacientes com Doença Falciforme, no seguimento de curto prazo, foram excelentes com melhora da mobilidade e função articular. A amplitude de todos os movimentos avaliados apresentou melhora em relação ao pré-operatório com ganho estatisticamente significante nos movimentos de flexão, extensão e rotação externa.

Apesar de termos demonstrado que a terapia celular local com CMMO é capaz de melhorar a função desses pacientes em comparação com as medidas basais, observamos uma diminuição gradativa dos efeitos ao longo do período de acompanhamento. Um estudo que utilizou infusão intra-articular de CMMO em uma pequena coorte de 6 pacientes também relatou melhorias na função entre 6 e 12 meses de acompanhamento [17.]. No entanto, no longo prazo, entre 12 e 30 meses, as melhorias terapêuticas haviam diminuído em todos os indivíduos.

De maneira similar, Teixeira e colaboradores (2024) demonstram, em seu estudo com 48 pacientes pediátricos com osteonecrose derivada de doença falciforme, que a injeção de CMMOs foi capaz de promover melhora significativa quanto aos sintomas dolorosos, além de 10% dos pacientes apresentarem melhora significativa de outros sintomas [18.]

Outra possível limitação dessa técnica diz respeito ao número de CTMs presente na medula óssea da crista ilíaca. Essas células representam uma pequena população na medula óssea (0,001% a 0,01%) e diminuiu com a idade, isso poderia ser um limite da técnica em pacientes mais velhos [19.]. Embora a literatura aponte uma redução na frequência de células-tronco mesenquimais (CTMs) com o envelhecimento, a crista ilíaca mantém-se como uma fonte viável de progenitores, especialmente quando comparada ao osso subcondral ou outras fontes de células [20.]. Isso demonstra que o ombro artrítico, com degeneração da cartilagem, é muito mais deficiente em população de CTMs em comparação ao número de progenitores da crista ilíaca. Essa deficiência pode ser corrigida por meio da nossa técnica, realizando o transplante de células da crista ilíaca para o osso subcondral doente.

Uma possibilidade para potencializar os efeitos terapêuticos no longo prazo seria a aplicação de injeções subsequentes de CMMO ou o uso de protocolos de expansão celular em sistemas de cultivo in vitro, que possibilitem a obtenção de maiores quantidades de células com perfil osteogênico mais robusto. Estratégias como essas têm sido investigadas em modelos experimentais e estudos preliminares, com resultados encorajadores, embora ainda não haja consenso sobre sua eficácia clínica, dose ideal ou cronograma de administração [21.]. Estudos futuros serão fundamentais para esclarecer o impacto da dose celular na regeneração óssea e na progressão da osteonecrose, especialmente em articulações menos estudadas como a cabeça umeral.

Nossos achados são consistentes com um estudo prospectivo e randomizado [19.], que encontrou maior melhora clínica, diminuição da dor, atraso na progressão da doença e ausência de fratura subcondral da cabeça do úmero em com osteonecrose pós-traumática tratados com descompressão associada a concentrado autólogo de medula óssea. Apesar da semelhança na intervenção, o estudo citado envolveu pacientes com fraturas do úmero proximal, nosso foco foi em indivíduos com anemia falciforme, cuja etiologia é predominantemente microvascular. A eficácia do implante de CMMO na ONCU foi relatada para todos os pacientes no pós-operatório durante um período de até 17 anos com o maior tempo de seguimento e com um período médio de 10 anos para 87% dos ombros.

As conclusões feitas com este estudo são claramente limitadas por alguns fatores, mais notavelmente, o tamanho pequeno da amostra, o desenho de estudo não randomizado, falta de um grupo controle comparativo para avaliação da eficácia do transplante autólogo subcondral de CMMO e falta de cegamento formal dos avaliadores dos desfechos. No entanto, considerando o caráter experimental da terapia e a magnitude dos efeitos observados sobre as amplitudes de movimento, os resultados não devem ser subestimados, apesar do pequeno tamanho amostral.

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• • Considerações finais

A terapia celular com implante autólogo de concentrado de células mononucleares da medula óssea demonstrou eficácia na melhoria da amplitude de movimento e em pacientes com osteonecrose da cabeça umeral secundária à doença falciforme. Este tratamento foi capaz de promover melhorias visíveis nos exames de ressonância magnética, com redução do edema ósseo e da extensão da necrose após um ano da cirurgia. Além disso, o tratamento mostrou-se seguro para o grupo de pacientes investigados, não apresentando complicações pós-operatórias. No entanto, os resultados devem ser interpretados com cautela, dada a ausência de grupo controle e o número limitado de participantes. Embora promissores, os achados ainda são preliminares e reforçam a necessidade de estudos prospectivos, randomizados e com maior poder amostral para validar a eficácia e a aplicabilidade dessa abordagem terapêutica.

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• • Declaração de direitos

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