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Osteogenesi Imperfetta, difetti osseo-cartilaginei e trapianto staminali

 

Il sistema muscolo-scheletrico è la struttura portante del nostro corpo, nonché un sistema di difesa per organi estremamente delicati come il cervello, il midollo spinale, il cuore ed i polmoni. Esso è alla base di tutte le attività che possiamo svolgere, in quanto necessario per muoversi ed è un apparato estremamente dinamico e complicato.

 

È formato principalmente da quella che si può definire l'impalcatura del corpo, cioè lo scheletro, e da quello che in un certo senso rappresenta un ingranaggio fondamentale per fare muovere il tutto, cioè il muscolo.

 

Oltre a queste strutture di fondamentale importanza ci sono altre parti essenziali, tendini e legamenti, che mantengono il tutto collegato. Le ossa sono strutture estremamente mineralizzate che assolvono, oltre alla funzione di sostegno, anche quella di cisterne per minerali essenziali come il fosforo ed il calcio. Tutte ciò rende di particolare importanza lo studio di metodiche da utilizzare la cura di malattie a carico delle ossa e delle strutture ad esse correlate, cioè alle cartilagini.

 

osteogenesi staminali

 

Figura 1 Immagine rappresentativa dello scheletro umano.


 

 

 

osteogenesi e staminali

 

Figura 2 Immagine rappresentativa di articolazione, in blu scuro è segnata la cartilagine.


L'osteogenesi imperfetta è una malattia genetica a trasmissione autosomica dominante per anomalie nella sintesi del collagene tipo I° per mutazione dei geni Col1A1 e 2. Crea problemi a carico dello scheletro, delle articolazioni, degli occhi, delle orecchie, della cute e dei denti. I fenotipi più gravi o letali sono la conseguenza di difetti genetici, che determinano molecole anomale di collagene che non riescono a formare la tripla elica.

 

Clinicamente manifesta fragilità ossea ed è conosciuta anche come Malattia di Lobstein (tipo I°), Sindrome di Vrolik (tipo II°), Sindrome di van der Hoeve, Sindrome di Eddowes.

 

Attualmente se ne conoscono sette tipologie varianti a diversa gravità, i quattro tipi storicamente noti sono:

 

- Tipo I: ritardo di accrescimento nel 50%, fratture ossee; cifosi e scoliosi con iperestesibilità articolare, sclere bluastre e perdita dell'udito sia a difetto neurosensoriale che a causa di anomalie ossee dell'orecchio medio e interno. In certi casi si associa a dentinogenesi imperfetta.

- Tipo II: è costantemente fatale durante la vita intrauterina o nel periodo perinatale. Accentuatissima fragilità ossea con fratture multiple che si manifestano quando il feto è ancora in utero.

- Tipo III: fratture alla nascita con deformazioni progressive degli arti e cifoscoliosi, sclere normali, bassa statura, dentinogenesi imperfetta comune.

- Tipo IV: la forma clinicamente meno grave, con statura normale o poco ridotta, fragilità ossea lieve o moderata, fratture postnatali, sclere normali, udito normale, deformità variabili. In certi casi si associa a dentinogenesi imperfetta.

 

La malattia colpisce maschi e femmine con rapporto 1:1 e con incidenza di 1/20-50.000 nati vivi.

 

I trial clinici con cellule staminali applicati a questa patologia hanno mostrato l'efficienza del trattamento con miglioramento dei sintomi. Data la sua origine ereditaria, la pratica clinica ha dovuto rivolgersi allo sviluppo di modelli di trapianto con cellule di derivazione allogenica. Gli studi e le ricerche sulle cellule staminali hanno dimostrato efficacia nel trattamento delle sindromi osseo cartilaginee con le cellule staminali. In particolar modo le cellule staminali mesenchimali sono in grado di differenziare in elementi del tessuto osseo e cartilagineo funzionali.

 

L'utilizzo di queste cellule in medicina rigenerativa potrebbe essere una ottima alternativa per la risoluzione dei problemi legati all'apparato scheletrico, data la loro facilità di isolamento e possibilità di manipolazione (1,2,3,4).

 

Gli studi effettuati sulla rigenerazione del tessuto cartilagineo hanno dimostrato la fattibilità e la sicurezza della tecnica, con ottimi risultati nella rigenerazione della cartilagine articolare in situ. Le applicazioni di questo tipo potrebbero richiedere l'uso di scaffolds, cioè matrici sintetiche, che indurrebbero la differenziazione delle cellule in elementi cartilaginei, portando ad un miglioramento della tecnica stessa (5,6,7,8,9).

 

Lo sviluppo di tecniche dirette all'utilizzo delle cellule mesenchimali hanno portato alla produzione di matrici utilizzate come base per produrre il tessuto che deve essere ricreato (10,11).

 

L'ingegneria tissutale ha quindi ricevuto un notevole impulso dagli studi effettuati sulle cellule staminali mesenchimali portando a risultati eccezionali, come il primo trapianto di trachea sfruttando il potenziale delle stesse e nuovi biomateriali (12).

 

A livello osseo, l'accellerazione del recupero dalle fratture porterebbe ad un miglioramento dello stile di vita dei pazienti con una forte riduzione dei costi ed una miglior ripresa funzionale (13).

 

La terapia staminologica potrebbe essere una ottima alternativa in questo caso, come dimostrato su pazienti pediatrici affetti da osteogenesi imperfetta. In questi pazienti, il trapianto con cellule staminali mesenchimali riporta ad un tasso di crescita quasi normale, sottolineando una normalizzazione della ripresa funzionale dell'osso. Infatti, a seguito del trapianto, il tasso di mineralizzazione ha raggiunto livelli normali e l'aumento del tasso di crescita sottolinea una attivazione del tessuto difettoso (14,15,16).

 

Nonostante le evidenze confermino l'effettuabilità del trapianto e risultati sicuramente promettenti, i protocolli vanno ancora sviluppati e migliorati in maniera da ottenere il migliore risultato possibile.

 

 


Osteogenesi Imperfetta e difetti osseo-cartilaginei


Application of stem cells in bone repair.

Waese EY, Kandel RA, Stanford WL.
Department of Chemical Engineering and Applied Chemistry, University of Toronto, 200 College Street, Toronto, ON, Canada M5S 3G9.
Erratum in:
* Skeletal Radiol. 2008 Jul;37(7):691. Kandel, Rita R [corrected to Kandel, Rita A].
[Use of mesenchymal stem cells from adult bone marrow for injured tissue repair]

Salamon A, Toldy E. Vas Megyei Markusovszky Lajos Altalános és Rehabilitációs Gyógyfürdo Kórház, Egyetemi Oktató Kórház, Baleseti, Helyreállító és Kézsebészeti Osztály, Szombathely. salamon.antal@chello.hu
Review: gene- and stem cell-based therapeutics for bone regeneration and repair.

Kimelman N, Pelled G, Helm GA, Huard J, Schwarz EM, Gazit D.
Skeletal Biotech Lab, The Hebrew University of Jerusalem-Hadassah Medical Campus, Ein Kerem, Jerusalem, Israel.
Role of mesenchymal stem cells in regenerative medicine: application to bone and cartilage repair.

Granero-Molto F, Weis JA, Longobardi L, Spagnoli A.
University of North Carolina at Chapel Hill, Division of Endocrinology, Department of Pediatrics, 3341 Medical Biomolecular Research Building, 103 Mason Farm Road Campus Box: 7039, Chapel Hill North Carolina 27599-7239, USA.
Mesenchymal stem cells as a potential pool for cartilage tissue engineering.

Csaki C, Schneider PR, Shakibaei M. Ludwig-Maximilians-University Munich, Faculty of Medicine, Institute of Anatomy, Musculoskeletal Research Group, Pettenkoferstrasse 11, D-80336 Munich, Germany. constanze.csaki@med.uni-muenchen.de
Mesenchymal stem cells and cartilage in situ regeneration.

Richter W.
Department of Experimental Orthopaedics, Orthopaedic University Hospital, Heidelberg, Germany. wiltrud.richter@ok.uni-heidel
[Articular cartilage regeneration using stem cells]

Kanamoto T, Nakamura N, Nakata K, Yoshikawa H.
Osaka University Graduate School of Medicine, Department of Orthopaedic Surgery, Japan.
Mesenchymal stem cells in regenerative medicine: opportunities and challenges for articular

cartilage and intervertebral disc tissue engineering.
Richardson SM, Hoyland JA, Mobasheri R, Csaki C, Shakibaei M, Mobasheri A.
Tissue Injury and Repair Group, Faculty of Medical and Human Sciences, University of Manchester, Manchester, UK.
Mesenchymal stem cells in connective tissue engineering and regenerative medicine: applications in cartilage repair and osteoarthritis therapy.

Mobasheri A, Csaki C, Clutterbuck AL, Rahmanzadeh M, Shakibaei M.
Division of Veterinary Medicine, School of Veterinary Medicine and Science, University of Nottingham, Sutton Bonington Campus, Loughborough, United Kingdom. ali.mobasheri@nottingham.ac.uk
[Tissue engineering for the repair of cartilage defects]

Hannouche D.
Service de chirurgie orthopédique, hôpital Lariboisičre, 2, rue Ambroise-Paré, 75010 Paris, France. didier.hannouche@lrb.aphp.fr

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