Effetto delle Onde d'Urto Extracorporee (ESW) sul differenziamento osteogenico di cellule staminali mesenchimali derivate da tessuto adiposo umano

Il processo di invecchiamento e le lesioni traumatiche a carico dell'apparato locomotore, con conseguente perdita o riduzione funzionale, costituiscono un problema di salute pubblica d'importanza crescente. Il tessuto adiposo adulto umano contiene una popolazione di cellule staminali mesenchimali chiamate Adipose derived Stem Cells (ASC) che possono essere isolate attraverso la liposuzione, una tecnica poco invasiva, che consente di ottenere un'abbondante quantità di cellule. Sono numerose le prove sperimentali che indicano come tali cellule possano differenziare in senso osteogenico previa un'appropriata induzione-stimolazione chimica e fisica. Recentemente é stato dimostrato che il trattamento fisico con le onde d'urto extracorporee (ESW) può dare risultati positivi in numerosi disordini muscolo scheletrici; in modelli sperimentali è stata evidenziata la loro potenzialità osteogenica sull'osso danneggiato. Lo scopo del presente lavoro è stato quello di valutare la capacità delle ESW, unitamente ad un medium osteogenico, di indurre differenziazione in senso osteoblastico delle ASC. Per lo studio sono state impiegate due linee di ASC (LPA46 e LPA55), isolate da lipoaspirato e caratterizzate al citofluorimetro per l'espressione di marcatori di staminalità. Le cellule sono state sottoposte a trattamento con ESW (1000 impulsi a 0.32 mJ/mm2) sia in terreno di mantenimento sia in terreno osteogenico; dopo il trattamento è stata valutata la loro vitalità e l'effetto sull'induzione osteogenica. Si è osservata una riduzione della vitalità cellulare intorno al 15% subito dopo il trattamento, indice, nella fase iniziale, dell'avvenuto effetto delle ESW sulle cellule. Dai dati di Real-time PCR si è dimostrato che sia l'esposizione al medium osteogenico che il trattamento con ESW sono in grado da soli di indurre l'espressione di Runx-2 e ALP (geni osteo-specifici) dopo 72 ore dal trattamento. Ancora più rilevante è stato osservare che il trattamento con ESW potenzia l'effetto differenziante del terreno osteogenico e che, dopo 28 giorni dal trattamento, si osserva la presenza di depositi di calcio a dimostrazione della presenza di mineralizzazione della matrice, considerata indice dell'avvenuto differenziamento. Per indagare i meccanismi che sottendono l'effetto differenziante si è poi valutato l'effetto del trattamento sulla produzione di ROS e sulla fosforilazione di ERK1/2. I dati ottenuti dalla spettrofluorimetria e dal Western blot dimostrano, rispettivamente, una rapida produzione di ROS, dopo trattamento con le ESW, e la consecutiva fosforilazione di ERK 1/2. La precocità della comparsa di entrambi gli effetti e la rapida successiva scomparsa rendono probabile un rapporto causa-effetto tra la produzione dei ROS e la fosforilazione di ERK 1/2 con conseguente attivazione di Runx-2. In conclusione le ESW sono in grado di potenziare l'effetto di differenziamento delle ASC in senso osteogenico indotto da fattori solubili contenuti nel medium osteogenico. Possiamo dunque ipotizzare che le ESW ed il medium osteogenico (fattori fisici e fattori chimici) agiscano in sinergia inducendo la trascrizione di geni osteogenici, quali Runx-2 e ALP. L'utilizzo delle ESW in Medicina Rigenerativa potrebbe, dunque, trovare largo impiego nell'ottimizzare e dirigere il processo di differenziamento delle ASC ottenute da lipoaspirazione. Le prospettive future riguardano la possibilità di far crescere le ASC, indotte al differenziamento con l'utilizzo combinato di medium osteogenico e ESW, su supporti. (scaffold) che hanno proprietà chimico-fisiche e biologiche equivalenti alla componente minerale dell'osso umano. Il loro utilizzo come supporto di coltura permetterà di reimpiantare o inoculare le ASC così trattate in pazienti nei quali si renda necessario ripristinare l'anatomia e la funzione del tessuto osteo- articolare perso in seguito a malattia, malformazioni o traumi.