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Cellule mesenchimali derivate da tessuto adiposo: novità terapeutica

Dott. Sebastiano Tropea, Specialista in Reumatologia Ecografia Clinica D.Siumb, Rete Reumatologica dell’ASP 7 di Ragusa – sede di Scicli (RG)

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La medicina rigenerativa è un campo emergente in varie specialità. Questo campo in evoluzione sta prendendo il sopravvento su gran parte delle terapie tradizionali e combina fattori di crescita, biomateriali e cellule staminali per riparare patologie di organi facendo affidamento su una crescita tissutale rapida ed efficiente [1,2]. La medicina rigenerativa oggi è applicata per riparare danni di ossa, tendini e cartilagine
Essa è divisa in due diverse tecniche, la prima riguarda la terapia cellulare e la seconda l’ingegneria dei tessuti. Nella terapia cellulare, una sospensione cellulare viene iniettata nel tessuto danneggiato. Questa tecnica è usata per riparare i tessuti danneggiati per riacquistare la loro funzione. Tuttavia, quest’ approccio non è sufficiente per sostituire gli organi o riparare difetti di tessuti di grandi dimensioni. Un approccio alternativo e’ l’ingegneria tissutale, metodica più complessa e viene utilizzato scarsamente nella pratica clinica per i problemi dovuti soprattutto alla vascolarizzazione.

Cellule staminali mesenchimali

Le applicazioni della medicina rigenerativa richiedono una affidabile e ideale fonte di cellule staminali, oltre allo sviluppo necessario di citochine e supporto biomateriale [1]. D’altra parte, sia i
medici sia i ricercatori devono ancora affrontare la sfida di trovare disponibili cellule staminali utili per le pratiche mediche rigenerative. Le MSC sono cellule multipotenti, disponibili in numerosi tessuti del corpo, come midollo osseo, muscoli, tessuto adiposo, polpa dentale, organi fetali,
tessuto connettivo, pelle, placenta, sangue, sangue cordonale, sinovia, periostio e pericondrio [2,4-. Sono caratterizzati dalla loro capacità di auto-rinnovarsi o differenziarsi ex vivo o in vitro
in diverse linee cellulari [1]. Questi tipi di cellule includono adipociti, condrociti, osteoblasti e mioblasti . Inoltre,le MSC hanno la capacità di rilasciare molecole bioattive. Grazie alla loro
differenziazione proliferativa e multi-potenza, sono forti inibitori del processo pro-infiammatorio e stimolano meccanismi anti-infiammatori,utili per la rigenerazione ed il trattamento ripartivo dei tessuti e delle malattie infiammatorie . In questo contesto, la ricerca si sta concentrando sullo studio dell’isolamento, della manipolazione e moltiplicazione delle MSC

Cellule staminali derivate dal tessuto adiposo

I ricercatori hanno studiato e testato clinicamente gli svantaggi delle cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo (hBMSC) con processo enzimatico di lipoaspirazione . La procedura è dolorosa e invasiva. La sua resa della popolazione cellulare è bassa e il destino cellulare in vivo è incerto.
Inoltre, la conservazione criogenica seguita dallo scongelamento del tessuto adiposo enzimaticamente aspirato dal midollo osseo porta a una sopravvivenza cellulare relativamente trascurabile ex vivo .
Il deterioramento cellulare, diminuzione della multipotenza, nonché il diminuito potenziale di proliferazione aumentano le probabilità di virulenza delle eventuali infezioni e la morbilità del tessuto ricevente Al fine di superare questi ostacoli, sono state ricercate fonti alternative di MSC.
E’ stato utilizzato il tessuto adiposo dell’addome, coscia e fianchi come fonte ideale di cellule staminali mesenchimali per la sua disponibilità e accessibilità Cellule staminali derivate dal tessuto adiposo vengono impiegate nella medicina rigenerativa grazie alla loro capacità di differenziarsi in ossa, tendini, cartilagini, muscoli e altri tessuti.

Isolamento non enzimatico

Il tessuto adiposo o lipoaspirato, ottenuto dalla liposuzione è digerito con collagenasi per rilasciare le MSC chiamate adipose tissue derived cellule staminali (ASC). Le ASC subiscono diverse centrifugazioni e diluizioni attraverso le quali viene lavata la collagenasi e il prodotto rimanente è la frazione vascolare stromale (SVF) . SVF è stata utilizzata come fonte di cellule utili per il tessuto di rigenerazione. La tecnica d’isolamento più comune per ottenere SVF è la digestione enzimatica che consiste nel lavaggio, nel trattamento con enzimi, lisi degli eritrociti e crioconservazione o espansione della coltura . Questa tecnica è costosa e potrebbe mettere a repentaglio la sicurezza così come l’efficacia dei lipoaspirati [4]. Se confrontate alle MSC derivate da enzimi, le MSC derivate meccanicamente hanno un potenziale di differenziazione superiore con contenuti più grandi e un più vario di contenuto senza interruzione dello stroma vascolare. Questo metodo è puramente meccanico senza additivi chimici;, mostrando risultati promettenti che alimentano il metodo non enzimatico e la raccolta di cellule staminali derivate dal tessuto adiposo
Le cellule staminali derivate dal tessuto adiposo hanno mostrato un effetto terapeutico in vitro nel caso di artrite reumatoide. Inibiscono la proliferazione delle cellule T, producono citochine infiammatorie e generano cellule T regolatorie antigene-specifiche. In questo modo sopprimono le risposte delle cellule T reattive al collagene II dai pazienti con l’artrite reumatoide.
La somministrazione endovenosa di cellule staminali derivate da tessuto adiposo erano ben tollerate e non erano associate a tossicità dose-correlata.

L’osteoartrite

È stato dimostrato che l’infiltrazione intra-articolare di cellule staminali derivate da tessuto adiposo
riduce la sinovite, la formazione degli osteofiti e la degenerazione della cartilagine in modelli animali.
Michalek J et al. ha condotto uno studio caso controllo per valutare la sicurezza ed efficacia clinica della frazione vascolare autologa (SVF) in pazienti con osteoartrosi degenerativa di grado 2-4 principalmente di grandi articolazioni (anca e ginocchio) e delle articolazioni medie dimensioni (gomito e polso) e piccole articolazioni (mani e piedi). l’iniezione di cellule SVF derivate da tessuto adiposo è stata somministrata in intrarticolare o periarticolare. La tecnica era sicura e clinicamente efficace. E cio’ è dimostrato dal miglioramento della qualità della vita dei pazienti.
Valutazioni radiologiche , istologiche e artroscopiche hanno mostrato diminuzione dei difetti della cartilagine articolare con rigenerazione della cartilagine articolare simil ialina.
Tutti i pazienti negli studi condotti avevano una funzione articolare migliorata e riduzione dei punteggi nella scala del dolore . I risultati della risonanza magnetica hanno mostrato miglioramenti significativi e aumento dello spessore dello strato di cartilagine. Non ci sono state complicazioni per quanto riguarda l’infezione o il rigetto della cartilagine riparata.
In pazienti anziani con osteoartrite del ginocchio trattati con infiltrazioni di cellule derivate da tessuto adiposo si e’ visto che la tecnica era efficace nel ridurre il dolore, guarire le fessurazioni della cartilagine con miglioramento della funzione.
Uno studio di coorte retrospettivo condotto da ParK e al. pazienti trattati con cellule staminali autologhe derivate da tessuto adiposo con aggiunta di plasma ricco di piastrine nell’articolazione coxo femorale, nel ginocchio, nelle faccette articolari vertebrali lombari e nella caviglia, ha concluso che la tecnica era sicura.
Tra i soggetti dello studio, non si sono verificate complicazioni come infezione, febbre, ematomi, ipertrofia dei tessuti, ma si è osservato, invece, riduzione del dolore e miglioramento della funzione articolare.

Epicondilosi laterale

Cellule staminali mesenchimali derivate da tessuto adiposo sono state utilizzate per il trattamento dell’epicondilosi laterale. Cellule staminali derivate dal tessuto adiposo allogenico sono state miscelate con plasma ricco di piastine e iniettate nel tendine dell’estensore comune, sotto guida ecografica. I pazienti hanno ridotto i punteggi del dolore, hanno migliorato le prestazioni del gomito e diminuito i difetti del tendine.

Condromalacia patellare

In uno studio di Pak J et al. è stata valutata l’infiltrazione di cellule staminali derivate da tessuto adiposo.
Lo stromale e la frazione vascolare sono stati separati dai lipoaspirati mediante centrifugazione
dopo il trattamento con collagenasi. Lo stromale contenente cellule staminali e la frazione vascolare sono state miscelate con plasma ricco di piastrine e acido ialuronico. La miscela è stata iniettata sotto guida ecografica nelle articolazioni retro-rotulee dei pazienti. I punteggi del dolore sono migliorati del 50-70% a un mese dopo l’iniezione e 80-90% dopo tre mesi. Il miglioramento del dolore persisteva a un anno. Non ci sono stati effetti collaterali seri. La risonanza magnetica a tre mesi ha mostrato il ripristino dei tessuti danneggiati sulle articolazioni femoro-rotulee.

Osteonecrosi della testa del femore

Pak J et al. valutato l’effetto delle cellule staminali derivate dal tessuto adiposo e plasma ricco di piastrine sulla rigenerazione dei tessuti e riduzione a lungo termine del dolore in pazienti con osteonecrosi della testa femorale . Le cellule staminali sono state ottenute da lipoaspirati di tessuto adiposo sottocutaneo addominale. La frazione vascolare stromale è stata separata dai lipoaspirati mediante centrifugazione dopo il trattamento con collagenasi. Lo stromale contenente cellule staminali la frazione vascolare è stata miscelata con plasma ricco di piastrine e acido ialuronico. La miscela è stata iniettata nell’anca colpita sotto guida ecografica. L’anca malata è stata reiniettata con plasma ricco di piastrine settimanalmente per 4 settimane. I punteggi della scala analogica visiva e Harris Hip sono migliorati dopo il trattamento. I pazienti hanno mostrato miglioramento delle loro scansioni MRI, evidenziato dal segnale T1 positivo per cambiamenti coerenti con la rigenerazione dell’osso. Inoltre, la riduzione a lungo termine del dolore dell’anca è stata correlata con la risonanza magnetica, risultati indicativi della rigenerazione ossea. I casi hanno dimostrato la presenza di tessuto osseo sostenuto e rigenerato nelle teste femorali necrotiche e suggeriscono che questa semplice procedura minimamente invasiva può essere una terapia promettente per pazienti con osteonecrosi della testa del femore .

Conclusione

L’uso di cellule staminali derivate dal tessuto adiposo ha mostrato risultati promettenti nella riparazione di ossa e cartilagine. Sono necessari nuovi studi clinici per confermare l’efficacia a breve e lungo termine di queste metodiche.

Bibliografia

1. Tonnard P, Verpaele A, Peeters G, Hamdi M, Cornelissen M, et al. (2013) Nanofat grafting: basic research and clinical applications. Plast Reconstr Surg 132: 1017-1026.
2. Yoshimura K, Asano Y, Aoi N, Kurita M, Oshima Y, et al. (2010) Progenitor-enriched adipose tissue transplantation as rescue for breast implant complications. Breast J 16: 169-175.
3. Schmitt A, van Griensven M, Imhoff AB, Buchmann S (2012) Application of stem cells in orthopedics. Stem Cells Int 2012: 394962.
4. Zvaifler NJ, Marinova-Mutafchieva L, Adams G, Edwards CJ, Moss J, et al. (2000) Mesenchymal precursor cells in the blood of normal individuals. Arthritis Res 2: 477-488.
5. Wakitani S, Goto T, Pineda SJ, Young RG, Mansour JM, et al. (1994) Mesenchymal cell-based repair of large, full-thickness defects of articular cartilage. J Bone Joint Surg Am 76: 579-592.
6. Arai F, Ohneda O, Miyamoto T, Zhang XQ, Suda T (2002) Mesenchymal stem cells in perichondrium express activated leukocyte cell adhesion molecule and participate in bone marrow formation. J Exp Med 195: 1549-1563.
7. Gronthos S, Franklin DM, Leddy HA, Robey PG, Storms RW, et al. (2001) Surface protein characterization of human adipose tissue‐derived stromal cells. J Cell Physiol 189: 54-63.
8. Bailo M, Soncini M, Vertua E, Signoroni PB, Sanzone S, et al. (2004) Engraftment potential of human amnion and chorion cells derived from term placenta. Transplantation 78: 1439-1448.
9. Pittenger MF, Mackay AM, Beck SC, Jaiswal RK, Douglas R, et al. (1999) Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 284: 143-147.
10. Tse WT, Pendleton JD, Beyer WM, Egalka MC, Guinan EC (2003) Suppression of allogeneic T-cell proliferation by human marrow stromal cells: implications in transplantation. Transplantation 75: 389-397.
11. Puissant B, Barreau C, Bourin P, Clavel C, Corre J, et al. (2005) Immunomodulatory effect of human adipose tissue-derived adult stem cells: comparison with bone marrow mesenchymal stem cells. Br J Haematol 129: 118-129.
12. Kubo M, Sonoda Y, Muramatsu R, Usui M (2001) Immunogenicity of human amniotic membrane in experimental xenotransplantation. Invest Ophthalmol Vis Sci 42: 1539-1546.
13. Gimble JM, Katz AJ, Bunnell BA (2007) Adipose-derived stem cells for regenerative medicine. Circ Res 100: 1249-1260.
14. Butler DL, Goldstein SA, Guilak F (2000) Functional tissue engineering: the role of biomechanics. J Biomech Eng 122: 570-575.
15. Katz AJ, Llull R, Hedrick MH, Futrell JW (1999) Emerging approaches to the tissue engineering of fat. Clin Plast Surg 26: 587-603.
16. Tremolada C (2015) Device and method for preparing tissue, particularly adipose tissue. United States Patent US 9,044,547.
17. García-Contreras M, Messaggio F, Jimenez O, Mendez A (2015) Differences in exosome content of human adipose tissue processed by non-enzymatic and enzymatic methods. CellR4 3: e1423.
18. Rani S, Ryan AE, Griffin MD, Ritter T (2015) Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles: toward cell-free therapeutic applications. Mol Ther 23: 812-823.
19. Carelli S, Messaggio F, Canazza A, Hebda DM, Caremoli F, et al. (2015) Characteristics and properties of mesenchymal stem cells derived from microfragmented adipose tissue. Cell Transplant 24: 1233-1252.
20. Maioli M, Rinaldi S, Santaniello S, Castagna A, Pigliaru G, et al. (2014) Radioelectric asymmetric conveyed fields and human adipose-derived stem cells obtained with a nonenzymatic method and device: a novel approach to multipotency. Cell Transplant 23: 1489-1500.
öller T (1985) Comparative effects of trypsin,