Pooled Human BM-MSCs and Hyaluronic Acid Restore Disc Matrix Homeostasis and Histological Architecture in a Rat Disc Degeneration Model of Lower Back Pain
Questo studio dimostra che l'iniezione intradiscale di cellule staminali mesenchimali derivate dal midollo osseo umano poolizzate, combinate con un idrogel di acido ialuronico, ripristina efficacemente l'omeostasi della matrice del disco intervertebrale, inverte la degenerazione fibrotica e allevia il mal di schiena in un modello di ratto di malattia del disco.
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La colonna vertebrale umana è un incantevole insieme di ossa, ma tra ogni vertebra si trova una struttura morbida e simile a un cuscino chiamata disco intervertebrale. Questi dischi agiscono come ammortizzatori, permettendo alla colonna di piegarsi e torcersi proteggendo al contempo i nervi all'interno. Con il passare del tempo, o dopo un infortunio, questi cuscini possono usurarsi. Il centro gelatinoso, che normalmente trattiene l'acqua per mantenere il disco gonfio e funzionale, inizia a seccarsi e a rimpicciolirsi. Le cellule che mantengono questo gel perdono la capacità di svolgere il proprio lavoro e il tessuto spesso diventa rigido e cicatriziale, una condizione nota come degenerazione del disco. Questo processo è una delle principali cause di dolore cronico alla parte bassa della schiena, un problema che affligge milioni di persone e può limitare gravemente la vita quotidiana. Sebbene i medici abbiano molti modi per gestire il dolore, come i farmaci o la chirurgia, pochi trattamenti riescono effettivamente a fermare il danno o ad aiutare il disco a guarire da solo. Gli scienziati hanno esplorato se le cellule viventi, specificamente quelle note come cellule staminali mesenchimali, potessero essere utilizzate per riparare questi dischi danneggiati, ma creare un trattamento costante ed efficace è stato difficile.
Un team di ricercatori si è posto l'obiettivo di testare una strategia specifica per vedere se fosse possibile invertire questo danno in un modello vivente. Si sono concentrati su una terapia chiamata Stempeucel, che combina una miscela di cellule di midollo osseo umano con una sostanza gelatinosa chiamata acido ialuronico. L'idea era quella di iniettare questa miscela direttamente in un disco danneggiato per vedere se potesse ripristinare la struttura naturale del tessuto e fermare il dolore. Per fare ciò, dovevano prima trovare un modo affidabile per creare un disco danneggiato in un ambiente di laboratorio che imitasse la condizione umana. Dopo aver testato vari strumenti, hanno determinato che un ago standard da 22 gauge era della dimensione giusta per perforare il disco della parte bassa della schiena di un ratto. Questo ago era abbastanza grande da causare l'infortunio necessario per simulare la degenerazione, ma abbastanza piccolo da evitare danni eccessivi e incontrollati o la fuoriuscita del materiale di trattamento. Hanno utilizzato questo metodo per creare un modello di degenerazione del disco nei ratti, inducendo lo stesso tipo di degradazione tissutale e cicatrizzazione osservati negli esseri umani.
Una volta stabilito l'infortunio, i ricercatori hanno diviso gli animali in diversi gruppi per testare la terapia. Alcuni ratti non hanno ricevuto alcun trattamento, altri hanno ricevuto solo il gel vettore e altri ancora la terapia cellulare a tre diverse intensità: 5, 10 o 15 milioni di cellule. Le cellule erano una miscela speciale "aggregata", il che significa che sono state raccolte da tre diversi donatori umani sani e combinate. Questo approccio è stato scelto per garantire che le cellule funzionassero in modo costante, piuttosto che affidarsi alle cellule di una sola persona, che potrebbero variare in qualità. I ricercatori hanno poi monitorato gli animali per un periodo di dodici settimane, controllando non solo l'aspetto dei dischi sotto un microscopio, ma anche il modo in cui gli animali si muovevano e percepivano il dolore. Hanno misurato il dolore osservando la velocità con cui i ratti ritraevano la coda da una luce calda o come reagivano a una leggera pressione sulle zampe. Hanno anche analizzato i modelli di camminata degli animali per vedere se la loro coordinazione migliorava con l'effetto del trattamento.
I risultati hanno mostrato che il trattamento funzionava, in particolare quando venivano utilizzate dosi più elevate. Alla fine dello studio di dodici settimane, i ratti che avevano ricevuto le dosi più alte della terapia cellulare mostravano una riduzione significativa del dolore e un ritorno ai normali modelli di camminata. Quando i ricercatori hanno esaminato i dischi al microscopio, hanno visto che i dischi trattati apparivano molto più sani di quelli non trattati. Il tessuto aveva riacquistato la sua struttura e le cellule all'interno avevano iniziato a produrre più componenti essenziali necessari per un disco sano, come le proteine che trattengono l'acqua e mantengono il tessuto morbido. Fondamentalmente, il trattamento ha aiutato a invertire la cicatrizzazione e la rigidità che solitamente avvengono dopo un infortunio. Le cellule nei dischi trattati hanno iniziato ad agire nuovamente come cellule della cartilagine sana, producendo i materiali corretti per ricostruire il nucleo del disco. Al contrario, i dischi degli animali non trattati rimanevano danneggiati, con segni di continua cicatrizzazione e perdita del materiale gelatinoso sano.
Inoltre, lo studio ha anche esaminato se il trattamento avesse causato alcun danno al resto del corpo. I ricercatori hanno controllato il cervello, il cuore, i polmoni, il fegato, i reni e altri organi degli animali trattati e non hanno trovato segni di danni o anomalie. Le cellule sono rimaste dove sono state iniettate e non hanno causato problemi altrove. Ciò suggerisce che la terapia sia sicura e non scateni reazioni tossiche nel corpo. Le scoperte indicano che l'uso di una miscela di cellule umane combinata con un gel di supporto può aiutare un disco danneggiato a guarire da solo, ripristinando la sua forma e funzione riducendo al contempo il dolore. Sebbene lo studio sia stato condotto su ratti e i ricercatori sottolineino che sarebbero necessari modelli animali più grandi prima che possa essere testato sugli esseri umani, i risultati offrono una via promettente da seguire. Il lavoro dimostra che è possibile non solo gestire i sintomi di un disco rotto, ma anche incoraggiare il corpo a riparare il danno sottostante, offrendo la speranza di un futuro in cui il dolore lombare causato dall'usura del disco possa essere trattato aiutando la colonna vertebrale a guarire da sé.
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