Immagine: il trattamento con Amobarbital (a destra) potrebbe aiutare a proteggere la cartilagine per prevenire l’artrite dopo lesioni alle articolazioni. Credito: MC Coleman et al., Science Translational Medicine (2018).
Uno studio dell’Università dello Iowa ha identificato un metodo per inibire l’insorgere di una forma aggressiva di artrite post-traumatica che si sviluppa frequentemente a seguito di una grave lesione traumatica. Il lavoro preclinico dimostra il potenziale della nuova strategia, di prevenire l’osteoartrosi post-traumatica (PTOA) prendendo di mira il danno molto precocemente dopo le fratture, in un modello animale di questo tipo di lesione. Questi tipi di fratture in un’articolazione portante possono portare all’artrite rapidamente, dopo la lesione.
( Vedi anche:Il ruolo del metabolismo nella patogenesi dell’ osteoartrite).
PTOA è presente in circa 5,6 milioni di persone negli Stati Uniti. La malattia si verifica quando la cartilagine viene distrutta in un’articolazione, causando dolore per tutta la vita e disabilità. I pazienti giovani e attivi che hanno una probabilità sproporzionata di subire queste lesioni non sono buoni candidati per le sostituzioni articolari, quindi prevenire la PTAA in questo gruppo di pazienti, è un bisogno particolarmente impellente.
“Il tempo necessario per completare la distruzione articolare può arrivare a due o quattro anni”, dice l’autore corrispondente dello studio, Mitchell Coleman, Professore assistente di ortopedia e riabilitazione all’UI Carver College of Medicine. “Può essere devastante per un diciottenne che si ferisce una caviglia cadendo da una scala o praticando sport”.
Il lavoro precedente ha mostrato che relativamente pochi condrociti – le cellule che costituiscono il tessuto cartilagineo sano – vengono uccisi al momento dell’impatto quando un’articolazione è fratturata. Invece, la morte cellulare aumenta nelle 48 ore successive alla lesione, suggerendo che l’attività biologica scatenata dall’impatto può contribuire alle prime cause di malattia.
Lo studio dell’Università dello Iowa, pubblicato il 7 febbraio su Science Translational Medicine, si è concentrato sulla riduzione dello stress ossidativo nei mitocondri dei condrociti, dopo l’infortunio. I mitocondri sono organelli che fungono da motore di una cellula e sono anche un’importante fonte biologica di ossidanti. Durante la normale funzione mitocondriale, vengono prodotte solo piccole concentrazioni relativamente innocue di ossidanti.
Il laboratorio di James Martin, autore senior dello studio e Professore associato di ortopedia e riabilitazione e ingegneria biomedica, ha condotto una ricerca di lunga data sulle gravi lesioni meccaniche che portano a intensi aumenti del metabolismo mitocondriale. Questi aumenti si traducono in concentrazioni più grandi e più dannose di ossidanti e danno ossidativo, in grado di contribuire allo sviluppo rapido della PTOA.
Utilizzando un modello suino di frattura della caviglia, i ricercatori hanno impiegato due approcci per limitare il danno ossidativo nei condrociti: inibendo il metabolismo mitocondriale con Amobarbital e aumentando gli antiossidanti nei condrociti con N-acetilcisteina (NAC).
“Abbiamo dimostrato che l’artrosi post-traumatica che si verifica in una caviglia dopo un grave infortunio, può essere significativamente attenuata inibendo il metabolismo mitocondriale o aggiungendo antiossidanti chiave, immediatamente dopo l’infortunio“, afferma Coleman.
Utilizzando un modello suino invece del modello di topo abituale, i ricercatori sono stati in grado di imitare da vicino il trattamento che una persona avrebbe ricevuto in seguito a una frattura traumatica della caviglia e testare la sicurezza e l’efficacia del trattamento in un modello animale di grandi dimensioni. Questo approccio migliora le possibilità di traduzione del lavoro dei ricercatori.
Oltre a Coleman e Martin, il team ha coinvolto i ricercatori dell’UI Jessica Goetz, Marc Brouillette, Dong Rim Seol, Michael Willey, Emily Petersen, Nathan Hendrickson, Jocelyn Compton, Behnoush Khorsand, Angie Morris, Aliasger Salem e Douglas Fredericks. Il team ha anche incluso Todd McKinley della Indiana University e Hope Anderson del Wellesley College.
