Innovativa cura per l’artrite che abbina calore e ginnastica

Gli ingegneri dell’EPFL hanno scoperto che alte temperature della cartilagine del ginocchio durante lo sforzo fisico bloccano la degenerazione

Gli ingegneri del Politecnico Federale di Losanna hanno scoperto che l’aumento della temperatura della cartilagine del ginocchio durante lo sforzo fisico potrebbe impedire alla cartilagine stessa di degenerare, evitando l’artrite,
“Attualmente non esiste un trattamento per l’artrite al ginocchio; possiamo offrire soltanto cure palliative per ridurre i sintomi”, dice il professor Dominique Pioletti, capo del Laboratorio di Ortopedia Biomeccanica della Scuola di Ingegneria dell’EPFL.
Egli ha passato molti anni a studiare i problemi legati alla cartilagine.
Dominique Pioletti e Naser Nasrollahzadeh, che ha completato il proprio dottorato proprio sull’argomento, hanno recentemente dimostrato che può essere possibile rallentare o addirittura prevenire i primi segni dell’artrite applicando il calore direttamente sul ginocchio durante le sessioni di fisioterapia.
Questa scoperta è il risultato di oltre otto anni di ricerca e di tre progetti di tesi, recentemente pubblicati su eLife.

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La temperatura della cartilagine aumenta durante l’attività fisica

La cartilagine funziona come un ammortizzatore tra le ossa delle nostre articolazioni. Con il tempo, il tessuto connettivo di sostegno specializzato del ginocchio perde la sua capacità di dissipare gli urti.
“I fattori che scatenano l’artrite non sono stati ancora completamente compresi, ma una volta che il processo di degenerazione della cartilagine inizia, non può essere invertito e alla fine porta al dolore nel ginocchio infiammato”, dice Pioletti.
“Abbiamo voluto esaminare come funziona la cartilagine da un punto di vista biomeccanico, in modo da poter identificare le modalità con le quali proteggere le cellule del tessuto dagli urti e ripristinare le proprietà iniziali della cartilagine danneggiata”.
Nella loro ricerca, gli ingegneri hanno scoperto che la combinazione di un aumento di temperatura con una stimolazione meccanica della cartilagine promuove la produzione di tessuto cellulare e preserva l’integrità della stessa.
“La cartilagine non contiene vasi sanguigni e quindi ha la tendenza a trattenere il calore quando camminiamo o corriamo”, spiega il capo del Laboratorio di Ortopedia Biomeccanica della Scuola di Ingegneria dell’EPFL.
Quando il calore si accumula nella cartilagine, la temperatura sale dai 32 gradi centigradi del ginocchio a riposo ai 37 successivi all’esercizio fisico.

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Esperimenti in vitro, però preceduti da ben… otto rampe di scale

I dottorandi che lavorano nel laboratorio diretto da Dominique Pioletti si sono offerti come cavie per gli esperimenti iniziali.
Le loro ginocchia sono state scansionate a riposo e poi di nuovo dopo aver salito otto rampe di scale.
I risultati hanno mostrato che la temperatura della cartilagine aumenta quando è sottoposta a stress.
Gli ingegneri hanno poi cercato di riprodurre questi risultati in laboratorio.
“Volevamo vedere che cosa succede alle cellule della cartilagine quando un aumento di temperatura si verifica in tandem con l’attività fisica”, insiste Pioletti.
Lui e il suo team hanno sviluppato un bioreattore in cui hanno inserito campioni contenenti cellule cartilaginee ottenute da vitroculture.
Hanno applicato una carica meccanica ai campioni e controllato l’aumento della temperatura all’interno della macchina.
“Una volta combinati gli effetti meccanici e termici, abbiamo visto che le cellule della cartilagine tendevano a esprimere maggiori quantità di geni legati alla manutenzione della cartilagine”, ci informa il capo del Laboratorio di Ortopedia Biomeccanica della Scuola di Ingegneria dell’EPFL.

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Occorre porre fine al circolo vizioso fra genetica e calore corporeo

La scoperta degli ingegneri vodesi potrebbe dare speranza alle persone che soffrono di artrite precoce.
Quando la cartilagine comincia a degenerare, perde la propria capacità di accumulare calore, il che impedisce alla temperatura del tessuto di salire.
E senza un aumento di temperatura, le cellule della cartilagine non funzionano più in modo ottimale. “È un circolo vizioso”, illustra Pioletti.
“Una volta innescato, non può essere fermato e la cartilagine continua a degenerare. Tuttavia, se riusciamo a riscaldare la cartilagine attraverso uno sforzo fisico, potremmo stimolare le cellule a produrre nuovamente tessuto cartilagineo e alla fine invertire la progressione della degenerazione della cartilagine”.
Entro i prossimi tre anni, gli ingegneri del Politecnico Federale di Losanna dovrebbero essere in grado di confermare se esiste un legame tra la formazione della cartilagine, la temperatura e il carico meccanico.
Hanno in programma di testare una combinazione di terapia fisica e riscaldamento locale del ginocchio su pazienti con artrite precoce.

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Ricerca senza ricorso ad animali a causa dei differenti valori termici

Gli ingegneri del laboratorio di Dominique Pioletti hanno deciso di non impiegare test sugli animali nei loro esperimenti.
“Usare gli animali non sarebbe stato fattibile per il nostro studio, soprattutto perché essi hanno una temperatura corporea diversa da quella umana“, dice Pioletti.
Il prossimo passo sarà quello di esaminare l’evoluzione qualitativa della cartilagine nei pazienti che si sono sottoposti al nuovo trattamento fisioterapico.

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