Rigenerazione del tessuto osseo, Tecnologie per terapia genica e cellulare

Rigenerazione del tessuto osseo

Quando si sceglie un organo o un tessuto per la rigenerazione bisogna sempre conoscere bene le caratteristiche biochimiche e funzionali. Il tessuto osseo è molto dinamico e vascolarizzato, nonostante sia l’impalcatura del corpo. Ha una funzione estremamente importante. Quando c’è una lesione ossea, si rigenera tutto il tessuto.

L'osso è formato da:

• Periostio formato da connettivo fibroso
• Disco di epifisi formato da cartilagine che si converte in osso per assicurare una crescita in lunghezza dell'osso
• Osso spugnoso formato da strati di lamelle che delimitano le cavità midollari
• Osso compatto formato da un'organizzazione di canalicoli concentrici intorno a canali più grandi attraverso i quali passano i sistemi di irrorazione
• Midollo osseo che contiene le cellule staminali

Esistono molte strutture arteriose che irrigano l’osso e servono a portare i nutrienti. Esistono vari tipi di ossificazione:

• Ossificazione diretta: tipica delle ossa piatte come la volta cranica o il massiccio facciale
• Ossificazione mantellare: tipica della mandibola
• Ossificazione indiretta o condrale: tipica di tutte le ossa dello scheletro

L’ossificazione indiretta si distingue in:

• Ossificazione pericondrale: dove l’osso si forma sulla superficie dell’abbozzo cartilagineo
• Ossificazione endocondrale: dove l’osso si forma all’interno dell’abbozzo cartilagineo

Questo tipo di ossificazione è quello che si cerca di effettuare con la rigenerazione tissutale. Quando ci si accinge alla rigenerazione del tessuto osseo bisogna indurre anche la vascolarizzazione per formare un osso completo.

Formazione del tessuto osseo

La formazione del tessuto osseo ha una certa sequenza:

1. Condensazione delle MSC (che appunto danno origine a osso, cartilagine e tessuto adiposo). Le MSC sono le staminali che per eccellenza formano l’osso.
2. Differenziazione in condrociti, in questo passaggio le cellule assumono un aspetto ordinato, si allineano.
3. I condrociti diventano ipertrofici in quanto nel condrocita stesso si forma un centro di ossificazione.
4. Inizia l’invasione vascolare.
5. Rimodellamento dell’osso.
6. Proliferazione condrocitaria.
7. Altre staminali si allineano formando centri di ossificazione secondari invasi dal sistema vascolare.

Con la terapia genica si può indurre il differenziamento e monitorarlo. Esistono infatti vari tipi di marcatori: precoci visibili dopo 7 giorni (fosfatasi alcalina), intermedi (osteopontina), tardivi (calcio-osteocalcina, si vede ad aumentata mineralizzazione) che servono appunto ad individuare la fase di differenziamento.

Durante il differenziamento anche la morfologia cellulare cambia. La prima cellula è la cellula osteogenica, che precede l’osteoblasto, il quale forma il tessuto osseo. Successivamente si differenzia in osteocita che è deputato al mantenimento osseo. Ha una forma ramificata dove le ramificazioni entrano in contatto con le cellule circostanti, nei canali di Havers, e servono anche per il trasferimento dei nutrienti. Come fase finale è presente l’osteoclasto che serve per il riassorbimento della matrice e distruzione del tessuto osseo. I suoi margini sono dentellati, ospita enzimi per il riassorbimento ed è polinucleata.

Nella matrice organica sono presenti: fibre di collagene di tipo I, proteoglicani, glicoproteine; mentre nella matrice inorganica sono presenti cristalli di sali di calcio. Esistono marcatori per evidenziare la matrice organica come, ad esempio, la fosfatasi alcalina e la fibronectina. I marcatori sono stati individuati facendo dosaggi di attività enzimatica (tramite fosfatasi alcalina che, fornendo un substrato, causa un prodotto colorato tramite colorazione immunoistochimica). L’osteocalcina invece colora i sali di calcio.

La formazione di osso endogeno (riparazione endogena di cavità ossea) è un esempio di come la rigenerazione tissutale possa essere applicata efficacemente nella pratica clinica.