HomeMALATTIEMALATTIE OSSA E ARTICOLAZIONIDiscopatia (I): associazioni col fumo di sigaretta

Discopatia (I): associazioni col fumo di sigaretta

I fumatori di sigarette hanno un rischio maggiore di lombalgia che può essere causata dalla degenerazione del disco e dall’instabilità spinale. Ischemia, apoptosi, sintesi errata delle macromolecole del disco e uno squilibrio tra proteinasi della matrice (MMPs) e i loro inibitori (TIMPs), possono essere coinvolti nella patogenesi della degenerazione del disco. Insieme alla degenerazione il disco, che per sua natura non ha vasi sanguigni, diventa vascolare. Vi sono prove che la degenerazione discale dei fumatori di sigarette sia di grado più grave rispetto a quella dei non fumatori. Il fumo di sigaretta aumenta l’attività proteolitica sierica derivata dai granulociti neutrofili (globuli bianchi) nei capillari alveolari e inibendo l’attività dell’alfa-1-antitripsina, il più potente inibitore della proteasi. Gli Autori dell’ipotesi originale (Fogelholm e Arho, 2001) hanno teorizzato che l’elevata attività proteolitica sierica dei fumatori acceda ad un disco neovascolarizzato precedentemente degenerato e acceleri il processo degenerativo. L’aumentata attività proteolitica può anche indebolire i legamenti spinali con conseguente instabilità spinale. Questi processi possono spiegare l’aumento del rischio di lombalgia dei fumatori di sigarette.

Più di 15 anni fa, il Dipartimento di Chirurgia Ortopedica, Nihon University School of Medicine, Tokyo, ha studiato i dischi intervertebrali dei modelli di ratto per dimostrare che il fumo è una causa di degenerazione del disco intervertebrale. Per questo studio fu sviluppata una camera per fumatori, in cui ratti di 8 settimane subivano inalazione indiretta di fumo di tabacco. Ogni ratto è stato costretto a inalare il fumo da una sigaretta per un’ora. Il livello medio di nicotina nel sangue dei roditori esposti al fumo di sigaretta corrispondeva a circa il doppio di quello dei normali fumatori umani. Sono stati quindi condotti studi istologici e immunologici per valutare gli effetti del fumo per diversi periodi di tempo. Dopo 8 settimane, i condrociti (cellule cartilaginee) nello strato disordinato di anulus fibrosus tendevano a diventare più grandi e a raggiungere una forma più rotonda rispetto ai condrociti normali. Il livello di interleuchina-1beta (IL-1b) nel gruppo di fumatori di 8 settimane era significativamente più alto di quello del gruppo di controllo. L’inalazione del fumo di tabacco aveva perciò aumentato la produzione locale e il rilascio di citochine infiammatorie e la conseguente decomposizione dell’attività cartilaginea.

Il meccanismo molecolare della degenerazione del disco intervertebrale è stato studiato principalmente in vitro ma poco in vivo e in alcuni studi è stata eseguita l’analisi dell’espressione genica. Un team di ricercatori ha impiantato una pompa riempita con una soluzione di nicotina diluita, sotto la pelle di conigli in laboratorio tenendola per 8 settimane. Questo modello è stato progettato per mantenere la concentrazione di nicotina nel sangue a circa 110 ng/mL. I conigli trattati con soluzione fisiologica sono stati usati come animali di controllo. Il trattamento con nicotina ha provocato necrosi e ialinizzazione (schiarimento) del nucleo polposo in tutti i conigli. L’anulus fibrosus mostrava un disturbo della disposizione a strati delle sue lamine. Ciò ha comportato cambiamenti indicativi di restringimento delle gemme vascolari e calcificazione intorno ai vasi sanguigni. Il trattamento con nicotina ha provocato ipertrofia delle pareti vascolari, necrosi nelle cellule endoteliali e restringimento del lume vascolare. Questo ha comportato la delineazione di gemme vascolari (neo-angiogenesi) in prossimità della placca terminale vertebrale e una riduzione del loro numero.

Un altro team di ricercatori ha utilizzato una camera da fumo per creare un modello di ratto di degenerazione del disco intervertebrale indotta dal fumo passivo di sigarette. Lo studio ha cercato di determinare i cambiamenti molecolari nella degenerazione dei dischi intervertebrali dei ratti indotti dal fumo passivo di sigarette. L’obiettivo è stato quantificare e confrontare i livelli di espressione genica nei dischi di ratti che inalavano fumo passivo e ratti non esposti. Dopo estrazione di RNA totale da dischi intervertebrali di ratti allevati in una camera per fumatori da 2 a 7 settimane. È stato sintetizzato il corrispettivo cDNA, ed è stata eseguita l’analisi quantitativa dell’espressione genica mediante PCR in tempo reale. Campioni di disco sono stati sottoposti anche ad esame istologico. Cambiamenti istologici del nucleo polposo e dell’anulus fibrosus sono stati rilevati dopo 2 settimane di fumo e sono diventati onnipresenti dopo 7 settimane. La presenza di collagene è stata notevolmente abbassata dopo 7 settimane di fumo passivo. Nessun aumento significativo è stato osservato nell’espressione della metallo-proteinasi 3, ma l’espressione di aggrecano (proteo-glicano) e dell’inibitore TIMP-1 hanno iniziato ad aumentare a 4 settimane di fumo.

L’ultima evidenza scientifica più recente suggerisce i ruoli dannosi della senescenza cellulare (invecchiamento) nella patogenesi della degenerazione del disco intervertebrale. La senescenza delle cellule del disco senescente riduce il numero di cellule funzionali ancora giovani. Inoltre, le cellule del disco senescente potrebbero accelerare il processo di degenerazione attraverso i loro effetti aberranti con i quali le cellule senescenti causano la senescenza delle cellule vicine. In pratica, le cellule invecchiate del disco farebbero da innesco per l’invecchiamento delle cellule circostanti, accelerandone il catabolismo della matrice e l’infiammazione. Pertanto, l’anti-senescenza è stata proposta come un nuovo bersaglio terapeutico per la degenerazione discale. Tuttavia, lo sviluppo della terapia anti-senescenza si basa sulla comprensione del meccanismo molecolare della senescenza delle cellule del disco. E’ necessario perciò approfondire le risposte cellulari che si verificano col progredire dell’invecchiamento. Già vi sono evidenze, tuttavia, che durante il processo di degenerazione discale, il danno ha attivato entrambe le vie p53-p21-Rb e p16-Rb per indurre la senescenza delle cellule del disco.

Nel frattempo, la senescenza delle cellule del disco sembra regolata da molteplici vie di segnalazione cellulare, suggerendo la complessa rete di regolazione della senescenza delle cellule del disco. Sono disponibili molte conoscenze sul ruolo dello stress ossidativo, delle citochine infiammatorie nelle cartilagini in modelli di osteoartrosi del ginocchio, soprattutto il ruolo delle citochine IL-1 e TNF-alfa. Parimenti, ci sono molte conoscenze di laboratorio e da esperimenti su biopsie di pazienti sul ruolo degenerativo dei radicali liberi (lipoperossidi ed ossidi di azoto), a livello delle cellule cartilaginee ottenute da pazienti con osteoartrosi del ginocchio o con artrite reumatoide. Lo stress ossidativo è una componente riconosciuta nell’invecchiamento cellulare in genere, come è anche coinvolta nel processo fisio-patologico di molte condizioni cliniche. Considerati i grossi numeri che popolano la clinica pratica reumatologica, comprendere il meccanismo della senescenza delle cellule del disco contribuisce meglio allo sviluppo delle terapie basate sull’anti-invecchiamento contro la degenerazione della colonna vertebrale.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Uei H et al. Spine (Phila Pa 1976) 2006; 31(5):510-514.
Oda H, Iwahashi M. J Orthop Sci. 2004; 9(2):135-141.
Iwahashi M et al. Spine (Phila Pa 1976) 2002; 27:1396.
Fogelholm RR et al. Med Hypotheses 2001; 56(4):537.

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com
- Advertisment -
spot_img
spot_img

ARTICOLI PIU' LETTI