Approccio alle potenzialità delle matrici cartilaginee decellularizzate nella medicina rigenerativa in ambito medico veterinario

Abstract

Negli animali domestici le alterazioni a carico della cartilagine articolare possono essere indotte da processi patologici o da eventi traumatici. Il trattamento di tali lesioni è complesso a causa dall’anatomia e fisiologia della cartilagine articolare, che presenta una limitata capacità autorigenerativa, non possiede una vascolarizzazione propria e dal punto di vista biomeccanico deve essere in grado di sostenere e rispondere adeguatamente agli stimoli. Le patologie croniche che colpiscono questo tessuto sono quindi spesso portate ad avere un andamento progressivo. In risposta a queste problematiche la ricerca nel campo della medicina rigenerativa ha acquisito un crescente interesse per lo sviluppo di nuovi protocolli terapeutici da affiancare a quelli già esistenti. In questo ambito, lo studio di sostituti cartilaginei realizzati attraverso processi di decellularizzazione della cartilagine articolare presenta delle potenzialità da investigare per possibili applicazioni future a livello clinico. In questo studio è stato valutato un protocollo sperimentale di decellularizzazione della cartilagine equina, avente lo scopo di eliminare la popolazione cellulare di condrociti presente nel tessuto mantenendone al contempo la matrice extracellulare. In una fase successiva, condrociti primari equini al secondo passaggio sono stati utilizzati come modello cellulare, seminati sulle matrici e mantenuti in condizioni di normossia e ipossia. I campioni sono stati valutati dopo 14 giorni dalla semina con osservazione istologica tramite Microscopio ottico e a livello della loro ultrastruttura tramite Microscopio elettronico a scansione. I risultati ottenuti hanno confermato l’efficacia del trattamento di decellularizzazione, infatti le matrici non presentavano nuclei cellulari o materiale nucleare e all’osservazione microscopica la matrice extracellulare presentava una morfologia conservata. I condrociti seminati sulle matrici decellularizzate hanno mantenuto la loro morfologia e la capacità di produrre matrice. Per inquadrare la parte di laboratorio seguita nel più ampio panorama della medicina rigenerativa, il protocollo di decellularizzazione applicato in questo studio è stato confrontato con la letteratura presente e sono state analizzate potenzialità ed esempi applicativi di scaffolds non solo basati su matrice cartilaginea decellularizzata con altri approcci di rigenerazione cartilaginea in fase di studio.

Alterations of articular cartilage in domestic animals can derive from pathological pro-cesses or mechanic injuries. Dealing with these lesions is a complex issue because of the anatomy and physiology of the articular cartilage, which has a limited rigeneration capacity, is not endowed with an own vascularization and biomechanically it must be able to sustain and generate an adequated responce to external stimuli. Pathologic chronic processes affecting this tissue are in fact generally progressive. Due to these problems the researches in the field of rigenerative medicine are focused on creating new and alternative therapeutic protocols. Studies of cartilage surrogates generated by decellularization of articular cartilage have the potential to consent the developement of clinical applications in the future. In this project an experimental protocol of decellu-larization of equine cartilage was considered, in order to eliminate the condrocytes in the tissue without altering the extracellular matrix. In a second phase, primary equine condrocytes after two passages were used as cellular model to be seeded on the matrix and coltured in normoxic and ipoxic conditions. After 14 days results were collected by histological observation with an Optical microscope and the ultrastructure analysis was performed with a Scanning electron microscope. The results obtained confirmed the ef-fectiveness of the decellularization treatment, in fact the microscopic analysis showed no cellular nuclei nor cellular material in the matrix and the maintenance of ECM mor-phology. Moreover, the chondrocytes seeded on the decellularized matrix preserved their morphology and the ability of matrix production. In order to place the experimental procedures performed in this study in the broader panorama of regenerative medicine, the decellularization protocol used was compared with the existing literature and po-tentialities and application of other cartilage regeneration approaches under study were discussed.