Campi elettromagnetici pulsati a bassa frequenza come dispositivi medici nel trattamento delle patologie articolari croniche degenerative

Titolo del progetto: Campi elettromagnetici pulsati a bassa frequenza come dispositivi medici nel trattamento delle patologie articolari croniche degenerative

Ricercatrice: Dott.ssa Silvia Pasquini

Responsabile scientifica: Prof.ssa Katia Varani 

Dipartimento di afferenza: Dipartimento di Scienze Chimiche, Farmaceutiche ed Agrarie

Il progetto

I campi elettromagnetici pulsati (CEMP) sono attualmente applicati in campo ortopedico per promuovere l'osteogenesi riparativa e la condroprotezione.

L'adenosina è un nucleoside endogeno le cui funzioni sono mediate dall’interazione con quattro recettori, presenti sulla membrana cellulare, denominati A1, A2A, A2B e A3. La modulazione dei recettori dell’adenosina è fortemente implicata nella regolazione dei processi infiammatori, suggerendo il loro coinvolgimento in diverse patologie derivanti dall'infiammazione, comprese molte malattie articolari. Numerosi studi hanno cercato di chiarire i meccanismi d’interazione tra i CEMP e i recettori di membrana, identificando le vie intracellulari coinvolte in tali risposte. I dati raccolti finora suggeriscono che il trattamento con i CEMP possa essere utile per il mantenimento dell’integrità e della funzionalità del tessuto cartilagineo, quindi il loro utilizzo potrebbe essere applicabile anche alle patologie articolari croniche degenerative.

Tra queste, la più diffusa è l’osteoartrite (OA) che rappresenta una delle principali cause di dolore e disabilità negli anziani e colpisce più di 250 milioni di persone nel mondo. L'OA è caratterizzata principalmente da infiammazione nella sinovia, perdita progressiva della cartilagine articolare, degradazione e degenerazione dei menischi e dei legamenti ed ispessimento dell'osso subcondrale.

Dato l’elevato potenziale terapeutico e gli incoraggianti risultati ottenuti precedentemente, il progetto si prefigge di indagare l’effetto del trattamento con i CEMP in condrociti umani sui principali processi cellulari, che risultano alterati in condizioni patologiche articolari croniche degenerative, quali apoptosi, autofagia e senescenza.

Il progetto verrà suddiviso in tre fasi:

  • La prima fase (primo anno) sarà dedicata allo studio dei processi apoptotici
  • La seconda (secondo anno) alla valutazione della senescenza
  • La terza fare (terzo anno) all’analisi dell’autofagia.

Considerando che uno degli effetti maggiormente accreditati dei CEMP riguarda la loro capacità di potenziare l’efficacia dell’adenosina, la valutazione delle vie intracellulari regolate dai CEMP avverrà in presenza e in assenza di ligandi selettivi dei recettori dell’adenosina.

Risultati attesi

La prima fase del progetto sarà incentrata sullo studio degli effetti dei CEMP sull’apoptosi e sulla senescenza cellulare nei condrociti umani, fenomeni la cui inibizione è di fondamentale importanza per limitare la degenerazione cartilaginea. Ci si attende di osservare una diminuzione dell’apoptosi e della senescenza cellulare in seguito al trattamento con i CEMP e di scoprire quali sono le vie di segnalazione alla base di tali effetti.

Durante la seconda fase verranno valutate le principali vie intracellulari coinvolte nella senescenza, in assenza ed in presenza dei CEMP e di specifici ligandi dei recettori dell’adenosina. In seguito, ci si concentrerà sull’analisi di mediatori e proteine rilasciate dai condrociti in risposta al trattamento con i CEMP. Da questi esperimenti ci si aspetta che i CEMP siano in grado di diminuire il rilascio di mediatori pro-infiammatori.

Nella terza fase del progetto verranno analizzati gli effetti del trattamento con i CEMP, attraverso citofluorimetria a flusso, sull’autofagia, che ha il compito di eliminare le componenti cellulari danneggiate, la cui deregolazione è strettamente legata alla patogenesi delle malattie articolari. Pertanto, il risultato atteso dovrebbe evidenziare che i CEMP siano in grado di ripristinare i livelli autofagici fisiologici.

Impatto previsto

I risultati del progetto avranno un forte impatto su diversi aspetti sanitari e socio-economici riguardanti:

  • Le applicazioni cliniche innovative specifiche di dispositivi medici personalizzati in base alle esigenze del singolo paziente
  • L’aumento della qualità delle cure mediante tecnologie più efficaci, con riduzione delle complicanze e degli effetti collaterali dovuti ai farmaci
  • Le tecnologie innovative e nuovi strumenti per un utilizzo clinicamente efficace ed economicamente sostenibile da parte dei sistemi sanitari e assistenziali
  • Lo sviluppo e la validazione di dispositivi medicali in grado di fornire opportunità di crescita industriale, per rendere l’Italia indipendente dalle importazioni di prodotti tecnologici strategici.

Inoltre, il presente progetto permetterà di incrementare l’interazione tra università ed enti privati, in particolare aziende. In ambito scientifico, i risultati del progetto potrebbero essere alla base di pubblicazioni e partecipazioni a convegni sia nazionali ed internazionali al fine di divulgare gli esiti dello studio con evidente vantaggio per tutta la comunità scientifica, ed avere un elevato potere traslazionale ampliando le conoscenze nel campo della stimolazione biofisica e dei suoi meccanismi d’azione.

Impresa ospitante

Igea S.p.A. - Carpi (MO)

Impresa produttrice di dispositivi biomedicali

Durata: 6 mesi

Ambito di Ricerca e Innovazione PNR

Il progetto è coerente con l'Ambito di Ricerca e Innovazione - "5.1 Salute" del PNR 2021-2027

Parole chiave

  • Campi elettromagnetici pulsati
  • Patologie articolari croniche degenerative
  • Adenosina
  • Apoptosi
  • Autofagia