La radioterapia è uno dei trattamenti contro il cancro più comuni, poiché prolunga efficacemente i tempi di sopravvivenza e aumenta i tassi di guarigione dei pazienti affetti da cancro. Tuttavia, il danno osseo indotto dalla radioterapia – tra cui la riduzione della massa ossea, l’aumento della fragilità ossea e un rischio più elevato di fratture e osteonecrosi – rimane un problema comune che attualmente non dispone di contromisure efficaci.
Le radiazioni provocano questo danno sopprimendo la crescita, la sopravvivenza e la maturazione delle cellule che formano l’osso chiamate osteoblasti, inibendo così la formazione ossea. Un potenziale rimedio potrebbe essere l’esposizione a campi elettromagnetici non invasivi (EMF), noti per stimolare la crescita e la differenziazione degli osteoblasti, e che potrebbero mitigare gli effetti dell’irradiazione. Ora un gruppo di ricerca in Cina ha identificato la forma d’onda EMF ottimale per massimizzare l’efficacia di tale trattamento, riportando i risultati Anticipi Scienza.
Da Jing, da Quarta Università Medica Militaree colleghi hanno prima sottoposto le cellule ossee alla stimolazione di campi elettromagnetici utilizzando varie forme d'onda, tra cui campi elettromagnetici sinusoidali, campi elettromagnetici a impulso singolo e campi elettromagnetici a scoppio pulsato (PEMF). Per valutare la risposta delle cellule, hanno monitorato in tempo reale lo ione calcio intracellulare (Ca2+) segnalazione, una delle prime risposte cellulari agli stimoli esterni.
Il team ha scoperto che il PEMF induce Ca intracellulare più robusto2+ segnalazione negli osteoblasti irradiati rispetto alle altre forme d'onda, caratterizzate da Ca unico2+ oscillazioni con Ca multipli2+ picchi. Ulteriori analisi hanno mostrato che una forma d’onda PEMF precedentemente non identificata con un’intensità del campo magnetico di 2 mT e una frequenza di 15 Hz ha suscitato la risposta più forte negli osteoblasti. Al contrario, questa forma d’onda PEMF non ha avuto alcun effetto su altri tipi di cellule ossee irradiate (osteoclasti e osteociti).
Successivamente, i ricercatori hanno studiato se i PEMF erogati utilizzando questi parametri ottimali potessero mitigare la perdita ossea indotta dalle radiazioni in vivo. Negli studi sui ratti, hanno esposto un arto posteriore a due dosi di radiazioni focali da 8 Gy (a un giorno di distanza) e hanno utilizzato la micro-CT per valutare la struttura ossea 45 giorni dopo. Gli arti irradiati hanno mostrato una significativa perdita ossea trabecolare, inclusa una diminuzione di circa il 50% nella frazione volumetrica ossea e nella densità minerale ossea rispetto al lato non irradiato.
Un secondo gruppo di ratti ha ricevuto PEMF giornaliero su tutto il corpo (2 ore al giorno) per i 45 giorni successivi all'irradiazione. Questo trattamento ha ripristinato la massa ossea e le proprietà meccaniche degli arti posteriori irradiati al livello degli arti non irradiati, salvando gli osteoblasti. Il team osserva che il PEMF non ha avuto alcun effetto sul peso corporeo degli animali o sull’assunzione di cibo.
Avendo dimostrato che l’esposizione ai PEMF potrebbe mitigare la perdita ossea indotta dalle radiazioni, è anche essenziale che i PEMF non abbiano un impatto negativo sul trattamento del tumore. Con questo in mente, i ricercatori hanno confrontato la sensibilità degli osteoblasti e di varie cellule tumorali (cancro al seno, cancro al colon, melanoma maligno e cellule dell'osteosarcoma) al PEMF.
L'irradiazione ha ridotto la vitalità cellulare e ha promosso l'apoptosi in tutti i tipi di cellule. Fondamentalmente, sebbene il PEMF abbia migliorato la vitalità degli osteoblasti e abbia inibito l’apoptosi degli osteoblasti, non ha avuto alcun effetto sulla vitalità o sull’apoptosi in nessuna delle cellule tumorali in nessun momento.
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I ricercatori attribuiscono questa selettività alla presenza di ciglia primarie – organelli sensoriali che rilevano e traducono segnali meccanici extracellulari – che agiscono come sensori PEMF. Queste ciglia primarie sono molto abbondanti negli osteoblasti, ma assenti nella maggior parte delle cellule tumorali. In un esperimento in cui è stata bloccata la generazione di ciglia primarie negli osteoblasti irradiati, l’aumento mediato dal PEMF nella sopravvivenza e nella differenziazione degli osteoblasti è quasi completamente scomparso.
“Considerando che, tra tutti i tipi di cellule ossee, gli osteoblasti sono particolarmente sensibili alle radiazioni, questo regime PEMF, che induce l’attivazione specifica degli osteoblasti, sembra essere un approccio promettente e altamente efficace contro il danno osseo indotto dalle radiazioni”, concludono i ricercatori.
