LE ALTRE CLASSI DI BMP

In uno studio del 2002 Dennis M et al. valutano l’efficacia dell’utilizzo delle RhBMP-7 associate all’utilizzo di allotrapianti ossei corticali (che verranno imbevuti di una sospensione della proteina ossea morfogenetica) in un modello di difetto osseo, in soggetti canini. Lo studio presenta soggetti che hanno subito una resezione bilaterale di un segmento di 4 cm della diafisi femorale, e successiva sostituzione con allotrapianto di osso corticale. In un arto, il trapianto allogenico è stato immerso in soluzione con RhBMP-7 per la durata di 1 ora prima dell’innesto; nell’arto controlaterale, l’allotrapiantio è stato imbevuto nella stessa soluzione senza RhBMP-7. L'analisi radiografica al primo follow up ad una settimana post operatorio, ha dimostrato la formazione di un callo periostale significativamente più grande nel gruppo trattato con RhBMP-7.

Le RhBMP-7 aumentano significativamente la porosità dell’ allotrapianto e aumentato il numero di osteoni vitali. Non sono state evidenziate forti differenze tra allotrapianti trattati e non trattati per ciò che concerne la resistenza alle forze di carico e le analisi biomeccaniche.

Questi risultati indicano che RhBMP-7 aumenta il rimodellamento dell’innesto allogenico senza effetti deleteri sulla resistenza meccanica nè in campo funzionale (Dennis M. Cullinane et al.; 2002).

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Fig. 30: risultato dell’ utilizzo di OP-1 su ulna di scimmia. L’immagine in alto a 2 settimane dall’innesto, la

centrale e l’ultima in basso a 20 settimane. (immage by Stryker Biotech. 2003 American Society for Surgery of the Hand).

In un altro studio del 2002 Gerstenfeld et al fa notare come le BMP 7 non siano le promotrici dell’intero processo di ossificazione encondrale, ma come invece i singoli condrociti promuovano l’osteogenesi tramite la sintesi autonoma di fattori morfogenetici, senza essere influenzati dalla presenza in loco delle BMP 7 (Gerstenfeld LC et al.; 2002).

78 In un studio del 2005 David J. Hak et al. valutano l’efficacia delle RhBMP-7 nel trattamento delle fratture in ambiente ischemico in ratti di 3 e 18 mesi, evidenziando che il livello di guarigione ossea si presenta migliore nei soggetti giovani rispetto a quelli adulti (David J. Hak et al.; 2005).

In uno studio del 2007 Hidetake Takigami et al. afferma che la capacità di formazione di tessuto osseo a livello del sito di innesto di RhBMP-7 è stimolata dall’ associazione della proteina morfogenetica umana ad un autotrapianto di osso spongioso come fonte di cellule osteogenetiche progenitrici del tessuto connettivo. Lo studio su di un modello canino con difetti ossei multipli a livello femorale, è adatto a valutare quantitativamente le strategie disponibili in campo medico per aumentare la capacità di guarigione ossea (Hidetake Takigami, et al.; 2007).

Nel 2007 Takeshi Makino et al. hanno dimostrato, su un modello murino, come l'applicazione immediata di BMP-7 al livello del sito di frattura può salvaguardare il processo di guarigione della frattura e prevenire lo sviluppo di pseudoartrosi atrofiche, in caso di gravi lesioni al periostio (Takeshi Makino et al.; 2005).

In uno studio del 2010 Chuanyong Lu et al. hanno dimostrato come le RhBMP-7 stimolano la guarigione delle fratture in ambiente ischemico. Lo studio, condotto su topi adulti di sesso maschile, prevedeva la creazione di una frattura instabile a livello della diafisi tibiale in ambiente ischemico, realizzato mediante la resezione dell’arteria femorale. Dopo la stabilizzazione chirurgica della frattura e l’innesto di matrice ossea, il sito di frattura viene trattato con 50 microgrammi di RhBMP-7. Ai 28 gg post operatori tutti i casi di studio presentavano guarigione radiografica de focolaio di frattura. Lo studio permette di appurare come le RhBMP-7 facilitino la guarigione delle fratture in ambiente ischemico senza però determinare un reclutamento nel sito di fratture delle cellule ossee mesenchimali e delle varie linee cellulari derivanti (Chuanyong Lu et al.; 2010).

In uno studio del 2009 Ziyad S. et al. valutano quelle che devono essere le caratteristiche fondamentali di un carrier per l’utilizzo delle RhBMP-2 e RhBMP-7 nei protocolli di rigenerazione ossea in ingegneria tissutale. I carrers, siano essi naturali o di origine sintetica, dovrebbero avere la capacità di indurre una adeguata risposta infiammatoria a

79 livello del sito di inoculo, essere biocompatibili e preferibilmente biodegradabili. Il carrier dovrebbe anche avere proprietà osteoconduttive, osteoinduttive e osteogenetiche.

La scelta delle varie case farmaceutiche può ricadere su: polimeri di origine naturale come il collagene, acido ialuronico, materiali soia/alga-derivati, e polihydroxyalkanoati, materiali inorganici come ceramiche/cementi come idrossiapatite , fosfato tricalcio e trisolfati nonché biovetri e metalli, polimeri sintetici biodegradabili come il acido poli lattico (PLA), policlicolico (PLG) e loro copolimeri, acido lattico-poli L (PLLA), acido lattico poli D , L glicolico (PLGA) e policaprolattone (PCL); composti che sono combinazioni di vari materiali appena elencati che sfruttano le proprietà di ogni classe, nonché altre biomolecole (Ziyad S. et al.; 2009).

In uno studio del 2010 Arno Wutzl et al. valutano la capacità di osteoblastogenesi derivante dall’uso in associazione di più classi di proteine morfogenetiche dell’osso: BMP-2, BMP-5, e BMP-6. Mentre la BMP-2 da sola, ma anche in combinazione con BMP-5, migliora significativamente l’ osteoclastogenesi, l’utilizzo di BMP-2, BMP-5 e BMP-6 in combinazione tra loro, non ha avuto effetti aggiuntivi. Tuttavia, l' uso combinato di BMP-2, BMP-5 e BMP-6 ha avuto un effetto additivo sulla mineralizzazione di matrice ossea ed ha indotto l’espressione di Osterix (un secondo fattore di trascrizione essenziale per la differenziazione della linea cellulare degli osteoblasti) (Toshihisa Komori, 2006)

Lo studio mostra che la combinazione di BMP-2, BMP-5 e BMP-6 stimola l’osteoblastogenesi ma non l’osteoclastogenesi. Pertanto, l'uso sinergico in ambito clinico di varie BMP potrebbe migliorare la rigenerazione ossea in maniera efficace (Arno Wutzl et al.; 2010). In uno studio del 2011 TJ Blokhuis et al. valutano l’effetto della somministrazione, a livello del sito di frattura, di RhBMP-7 in ratti con insufficiente secrezione di estrogeni. Lo studio permette di estrapolare i dati per i soggetti umani che presentano deficiente secrezione estrogenica con conseguente osteoporosi post menopausa. Una popolazione di 40 ratti è stata sottoposta ad ovariectomia e successivamente per tutta la durata dello studio ha seguito una dieta povera di calcio. Il controllo a 14 giorni dalla chirurgia e dal trattamento con RhBMP-7 mostra come il callo osseo sia di dimensioni maggiori nei soggetti trattati piuttosto che nel gruppo di controllo (con somministrazione di bifosfonati); mentre la resistenza alla flessione ed alle forze di carico è pressoché identica.

80 Lo studio evidenzia come le RhBMP-7 stimolino la guarigione ossea in fase iniziale in soggetti con carenze estrogeniche (TJ Blokhuis et al.; 2011).

In uno studio di Robert L. Hills et al del 2005 viene valutata la capacità di un'altra proteina della famiglia delle BMP, la BMP-9. Il suddetto studio è incentrato sul capire quelli che sono gli effetti della BMP-9 sul metabolismo in vitro della cartilagine bovina (immatura e matura), e confrontarli con quelli prodotti da altre due BMP precedentemente testate (BMP- 2 e 13 o CDMP-2 ).

Le BMP-9 generano una stimolazione 7-8 volte maggiore per sintesi dei proteoglicani alla concentrazione più elevata, e una stimolazione 6,4 volte maggiore per la sintesi del collagene ad una concentrazione di 50 ng/mL nella cartilagine immatura.

Stessa cosa vale per le BMP-2 che generano una sintesi di proteoglicani 7-8 volte maggiore alla concentrazione più elevata, e sono in grado di indurre la sintesi di collagene 6,4 volte maggiore, ma ad una concentrazione di 1000 ng/mL. I proteoglicani estrattati dalla cartilagine immatura tratta con BMP-9 esprimono una maggiore dimensione idrodinamica, forse a causa di un aumento della sostituzione di glucosaminoglicani od una diminuita proteolisi C-terminale.

Conformemente all’ultima ipotesi, il trattamento con le BMP-9 esita in una riduzione significativa del tasso di turn-over dei proteoglicani nei campioni di cartilagine immatura. Alla fine dello studio è interessante notare come tutte e tre le BMP non siano in grado di indurre una risposta anabolica misurabile sui campioni di cartilagine matura (Robert L. Hills et al.; 2005)

In una review del 2014 Imran H A Ali and Derek P Brazil, propongono quelli che sono gli attuali usi terapeutici in campo umano delle BMP per ciò che concerne sia la rigenerazione ossea, che la fibrosi tissutale. Viene posta anche molta attenzione nello studio a quelli che sono gli intermediari della trasmissione del messaggio delle BMP e tutti i loro antagonisti, il cui uso può avere scopi terapeutici per il trattamento di patologie fibrotiche che interessano rene, fegato, polmone, cuore ed occhio, con la prospettiva di rendere reversibile il processo di fibrosi progressiva a cui possono andare in contro tali organi in risposta a svariati stimoli (Imran H A Ali and Derek P Brazil; 2014).

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