Se hai mai avuto un infortunio al tendine, sai quanto può essere debilitante e quanto tempo ci vuole per guarire. Infatti, anche se alla fine potresti essere tornato alla tua solita attività fisica, il sito della lesione è probabilmente ancora debole. “Una volta che un tendine è ferito, non si riprende quasi mai completamente”, afferma Nelly Andarawis-Puri, Ingegneria meccanica e aerospaziale. “Probabilmente sei più incline a ferirti per sempre. I tendini sono tessuti molto molli che trasmettono regolarmente forze molto grandi per permetterci di ottenere un movimento di base. Si inseriscono nell’osso rigido, che è un’enorme discrepanza di proprietà. Quell’interfaccia è molto complessa.”

Andarawis-Puri studia le lesioni tendinee nel tentativo di capire come si sviluppa l’usura nel tendine e come guarire con successo il danno. “È un problema molto reale. Il trenta percento di tutte le persone avrà un infortunio al tendine e il rischio è più alto nelle donne”, dice.

I tendini sono soggetti a lesioni causate da un uso eccessivo. Atleti, operai, personale militare e altri che si impegnano in movimenti ripetitivi sono a maggior rischio di subire un tendine strappato o rotto. “Qualsiasi tentativo biologico che il tuo tendine mostra per cercare di riparare questo danno indotto è di gran lunga superato dalla tua capacità di accumulare ulteriori danni”, spiega Andarawis-Puri. “Mentre ferisci il tuo tendine, accumulerai sempre più lesioni prima che accada qualsiasi tipo di riparazione, che è il modo in cui alla fine finisci con una rottura.”

Terapia fisica

Con il finanziamento del National Institutes of Health, Andarawis-Puri e il suo laboratorio stanno portando avanti una serie di progetti che indagano i meccanismi alla base del danno e della guarigione dei tendini. In una linea di ricerca, stanno usando modelli animali per capire il ruolo svolto nella guarigione dal carico, che è rappresentativo della terapia fisica (PT). Il PT è prescritto spesso come trattamento clinico per le lesioni del tendine, ma a volte può aiutare nella guarigione mentre altre volte può sottoporre il tendine nocivo ad un rischio aumentato di ulteriore lesione. Recentemente Andarawis-Puri ei suoi colleghi hanno fatto una scoperta importante: la tempistica dell’inizio dell’esercizio fisico è fondamentale per stabilire se l’infortunio guarisce o peggiora. “Se inizi l’esercizio un giorno dopo l’inizio dell’infortunio, lo esacerberai ulteriormente”, dice. “Si ottiene ulteriore degenerazione. Ma se inizi l’esercizio due settimane dopo l’infortunio, ottieni la riparazione del danno.”

I tendini sono una fascia di materiale fibroso costituita principalmente da collagene, che forma una matrice extracellulare gerarchica (ECM) che fornisce supporto strutturale e biochimico alle cellule. Quando i tendini sono feriti, la loro struttura cambia. Invece di linee rette, il loro collagene diventa attorcigliato. “Abbiamo scoperto che si finisce con molto più di questi nodi se si inizia ad allenarsi un giorno dopo l’infortunio”, dice Andarawis-Puri. “Ci sono molti altri cambiamenti nel tessuto pure. Ci sono alcune proteine indicative di tendinopatia – lo stato di malattia che deriva dall’accumulo di danni sub-rottura-che sono aumentati, anche. D’altra parte, molte delle proteine sono modulati di nuovo a livelli ingenui quando si inizia l’esercizio due settimane più tardi. Questo ci dice che qualcosa su come l’ECM regola le cellule che vivono al suo interno differisce un giorno dopo l’infortunio rispetto a due settimane dopo.”

” Mentre ferisci il tuo tendine, accumulerai sempre più lesioni prima che accada qualsiasi tipo di riparazione, che è il modo in cui alla fine finisci con una rottura.”

Perché i risultati buoni o cattivi sono legati alla tempistica dell’inizio dell’esercizio è ancora sconosciuto, ma Andarawis-Puri sa che l’esercizio iniziato due settimane dopo l’infortunio diminuisce la morte cellulare nell’ECM e aumenta la popolazione di miofibroblasti, un tipo di cellula noto per aiutare con la guarigione delle ferite. “I miofibroblasti possono applicare tensione all’ECM e che contrae una ferita e la fa chiudere”, dice. “Abbiamo dimostrato che c’è un aumento dei miofibroblasti in questo contesto completamente diverso—quando si ha il rimodellamento del tendine dall’esercizio. Questo spiega potenzialmente cosa succede ai nostri nodi. È possibile che i miofibroblasti li raddrizzino fisicamente.”

Guarigione senza cicatrici

In un’altra linea di ricerca, il laboratorio Andarawis-Puri sta studiando come promuovere la guarigione senza cicatrici dei tendini. ” Per un tessuto che svolge un ruolo così importante nella meccanica di governo del corpo, le cicatrici sono una cosa orribile”, dice Andarawis-Puri. “Una volta sfregiato, il tessuto tendineo non ha le proprietà meccaniche che aveva una volta. Non può sopportare gli stessi tipi di carichi. La mancata corrispondenza delle proprietà tra tendini e ossa diventa davvero un problema perché il tendine non ha più la struttura nativa. E ‘ molto incline a ri-rottura.”

Utilizzando un ceppo di modello di topo inbred che presenta naturalmente capacità rigenerative noto come il mouse Murphy Roths Large (MRL), i ricercatori stanno cercando di capire e promuovere la guarigione senza cicatrici nei tendini rotti. I modelli di topi MRL sono un mistero. Gli scienziati non sanno perché questi modelli di topi da adulti sono in grado di rigenerare alcuni tessuti che altri ceppi di modelli di topi non possono. Un’ipotesi è che la capacità di guarigione sia legata all’ambiente sistemico, cioè l’intero corpo svolge un ruolo nel processo. Andarawis-Puri e i suoi collaboratori hanno una contro ipotesi. Ipotizzano che ogni singolo tessuto con capacità rigenerative all’interno del modello murino—incluso il tessuto tendineo—abbia la capacità di rigenerarsi indipendentemente dall’ambiente sistemico. Per indagare su questo, hanno avviato una serie di progetti. In uno, hanno tendini MRL coltivati in laboratorio per vedere come i tendini riempivano le sezioni mancanti. ” Hanno riempito il collagene in modo diverso rispetto ai tendini di un normale ceppo di topo guaritore”, dice Andarawis-Puri. “Hanno riempito in modo più completo e più allineati al di fuori di qualsiasi ambiente sistemico. Questo ci dice che c’è un modello nel tessuto che dice a queste cellule come stabilire la loro ECM e come guarire in questo modo più allineato. Più allineati significa che non c’è cicatrice.”

Indagando più modi di riparazione

In un altro progetto, Andarawis-Puri ei suoi colleghi stanno scambiando tendini feriti tra guaritore regolare e modelli di topi MRL per vedere come i tendini guariscono quando sono nei diversi ambienti sistemici. In un altro ancora, stanno seminando cellule dai tendini dei normali modelli di topi guaritori su tendini decellularizzati dai modelli di topi MRL per vedere se la matrice tendinea del tendine MRL può riprogrammare le cellule del guaritore normale e spingerle a stabilire la matrice in modo rigenerativo. Se è così, questo potrebbe essere un passo chiave per far progredire gli approcci di ingegneria tissutale per gli esseri umani.

” La domanda è, quando si verificano lesioni tendinee, possiamo promuovere una sorta di riparazione efficace?”Andarawis-Puri dice. “Questo potrebbe essere in combinazione con la chirurgia per migliorare i risultati dei pazienti, o potrebbe essere invece di un intervento chirurgico. Sarebbe bello se potessimo semplicemente iniettare qualcosa-per esempio, un cocktail di fattori di crescita—che in realtà direbbe alle tue cellule come stabilire una buona matrice per produrre una guarigione senza cicatrici.”