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Le protesi mammarie influenzano il sistema immunitario

Immagine: un team guidato da ricercatori del MIT ha analizzato sistematicamente come la variazione della topografia superficiale trovata sulle protesi mammarie in silicone influenzi lo sviluppo di complicazioni di salute come cicatrici, infiammazioni e un raro tipo di linfoma. Attestazione: Felice Frankel

Ogni anno, circa 400.000 persone ricevono protesi mammarie al silicone negli Stati Uniti. Secondo i dati della Food and Drug Administration statunitense, la maggior parte di questi impianti deve essere sostituita entro 10 anni a causa dell’accumulo di tessuto cicatriziale e di altre complicazioni.

Un team guidato da ricercatori del MIT ha ora analizzato sistematicamente come la diversa architettura della superficie trovata in questi impianti influenzi lo sviluppo di effetti avversi, che in rari casi possono includere un tipo insolito di linfoma.

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“La topografia superficiale di un impianto può influenzare drasticamente il modo in cui la risposta immunitaria lo percepisce e questo ha importanti ramificazioni per il design degli impianti”, afferma Omid Veiseh, un ex postdoc del MIT. “Ci auguriamo che questo documento fornisca una base per i chirurghi plastici per valutare e comprendere meglio come la scelta dell’impianto può influenzare l’esperienza del paziente”. “I risultati potrebbero anche aiutare gli scienziati a progettare impianti più biocompatibili in futuro”, affermano i ricercatori. “Siamo lieti di essere stati in grado di proporre nuovi approcci alla scienza dei materiali per comprendere meglio i problemi di biocompatibilità nell’area delle protesi mammarie. Ci auguriamo inoltre che gli studi che abbiamo condotto siano ampiamente utili per comprendere come progettare impianti più sicuri ed efficaci di qualsiasi tipo”, afferma Robert Langer, Professore del David H. Koch Institute al MIT e autore senior dello studio.

Veiseh, che ora è assistente Professore alla Rice University e Joshua Doloff, un ex postdoc del MIT che ora è assistente Professore alla Johns Hopkins University, sono gli autori principali dell’articolo che appare oggi su Nature Biomedical ingineering. Il team di ricerca comprende anche scienziati della Rice University, Johns Hopkins, Establishment Labs e MD Anderson Cancer Center, tra le altre istituzioni.

Analisi della superficie delle protesi

Le protesi mammarie al silicone sono in uso dagli anni ’60 e le prime versioni avevano superfici lisce. Tuttavia, con questi impianti, i pazienti hanno spesso sperimentato una complicazione chiamata contrattura capsulare, in cui il tessuto cicatriziale si forma intorno all’impianto e lo comprime, creando dolore o disagio nonché deformazione visibile dell’impianto. Questi impianti potrebbero anche capovolgersi dopo l’impianto, richiedendo che vengano regolati o rimossi chirurgicamente.

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Alla fine degli anni ’80, alcune aziende hanno iniziato a realizzare impianti con superfici più ruvide, con la speranza di ridurre i tassi di contrattura capsulare e farli “aderire” meglio al tessuto e rimanere in posizione. Lo hanno fatto creando una superficie con picchi che si estendono fino a centinaia di micron sopra la superficie. Tuttavia, nel 2019, la FDA ha richiesto a un produttore di protesi mammarie di richiamare tutte le protesi mammarie altamente strutturate (circa 80 micron) commercializzate negli Stati Uniti a causa del rischio di linfoma anaplastico a grandi cellule associato alla protesi mammaria, un cancro del sistema immunitario.

Una nuova generazione di protesi mammarie che risale a un decennio, con un’architettura superficiale unica e brevettata che include non solo un leggero grado di rugosità superficiale, con una media di circa 4 micron, ma anche altre caratteristiche superficiali specifiche tra cui l’asimmetria e il numero, distribuzione e dimensione dei punti di contatto ottimizzati per le dimensioni cellulari, è stata progettata per prevenire tali complicazioni.

Nel 2015, Doloff, Veiseh e i ricercatori di Establishment Labs hanno collaborato per esplorare come questa superficie unica, così come altre comunemente usate, interagiscono con il tessuto circostante e il sistema immunitario. Hanno iniziato testando cinque impianti disponibili in commercio con diverse topografie, compreso il grado di rugosità. Due di questi impianti avevano la suddetta nuova architettura superficiale, uno con una rugosità di 4 micron e uno con una rugosità di 15 micron, prodotto da Establishment Labs.

In uno studio sui conigli, i ricercatori hanno scoperto che il tessuto esposto alle superfici più ruvide dell’impianto mostrava segni di maggiore attività dei macrofagi, cellule immunitarie che normalmente eliminano cellule e detriti estranei.

Tutti gli impianti hanno stimolato le cellule immunitarie chiamate cellule T, ma in modi diversi. Gli impianti con superfici più ruvide hanno stimolato risposte più pro-infiammatorie delle cellule T, mentre gli impianti con l’esclusiva topografia superficiale, inclusa una rugosità media di 4 micron, hanno stimolato le cellule T che sembrano inibire l’infiammazione dei tessuti.

Vedi anche:Le molecole di silicone delle protesi mammarie possono portare alla morte cellulare

I risultati dei ricercatori suggeriscono che gli impianti più ruvidi sfregano contro il tessuto circostante e causano più irritazione. Questo può offrire una spiegazione del motivo per cui gli impianti più ruvidi possono portare al linfoma: l’ipotesi è che parte della trama si muova e rimanga intrappolata nel tessuto vicino, dove provoca un’infiammazione cronica che può portare al cancro.

I ricercatori hanno anche testato versioni miniaturizzate di questi impianti nei topi. Hanno prodotto questi impianti utilizzando le stesse tecniche utilizzate per fabbricare le versioni di dimensioni umane e hanno dimostrato che gli impianti più strutturati provocavano più attività dei macrofagi, più formazione di tessuto cicatriziale e livelli più elevati di cellule T infiammatorie. I ricercatori hanno anche eseguito il sequenziamento dell’RNA unicellulare delle cellule immunitarie di questi tessuti per confermare che le cellule esprimessero geni pro-infiammatori.

“Mentre gli impianti di superficie completamente lisci avevano anche livelli più elevati di risposta dei macrofagi e fibrosi, nei topi era molto chiaro che le singole cellule erano più stressate ed esprimevano più di un fenotipo pro-infiammatorio in risposta alla più alta rugosità superficiale della protesi”, afferma Doloff.

D’altra parte, gli impianti con l’architettura superficiale unica, compreso un grado ottimizzato o “sweet spot” di rugosità superficiale, in media di circa 4 micron, e altre caratteristiche specifiche, sembravano ridurre significativamente la quantità di cicatrici e infiammazioni, rispetto agli impianti con maggiore rugosità o una superficie completamente liscia.

“Riteniamo che ciò sia dovuto a tale architettura superficiale esistente sulla scala delle singole cellule del corpo, che consente alle cellule di percepirle in modo diverso”, afferma Doloff.

Verso impianti più sicuri

Dopo aver eseguito i loro studi sugli animali, i ricercatori hanno analizzato campioni da una grande banca di campioni di tessuto canceroso presso MD Anderson per studiare come i pazienti umani rispondono a diversi tipi di protesi mammarie al silicone.

In quei campioni, i ricercatori hanno trovato prove degli stessi tipi di risposte immunitarie che avevano visto negli studi sugli animali. Tra le loro scoperte, hanno osservato che i campioni di tessuto che hanno ospitato per molti anni impianti altamente strutturati hanno mostrato segni di una risposta immunitaria cronica a lungo termine. Hanno anche scoperto che il tessuto cicatriziale era più spesso nei pazienti che avevano impianti più strutturati.

“Fare confronti trasversali su topi, conigli e poi su campioni di tessuto umano fornisce davvero un corpo di prove molto più solido e sostanziale su come questi si confrontano tra loro”, afferma Veiseh.

Gli autori sperano che i loro set di dati aiutino altri ricercatori a ottimizzare la progettazione di protesi mammarie al silicone e altri tipi di protesi al silicone mediche per una maggiore sicurezza.

“L’importanza del design basato sulla scienza in grado di fornire ai pazienti protesi mammarie più sicure è stata confermata in questo studio”, afferma Roberto de Mezerville, autore dell’articolo e capo della ricerca e sviluppo presso Establishment Labs. “Dimostrando per la prima volta che un’architettura di superficie ottimale consente la minima infiammazione e risposta da corpo estraneo, questo lavoro rappresenta un contributo significativo all’intera industria dei dispositivi medici”.

Fonte:Nature

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