47 Ai confini del biotech diana quando vengono osserva- te in modo corretto indicazioni, posologie e procedura [13]. L’industria colse questi segnali della clinica e della ricerca e le nuove applicazioni dell’AI seguirono sostanzialmente due strade: da una parte vennero introdotte in commercio nume- rose nuove formulazioni di AI di vari pesi molecolari e deriva- zione; dall’altra, grazie a proces- si di esterificazione, si ottenne- ro derivati semisintetici dell’aci- do ialuronico, come i biomate- riali prodotti in svariate forme fisiche – membrane trasparenti, fibre, non tessuti, microgranuli, gel – per produrre dispositivi medici impiegabili in diversi settori della medicina. Per quanto riguarda il primo filone, va subito precisato che, fino alla fine degli anni Novanta, tutti gli studi furono condotti con AI a basso peso molecolare (500-730 kDa) e di estrazione animale (dalle creste del gallo); i prodotti successiva- mente introdotti in commercio avevano peso molecolare mag- giore, fino a 6000 kDa (Hylan), e in seguito fino a oltre 7000 kDa (NASHA), di origine non più animale, ma da fermenta- zione batterica (streptococco equino) Ovviamente ci si domandò se le azioni biologiche dell’AI docu- mentate fino ad allora fossero influenzate dal peso molecolare (PM) e se potessero essere con- siderate valide anche per i pesi molecolari maggiori. Si chiarì che l’assorbimento da parte della membrana cellulare, e quindi le attività biologiche intracellulari dell’AI, sono inversamente proporzionali al peso molecolare, mentre l’azio- ne sui nocicettori non sembra essere influenzata da questo fat- tore [14]. Quindi gli AI di basso peso molecolare hanno una permanenza in articolazione di durata minore, ma un’azione biologica riconosciuta; gli AI di alto peso molecolare hanno una permanenza maggiore in artico- lazione, ma un’azione biologica ancora da precisare. Le conseguenze cliniche di que- sto importante aspetto possono così essere riassunte: l’AI di peso molecolare basso-medio trova indicazione nelle forme di artrosi di grado iniziale, con l’o- biettivo principale di stimolare il ripristino del metabolismo della cartilagine e contempora- neamente di effettuare un’azio- fiammatoria sulla membrana sinoviale artrosica; a tale livello fu possibile rilevare, dopo un ciclo di infiltrazioni con AI a basso peso molecolare a distan- za di sei mesi, una netta ridu- zione degli infiltrati cellulari, espressione di una riduzione dei processi flogistici sovrappo- nibile a quella ottenuta nei pazienti trattati con steroidi [8,9]. In breve comparvero numerosi lavori sull’azione dell’AI sui mediatori dell’infiammazione, sulle cellule immunitarie, sulla matrice extracellulare e sui con- drociti; alcuni studi furono verificati artroscopicamente, a conferma delle proprietà non solo lubrificanti e sintomatiche, ma anche riparative [10]. Le azioni biologiche dell’AI che in modo sempre più evidente venivano dimostrate da diversi studi portarono all’identifica- zione dei recettori cellulari attraverso i quali l’AI modula direttamente le funzioni cellula- ri; in pratica da questi lavori emerse chiaramente che l’AI non andava considerato sempli- cemente un lubrificante riempi- tivo, ma una molecola comples- sa al centro di molteplici attivi- tà metaboliche molto importan- ti per la salute non solo della cartilagine, ma dell’ambiente articolare [11]. Le applicazioni cliniche che ne derivarono furo- no quindi, oltre a quella di sup- plemento viscoso, quella di riparatore tissutale, di antiossi- dante e di condroprotettore [12]. La diffusione dell’uso in altre sedi Per numerosi anni i principali studi clinici vennero effettuati sul ginocchio, che rappresenta l’articolazione più frequente- mente interessata dall’artrosi, ma già dalla fine degli anni Ottanta comparvero i primi lavori su altre articolazioni come la spalla, la trapezio- metacarpale e più tardi l’anca, sotto guida ecografica, sempre con risultati molto favorevoli, riconfermati dalla pratica quoti- rate alla base dei fenomeni degradativi cartilaginei e quindi delle conseguenze biochimiche, metaboliche, strutturali e clini- che [2,3]. Oggi noi sappiamo che il LS rappresenta un “termometro” della salute dell’ambiente arti- colare e che qualunque artropa- tia (traumatica, degenerativa, metabolica o flogistica) deter- mina una modifica delle carat- teristiche chimico-fisiche del LS in termini di colore, aspetto, viscosità, peso specifico, pH, concentrazione di glucosio, acido urico, proteine, sali mine- rali e AI. Queste modifiche sono in gran parte dovute alla presenza di enzimi proflogistici e degradativi, responsabili della degradazione dell’AI; già duran- te l’esecuzione di una artrocen- tesi possiamo notare la traspa- renza e il colore del LS, ma una conta dei GB/ml ci può dare ulteriori e importanti informa- zioni (Tab. 1). Le alterazioni quali-quantitative dell’AI in realtà non sono solo una conseguenza della libera- zione di enzimi ad attività ialu- ronidasica, ma anche del difetto della sintesi sinoviocitaria e della diluizione secondaria all’essudato flogistico. Le applicazioni cliniche Queste considerazioni portaro- no Balazs all’idea di utilizzare AI esogeno per via infiltrativa nelle articolazioni sofferenti per ripristinare la funzione del LS [4]. A cavallo degli anni Ottanta e Novanta iniziarono i primi lavori sull’uso intra-articolare dell’AI nelle artropatie degene- rative, confrontato con cortico- steroidi o con placebo; presto fu evidente che la durata dei risul- tati clinici superava il tempo di dimezzamento dell’AI esogeno intra-articolare (circa 24 ore): pertanto il solo ripristino delle proprietà reologiche non poteva spiegare gli effetti a lungo ter- mine [5-7]. Gli studi artroscopici di Frizziero dimostrarono, oltre all’azione riparativa sulla carti- lagine, anche un’azione antin- successivamente si scoprì che il filtrato dei vasi sinoviali, prima di essere immesso nel cavo arti- colare, viene arricchito dall’AI sintetizzato dai sinoviociti B, assumendo così le peculiari caratteristiche lubrificanti e nutrienti tipiche del LS da cui totalmente dipende la vitalità della cartilagine; va aggiunto, inoltre, che il LS viene privato dei fattori della coagulazione che nell’ambiente articolare altererebbero la viscoelasticità del LS stesso. Oggi sappiamo che la cartilagi- ne articolare, in quanto non vascolarizzata, assume i nutrienti necessari per il com- plesso metabolismo dei condro- citi dal liquido sinoviale; duran- te la fase di scarico la cartilagine si espande assorbendo il LS e i nutrienti in esso disciolti; durante la fase di carico la carti- lagine viene compressa e reim- mette nel cavo articolare il LS con cataboliti e detriti, realiz- zando in questo modo la cosid- detta spugna proteoglicana [1]. In sintesi nel LS, in cui trovia- mo 3-4 mg di AI per ml in con- dizioni fisiologiche, tale sostan- za è implicata nell’assorbimento degli stress meccanici, nella lubrificazione, nel bilancio idri- co, nell’attività di filtro e nutri- zione; a livello della cartilagine contribuisce al mantenimento dell’integrità della matrice e al controllo dei rapporti tra i con- drociti, all’azione ammortizzan- te i traumi sulle stesse cellule, partecipando alla resistenza ed elasticità di questo tessuto; nella membrana sinoviale l’aci- do ialuronico ha un’azione di filtro tra circolo sanguigno e LS, protegge i sinoviociti e i noci- cettori. La patologia Ancora fu osservato che, sin dalle prime fasi di numerose artropatie, l’AI viene attaccato dagli enzimi proflogistici pro- dotti, perdendo così la sua inte- grità strutturale e le sue caratte- ristiche funzionali, in particola- re le capacità lubrificanti e nutritive del LS. Queste altera- zioni ancora oggi sono conside- Introduzione e cenni storici Nel 1934 Carl Meyer del Dipartimento di Oftalmologia della Columbia University, identificò per la prima volta, nell’umor vitreo di un bovino, una sostanza contente acido uronico e dall’aspetto vitreo (“hyaloid”) che quindi chiamò “hyaluronic acid”; questo anno può quindi essere considerato la data di nascita dell’acido ialu- ronico (AI). Fu necessario arrivare al 1954 per chiarire che la struttura di questa sostanza è formata da un disaccaride (acido glucuronico + N-acetil-glucosamina); fu osservato inoltre che questi disaccaridi si legano tra loro in modo da formare catene molto lunghe che si raggomitolano su se stesse, formando lunghi complessi molecolari con eleva- to peso molecolare, notevole solubilità in acqua e capacità di formare soluzioni altamente viscose ed elastiche (azione di filtro molecolare). La biologia L’acido ialuronico è in grado di reagire contemporaneamente con l’acqua e con sostanze di natura lipidica, caratteristica tipica delle molecole “anfipati- che” che permette a questa sostanza di trattenere numerose molecole d’acqua e di riempire gli spazi compresi tra le fibre collagene. L’alta pressione osmotica di questi complessi molecolari risultò fondamentale per l’idratazione tissutale; in particolare, nella cartilagine si osservò che l’acido ialuronico, legandosi con i proteoglicani, forma aggregati di notevoli dimensioni, risultando fonda- mentale per la stabilità della cartilagine stessa. Fu notato ancora che le caratte- ristiche descritte, a livello arti- colare, erano alla base delle pro- prietà lubrificanti di questa sostanza, che apparve quindi possedere un ruolo fondamen- tale nell’articolazione. Infatti il liquido sinoviale (LS) era consi- derato fino ad allora esclusiva- mente un dializzato del plasma; Acido ialuronico. Terapia di forma o di sostanza? Risultati ed evoluzione E. Paresce, A. Murgo, O. De Lucia, L. Pisoni, E.Valcamonica, A. Ferrara, D. Comi Dipartimento e Cattedra di Reumatologia, Istituto Ortopedico G. Pini, Milano DOI 10.1007/s10261-009-0056-1 E. Paresce ABSTRACT Hyaluronic acid. Symptomatic or disease-modifying thera- py? Evidences and expectations Hyaluronic acid was identified about 70 years ago and has been used in the treatment of cartilage pathologies for 20 years. Laboratory studies show that hyaluronic acid, besides its lubricating or filling properties, has important metabolic actions essential for cartilage vitality. In recent years, thanks to bioengineering progresses, it became possible to obtain solid hyaluronic acid formulations useful for growth and differentiation of chondrocites and stem cells, thus creating new interesting therapeutic perspectives. Tabella 1. Variazioni della cellularità in corso di artropatie GB/ml (n) Non infiammatorio <2000 Lievemente flogistico 2000-5000 Francamente flogistico 5000-50.000 Settico o TBC >50.000