Ruolo dei metalli nelle malattie del sistema muscoloscheletrico: esposizione ed effetto nei pazienti osteoporotici

Introduzione. L'osteoporosi è la malattia più comune dell'apparato muscoloscheletrico, caratterizzata da una riduzione della densità minerale ossea (BMD) con conseguente aumento della fragilità ossea e del rischio di frattura. Spesso è accompagnata da una riduzione anche della massa e della forza muscolare. Conoscere i fattori di rischio è fondamentale per sviluppare strategie efficaci di prevenzione e gestione della malattia. Tra questi, l’esposizione ai metalli sembra influenzare sia la qualità del tessuto osseo che muscolare, giocando un ruolo ancora poco chiaro nella fisiopatologia delle malattie muscoloscheletriche. Obiettivo. Questo studio si propone di valutare i livelli dei metalli nelle matrici biologiche di individui affetti da osteoporosi, con l’obiettivo di individuare eventuali associazioni tra l’esposizione a questi contaminanti e i marker indicativi della malattia. Nel dettaglio l’attività di ricerca si è articolata nelle seguenti fasi: i) determinazione dei livelli di metalli nel plasma e valutazione dell’alterazione di un pattern di espressione di geni disintossicanti; ii) analisi dei livelli dei metalli nei campioni di ossa e muscoli e associazione con la degenerazione di questi tessuti; iii) studio degli effetti dell’esposizione ai metalli sul sistema nervoso. Materiali e metodi. La concentrazione di metalli è stata determinata mediante spettrometria di massa al plasma accoppiato induttivamente (ICP-MS) su campioni di plasma (n = 63), tessuto osseo (n = 49) e tessuto muscolare (n = 40). I soggetti arruolati sono stati classificati nei gruppi di osteoporotici, osteopenici e soggetti sani, in base alla misura della BMD. L’espressione genica di NAD(P)H quinone dehydrogenase 1 (NQO1), catalasi (CAT), e metallothionein 1E (MT1E) è stata valutata mediante reazione a catena della polimerasi (PCR). Come parametro della qualità del tessuto muscolare, è stato misurato il diametro delle fibre muscolari tramite analisi istomorfometrica. Risultati. I livelli di rame (Cu), mercurio (Hg), molibdeno (Mo) e piombo (Pb) sono risultati significativamente più alti nel plasma dei soggetti affetti da osteoporosi rispetto ai soggetti sani. L'analisi dei livelli di espressione dei geni disintossicanti ha mostrato una diminuzione significativa di CAT e MT1E nel gruppo osteoporotico. Inoltre, il Cu era correlato positivamente con i livelli di espressione di CAT e MT1E nel gruppo di controllo, e con i livelli di MT1E nel gruppo osteoporotico. Nel tessuto osseo degli individui osteoporotici e osteopenici sono stati rilevati livelli significativamente più elevati di alluminio (Al), cadmio (Cd) e Pb rispetto ai soggetti sani. I livelli di cobalto (Co), Cd e Pb sono stati osservati significamenti più alti nel tessuto muscolare dei soggetti osteoporotici e osteopenici rispetto al gruppo di controllo. Un’associazione negativa con la BMD è stata osservata tra i livelli di Al, Cd e Pb nell'osso e i livelli di Cd e Co nel muscolo. Inoltre, è stata osservata una correlazione negativa tra i livelli di Co, Cd, cromo (Cr) e Hg e il diametro delle fibre muscolari. Conclusioni. L’aumento dei livelli dei metalli può influenzare negativamente la qualità del tessuto osseo e muscolare, contribuendo all'insorgenza e alla progressione di malattie muscoloscheletriche. Le alterazioni nel modello di espressione dei geni disintossicanti sembrano avere un ruolo in questo contesto, aumentando la suscettibilità alla malattia e suggerendo un nuovo aspetto da indagare per approfondire il ruolo dei contaminanti nella patogenesi dell’osteoporosi. Inoltre, lo squilibrio di elementi potrebbe incrementare il rischio di sviluppare diverse malattie, inclusi disturbi neurodegenerativi. Pertanto, è importante monitorare l'esposizione ai metalli e valutare il loro impatto sullo sviluppo delle malattie, al fine di migliorare la gestione e la prevenzione degli effetti sulla qualità delle ossa e dei muscoli.