Development of a Murine Model for the Exploration of the Biological Effects of External Volume Expansion. Sviluppo di un modello murino per l'esplorazione degli effetti biologici dell'espansione volumetrica esterna

Introduzione: Espansione Volumetrica Esterna (EVE) si riferisce ad una classe di dispositivi che distendono ed espandono compartimenti tissutali in modo non invasivo attraverso l'applicazione dall'esterno di suzione. E' stato suggerito che EVE aumenti il volume dei compartimenti tissutali cui viene applicata e che stimoli un arricchimento della rete vascolare, portando a tessuti meno rigidi e meglio vascolarizzati. Viene proposta a pazienti come metodo per preparare un sito ricevente, soprattutto il seno, in vista di una procedura di innesto di tessuto adiposo con la tecnica del lipofilling, sulla base della teoria che l'innesto sopravvivrà e manterrà il suo volume meglio se il sito ricevente è più vascolarizzato e vi è sottoposto a meno compressione. Tuttavia, il metodo è impegnativo per le pazienti e proposto in assenza di validazione sperimentale delle ipotesi. Scopi: sulla scorta delle precedenti esperienze del nostro gruppo nel realizzare modelli sperimentali animali per dispositivi clinici nel campo della guarigione delle ferite, e in particolare di dispositivi per l'applicazione di forze meccaniche a tessuti molli in vivo, ci siamo proposti di realizzare un modello animale per EVE in cui testare la validità dell'ipotesi che possa offrire benefici all'innesto di tessuto adiposo ed esplorarne i meccanismi e il potenziale. Metodi: abbiamo realizzato un dispositivo per EVE miniaturizzato da applicare al dorso di topi. Abbiamo quindi disegnato una serie di studi con ipotesi e obiettivi incrementali. Abbiamo testato la capacità di EVE di stimolare angiogenesi e proliferazione cellulare applicandola in modo continuo per 28 giorni. Abbiamo analizzato i suoi effetti sui tessuti in termini di stiramento meccanico, ipossia, ischemia, edema, infiammazione, proliferazione cellulare e angiogenesi dopo una singola stimolazione da due ore. Abbiamo elaborato una teorizzazione matematica per gli effetti di EVE sui tessuti in relazione all'innesto di tessuto adiposo. Abbiamo testato se abbia un effetto positivo sull'innesto e se i suoi effetti positivi siano mantenuti nel caso di sito ricevente che abbia sostenuto danno da radiazioni. Abbiamo testato se EVE può timolare l'adipogenesi e che ruolo possano avere in questo i fenomeni infiammatori. Risultati: nella nostra serie di studi, è stato realizzato con successo un modello miniaturizzato con cui testare EVE. Abbiamo confermato sperimentalmente le ipotesi che induca proliferazione cellulare, angiogenesi e espansione dei compartimenti tessutali sulla base delle quali viene proposta come metodo preparatorio all'innesto di tessuto adiposo. Lo stiramento dei tessuti, l'induzione di ipossia e ischemia, edema e infiammazione sono tutti fattori che intervengono e possono contribuire a questi effetti. I nostri risultati suggeriscono che la pre-stimolazione con EVE possa essere efficace nell'ottenere un superiore mantenimento di massa degli innesti di tessuto adiposo, e che gli effetti positivi siano mantenuti anche in tessuti che abbiano subito danno da radiazione. Abbiamo inoltre dimostrato che EVE ha il potenziale di stimolare direttamente fenomeni adipogenici, e raccolto evidenze in favore di un ruolo primario dei macrofagi per questo effetto. Discussione: I nostri risultati offrono supporto sperimentale all'uso di EVE nella fase preparatoria agli innesti di tessuto adiposo, e possono contribuire a rendere l'innesto di tessuto adiposo una procedura più efficiente e prevedibile con maggiori garanzie per i pazienti. Abbiamo raccolto osservazioni che aiutano a comprendere come EVE funzioni e cosa implichi per i tessuti, il che è la base per ottimizzarla, renderla una tecnica più sicura, e aumentare la compliance dei pazienti. Ad esempio, i pattern di stimolazione possono essere migliorati, la durata del trattamento può essere ridotta, e pratiche come quella di riapplicare EVE subito dopo l'innesto di tessuto adiposo dovrebbero essere abbandonate in quanto dannose. La nostra inaspettata osservazione di effetti adipogenici diretti prospetta interessanti alternative, come quella di riapplicare EVE quando un innesto di tessuto adiposo è al picco della sua fase di rimodellamento. E collegare questo effetto con altre condizioni in cui adipogenesi è desiderata, ad esempio in ingegneria tissutale, o patologica, come nel linfedema, può ulteriormente espandere le potenzialità del nostro modello animale ad applicazioni in campi più vasti.