Short bowel syndrome in età pediatrica: dall'eziopatogenesi al trattamento

La sindrome dell'intestino corto o Short Bowel Syndrome (SBS) in età pediatrica è una condizione di malassorbimento e dismotilità intestinali, conseguenza di rare malformazioni congenite o patologie acquisite, che comportino resezioni chirurgiche più o meno estese dell'intestino sino, nei casi più gravi, ad insufficienza intestinale. Allo stato attuale, la gestione dei pazienti affetti da SBS è multidisciplinare; varie le possibili strategie terapeutiche: la nutrizione parenterale totale, la chirurgia di "allungamento intestinale" e, nelle fasi più avanzate della patologia, il trapianto di intestino. L'obiettivo primario di tutti questi approcci è quello di promuovere l'assorbimento intestinale, tuttavia nessuno di essi è scevro da complicanze capaci di inficiare la qualità della vita dei pazienti. Sulla base delle precedenti considerazioni, questo Progetto di Ricerca si propone di identificare nuovi approcci per il management ed il trattamento della SBS. A tal fine, la ricerca si è sviluppata su due versanti: uno clinico e l’altro sperimentale. Come noto, la gestione della SBS necessita di un attento follow-up dei pazienti da parte di un'equipe multispecialistica che sia in grado di monitorare, nel breve e nel lungo termine, le possibili complicanze nonché la svezzabilità del paziente dal supporto parenterale. In tale senso, nella parte di ricerca clinica è stata studiata e valutata l'attendibilità della citrullina come marker sierico della funzionalità intestinale residua; l’obiettivo è di proporne un impiego routinario esattamente come avviene per la creatinina nell'insufficienza renale e per le transaminasi nell'insufficienza epatica. A tale scopo, all’interno del nostro campione di pazienti affetti da SBS e seguiti in follow-up, è stata individuata una sottopopolazione campionaria costituita da 10 pazienti inseriti in un programma di nutrizione parenterale ed enterale domiciliare, con età ≤ 5 anni e lunghezza intestinale residua (dopo chirurgia) ≤ 100 cm, che sono stati sottoposti a dosaggio della citrullinemia ad almeno 6 settimane di distanza dalla chirurgia. I valori della citrullinemia sierica sono risultati essere correlati in maniera statisticamente significativa (p < 0,01) sia con la lunghezza intestinale residua di tali pazienti, che con la durata della loro dipendenza dal supporto parenterale. In parallelo, la Ricerca Sperimentale ha rivolto l’attenzione verso una nuova disciplina medica: l’Ingegneria Tissutale. Quest’ultima è una scienza multidisciplinare che si propone di realizzare in laboratorio sostituti tissutali funzionalmente attivi attraverso l’impiego di scaffold, cellule e fattori di crescita. In particolare, in questa seconda parte del progetto di ricerca è stata investigata la possibilità di sviluppare uno scaffold bio-sintetico per applicazioni di ingegneria tissutale intestinale. Brevemente, sono stati realizzati, secondo un protocollo brevettato dal nostro gruppo di ricerca, dei nuovi idrogeli a base di polivinil alcol con un grado di ossidazione dell’1% e del 2%. L'obiettivo dell’ossidazione chimica è stato quello di conferire al biomateriale caratteristiche di biodegradabilità in confronto alla sua forma non ossidata. Dopo cross-linking fisico mediante freezing-thawing, idrogeli in PVA nativo e PVA ossidato sono stati caratterizzati per le loro proprietà morfo-meccaniche e biologiche, tramite analisi ultrastrutturali di microscopia elettronica a scansione, test di trazione, valutazione dell’indice di rigonfiamento e studio di biodegradazione in vivo. Queste indagini hanno dimostrato che la resistenza meccanica e la rigidità del polimero vengono modulate dalla modifica chimica, diminuendo all’aumentare del grado di ossidazione. Diversamente, l’indice di rigonfiamento e il tasso di biodegradazione sono tanto più elevati quanto più aumenta la percentuale dei gruppi carbonilici derivati dall’ossidazione. I risultati ottenuti hanno consentito di identificare nel PVA ossidato all’1% il polimero con caratteristiche morfo-meccaniche e di biodegradazione congeniali ai nostri scopi. Sulla base di questo, è stato allestito uno scaffold composito, costituito da PVA ossidato all’1% cross-linkato con matrice extracellulare intestinale decellularizzata (intera e omogenizzata): la combinazione del polimero (avente proprietà meccaniche e di biocompatibilità/biodegradazione ottimali) con la matrice bioattiva ha consentito di ottenere un supporto capace di favorire la crescita e la proliferazione cellulare. Brevemente, la realizzazione dello scaffold composito ha previsto l'espianto di intestino tenue da ratto adulto e la successiva decellularizzazione del tessuto con metodo detergente-enzimatico secondo Meezan. Dopo aver valutato l'efficacia della procedura di decellularizzazione (marcatura con DAPI) la matrice acellulare è stata caratterizzata tramite colorazione con ematossilina/eosina. A seguito del cross-linking della matrice extracellulare (intera e liofilizzata) con l’idrogelo in PVA ossidato all’1%, la capacità dello scaffold composito nel sostenere l'adesione e la proliferazione cellulare è stata indagata utilizzando cellule staminali mesenchimali da tessuto adiposo umano. A 7 gg dalla semina è stato possibile riscontrare una crescita cellulare significativa sugli scaffold compositi in confronto al solo supporto polimerico. Infine, sulla scorta del modello TESI (Tissue Engineering Small Intestine), tali scaffold sono stati impiantati in omento di ratti adulti, dimostrando, ad un end-point di 4 settimane, la capacità di generare uno pseudoepitelio composito con caratteristiche di tipo intestinale.