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Prevedere e prevenire i danni cartilaginei

Gli scienziati hanno studiato il rapporto esistente tra le proprietà di carico, la viscoelasticità cartilaginea e la conseguente morfologia delle articolazioni in relazione all'osteoartrite, con l'obiettivo di raccogliere informazioni direttamente utilizzabili per la previsione clinica precoce e non invasiva del rischio di danni di questo tipo.
Prevedere e prevenire i danni cartilaginei
L'osteoratrite è caratterizzata dalla degenerazione delle articolazioni, compresa la cartilagine articolare, che aumenta la frizione e rende i movimenti difficili e dolorosi. Gli scienziati hanno avviato il progetto CARTILAGE LOADING, finanziato dall'UE, per studiare le proprietà che permettono di prevenire i danni meccanici subiti dalle cartilagini articolari.

Fino ad oggi, i paradigmi di carico sperimentali non sono riusciti a riprodurre in modo accurato le frequenze associate a situazioni realistiche, come ad esempio le diverse andature tenute durante la camminata e le percentuali di appoggio con pressione sul tallone che si verificano nelle fasi iniziali dell'osteoartrite agli arti inferiori. Una tecnica sviluppata in precedenza dai responsabili del progetto e basata sull'analisi dinamico-meccanica (DMA) permette di determinare le proprietà della cartilagine in queste condizioni.

In particolare, la DMA consente di misurare l'energia immagazzinata dalla cartilagine per il successivo contraccolpo e la dissipazione viscosa di energia. Il rapporto tra i due valori può essere utilizzato per prevedere le fratture, poiché queste si verificano per un'eccessiva conservazione di energia. Se unita all'analisi delle varie frequenze, è anche possibile calcolare la variazione del rapporto in funzione della frequenza di carico.

Gli scienziati hanno utilizzato la DMA per studiare le proprietà viscoelastiche della cartilagine dal ginocchio e dall'articolazione coxofemorale, scoprendo che il rapporto tra la conservazione di energia e la dissipazione aumenta con la frequenza, come anche la percentuale di fratture, una dimostrazione che un'eccessiva conservazione di energia nella cartilagine predispone alla sua rottura. La cosa interessante è che l'effetto risulta indipendente dal carico, un risultato che sottolinea il ruolo estremamente importante della frequenza di carico come causa dei danni meccanici subiti dalle cartilagini. Forti modifiche morfologiche dello spessore cartilagineo, inoltre, sono state correlate in modo significativo alle misurazioni sulla conservazione e il carico e i risultati suggeriscono che le tecniche di imaging, come la risonanza magnetica, potrebbero essere utili per condurre una valutazione non invasiva della suscettibilità ai danni cartilaginei.

CARTILAGE LOADING ha stabilito un rapporto diretto tra la frequenza di carico e il danno alla cartilagine, indipendentemente dalla quantità di carico. In particolare, un impatto elevato può predisporre la cartilagine alla degenerazione. Il progetto ha inoltre chiarito l'esistenza di un legame importante tra la conservazione e la dissipazione dell'energia e lo spessore cartilagineo, evidenziando l'utilità delle tecniche di imaging per la previsione precoce e non invasiva della suscettibilità a questo tipo di danni.

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