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1 Infarto cardiaco: l' azione combinata di staminali del cordone ombelicale e del Basic Fibroblast Growth Factor riduce l' area danneggiata, come la fibrosi, migliora l' attività elettrica e la neovascolarizzazione. Le staminali del cordone ombelicale appaiono sempre più efficaci nell' affrontare la la malattia più letale per l' uomo nell' ultimo secolo: l' infarto del miocardio. Tra le numerose conferme in modelli animali una delle prime e più rilevanti risulta la sperimentazione effettuata dall' equipe, diretta dal Professor Seung-Woo Cho, 1 del Department of Bioengineering, presso la Hanyang University, a Seoul (Corea del Sud), con la collaborazione dei ricercatori della School of Chemical and Biological Engineering, presso la Seoul National University, del Brain Korea 21 Project for Medical Science, nello Yonsei University College of Medicine, della Division of Cardiovascular Surgery, Cardiovascular Center, della Division of Cardiology, presso il Cardiovascular Hospital and Research Institute, e del Department of Radiology, tutti nello stesso Ateneo, oltre che del Department of Research and Development for Cellular Therapy, presso il Medipost Biomedical Research Institute, a Yongin (Corea del Sud). Lo studio sulle staminali del cordone ombelicale è stato pubblicato sul numero dell' Ottobre 2007 dell' European Journal of Heart Failure. Negli Stati Uniti una morte su 5 è determinata da questa patologia, che nei rimanenti casi può portare ad invalidità o complicazioni a lungo termine. Ogni anno, in tutto il mondo, più di 3 milioni di persone sono colpiti da ischemia ventricolare con innalzamento del tratto ST del loro elettrocardiogramma e 4 milioni dalla forma senza tale sopralivellamento. 2 Recentemente l' Organizzazione Mondiale della Sanità (WHO) stima che 12,6% dei decessi venga causato dall' infarto del cuore. 3 Risulta la prima causa di morte nei paesi industrializzati e la terza in quelli in via di sviluppo, dove, in percentuale, sta crescendo rapidamente. 4 L' incidenza mostra grandi variazioni geografiche, ma fondamentalmente i dati più preoccupanti si registrano negli Stati excomunisti con 419 infarti ogni abitanti, seguiti dai Paesi occidentali che si attestano su i 300 ogni all' anno, compresa l' Italia.

2 Fattori di rischio ben noti e gravi risultano l' obesità, 5 alcool, il fumo, anche passivo, il diabete, la pressione elevata, la dislipidemia, nonché, in misura minore, lo stress, la sedentarietà, 6 l' aumento della lipoproteina Lp(a), le malattie periodontali, 7 alti valori di LDL e VLDL, l' iperomocistemia 8, elevati livelli di proteina C reattiva (PCR) 9 e l' appartenenza a classi sociali meno abbienti. 5 La sperimentazione degli scienziati coreani dimostra che il trapianto di staminali del cordone ombelicale umano porta ad una forte angiogenesi compensatoria nei pazienti infartuati, riduce l' area danneggiata e la fibrosi, migliorando anche l' attività elettrica, soprattutto se associato alla somministrazione prolungata del Basic Fibroblast Growth Factor (bfgf). Questo trattamento combinato migliora la funzione del ventricolo sinistro e riduce la sua dilatazione patologica, in misura significativamente maggiore delle due terapie separate. I risultati del Professor Seung-Woo Cho rappresentano un rilevante passo in avanti per future applicazioni cliniche, poiché l' angiogenesi potrebbe risultare una strategia valida, per salvare i tessuti ischemici. Alcune studi scientifici hanno evidenziato che le staminali cordonali inducono lo sviluppo di vasi sanguigni collaterali nelle zampe posteriori di animali da laboratorio, colpite da occlusione arteriosa, aumentando anche il flusso sanguigno Per non parlare degli importanti successi da esse ottenute sull' uomo nella cura del morbo di Buerger. 12 In recenti sperimentazioni si è dimostrato che il trapianto delle staminali del cordone ombelicale portava alla riduzione delle dimensioni dell' infarto, connesso anche a neovascolarizzazione. 13 Sembra che la maggior parte di tali cellule vada a localizzarsi in siti peri-vascolari, senza venire incorporate nelle arteriole, formatesi per la la loro azione. Tra questi studi risulta di particolare interesse quello realizzato dal team di scienziati del Department of Cardiac Surgery, presso la University of Rostock (Germania). Nell' articolo scientifico, pubblicato su Cardiovascular Research nel numero dell' Aprile 2005, hanno reso nota la proprietà delle staminali cordonali di concentrarsi nei tessuti cardiaci danneggiati e diminuire le dimensioni dell' area ischemica, oltre che il deposito di collagene. La densità capillare nella zona di confine dell'infarto è risultata di circa il 20% più alta. 14 Pur non entrando, in gran numero, direttamente nel sistema vascolare delle aree colpite, le staminali del cordone ombelicale giungono ugualmente ad avere effetti benefici sui tessuti ischemici. Ciò grazie alla secrezione di fattori di crescita angiogenici, alcuni già noti, altri ancora da individuare, citochine, ossido nitrico e sostanze vasoattive, che limitano il danno del cuore, favorendone il rimodellamento. 15

3 Danno origine a potenti cellule progenitrici endoteliali, con un' ampia potenzialità proliferativa in vitro ed un' intensa capacità di formare nuovi arteriole e capillari. 16 Inoltre le staminali del cordone ombelicale CD34+ possono differenziarsi direttamente in cellule endoteliali. 17 Ambedue migliorano significativamente la funzione cardiaca e la neovascolarizzazione in caso d' infarto. Negli scorsi anni, per questa patologia, veniva ipotizzata una sinergia tra terapia genica, alcune proteine e le staminali cordonali o di altro tipo, inducendo la creazione di vasi sanguigni nel tessuto danneggiato, rami collaterali delle coronarie. Tuttavia fino alla ricerca della Hanyang University nessuno aveva dimostrato con sicurezza l' efficacia del trattamento combinato con fattori di crescita proteici. Il Professor Seung-Woo Cho ha scelto il bfgf per le sue ottime proprietà angiogeniche e potenzianti la funzione ventricolare, dimostrate in passato. 18 Tre settimane dopo l' insorgere dell' ischemia cardiaca, ad alcuni topi anestetizzati sono iniettate, in due siti adiacenti al miocardio infartuato, 2x10 7 staminali del cordone ombelicale umane, dopo coltura e un' opportuna elaborazione, 19 ed il Basic Fibroblast Growth Factor. Prima dell' intervento tutti questi elementi terapeutici sono stati inseriti in un veicolo composto da una matrice di fibrina, già spesso utilizzato come serbatoio per fattori di crescita proteici, geni e cellule, che permette un rilascio graduale, per un' intera settimana. Sei settimane dopo l' infusione, il trattamento sinergico determina un forte aumento del numero delle staminali cordonali di origine umana ed una più vasta rigenerazione tissutale della lesione cardiaca: l' area interessata da fibrosi risulta decisamente più piccola, coinvolgendo solamente il 16,1% del parenchima miocardico, contro il 35,3% nel gruppo di controllo senza terapia. Nei confronti di questo vengono ridotte le dimensioni del ventricolo sinistro ed migliorata la sua funzionalità a 41 giorni dall' intervento. La parte del tessuto danneggiato, collegato elettricamente al resto del cuore, aumenta in modo consistente. Le staminali del cordone ombelicale, insieme al bfgf, migliorano la sua vitalità, da questo punto di vista, e la propagazione dell' impulso nelle zone di confine tra miocardio normale e patologico. Dopo il trapianto potenziali elettrici, derivati da ogni sito, mostrano un' ampia sincronizzazione. Questi importanti effetti determinerebbero un abbassamento del rischio di sviluppare un' aritmia ventricolare. Trascorso un mese e mezzo, nella zona periferica della regione ischemica viene ridotta in misura significativa l' attività apoptotica, la morte programmata delle cellule, per mezzo della terapia con le staminali cordonali, potenziata dal Basic Fibroblast Growth

4 Factor. Il numero di cellule indotte ad iniziare questo processo autodistruttivo appare significativamente minore: 18 per mm 2, rispetto a ben 68 nei topi privi di trattamento. 22 Il bfgf perfeziona l' attività curativa delle staminali cordonali, che, già da sole presenterebbero vantaggi per l' angiogenesi terapeutica. Rispetto alle cellule periferiche del sangue e alle progenitrici del midollo osseo manifestano specifiche capacità proliferative: telomeri più lunghi, un ciclo cellulare veloce e la formazione di molte colonie. 23 Dal 60% al 90% delle cellule nucleate possono venir recuperate dall' unità di staminali del cordone ombelicale congelata, anche dopo 15 anni ed in un prossimo futuro saranno conservate per intervalli di tempo ancora più lunghi. Esse possono essere ottenute in modo non invasivo, diversamente da quelle midollari. Inoltre va sempre ricordata la mancanza di problemi etici e di sicurezza rispetto alle staminali embrionali, fortemente cancerogene. I saggi di laboratorio degli scienziati coreani evidenziano che l' espressione, cioè il processo attraverso cui l'informazione contenuta in un gene viene convertita in una macromolecola funzionale, del Basic Fibroblast Growth Factor risulta decisamente più ampia nelle regioni colpite, grazie al trattamento da loro ideato. La sintesi del Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF), prodotto dalle staminali cordonali, come dello stesso bfgf, viene sovra-regolata in misura maggiore. Sia il rapporto tra Basic Fibroblast Growth Factor e beta-actina, che quello tra VEGF e quest'ultima sostanza, appaiono fortemente accresciuti, indicando un incremento dell' azione terapeutica da parte delle staminali del cordone ombelicale. Contemporaneamente osservano che una parte di queste cellule vengono incorporate nella rete vascolare della regione ischemica e molte nei capillari interni a tale area. La densità cellulare di origine umana risulta decisamente superiore rispetto al gruppo di controllo, trattato usando esclusivamente cordonali. Come appare aumentato il numero di arteriole, in caso di azione sinergica delle due componenti della cura: una concentrazione di 208 per mm 2 contro 120 con le sole staminali, 145 impiegando il bfgf ed appena 65 per mm 2 nel gruppo di controllo, che utilizza il processo di riparazione naturale. 22 I risultati del Professor Seung-Woo Cho confermano quelli di un precedente studio, che individuava la capacità delle staminali cordonali CD133+ trapiantate di prevenire efficacemente l' assottigliamento della cicatrice fibrosa del cuore colpito da infarto. 24 Recenti sperimentazioni indicano che il loro potenziale angiogenico deriva sia dalla differenziazione in cellule progenitrici ematopoietiche, sia dalla proprietà di secernere

5 fattori di crescita, che favoriscano la formazione di nuovi vasi, tra cui l' angiopoietina-1, il VEGF ed il bfgf. Vari rapporti clinici hanno dimostrato che la somministrazione al paziente di un singolo gene o proteina non risulta sufficiente, per indurre effetti terapeutici significativi in caso di malattia ischemica. 25 Questa costatazione dà ancora più valore alla cura sinergica, basata sul trapianto di staminali cordonali e terapia genica o proteica. Inoltre è stata scoperta la possibilità ridurre il numero delle cellule necessarie per un' intensa formazione di nuovi vasi collaterali ed per facilitare la guarigione del malato od almeno ridurne le pericolose complicazioni, soprattutto l' insufficienza cardiaca. Normalmente le cellule infuse nelle zone ischemiche risultano vulnerabili all' ipossia, per mancanza di un afflusso adeguato di sangue attraverso rami delle coronarie ostruiti. Esse appaiono maggiormente esposte all' apoptosi in uno stato d' intensa carenza d' ossigeno. 26 Perciò un' ulteriore spiegazione della forte efficacia della nuova terapia degli scienziati coreani potrebbe venir individuata nella proprietà del Basic Fibroblast Growth Factor di aumentare la sopravvivenza delle staminali del cordone ombelicale in questa particolare situazione, attraverso l' induzione della neovascolarizzazione ed inibendo l' apoptosi nel miocardio colpito da infarto. 21 In passato era stato osservato che il trasferimento del gene, che codifica per il bfgf, in cellule mesenchimali ne migliorava la vitalità proprio in condizioni d' ipossia. 27

6 1) Il Professor Seung-Woo Cho lavora nel D. H. Koch Institute for Integrative Cancer Research, presso il Massachusetts Institute of Technology, a Cambridge, MA (USA), ed nel Department of Chemical Engineering, sempre al Massachusetts Institute of Technology. In passato ha operato nel Department of Biotechnology, Yonsei University, a Seoul (Republic of Korea), nella School of Chemical and Biological Engineering, presso la Seoul National University, nel Department of Bioengineering, Hanyang University, a Seoul, nel Department of Thoracic and Cardiovascular Surgery, presso la Ajou University School of Medicine, a Suwon (Korea), e nell' Interdisciplinary Program for Biochemical Engineering and Biotechnology, Seoul National University. 2) White HD, Chew DP (August 2008). "Acute myocardial infarction". Lancet 372 (9638): ) Robert Beaglehole, et al. (2004) (PDF). The World Health Report 2004 Changing History. World Health Organization, pp ) "Cause of Death UC Atlas of Global Inequality ". Center for Global, International and Regional Studies (CGIRS) at the University of California Santa Cruz. Retrieved December 7, ) Yusuf S, Hawken S, Ounpuu S, Bautista L, Franzosi MG, Commerford P, Lang CC, Rumboldt Z, Onen CL, Lisheng L, Tanomsup S, Wangai P Jr, Razak F, Sharma AM, Anand SS; INTERHEART Study Investigators. (2005). "Obesity and the risk of myocardial infarction in 27,000 participants from 52 countries: a case-control study". Lancet 366 (9497): ) Jensen G, Nyboe J, Appleyard M, Schnohr P. (1991). "Risk factors for acute myocardial infarction in Copenhagen, II: Smoking, alcohol intake, physical activity, obesity, oral contraception, diabetes, lipids, and blood pressure". Eur Heart J 12 (3): ) Janket SJ, Baird AE, Chuang SK, Jones JA. (2003). "Meta-analysis of periodontal disease and risk of coronary heart disease and stroke". Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod. 95 (5): ) Number of Coronary Heart Disease Risk Factors and Mortality in Patients With First Myocardial Infarction, November 16, 2011, Canto et al. 306 (19): 2120 JAMA 9) Wilson AM, Ryan MC, Boyle AJ. (2006). "The novel role of C-reactive protein in cardiovascular disease: risk marker or pathogen". Int J Cardiol 106 (3): ) Pesce M., Orlandi A., Iachininoto M.G., et al - Myoendothelial differentiation of human umbilical cord bloodderived stem cells in ischemic limb tissues. Circ Res2003;93:e51-e62. 11) Madeddu P., Emanueli C., Pelosi E., et al. - Transplantation of low dose CD34 + KDR + cells promotes vascular and muscular regeneration in ischemic limbs. FASEB J 2004;18: ) Kim SW, Han H, Chae GT, Lee SH, Bo S, Yoon JH, Lee YS, Lee KS, Park HK, Kang KS. - Successful stem cell therapy using umbilical cord blood-derived multipotent stem cells for Buerger's disease and ischemic limb disease animal model. - Stem Cells Jun;24(6): Epub 2006 Feb ) Hirata Y., Sata M., Motomura N., et al. - Human umbilical cord blood cells improve cardiac function after myocardial infarction. Biochem Biophys Res Commun2005;327: ) Ma N., Stamm C., Kaminski A., et al. Human cord blood cells induce angiogenesis following myocardial infarction in NOD/SCID-mice. Cardiovasc Res 2005;66:45-54.

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