Abstract
La fotobiomodulazione (PBM) rappresenta una terapia innovativa nel trattamento delle lesioni tissutali. Essa si basa sull’applicazione di luce a lunghezze d’onda comprese tra 400 e 1100 nm, erogata tramite dispositivi laser o LED, con densità di potenza inferiore a 100 mW/cm² e densità di energia inferiore a 10 J/cm². Già impiegata con successo nella rigenerazione di tessuti come la cute, solo recentemente è stata esplorata come possibile approccio terapeutico per favorire la riparazione delle lesioni muscolari e per ridurre i processi infiammatori associati a tendinopatie. Sebbene i primi risultati siano incoraggianti, le evidenze scientifiche attualmente disponibili non sono ancora sufficienti per giustificarne l’utilizzo nella pratica clinica. Si ipotizza che la PBM possa influenzare in maniera significativa l’attività secretoria delle cellule mesenchimali stromali (MSCs), presenti in diversi tessuti adulti. Le MSCs, una sottopopolazione cellulare fondamentale per il mantenimento dell’omeostasi tissutale e i processi rigenerativi, risiedono in particolari microambienti noti come "nicchie", dove rimangono in stato di quiescenza fino all’attivazione da parte di stimoli specifici. Studi recenti hanno dimostrato che la PBM può aumentare il rilascio di fattori paracrini da parte delle MSCs localizzate in siti di danno tissutale. I benefici osservati sembrano dipendere principalmente da meccanismi paracrini legati alla secrezione di molecole bioattive – tra cui fattori immunomodulanti e anti-infiammatori – contenute in gran parte all’interno di vescicole extracellulari (EV). Attualmente, sono ancora pochi gli studi che analizzano in modo approfondito l’effetto della PBM sulla modulazione dell’attività secretoria delle MSCs, in particolare in relazione ai processi di riparazione muscolare e tendinea a seguito di lesioni. Per questo motivo, il presente progetto si propone di valutare la capacità secretoria delle MSCs dopo trattamento con PBM, con l’obiettivo di caratterizzare il contenuto delle diverse sottopopolazioni di vescicole extracellulari, approfondendo le eventuali variazioni nella presenza di fattori anti-infiammatori e pro-rigenerativi coinvolti nei meccanismi di riparazione muscolo-tendinea. I risultati attesi permetteranno di chiarire il ruolo della PBM nella modulazione della funzione secretoria delle MSCs, contribuendo all’identificazione delle condizioni ottimali per promuovere la rigenerazione muscolo-tendinea.
Risultati raggiunti
I risultati ottenuti hanno dimostrato che la PBM è in grado di modulare significativamente l’attività secretoria delle cellule della nicchia muscolo-tendinea, influenzando sia il rilascio sia le caratteristiche delle vescicole extracellulari. In modelli cellulari di danno muscolare è stato osservato che il danno altera i processi di biogenesi e traffico vescicolare, modificando l’espressione di specifici marcatori delle EVs e il contenuto delle molecole bioattive trasportate. Al contrario, il trattamento con PBM è risultato capace di contrastare almeno in parte tali alterazioni, favorendo il ripristino dei meccanismi intracellulari coinvolti nella produzione e nel rilascio delle vescicole extracellulari. In particolare, la PBM ha determinato un aumento dell’espressione di marcatori associati alla secrezione vescicolare, tra cui HSP70 e Alix, indicando una maggiore attività di comunicazione intercellulare. Parallelamente, è stato osservato un arricchimento del contenuto delle EVs in molecole chiave per la rigenerazione tissutale, quali VEGF e IL-6, note per il loro ruolo nell’angiogenesi, nella miogenesi e nella modulazione della risposta infiammatoria. Tali effetti sono risultati particolarmente evidenti nelle cellule sottoposte a condizioni di danno, suggerendo che la PBM possa contribuire a ristabilire un microambiente favorevole all’attivazione dei processi riparativi. Nel complesso, i dati ottenuti indicano che la PBM non agisce esclusivamente sulle cellule bersaglio, ma è in grado di modulare in maniera significativa la comunicazione paracrina tra le diverse popolazioni cellulari presenti nella nicchia muscolare e tendinea attraverso il controllo del secretoma e delle vescicole extracellulari. Queste modificazioni sembrano favorire la trasmissione di segnali biologici coinvolti nella regolazione dell’infiammazione, nella rigenerazione tissutale e nel mantenimento dell’omeostasi locale. Pertanto, il progetto ha permesso di chiarire alcuni dei meccanismi biologici alla base degli effetti della fotobiomodulazione, fornendo evidenze sperimentali a sostegno dell’ipotesi iniziale secondo cui la PBM possa potenziare la funzione secretoria delle cellule muscolari e tendinee e rafforzare la comunicazione intercellulare mediata dalle EVs. Tali risultati contribuiscono all’identificazione di nuove strategie terapeutiche basate sulla modulazione del secretoma e aprono prospettive promettenti per il miglioramento della rigenerazione muscolo-tendinea dopo danno.Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Mirella Falconi
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche
Coordinatore:
Università Politecnica delle Marche(Italy)
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 56.062,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
28/09/2023
Data di fine:
28/02/2026
