Uno strumento per cicatrizzare la più tenace delle ferite: la matematica

On October 1, 2009

Gli scienziati ritengono che un modello matematico che descriva la cicatrizzazione delle ferite potrebbe fornire una guida chiara per la loro medicazione.

 

Le così dette “ferite ischemiche”, ferite caratterizzate da una lenta cicatrizzazione o, spesso, da una mancata guarigione a causa di una carenza dell’afflusso di sangue nella parte danneggiata. In generale, questo tipo di ferita è causata dal diabete, da una troppo alta pressione sanguigna, o dall’obesità: da tutte quelle problematiche, quindi, derivate da una scarsa salute vascolare. Secondo un recente sondaggio, negli Stati Uniti è alta la percentuale di persone che rischiano addirittura la morte a causa delle ferite ischemiche.
Gli scienziati ritengono che un modello matematico che descriva la cicatrizzazione delle ferite potrebbe fornire una guida chiara per la loro medicazione. L’importanza di modelli matematici che descrivano processi biomedici risiede fra l’altro nel fatto che grazie ad essi si riduce il numero di test sugli animali, ma si ha comunque una diagnosi della malattia, una previsione della sua evoluzione, e dunque, se ne può cercare una cura efficace.
Un gruppo di ricercatori dell’Università dell’Ohio ha da poco pubblicato un modello per simulare l’evoluzione di una normale ferita, oltre che di una ferita di tipo ischemico. Modello che ha prodotto risultati coerenti con le aspettative cliniche. Ad esempio:
una ferita normale generalmente rimargina in 15 giorni, e ha una maggiore concentrazione di proteine e cellule;
solo il 25% delle ferite ischemiche si cicatrizza;
una ferita ischemica è carente di ossigeno e rimane in una fase di infiammazione prolungata che ostacola il verificarsi degli eventi necessari alla sua cicatrizzazione.

Da un punto di vista medico, il processo di rimarginazione di una normale ferita si può riassumere in 4 passi principali:
le piastrine coagulano per arrestare la fuoriuscita di sangue, e rilasciano fattori chimici che attraggono le cellule verso la ferita (emostasi);
i globuli bianchi debellano l’infezione e generano fattori di crescita necessari alla rimarginazione;
si formano nuovi fasi sanguigni e le cellule producono un “letto”, chiamato matrice extracellulare, su cui avviene la rimarginazione (proliferazione);
inizia il processo di “rimodellamento”, che, negli anni, fortifica la parte cicatrizzata.

Durante l’intero processo di cicatrizzazione, una buona ossigenazione della parte lesa è fondamentale; la carenza di ossigeno porta ad un ridotto afflusso di sostanze nutrienti per le cellule e dunque ad un notevole ritardo nell’iniziare la rimarginazione della ferita.
Per riuscire ad arrivare ad un modello concorde con le aspettative cliniche è stato necessario avere dati ricavati dalle cavie e fare numerose simulazioni assegnando valori differenti alle cellule e ai fattori chimici che intervengono nel processo di cicatrizzazione della ferita. Secondo i ricercatori, i problemi maggiori nella scrittura di un buon modello matematico hanno riguardato la geometria della ferita (la sua forma), difficile da riprodurre, e il fatto che il modello stesso dovesse tenere conto sia dello spazio occupato dalla ferita, sia del tempo previsto per la sua rimarginazione.

La speranza dei ricercatori è che, avendo a disposizione un modello matematico e manipolando i valori delle variabili presenti in esso, si possa fornire ai medici una linea guida da seguire a priori al fine di trovare una terapia alla malattia, evitando, in questo modo, esperimenti e trattamenti sugli animali che nella maggior parte dei casi “provano” se una terapia può funzionare.
E’ importante osservare, però, che per poter sviluppare un buon modello matematico, occorre conoscere i valori dei parametri che compariranno nel modello (ad esempio, la concentrazione di ossigeno, la densità dei globuli bianchi, etc.. presenti in media in una ferita), valori che si ottengono solo sperimentalmente.

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