Human Trichology n 3 / 2010

IO
N
ISSN 2038-5552
VE
RS
Vol. 1, 3, 2010
W
EB
Official Journal
of the International Hair
Research Foundation
The role of Growth Factors in hair
follicle
Fabio Rinaldi
The importance of potassium channels
Fabio Rinaldi, Elisabetta Sorbellini
Evaluation of some new trichological formulations:
a mask specifically for hair
Paola Bezzola, Walter Bertin
Platelet Gel
Vincenzo Saturni
PRP in the treatment of the not healing skin ulcers
Alberico Motolese, Laura Margheritis
The treatment of alopecia following trauma,
burn and surgical and/or medical therapies for cancer
Piero Rosati
Growth Factors and skin renewal
Stefano Bugliaro, Silvia Zanetti
Periodico quadrimestrale - Spedizione in abbonamento postale 45% - art. 2 comma 20/B legge 662/96 - Milano
In caso di mancata consegna restituire al mittente che si impegna a pagare la relativa tassa.
La tricomachia: ovvero la pericolosità dei capelli
Sinesio di Cirene (Antonio Garzya, Fabio Rinaldi)
SPECIAL ISSUE
FIRST INTERNATIONAL CONGRESS
ON STATE-OF-THE-ART PRP
AND GROWTH FACTORS
IN DERMATOLOGY
Milan, 21-22 January 2011
Vol. 1, 3, 2010
Editoriale
Fabio Rinaldi
Presidente International Hair Research Foundation
La ricerca scientifica in campo tricologico fa ogni giorno un passo avanti, e di questo siamo felici sia come dermatologi che quotidianamente devono affrontare i problemi diagnostici e terapeutici dei pazienti, sia come editori della rivista Human Trichology.
Quest'ultima, già solo dopo due numeri, grazie al prezioso contributo degli Autori dei lavori pubblicati, è riuscita a percorrere il primo passo verso l’indicizzazione da parte di importanti organizzazioni di database della
letteratura scientifica. Inoltre, recentemente, ad HT è stato attribuito il numero ISSN, che identifica la rivista in tutte le biblioteche scientifiche del mondo. Siamo molto fieri di questo risultato, arrivato addirittura in tempi più veloci del consueto, che premia il lavoro di tutti
gli autori, della redazione e del prezioso e amico Antonio Di Maio.
La scienza in campo tricologico avanza, e questo terzo numero dell'anno è ampiamente dedicato ad uno degli argomenti più interessanti
per i possibili sviluppi in campo terapeutico per la cura di diverse patologie dei capelli: l'uso dei fattori di crescita e del Plasma Ricco di
Piastrine (PRP).
Se ne parla sempre di più, ancora con molte note di non perfetta conoscenza e a volte addirittura di diffidenza. L'esperienza dell'uso del
PRP in odontontoiatria e ortopedia è importante, l'uso del gel piastrinico nella cura delle ulcere cutanee croniche e nelle ferite chirurgiche
non è certo una novità. Gli studi degli ultimi 3 anni (Greco, Reese, Schiavone, Rinaldi, Cooley) sulla possibilità di impiegare specifici fattori di crescita, o i loro derivati di biotecnologia che ne mimano l'azione (i Mimicking Growth Factors), o i fattori di crescita naturali contenuti dei granuli piastrinici, stanno dimostrando la grande potenzialità di queste sostanze nella cura dell'alopecia aerata, dell'alopecia
androgenetica, nella modulazione dell'infiammazione nell'alopecia cicatriziale, nel controllo delle modificazioni dei cicli del bulbo dei follicoli piliferi. Di ciò si è molto dibattuto a Boston, ad ottobre, in occasione del Congresso Internazionale della ISHRS.
Molti degli studi proposti hanno dimostrato un'indiscutibile efficacia clinica, anche se dal punto di vista della ricerca scientifica formale non
sono "perfetti": mancano spesso lavori in doppio cieco con valutazione di metanalisi precise, modelli sperimentali accurati. Certamente la
ricerca scientifica e l'uso di anni di questi trattamenti nei vari campi della clinica hanno dimostrato la sicurezza di queste sostanze, e l'assoluta mancanza di effetti collaterali: lo testimonia la numerosa bibliografia sull'argomento che fino ad oggi non riporta segnalazioni di
effetti indesiderati. Io, che sono un acceso sostenitore di questo tipo di terapia, credo che ci si possa definire in un momento d'inizio che ha
bisogno di un inquadramento serio, scientificamente indiscutibile, ma che si debba assolutamente andare avanti nella ricerca perché, d'altra parte, da un punto di vista clinico si notano importanti risultati terapeutici.
HT pubblica anche due interessantissimi articoli dell’uso del PRP nel trattamento delle ulcere cutanee croniche, proprio a dimostrazione di
come questa tecnica abbia notevoli potenzialità di applicazione.
C'è un'altra fondamentale ragione per i medici per conoscere e capire sempre di più le reali potenzialità di queste cure: in modo assolutamente NON scientifico internet sta diffondendo notizie incontrollate da parte di chi medico certamente non è, che ancora una volta potranno soltanto danneggiare un lavoro dermatologico serio.
La ricerca deve continuare: nel 2007 IHRF ha assegnato il premio di 10.000 dollari a Joseph Greco proprio per i suoi studi sul PRP in ambito tricologico (vedi HT, vol 2, 2010). Per questo motivo HT vuole anche stimolare la discussione proponendo lavori di ricerca nel campo, e
offrendo la possibilità a chiunque lo desideri di mandare contributi, commenti positivi o negativi.
Sempre per questo motivo, IHRF ha organizzato il primo meeting internazionale sullo stato dell'arte dell'uso del PRP e dei FATTORI DI
CRESCITA in DERMATOLOGIA, che si terrà a Milano il 21 e 22 gennaio 2011 con la partecipazione di importanti relatori italiani e stranieri con una grande esperienza nel campo.
Noi della IHRF crediamo che possa essere un momento determinante per cominciare a parlare in modo scientifico di un argomento ancora da studiare, comprendere, e decidere se vale la pena di considerarlo come arma terapeutica.
Fabio Rinaldi
I
Vol. 1, 3, 2010
Human Trichology
Official Journal of the International
Hair Research Foundation
Indice
Editor
Fabio Rinaldi (Italy)
Editor in Chief
Mauro Barbareschi (Italy)
Co-Editors
Francisco Jimènez Acosta (Spain)
Gaetano Agostinacchio (Italy)
Paola Bezzola (Italy)
Daniele Campo (Italy)
Vincenzo Gambino (Italy)
Marcella Guarrera (Italy)
Andrea Marliani (Italy)
Paolo Piazza (Italy)
Piero Rosati (Italy)
Elisabetta Sorbellini (Italy)
Piero Tesauro (Italy)
Desmond Tobin (United Kingdom)
Marco Toscani (Italy)
pag. 91
The role of Growth Factors in hair follicle
Fabio Rinaldi
pag. 95
L’importanza dei canali (del potassio)
Fabio Rinaldi, Elisabetta Sorbellini
pag. 99
Valutazione di penetrazione di principi attivi
veicolati in una specifica maschera
per la cura dei capelli
Paola Bezzola, Walter Bertin
pag. 105
Gel Piastrinico
Vincenzo Saturni
pag. 108
PRP nel trattamento delle ulcere vascolari
non tendenti alla guarigione
Alberico Motolese, Laura Margheritis
pag. 111
The treatment of alopecia following trauma,
burns and surgical and/or
medical therapies for cancer
Piero Rosati
pag. 116
Growth Factors and skin renewal
Stefano Bugliaro, Silvia Zanetti
pag. 126
La tricomachia: ovvero la pericolosità dei capelli
Sinesio di Cirene (Antonio Garzya, Fabio Rinaldi)
Managing Editor
Antonio Di Maio (Italy)
IHRF Secretary Staff
Alessandra Ferretti (Italy)
Assunta Preite (Italy)
International Hair Research Foundation
Viale Bianca Maria, 19 - 20122 Milano
Tel. +39 02780061
E-mail: [email protected]
pag. 128
Scripta Manent s.n.c.
Direttore Responsabile Pietro Cazzola
Direttore Generale Armando Mazzù
Direttore Marketing Antonio Di Maio
Consulenza Grafica Piero Merlini
Impaginazione Stefania Cacciaglia
Via Bassini, 41 - 20133 Milano
Tel. 0270608060
Fax 0270606917
E-mail: [email protected]
www.salutepertutti.it
II
Registrazione Tribunale di Milano n. 42 del 01/02/2010
È vietata la riproduzione totale o parziale, con qualsiasi mezzo, di articoli, illustrazioni e fotografie pubblicati
su Human Trichology senza autorizzazione scritta dell’Editore.
L’Editore non risponde dell’opinione espressa dagli Autori degli articoli.
Vol. 1, 3, 2010
REVIEW
Fabio Rinaldi
Fabio Rinaldi
International Hair Research Foundation
(IHRF), Milan, Italy
ARTICLE
The role of Growth Factors
in hair follicle
The role of Growth Factors in hair follicle
The hair follicle has a very complex biologic structure, regulated by specific growth cycles. The mature follicle undergoes successive transformation from anagen (active hair shaft production) to catagen (apoptosisdriven regression) to telogen (resting phase with the involution of hair follicle). The proliferation of the bulb
generates a new hair shaft. The anagen phase lasts 4-5 years, and then the regression phase ensues and hair
follicle undergoes a rapid and programmed cell death in one month. Hair growth is a unique cyclic regeneration phenomenon, and after telogen phase cycle is repeated. Multipotent stem cells in the bulge area generate two different types of cells: same multipotent phenotype, and Transit-Amplifying cells (TA) which
migrate downwards to give rise to cells (matrix and DP) to for the new hair follicle.
Many growth factors play a fundamental role in life-long cyclic transformation of the hair follicle, functioning as a biologic switch that are turned on and off in the different phases, and controlling the active phase
and promoting apoptosis to induce catagen and telogen. The complexity of hair follicle biology explains why
it is so difficult to treat some hair diseases or, even, some cosmetic problems like hirsutism, and that we can
find new treatments considering these specific aspects, using GF or active principles that can stimulate an
up-regulation or a down-regulation of the expression of some GF. The main Growth Factors involved in the
establishment of hair follicle are Vascular Endothelial GF (VEGF), Epidermal GF (EGF), Fibroblast GF
(FGF, FGF-7 also called Keratinocytic GF), Insuline 1-like GF (IGF 1), Nerve GF (NGF).
Key words: Growth Factors, Hair follicle, Anagen cycle, Catagen, IGF-1, Nerve Growth Factors
The hair follicle has a very complex biologic structure,
regulated by specific growth cycles. The mature follicle
undergoes successive transformation from anagen (active
hair shaft production) to catagen (apoptosis-driven regression) to telogen (resting phase with the involution of hair
follicle). All this cyclic modifications involve remodeling of
epithelial and dermal components: during the early anagen
phase the proximal follicular epithelium undergoes a rapid
proliferation of follicular keratinocytes, followed by elongation of follicle through the dermis into the subcutaneous
tissue, and differentiation epithelial cells to form hair
matrix cells and dermal papilla. The proliferation of the
bulb generates a new hair shaft. The anagen phase lasts 4-
5 years, and then the regression phase ensues and hair follicle undergoes a rapid and programmed cell death in one
month. After this period, the follicle enters in telogen
phase, characterized by the involution of the bulb and the
resting phase for 6-7 months at least. Hair growth is a unique cyclic regeneration phenomenon, and after telogen
phase cycle is repeated 1. The possibility of the hair bulb to
renew is dependent on the presence of stem cells, located
in the upper part of follicle (outer-root sheath) immediately
below the sebaceous gland close to the insertion of arrector
pili muscle, called bulge area. Multipotent stem cells in the
bulge area generate two different types of cells: same multipotent phenotype, and Transit-Amplifying cells (TA)
91
Vol. 1, 3, 2010
which migrate downwards to give rise to cells (matrix and
DP) to form the new hair follicle 2, 3. Recent works have
provided new evidence that the same stem cells from bulge
area can differentiate into basal cells and keratinocytes,
which can migrate upwards to the epidermis and contribute to wound healing processes.
This complex biologic mechanism is regulated by several
molecular mediators that control morphogenesis and
growth of hair follicle.
Many growth factors play a fundamental role in life-long
cyclic transformation of the hair follicle, functioning as a
biologic switch that are turned on and off in the different
phases, controlling the active phase and promoting apoptosis to induce catagen and telogen. Growth Factors work
as chemical messengers that mediate intercellular communication, activating specific cell surface receptors, to complete the signal transduction process. Some GF are Protein
Kinases (PK) that directly activates the phosphorylation of
other proteins within the cell. Enzymes that are activated or
inhibited by phosphorylation mediate functional process in
the cell, or are the first step to activate a protein kinase
cascade that regulates nuclear events 4, 5.
It is also very intriguing to focus attention on the role of
melanocyte during hair follicle cycle: melanin synthesis is
strictly linked to the growth stage of hair follicle phases,
and in this mechanism it is also possible to try to control
the melanogenesys (reducing apoptosis, prolonging anagen
and the active phase of pigmentary unit) with the goal to
slow hair greyng 6, 10.
The complexity of hair follicle biology explains why it is so
difficult to treat some hair diseases or, even, some cosmetic
problems like hirsutism, and that we can find new treatments considering these specific aspects, using GF or active principles that can stimulate an up-regulation or a
down-regulation of the expression of some GF 7, 8.
Some GF are expressed in many human cancers, and their
use must be accurately evaluated.
The role of Growth Factors in hair growth
The main Growth Factors involved in the establishment of hair follicle are 9, 20, 21
Vascular Endothelial GF (VEGF)
Epidermal GF (EGF)
Fibroblast GF (FGF, FGF-7 also called Keratinocytic GF)
Insuline 1-like GF (IGF 1)
Nerve GF (NGF).
92
VEGF 9, 11, 12
Vascular Endothelial GF is a family of potent GF having a
conserved pattern of eight cysteine residues. VEGF activates blood vessel endothelial cells, with pleiotropic responses that facilitate cell migration and proliferation, and acts
as a potent permeability factor. VEGF mRNA expression
patterns are strictly related in the skin to proliferation of
blood vessels during inflammation and wound healing.
Expression of VEGF can be induced in macrophages, T
cells, fibroblasts, endothelial cells, keratinocytes, and other
cells.
Hair follicles are avascular (like interfollicular epidermis),
and many studies have shown that hair growth depends on
the induction of angiogenesis to meet the increased nutritional needs of the rapid cell division of hair follicle during
the anagen phase.
The growing hair follicle is surrounded by blood vessels
that arise from deep dermal vascular plexus. Vascular
Endothelial Growth Factor controls angiogenesis during
cell development and inflammatory situations. In vivo
VEGF enhances microvascular permeability and increases
vessel’s diameter. VEGF plays a very important role in the
control of perifollicular vascolarization during hair cycling.
Significative vascular remodeling occurs during anagen,
with a more than fourfold increase in perifollicular vessel
size, while during catagen and telogen it is evident a rapid
decrease of vessel’s size. Perifollicular angiogenesis is temporally and spatially correlated with up-regulation of VEGF
mRNA expression by follicular keratinocytes in outer root
sheath. Blockade of VEGF by systemic treatment with a
neutralizing anti VEGF antibody led to hair growth retardation and to size reduction of hair follicles. In particular
VEGF promotes enlargement and elongation of preexisting
skin and perifollicular vessels during anagen, with a
mechanism named “remodeling angiogenesis”: it is not a real
growth of new vessels (neoangiogenesis). During catagen
and telogen VEGF is inhibited and it is possible to show a
decrease of perifollicular vessel size, and the increase of
apoptotic endothelial cells. This biologic mechanism induces telogen and the hair loss. Recent studies have shown
that an adenosine-mediated signal transduction pathway
contributes to hair growth, stimulating directly VEGF production in Dermal Papilla Cells (DPC), AND stimulating an
up-regulation of FGF 7 gene expression in DPC via a specific receptor: the AdoR 2b.
In a clinical trial on 104 subjects underwent to hair transplantation, we demonstrated that the up-stimulation of
VEGF by adenosine receptors mechanism, induces significant changes of the average vessel’s size in transplanted
Vol. 1, 3, 2010
scalp after up-regulation of VEGF via adenosine versus placebo (p < 0.001), and a prolongation of anagen in transplanted follicles. Confocal Resonance Microscopy revealed
an evident improvement of perifollicular vascular’s size.
This study can be considered as a model to study the effect
of up-regulation of VEGF on hair follicle: transplanted hair
follicle undergoes a dramatic oxidative stress, and many
transplanted follicles present a sudden apoptosis-induced
catagen when implanted in the skin. It is evident that upregulating VEGF and FGF-7 (treating the scalp area with
adenosine 0.5% in a liposomial gel after transplant), we
demonstrated that it is possible to prolong the anagen
phase and reduce the catagen progression.
EGF 7, 13
Epidermal Growth Factor (also called β-urogastrone) is a 6
kDa polypeptide containing 50 amino acids in the mature
form, with a mitogenic activity for epidermal and epithelial
cells (including fibroblasts). For this reason, EGF is thought to be a maintenance factor for renewal of epidermal and
epithelial cell populations.
EGF play a very important role in wound healing for its
ability to accelerate healing process in chronic skin ulcers.
For the same reason the application of EGF in clinical trials
appears to be relevant as a new therapeutic approach for
the treatment of hair loss, abnormally thin hair or, on the
contrary, its inhibition can be a treatment for hirsutism or
for cosmetic purposes against unwanted hair growth. In
hair follicle the expression of EGF inhibits entry in catagen
phase, activating anagen and hair growth. New works show
also the importance of EGF signaling in controlling hair follicle orientation and elongation, probably due to a stimulatory effect on the proliferation of basal keratinocytes and
outer root sheath cells. EGF at high doses can induce hair
follicle regression, probably due to the excessive inhibition
of EGF in bulb cells division which could lead to a subsequent increase of apoptosis and to a catagen-promoting
activity. EGF, as proposed by Kingston et al., acts as a biologic switch controlling entry to and exit from the anagen
phase.
FGF 13
Fibroblast Growth Factors are a family of at least 20 potent
regulators of cell proliferation and differentiation, and play
a fundamental role in normal tissue development, maintenance and wound repair. Members of the FGF family (designated FGF-1 through FGF-20) show 30-50% amino acids
sequence homology, two conserved cysteine residues. FGF7 is also called Keratinocyte GF (KGF). Several FGFs are
oncogene products (FGF 3, 4, 5, 6 that involve excessive
cell proliferation or angiogenesis as in tumor production).
FGFs stimulate angiogenesis, wound healing, tissue regeneration.
In hair follicle FGF RNA expression is detected only during
anagen, and it is possible to characterize different FGF
receptors (FGFR) in specific hair follicle area: FGFR 1 in
the dermal papilla, FGFR 2 in hair matrix cells, FGFR 3 in
pre-cuticle cells at the periphery of the hair bulb, FGFR 4
at the periphery of the bulb and in the inner and e outer
root sheath. When hair follicles enter to catagen it is no
more possible detect FGF RNA expression, as in telogen
phase. FGF 7 is expressed in the hair follicle, and its RNA
expression is localized to the dermal papilla during anagen,
but there is a down-regulation of its expression in the late
anagen VI stage. FGF 7 (or Keratinocyte GF) is a 18.9 kDa
protein containing 163 amino acids residues, and shares
39% sequence identity with bFGF, and stimulates proliferation and differentiation of keratinocytes and other cells in
epithelium, chemotaxis and microvascular endothelial
cells.
Probably FGF 5 too is expressed in dermal papilla, with a
regulating function on hair cycle (apoptosis induction).
The up-regulation or the down-regulation of FGF signaling
may be used in the treatment of hair growth or inhibition.
IGF I 14
Insuline-like GF (I-II) are mitogenic and anabolic peptides
structurally homologous to insulin, 7.5 kDa containing 70
amino acids residues. IGF-I receptor is homologous to the
insuline receptor, and is a tyrosine kinase receptor. IGF-I
acts as signal mitosis in many cells, and protect cells from
apoptosis: IGF-I administration to cells stimulate the
expression of a potent anti-apoptotic intracellular messenger (bcl-2) even capable to decrease the apoptosis initiation
and to prevent cell death. This is a very important anti
apoptotic pathway that converge the inhibition especially
of caspase-3, which is then blocked from starting an apoptotic-initiating cascade: this is the mechanism that can
reduce the probability of apoptosis initiation and maintain
cell-to-cell junction. IGF-I is expressed in the dermis and in
the dermal papilla, and carries out a mitogenic role in epidermis and hair follicle. It is also evident that IGF-I affects
follicular proliferation and the hair growth cycle.
NGF and NGF Receptors 15-19
Nerve Growth Factor and its apoptosis-promoting receptor
(p75NTR) play an important role in hair follicle cycle.
Recent studies demonstrated that p75NTR signaling is
93
Vol. 1, 3, 2010
involved to promote apoptosis and the catagen phase in follicle. On the contrary, NGF and its high-affinity NGF
receptor tyrosine kinase A (TrkA) have an hair growth-promoting effect. These data suggest that NGF, via p75NTR
and/or TrkA signaling, has a modulator role in hair growth:
in outer root sheath NGF/TrkA promotes keratinocytes
proliferation; NGF/p75NTR promotes apoptosis, hair follicle regression and inhibits hair shaft elongation. The
expression of NGF/NGF receptors in hair follicle dramatically changes during anagen VI stage-catagen regression. It
is evident that blocking p75NTR signaling by specific antagonists it is possible to delay catagen in hair follicle, prolonging anagen.
Depending on the neurotrophin receptors, NGF acts a biologic modulator promoting proliferation in some cells
and/or apoptosis in other cells: blocking p75NTR signaling
in the treatment of hair disorders characterized by premature entry into catagen such as telogen effluvium, alopecia
areata and androgenic alopecia; up-regulating p75NTR it
will be possible to reduce hair growth in hypertrichosis and
hirsutism.
The precise mechanisms regulating the cycle of hair bulbs
are still unclear. However, more and more advanced studies have demonstrated that biological modulation can well
be used in the treatment of several trichological disorders.
Research studies on the immune privilege of hair bulbs, the
use of platelet growth factors and the biotechnology equivalents of growth factors (Mimicking Growth Factors) have
led to the same conclusion. Further application studies are
still needed to investigate several of these therapeutic possibilities, although the results in clinical experience are
already significantly positive.
functionally distinct pathways of tyrosine phosphorylation in rat 1a fibroblasts. Shc
phosphorylation and receptor endocytosis correlate with activation of Erk kinases. J Biol
Chem 1997; 272:31648-56.
5. Marshall CJ. Specificity of receptor tyrosine kinase signaling: transient versus sustained
extracellular signal-regulated kinase activation. Cell 1995; 80:179-85. Review.
6. Rinaldi F, Sorbellini E. Tricosmetologia. Paletto Editore 2005.
7. Mak KK, Chan SY. Epidermal growth factor as a biologic switch in hair growth cycle. J
Biol Chem 2003; 278:26120-6. Epub 2003 Apr 24.
8. Botchkarev VA, Botchkareva NV, Peters EM, et al. Epithelial growth control by
neurotrophins: leads and lessons from the hair follicle. Prog Brain Res 2004; 146:493-513.
9. Rinaldi F, Sorbellini E, Bezzola P. The role of up-stimulation of growth factors in hair
transplantation: improve the revascularization of transpanted hair growth mediated by
angiogenesis. Forum 2007; 2.
10. Sharov A, Tobin DJ, Sharova TY, et al. Changes in different melanocyte populations
during hair follicle involution (catagen). J Invest Dermatol 2005; 125:1259-67.
11. Sharov A, Tobin DJ, Sharova TY, et al. Changes in different melanocyte populations
during hair follicle involution (catagen). J Invest Dermatol 2005; 125:1259-67.
12. Li M, Marubayashi A, Nakaya Y, et al. Minoxidil-induced hair growth is mediated by
adenosine in cultured dermal papilla cells: possible involvement of sulfonylurea receptor
2B as a target of minoxidil.J Invest Dermatol 2001; 117:1594-600.
13. Rosenquist TA, Martin GR. Fibroblast growth factor signalling in the hair growth cycle:
expression of the fibroblast growth factor receptor and ligand genes in the murine hair
follicle. Dev Dyn 1996; 205:379-86.
14. Weger N, Schlake T. Igf-I signalling controls the hair growth cycle and the
differentiation of hair shafts. J Invest Dermatol 2005; 125:873-82.
15. Botchkarev VA, Botchkareva NV, Albers KM, et al. A role for p75 neurotrophin
receptor in the control of apoptosis-driven hair follicle regression. FASEB J 2000;
14:1931-42.
16. Peters EM, Stieglitz MG, Liezman C, et al. p75 Neurotrophin Receptor-Mediated
Signaling Promotes Human Hair Follicle Regression (Catagen). Am J Pathol 2006;
168:221-34.
17. Zhou Z, Kawana S, Aoki E, et al. Dynamic changes in nerve growth factor and
substance P in the murine hair cycle induced by depilation. J Dermatol 2006; 33:833-41.
18. Botchkarev VA, Botchkareva NV, Peters EM, et al. Epithelial growth control by
neurotrophins: leads and lessons from the hair follicle. Prog Brain Res 2004; 146:493-513.
References
1. Paus R, Cotsarelis G. The biology of hair follicles. N Engl J Med 1999;
19. Peters EM, Hendrix S, Golz G, et al. Nerve growth factor and its precursor
differentially regulate hair cycle progression in mice. J Histochem Cytochem 2006; 54:27588. Epub 2005 Jul 11.
2. Philp D, Nguyen M, Scheremeta B, et al. Thymosin beta4 increases hair growth by
activation of hair follicle stem cells. FASEB J 2004; 18:385-7. Epub 2003 Dec 4.
20. Rinaldi F. The role of growth factors in hair trasplantation: improbe of hair growth
mediated by angiogenesis. ISHRS 14th Annual Scientific Meeting October 18-22, 2006
San Diego, California, USA.
341:491-7.
3. Li L, Mignone J, Yang M, et al. Nestin expression in hair follicle sheath progenitor cells.
Proc Natl Acad Sci USA. 2003; 100:9958-61. Epub 2003 Aug 6.
4. Luttrell LM, Daaka Y, Della Rocca GJ, et al. G protein-coupled receptors mediate two
94
21. Rinaldi F, et al. Protetti da un eccezionale privilegio. Human Trichology 2010; 1:7-12.
22. Paus R, et a. Immunology of the hair follicle: a short journey into terra incognita.
J Investigative Dermatology Simp Proc 1999; 4:226-234.
Vol. 1, 3, 2010
REVIEW
Fabio Rinaldi
Elisabetta Sorbellini
International Hair Research Foundation
(IHRF), Milan, Italy
ARTICLE
L’importanza dei canali (del potassio).
Ulteriori notizie
Fabio Rinaldi
The importance of potassium channels
The action of potassium channels plays a key role in several stem cells: The closure and/or opening of these
channels has some essential biological and clinical consequences. Integrated in the regulating mechanism of
cellular and systemic metabolism, potassium channels act at different levels to ensure cytoprotection and the
“well being” of cells even in the presence of stress. Drugs acting on potassium channels play a key role in
the regulation of several cell control processes in the whole body. Great progress has been made in the study
of the pathologies affecting the channels (the so-called channelopathies). Channelpathies are caused by an
altered functioning of the channels following the mutation of more than 60 genes codifying the gene expression of ion channels. Genetically modified rats with a deletion of the genetic codification of the structure of
the channel internal pores due to a lack of Kir6.1 receptors (-/-) undergo sudden death. The ECG also shows
an ST tract elevation and an atrioventricular block. Mitochondrial potassium channels (KATP) play a key
role in heart protection and metabolic stress.
Minoxidil can open potassium channels. Jahangir (2005) has analysed the therapeutic action of potassium
channel opening drugs and reported the capacity of minoxidil to extend the anagen phase, thus stimulating hair
growth. Randall and Fario have demonstrated the presence of 2 different gene expressions of Kir6.1 and Kir6.2
receptors in the dermal papilla and matrix of hair bulbs. KATP channels. This study has demonstrated that
potassium channels are located in the dermal papilla and bulb matrix. These ion structures are the target of
minoxidil. In in vitro bulbs, the opening of potassium channels results in an extended anagen phase, while the
closure of potassium channels by tolbutamide (a sulfonylurea and hypoglycemic agent blocking potassium channels) results in a shortened anagen phase.
What is the use of opening potassium channels in bulbs? In vivo minoxidil treatment results in a significant
increase of the DNA synthesis in the dermal papilla and matrix cells. The opening of potassium channels stimulates cell energy, induces and maintains the active phase of bulbs, and can act as a messenger to stimulate the
growth of new bulbs. The extension of the anagen phase is the consequence of the stimulation of cell activity.
Key words: Minoxidil 5%, K channels, Alopecia
Introduzione
Il canale di Suez permette la navigazione
dall’Europa all’Asia, senza la necessità di circumnavigare l’Africa sulla rotta del Capo di Buona
Speranza, come si era fatto fino all’apertura del
canale nel 1869. Prima della costruzione del canale,
alcuni trasporti venivano effettuati sulla rotta del
canale (non ancora esistente) scaricando le navi e
trasportando le merci via terra dal Mediterra-neo al
Mar Rosso (o viceversa), dove venivano reimbarcate.Il canale è percorso da decine di migliaia di navi
all’anno che sono responsabili dell’8% del trasporto
merci mondiale. Con il continuo aumento dei traffici,
il canale è divenuto la terza fonte di valuta dell’Egitto.
Un incidente o blocco del canale genererebbe perdite
nell’ordine di sette milioni di dollari al giorno.
Questa è la definizione di Wikipedia del canale
di Suez, e in queste poche righe è sintetizzata
l’importanza economica e strategica del canale
di Suez.
In biologia ci sono canali fondamentali per la
vita della cellula, esattamente come il canale di
Suez o quello di Panama hanno per l’economia
95
Vol. 1, 3, 2010
mondiale. L’importanza della funzione dei canali del potassio in numerosissimi stipiti cellulari dell’organismo è tale
che l’azione di chiusura e/o di apertura dei canali determina importantissime conseguenze biologiche e cliniche.
I canali ionici sono proteine di membrana presenti praticamente in tutte le cellule. Negli ultimi dieci anni sono stati
effettuati numerose ricerche sul funzionamento dei canali
ionici di membrana, sul loro meccanismo di apertura e di
chiusura, e sulla selettività di passaggio di ioni specifici a
seconda del tipo di canale. Gli ioni che normalmente attivano i canali sono soprattutto Na+, K+, Cl, Ca+, ma gli ioni
Na+ e K+ sono i più abbondanti, con una alta concentrazione intracellulare di K+, ed extracellulare di Na+.
Il meccanismo molecolare che sta alla base della veloce
scelta dei recettori a far passare un determinato ione è particolarmente complicato, dal momento che questi due
cationi monovalenti sono molto simili nella loro struttura
trii-dimensionale. L’apertura o la chiusura dei canali sono
fatti casuali in ogni singola cellula, influenzata da legami
specifici e dal differenziale di potenziale elettrico tra l’esterno e l’interno della membrana cellulare. Il tasso di passaggio è di circa 107 ioni per secondo. I movimenti attraverso
la membrana dei diversi ioni sono la via principale per
mezzo della quale stimoli extracellulari vengono trasmessi
nel citoplasma all’interno della cellula. Il passaggio degli
ioni attraverso i canali evoca cambiamenti del potenziale
elettrico di membrana che sono associati con la stimolazione, la modulazione o l’inibizione di varie attività cellulari.
In pratica, il movimento degli ioni K+ che segue l’apertura
del canale selettivo del potassio è uno dei meccanismi fisiologici fondamentali che le cellule utilizzano per mantenere
o ripristinare uno stato di riposo cellulare, o per attenuare
96
Modificata da Ashcroft FM. Nature 2006; 440:440-447.
Modificata da Ashcroft FM. Nature 2006; 440:440-447.
o prevenire il livello
degli effetti di depolarizzazione.
Il ruolo dei canali del
potassio nel controllo
cellulare e delle sostanze endogene in grado di
aprirli (neurotrasmettitori, ormoni, e altri mediatori), è quello di agire come meccanismo
inibitore dell’eccitabilità
cellulare e di mezzo endogeno omeostatico per
bilanciare le risorse del-
le cellule in risposta anche a situazioni di stress metaboliche,
come avviene per esempio a livello cardiaco.
I canali KATP regolano il tono vascolare e quindi il trasporto
infracellulare delle risorse necessarie per affrontare la domanda di energia. In pratica, i canali del potassio, integrati nel
contesto della regolazione del metabolismo cellulare e sistemico, agiscono a diversi livelli per assicurare il “benessere”
della cellula anche in caso di stress e svolgere un ruolo di
citoprotezione. I farmaci in grado di agire sui canali del
potassio svolgono un ruolo importante di controllo in molti
processi di controllo cellulare in qualsiasi parte del corpo.
Nel corpo umano ci sono più di 70 geni che codificano l’espressione dell’azione dei canali del potassio, ma la modificazione di solo alcuni di questi geni è associata alla manifestazione di una patologia.
Sono stati effettuati anche grandi passi avanti nello studio
delle patologie dei canali (definite channelopathies), malattie
che derivano da un’alterata funzione dei canali provocate
dalla mutazione di più di 60 geni che codificano l’espressione genica dei canali ionici. Per esempio, la mutazione di
quattro dei cinque geni che esprimono i canali KCNQ determina patologie cardiache (aritmie), cecità, epilessia.
In topi geneticamente modificati con delezione della codificazione genetica della struttura dei pori interni del canale per
mancanza di recettori Kir6.1 (-/-), si manifesta morte improvvisa associato ad allungamento del tratto ST e blocco atrioventricolare evidenziabili all’elettrocardiogramma.
I canali del potassio (KATP) mitocondriali svolgono un ruolo
fondamentale nella protezione cardiaca e nello stress metabolico. Infatti la attività dei canali KATP è fondamentale nella
risposta adattativa cardiovascolare allo stress, al mantenimento della stabilità elettrica dei neuroni, all’omeostasi e ai
sistemi di feed-back ormonali.
Diventa quindi evidente l’importanza dei farmaci in grado
di aprire i canali del potassio, che svolgono un ruolo unico
in diversi campi medici: di miopreservazione e vasodilatazione in pazienti affetti da patologie cardiache e vascolari,
di broncodilatazione, di miorilassante della vescica e addirittura di controllo della incontinenza urinaria, di antiepilettici, di regolazione della secrezione ormonale delle cellule b-pancreatiche (controllo del diabete di tipo 2) e ipotalamiche, e di stimolare la fase anagen dei bulbi piliferi.
Il minoxidil apre i canali del potassio
Tra le diverse azioni terapeutiche dei farmaci che
aprono i canali del potassio, Jahangir (2005) riporta la capacità del minoxidil di stimolare la crescita dei capelli, rife-
Immagine di Farjo Bessam
Vol. 1, 3, 2010
rendosi alla sua capacità di prolungare la fase di anagen.
È assolutamente risaputo che il minoxidil solfato (il metabolica attivo) determina una rilassamento della muscolatura dei vasi sanguigni (via apertura dei canali K+) con conseguente vasodilatazione.
Non è comunque chiaro il meccanismo d’azione di vasodilatazione a livello cutaneo, e soprattutto non è evidente
come mai il minoxidil topico al 5% sia in grado di aumentare il flusso sanguigno perifollicolare, mentre questo non
avviene a concentrazioni inferiori. Come già spiegato in un
articolo precedente (Sorbellini E. HT, Vol 1, 1, 2010).
Randall e Farjo hanno dimostrato la presenza di 2 diverse
espressioni geniche di recettori Kir6.1 e Kir6.2 a livello
della papilla dermica e della matrice del bulbo del capello.
I canali del KATP. Questo studio ha dimostrato definitivamente che la papilla dermica e la matrice del bulbo contengono canali del potassio, e che quindi l’azione del minoxidil
è diretta su queste strutture ioniche.
L’apertura dei canali determina un aumento della fase di anagen del bulbo in vitro, così come la chiusura dei canali ad
opera della tolbutamide (una sulfanilurea utilizzata come
ipoglicemizzante, che blocca i canali del potassio) dà l’accorciamento dell’anagen dei bulbi in vitro.
L’effetto della tolbutamide si esprime anche in vivo, tanto che
uno degli effetti collaterali di questo farmaco è la caduta dei
capelli, tanto che il suo uso topico è stato brevettato nel 2007
per il trattamento della ipertricosi.
Acosa serve aprire i canali del potassio nei bulbi?
Il minoxidil in vitro determina un significativo
aumento del sintesi di DNA all’interno delle cellule della
97
Vol. 1, 3, 2010
papilla dermica e della matrice. L’apertura dei canali del
potassio stimola l’energia cellulare, inducendo e mantenendo
la fase di attività del bulbo, e giocare un ruolo determinante
da messaggero in grado di stimolare la crescita di nuovi
bulbi. In pratica il minoxidil, agendo sui canali, stimola direttamente le cellule della papilla dermica e della matrice
aumentando la protezione di DNA, e soprattutto a mantene-
re in vita la struttura del bulbo. L’allungamento della fase anagen è la conseguenza della stimolazione dell’attività cellulare.
Logico quindi che il minoxidil stimoli maggiormente i bulbi
in fase dia anagen iniziale, così come è logico che la stimolazione dell’attività cellulare provochi, ad un bulbo in fase anagen terminale, una progressione del catagen e del telogen
fino ad innescare l’attività della successiva fase anagen.
Letture consigliate
Bunker CB, Dowd PM. Alterations in scalp blood flow after the
epicutaneous application of 3% minoxidil and 0.1% hexyl nicotinate in alopecia. Br J
Dermatol 1987; 140:294-296.
98
Nichols C G. KATP channels as molecular sensors of cellular metabolism. Nature 2006;
440:470-476.
Ashcroft FM. From molecule to malady. Nature 2006; 440:440-447.
Davies GC, Thornton MJ, Jenner TJ, et al. Novel and established potassium channel
openers stimulate hair growth in vitro: implications for their modes of action in hair
follicles. J Invest Dermatol 2005; 124:686-694.
Jahangir A, Terzic A. K(ATP) channel therapeutics at the bedside. J Mol Cell Cardiol
2005; 39:99-112.
Sorbellini E, Reyes E. Possible cell mechanism of action of minoxidil. Human Trichology
2010; 1:21-26.
Vol. 1, 3, 2010
ORIGINAL
Paola Bezzola
Walter Bertin
Paola Bezzola
International Hair Research Foundation
(IHRF), Milan, Italy
ARTICLE
Valutazione di penetrazione
di principi attivi veicolati in una specifica
maschera per la cura dei capelli
Evaluation of some new trichological formulations: a mask specifically for hair
To be effective when applied on the skin, a topical product requires a formulation based on good active principles and the capacity to reach its target in the expected time and at the right concentration. Skin penetration is different from skin permeation, as in the former the substance reaches its target through the skin, while
in the latter the substance reaches the circulatory system through the skin (as in transdermal drug delivery).
The process of penetration through the skin can be divided in some different phases.
First, the molecule spreads over the skin surface within the carrier, then it penetrates the stratum corneum
(at this stage, the release is influenced by the viscosity of the product) and subsequently, through the epidermis, the dermis and the underlying tissues.
Penetration through skin can occur via three pathways: One through the epidermis and two through shunts,
where the stratum corneum is not crossed, one through the sudoriferous gland and one through the hair follicle and its connected sebaceous gland.
As already explained, transepidermal penetration occurs through the stratum corneum, via transcellular or
intercellular pathways. Transepidermal penetration is commonly followed by most molecules. On the contrary, it seems that transfollicular penetration is used both by small and polar molecules and high molecular
weight, non-polar molecules. Transfollicular penetration is certainly used by all molecules in an initial phase
of the penetration process.
Easy to apply, easy to remove with water and fast-acting, this kind of product has resulted extremely practical. Besides, it ensures a good patient compliance, as its cosmetic characteristics enhance the specific action
of the active principles, thus making hair healthy, bright and easy to comb.
The objective of this study has been to investigate the capacity of this cosmetic preparation to allow the active
principles to penetrate the skin layers. Therefore, a 1% concentration of pirition zinc crystals has been added
to the composition of the mask: In fact, pirition zinc crystals ensure a good reflectance, which can be evaluated by confocal microscopy.
A mask formulation for the treatment of hair is a new interesting therapeutic possibility: The quick release of
the active principles makes it possible to use this mask as a basis for galenical products in which specific drugs
can be incorporated (minoxidil, hormones, anti-inflammatory agents, etc.).
Thanks to its pleasantness and easiness of use, this product can be used in long-term therapies, as it also
results better tolerated than lotions with a higher concentration of alcohol.
Key words: Hair diseases, Topical therapy, Cosmetic mask, Skin barrier, Confocal microscopy
I requisiti necessari perché un prodotto topico funzioni
effettivamente quando applicato sulla cute (oltre ovviamente alla bontà del/dei principi attivi) è la capacità di rag-
giungere nei tempi e con le concentrazioni giuste l’obiettivo, il target.
La tecnnologia biochimica negli ultimi decenni ha fatto
99
Vol. 1, 3, 2010
enormi passi avanti nello studio di particolari sistemi di veicolazione e di rilascio
che consentissero di raggiungere le corrette quantità di principi attivi a livello
del bersaglio nel tempo ultile con minime
concentrazioni là dove l’attivo è inutile se
non potenzialmente dannoso.
La cute è un target molto complesso dove
sono identificabili molte regioni: la
superficie cutanea, lo strato corneo, le
cellule in grado di sottostare a mitosi, le
ghiandole sudoripare, l’unità pilosebacea,
i capillari, il tessuto muscolare.
Se è chiaro che la superficie cutanea non
appartiene alla cute in senso stretto ma è
la prima barriera verso l’esterno, obiettivo
di tutti i sistemi di detersione, lo strato
corneo rappresenta invece la prima reale
barriera alla penetrazione e anche l’obietFigura 1.
tivo di molti attivi (basti pensare ad antiVie di penetrazione attraverso la cute (da Wiechers, 2008 - modificato).
micotici mirati contro infezioni micotiche
superficiali, alla necessità che corticosteroidi e anestetici superino questo strato per raggiungere gli
ne multilamellare in senso orizzontale dello strato corneo;
strati più profondi, agli antibiotici che possono essere forla maggior parte delle molecole che attraversano l’epidermulati per rimanere negli strati più superficiali oppure,
mide sfruttano la via di passaggio intercellulare grazie alla
come nel caso di clindamicina ed eritromicina, per raggiunpresenza del doppio strato lipidico tra le cellule (ciò vale
gere in profondità l’unità pilo-sebacea).
soprattutto per le sostanze lipofile) mentre le sostanze
Bisogna inoltre considerare che la penetrazione trandermiidrofile sfrutterebbero la “via di passaggio polare” (parrebca, che come dice il nome rappresenta il passaggio dell’atbe attraverso regioni acquose circondate da lipidi polari
tivo attraverso tutta la cute fino ai capillari e ai tessuti sotche creano le pareti di microcanali, sebbene la localizzatostanti, potrebbe determinare una non desiderata deposizioni di tali “pori” non sia ancora chiara) e questa sarebbe
zione all’interno della cute riducendo la
quantità di attivo che raggiunge il target.
La penetrazione cutanea è diversa dalla
permeazione cutanea in quanto la prima
descrive il passaggio delle sostanze attraverso la cute fino all’obiettivo, la seconda
descrive il passaggio attraverso la cute fino
al sistema circolatorio (come accade nei
prodotti farmacologici a passaggio transdermico). è ovviamente difficile distinguere le due modalità perché una volta che
un composto ha superato la barriera del
corneo è quasi impossibile prevedere la
sua diffusione nei tessuti sottostanti.
Quando si valuta la capacità di penetrazione di una sostanza si assume che la
relazione tra un composto e la cute sia di
Figura 2.
natura fisico-chimica con l’organizzazioDa Wiechers, 2008, modificato.
100
Vol. 1, 3, 2010
la stessa via utilizzata dall’acqua per evaporare attraverso
la cute.
In particolare studi con fluorescenza cutanea e microscopia
confocale hanno dimostrato la formazione di “colonne” di 310 corneociti separate le une dalla altre da pochi micrometri. La distribuzione dei lipidi nell’area tra le colonne
mostra minor regolarità rispetto a quella dei lipidi all’interno delle colonne: in tal modo si è dimostrata l’esistenza di
due “vie idrofiliche”, la intercolonnare con bassa resistenza
alla penetrazione (20% dell’area di passaggio) e la intercorneocitaria con alta resistenza alla penetrazione (80% dell’area di passaggio).
Quest’ultima segue le irregolarità tra le lamelle lipidiche
intercellulari e/o i corneociti adiacenti, come un sistema di
canali virtuali all’interno dell’epidermide.
Il processo di penetrazione attraverso la cute può essere diviso in diverse fasi: la molecola dapprima diffonde all’interno
del veicolo sulla superficie cutanea (e la viscosità del prodotto condiziona il rilascio a questo livello), poi la molecola
penetra nello strato corneo e da qui, attraverso l’epidermide,
al derma e ai tessuti sottostanti (Figura 1).
Le vie di penetrazione attraverso la cute sono fondamentalmente tre, una transepidermica e due di shunt che evitano
l’attraversamento dello strato corneo, una attraverso la
ghiandola sudoripara e una attraverso il follicolo pilifero e
la ghiandola sebacea ad esso associata.
La via di penetrazione transepidermica, come già detto, è
caratterizzata dalla penetrazione attraverso lo strato corneo
o per via transcellulare o per via intercellulare ed è sicuramente la via comunemente utilizzata dalla maggior parte
delle molecole mentre la via di penetrazione transfollicolare pare essere utilizzata sia da molecole piccole e polari così
Figura 3.
Da Wiechers, 2008, modificato.
come molecole ad alto peso molecolare non polari ed è certamente utilizzata da tutte le molecole in una fase iniziale
della penetrazione. Sia che una molecola penetri per via transcellulare che intercellulare essa deve attraversare il doppio
strato lipidico che riempie lo spazio intercellulare tra i cheratinociti dello strato corneo. Tali lipidi sono principalmente
composti da ceramici, colesterolo e acidi grassi liberi approssimativamente in parità di rapporto molare. Pertanto più lipofiliche diventano le molecole più facilmente penetrano attraverso lo strato corneo anche se il passaggio successivo può
essere ostacolato dalla maggior idrofilia degli strati epidermici sottostanti (Figura 2).
Considerazione importante è che oggi la gran parte dei prodotti per uso cosmetico e dermatologico devono essere rilasciati alla pelle (dermal delivery) e non attraverso di essa
(transdermal delivery), ciò significa che le molecole devono
raggiungere la superficie cutanea, lo strato corneo, l’epidermide o il derma ma non il sistema circolatorio, quindi l’obiettivo è di far arrivare la molecola nello strato cutaneo
specifico e lì mantenerla attiva.
Se il sito d’azione è la superficie cutanea (esempio i filtri
UV) uno dei modi per impedire la penetrazione del principio attivo è di aumentarne il peso molecolare; se invece il
sito d’azione è lo strato corneo e la molecola è lipofilica essa
verrà automaticamente trattenuta mentre se la molecola è
idrofilica essa può essere legata ad una componente proteica che ne rallenta la penetrazione (potendo però anche
ridurne l’attività intrinseca) oppure si può aumentare la
componente acquosa dello strato corneo. Per quanto
riguarda l’epidermide, poiché non vi è significativa differenza nella polarità con il derma, è molto difficile trattenere le molecole in questo strato.
Una volta raggiunto, facilmente, il
derma la maggior difficoltà nel trattenere una molecola a questo livello è
data dalla facilità con cui essa raggiunge il sistema circolatorio, In via teorica, ma certamente di complessa attuazione pratica soprattutto per quanto
riguarda i cosmetici, si può ovviare
alla facilità di penetrazione nel sistema
circolatorio somministrando simultaneamente un vasocostrittore.
Utilizzando particelle con dimensioni
comprese tra 3 e 10 millimicron si può
determinare un selettivo rilascio alla
ghiandola sebacea e all’unità follicolare.
Infatti particelle di dimensioni maggiori di 10 non possono penetrare nella
101
Vol. 1, 3, 2010
cute e rimangono sulla superficie cutanea mentre quelle più
piccole di 3 penetrano negli spazi intercellulari tra i cheratinociti. Invece particelle di dimensioni intermedie hanno la
dimensione giusta per penetrare esclusivamente attraverso
l’infundibolo follicolare attorno al fusto pilifero (Figura 3).
L’utilizzo di sostanze facilitatrici che consentano il superamento della barriera rappresentata dallo strato corneo è
ampiamente diffuso ma la ricerca di composti sicuri è estremamente importante perché essi possono determinare
modifiche strutturali della cute, sia perché possono agire
come solventi che solubilizzano i lipidi intercellulari sia
perché colpiscono i desmosomi intercellulari o interferiscono con le attività metaboliche necessarie al mantenimento
dell’integrità della barriera cutanea. In tal modo si possono
determinare reazioni immunitarie indesiderate come irritazione, infiammazione o allergia.
Spesso poi si tratta di sostanze non specifiche che portano
con sé anche ogni composto che sia abbastanza piccolo e
lipofilo da penetrare (ad esempio profumi e conservanti
nelle formulazioni cosmetiche).
Bisogna inoltre considerare le modifiche metaboliche e strutturali cui la cute può andare incontro e che possono fortemente condizionare la capacità di penetrazione (desquamazione, apoptosi cellulare, secrezione sudoripara e sebacea).
Certamente la via di passaggio intrafollicolare assume grande
rilievo nelle zone ad alta densità follicolare ed in primis ovviamente a livello del cuoio capelluto. Sebbene sia difficile studiare la penetrazione per via follicolare per mancanza di adeguati modelli animali, gli studi effettuati sulla penetrazione di
corticosteroidi su cute normale e su cute cicatriziale (priva per
definizione di annessi pilo sebacei) hanno dimostrato che l’unità pilosebacea rappresenta una significativa via di assorbimento.
Allo scopo di valutare la capacità di penetrazione, e quindi di
efficacia, di una maschera sul cuoio capelluto abbiamo studiato una speciale formula di una maschera cosmetica
(Adenosil maschera, Fitologica srl), formulata con specifici carriers che facilitano il passaggio transdermico, e contenente
adenosina, taurina ed ornitina, da applicare sul cuoio capelluto per il trattamento di varie forme di caduta dei capelli
(alopecia androgenetica, defluivo cronico, telogen effluvium).
Questo tipo di prodotto presenta caratteristiche di praticità
(facilità di applicazione, brevità del tempo di posa, facile
rimozione con il lavaggio), garantisce una buona compliance del paziente anche perchè le caratteristiche cosmetiche
del prodotto si sommano all’azione specifica dei principi
attivi, determinando un miglioramento anche della qualità,
pettinabilità e luminosità dei capelli.
L’aggiunta di facilitatori chimici in grado di aumentare l’as-
102
sorbimento dei principi attivi consente di ridurre i tempi di
applicazione del prodotto con grande vantaggio sulla praticità di utilizzo.
Il complesso di adenosina-taurina-ornitina svolge un’azione di stimolazione del ciclo di attività del capello, prolungando la fase anagen, e riducendo la caduta, attraverso la
diretta up-regulation del VEGF (Vascular Endothelial
Growth Factor) e la regolazione di recettori aminoacidici di
membrana specifici della papilla dermica.
Materiali e metodi
Il test ha avuto lo scopo di valutare e quantificare la
capacità veicolante della maschera attraverso la cute del capillizio. è stato scelto come marcatore una sostanza dotata di
penetranza nota come lo zinco-piritione, aggiunta alla
maschera alla concentrazione dell’1%. Sono stati testati dieci
soggetti (1-10) di entrambi i sessi, volontari, sani, consenTabella 1.
Le immagini di microscopia confocale dimostrano
i diversi gradi di profondità dei cristalli dotati di riflettanza.
Soggetti
Profondità in μ
T1 (15 minuti)
Profondità in μ
T1 (60 minuti)
Profondità in μ
T1 (24 ore)
1
10
45
248
2
12
38
256
3
10
43
284
4
5
21
189
5
18
56
257
6
15
58
249
7
11
41
186
8
3
18
210
9
16
64
297
10
13
35
246
11
8
23
181
12
10
35
127
13
4
12
118
14
2
9
184
15
10
26
205
16
8
21
227
17
10
26
215
18
6
18
184
19
3
12
179
20
8
16
165
Vol. 1, 3, 2010
Figura 4.
I cristalli di zinco pritione (Æ)
a diverse profondità nell’ostio
follicolare dopo 15 minuti, 60 minuti,
24 ore dall’applicazione
(da sinistra a destra).
Studio in microscopia confocale –
Studio Rinaldi e Associati.
zienti a sottoporsi al test, non affetti da patologie sistemiche,
o locali del capillizio e dei capelli. Il goal della ricerca era solo
quello di valutare la capacità della maschera di veicolare principi attivi attraverso la cute. Dopo 20 minuti di applicazione,
i soggetti che testavano la maschera lavavano la cute con uno
shampoo (per uniformità Adenosil shampoo) asportano ogni
residuo di maschera. L’esame di microscopia confocale,
necessario per individuare lo zinco-piritione, è stato effettuato, per ogni soggetto, al tempo T0 prima del trattamento, e al
tempo T1 (15 minuti), al T2 (1 ora) e T3 (24 ore) dopo il trattamento, in un’area cutanea in cui era stata posta la maschera (vertice dello scalpo. In un gruppo di altri dieci soggetti
(10-20) è stata effettuata una valutazione del grado di assorbimento cutaneo dello zinco piritione mediante applicazione
in medicazione occlusiva (unguento con zinco piritione 1%
in occlusiva per 24 ore) sullo scalpo per ottenere un campione di confronto della capacità di penetrazione percutanea
dell’attivo con una tecnica standardizzata (unguento in occlusione). Dopo le 24 ore dall’applicazione e dopo il test con
microscopio confocale, ogni soggetto lavava la testa con lo
stesso shampoo dell’altro gruppo. La maschera e la pomata
sono stati preparati da Labomar srl, Istrana-Treviso.
Risultati
L’assorbimento delle sostanze attraverso la cute
dello scalpo avviene per lo più seguendo la via dell’infundibolo delle ghiandole sebacee e delle ghiandole sudoripare, secondo i dati della letteratura (Figura 4).
La terapia tricologia topica sfrutta questo principio. Nel
nostro studio, la maschera testata ha permesso la penetrazione della sostanza attiva anche attraverso i canali di membrana cellulari dello scalpo, potendo evidenziare la riflettanza dei cristalli di zinco-piritione fino a 2.9 mm di
profondità (derma medio-profondo). I dati di penetrazione
dello ZnP sono riportati nella Tabella 1.
I dati dimostrano che i cristalli di ZnP sono evidenziabili
nei primi strati dell’epidermide già dopo 15 minuti in tutti
i soggetti, e nell’80% già a 10-18 μ di profondità. La pomata in occlusione ha determinato un assorbimento dei cristalli leggermente inferiore. Dopo 60 minuti la penetrazione media era a 41.7 μ (range 21-64) per la maschera e 22.1
μ per la pomata in occlusiva (range 9-35). Dopo 24 ore l’esame ha evidenziato i cristalli a una profondità media di
242.2 μ (range 186-297) per la maschera, contro i 178.5 μ
(range 127-227) per la pomata.
Discussione
Lo scopo dello studio è stato quello di verificare
la capacità della maschera cosmetica di permettere il passaggio attraverso gli strati cutanei dei principi attivi utili alla
cura dei bulbi piliferi. Per questo motivo abbiamo inserito
nella composizione della maschera dei cristalli di zinco
piritione, alla concentrazione dell’1%, per le sue proprietà
di riflettanza, valutabile con la microscopia confocale.
La microscopia confocale è una tecnica che permette di
effettuare un esame in vivo definito “quasi istologico” sul
paziente. Il microscopio confocale ha come sorgente un
laser Neodimio, che viene focalizzato sulla zona da valutare tramite un complesso sistema di specchi. Le diverse tipologie di cellule e strutture cutanee, cheratinociti, melanociti, fibroblasti, capillari e globuli rossi che circolano al loro
interno, linfociti, cellule infiammatorie e fasci di fibre collagene riflettono in modo diverso la luce e possono essere
evidenziate con precisione anche comprovata dall’esame
istologico vero e proprio. Con questa tecnica non invasiva
anche sostanze dotate di fluorescenza possono essere facilmente individuate, e se ne può stabilire la loro esatta collocazione fin dove si può reperirne la riflettanza. La capacità
di risoluzione dello strumento di microscopia confocale
(Vivascope 1500-Lucid, USA) utilizzato in questo test ha
consentito di individuare la sostanza fluorescente utilizzata
in questo test fino ad una profondità di circa 3 mm, corrispondente al derma medio-profondo.
103
Vol. 1, 3, 2010
La valutazione con microscopio confocale in vivo ha dimostrato che la maschera testata permette il rilascio dei suoi
principi attivi attraverso l’ostio follicolare nei primi 10
micron dell’epidermide già dopo 15 minuti dall’applicazione, permettendo poi alla sostanza di scendere negli strati
inferiori nel tempo successivo e raggiungere il derma medio
(2.9 mm dalla superficie cutanea) entro 24 ore. Nelle foto
si dimostra la penetrazione di cristalli di zinco piritione
nelle varie strutture, progressivamente attraverso l’ostio follicolare. I principi attivi contenuti nella maschera, quindi,
sono a contatto delle strutture pilifere e possono quindi
svolgere la loro eventuale azione terapeutica.
In particolare, nel caso della maschera testata (Adenosil
Maschera) l’adenosina può agire a livello dei capillari peribulbari, favorendo l’up-regulation del VEGF (attraverso
l’attivazione dei recettori SUR) e determinando l’aumento
della permeabilità dei vasi intorno al bulbo. La medicazione con la pomata in occlusiva è considerata in dermatologia una delle forme più classiche di veicolazione transdermica di un principio attivo, e per questo motivo la abbiamo
utilizzata come test di confronto La penetrazione media
dopo 15 minuti in occlusiva è ovviamente inferiore rispetto alla maschera, per poi aumentare dopo 60 minuti, e raggiungere la profondità media massima evidenziata nel
nostro studio di 178.5 micron, è significativo notare la differenza di profondità media massima evidenziata con la
maschera 242.2, con una differenza del 35% in più di
profondità di penetrazione rispetto alla medicazione in
occlusiva.
Una formulazione specifica in maschera per il trattamento
dei capelli rappresenta una possibile novità dal punto di
vista terapeutico: la dimostrazione del rilascio veloce di
principi attivi incorporati nella formulazione cosmetica di
una maschera permette di utilizzarla come base per la preparazione di prodotti galenici in cui possano essere incor-
Bibliografia
La riflettanza dello zinco
piritione sul fusto
dimostra l’adesione
della maschera sulla
sue superficie esterna
e quindi l’efficacia di
protezione e di
ristrutturazione.
porati anche farmaci ad hoc (minoxidil, ormoni, antinfiammatori, eccetera). Una maschera cosmeticamente gradevole può essere applicata 3-4 volte alla settimana, permettendo un protocollo terapeutico sufficiente ad una
terapia tricologica.
Uno degli aspetti fondamentali dell’uso di una maschera
specifica ad uso tricologico è la maggior praticità e gradevolezza cosmetica del prodotto (e spesso anche la maggior
tollerabilità rispetto a lozioni a contenuto alcolico maggiore) che aumentano notevolmente la compliance del trattamento anche per terapie protratte.
La possibilità di lavare i capelli dopo l’applicazione della
“terapia” è decisamente un sollievo per tutti i pazienti costretti a queste cure, ed è enormemente più accettata dell’applicazione di una pomata in occlusione che difficilmente riesce
ad essere risciacquata totalmente anche dopo lo shampoo
(Figura 5).
La maschera ha dimostrato anche una notevole capacità di
ristrutturazione e ricompattamento delle cellule esterne
della corticale del fusto, proteggendole dagli agenti ambientali esterni ed aumentando la lucentezza e la pettinabilità dei capelli, sfruttando le caratteristiche cosmetiche del
prodotto e aumentando ulteriormente la compliance soprattutto delle pazienti donne.
1. Wiechers JW. Skin barrier: Chemistry of skin delivery systems.
Cosmetic and Toiletries 2008.
women with Female pattern hair loss: a pilot, double-blind, randomized, placebo
controlled Trial. J Dermatol 2008; 35:763-7.
2. Morganti P, Fonda A, Tiberi L. The transdermal cosmetic delivery system. Cosmetic
and Toiletries 1999.
6. Schatzlein A, Cevc G. Non uniform cellular packing of the SC and permeability
barrier function of intact skin. A high resolution confocal laser scanning microscopy
study using highly deformable vesicles. Br J Dermatol 1998; 138:583-92.
3. Barry BW. Penetration enhancers in pharmacology and the skin. Skin
Pharmacokinetics 1987.
4. Zatz JL. Enhancing skin penetration of actives with the vehicle. Cosmetic and
Toiletries 1994.
5. Oura H, et al. Adenosine increases anagen hair growth and thick hairs in Japanese
104
Figura 5.
7. Toll R, et al. Penetration profile of microspheres into follicular targeting of terminal
hair follicles. J Invest Dermatol 2004; 123:168-76.
8. Rinaldi F, et al. The reflectance confocal microscopy in the study of hair follicle
pigmentary unit. Journal of Plastic Dermatology 2008; 4:49-52.
Vol. 1, 3, 2010
REVIEW
Vincenzo Saturni
Vincenzo Saturni
Servizio di Immunoematologia
e Trasfusionale,
Ospedale di Circolo
e Fondazione Macchi, Varese, Italy
ARTICLE
Gel Piastrinico
Platelet Gel
Platelet Rich Plasma (PRP) is a gel made mainly from the patient’s own platelets. Before using the platelets
are activated to form a gel that is applied where it is necessary to increase the healing process. Platelets play
an important role in wound healing. They provide initial hemostasis and release mediators to help modulate
the inflammatory response and many of the cellular functions involved in wound healing. Growth factors
possess paracrine related properties which are stimulatory for mitogenic activities, cellular differentiation,
protein transcription, chemotaxis, angiogenesis, and collagenase activities.
Some of the main benefits of PRP are: reduction in pain of the treated area, enhanced hemostatic response,
more rapid tissue regeneration, and less risk of infections.
Till now PRP has been successfulll employed in oral and maxillofacial surgery, in orthopedic surgery and in
the care of chronic skin ulcers.
Key words: PRP, Platelets, Growth Factors, Dermatology
Oltre agli emocomponenti tradizionali (globuli rossi concentrati, concentrato di piastrine, plasma fresco congelato),
il Servizio di Immunoematologia e Medicina Trasfusionale
ha la possibilità di produrne, anche altri definiti ad uso
topico (in particolare colla di fibrina e gel piastrinico) che
sembrano presentare elevate potenzialità cliniche, che sono
una frazione del sangue intero ottenuta con mezzi fisici
semplici ed utilizzata non per un trattamento trasfusionale
classico, ma per applicazione locale.
A partire dal 2005 anche questi emocomponenti sono stati
inseriti nella normativa sulla medicina trasfusionale, affidando alle strutture trasfusionali la responsabilità della loro
produzione.
In particolare il Decreto ministeriale 3 marzo 2005
“Caratteristiche e modalità per la donazione di sangue ed emocomponenti”, all’All. 2, “Emocomponenti per uso non trasfusionale (topico)”: cita il Gel piastrinico e prosegue: “Il gel piastrinico è un emocomponente per uso topico, di origine autologa
od allogenica, ottenuto dall’aggregazione di un concentrato piastrinico messo a contatto con calcio e fattori proaggreganti biologici (trombina) o farmacologici”.
Il gel piastrinico viene preparato presso le strutture trasfu-
sionali o direttamente in sala operatoria da sangue intero da
predeposito o da donazione allogenica per frazionamento,
con o senza reinfusione delle emazie, o da piastrinoaferesi
autologa o allogenica. Tutto il processo deve avvenire
garantendo l’asepsi e dopo la preparazione va utilizzato il
più rapidamente possibile, oppure va congelato secondo
tempi e modalità analoghi a quelli del PFC. Periodicamente
devono essere effettuate prove batteriologiche di sterilità.
Se di origine omologa devono essere eseguiti gli esami
obbligatori per la validazione biologica.
Esistono diverse modalità di produzione di questi emcomponenti, con metodiche “home made” o con apparecchiature dedicate che presentano il vantaggio di una maggior
standardizzazione del prodotto finale. Inoltre è possibile
ottenere piccole quantità per uso autologo immediato, con
applicazione locale o iniezione intralesionale, o diverse aliquote, che, se prodotte con metodiche che garantiscono l’asepsi, sono conservabili congelate per tempi più lunghi,
consentendone la disponibilità per diverse applicazioni.
Il gel di piastrine è un prodotto per uso topico costituito da
piastrine, prevalentemente di origine autologa, che vengono attivate immediatamente prima dell’uso, a formare un
105
Vol. 1, 3, 2010
“gel” che viene applicato laddove è necessario favorire un
processo riparativo.
Non è ancora ben definito quali siano i meccanismi precisi
attraverso i quali il gel di piastrine agisce. Sicuramente sono
legati al lento e costante rilascio locale dei fattori di crescita contenuti in abbondanza nei alfa granuli delle piastrine e
all’azione di diversi mediatori chimici. Queste sostanze
sono normalmente presenti nell’organismo e manifestano le
loro potenzialità rigenerative quando sono concentrati e si
trovano in particolari condizioni.
Pertanto con l’applicazione del gel di piastrine ci attendiamo un rilascio graduale di fattori di crescita, cui dovrebbe
conseguire accelerazione dei processi riparativi delle ferite
chirurgiche e delle ulcere e della riossificazione, miglioramento dell’emostasi e della cicatrizzazione, riduzione delle
complicanze post operatorie comprese le infezioni e del
dolore post operatorio
Questo preparato contiene infatti numerosi e importanti
fattori di crescita capaci di stimolare diversi meccanismi
cellulari inerenti la crescita tissutale tra cui: l’angiogenesi, la
chemiotassi dei macrofagi, la proliferazione e la migrazione
dei fibroblasti e la sintesi del collagene.
Nel corso del processo di formazione del coagulo le piastrine liberano i fattori contenuti negli α-granuli, tra cui ricordiamo: PDGF (Platelet Derived Growth Factor) che stimola i
fibroblasti, le cellule muscolari lisce e favorisce la granulazione dei tessuti, ha inoltre azione mitogena ed angiogenetica, aumenta la produzione del tessuto di ricostruzione,
accelera la guarigione delle ulcere croniche; PD-ECGF che
stimola le cellule endoteliali; il TGF-β (Transforming Growth
Factor-β) che stimola i fibroblasti, inibisce le cellule epiteliali ed endoteliali, ha azione chemiotattica, di stimolazione
dei fibroblasti e degli osteoblasti e d'inibizione degli osteoclasti; EGF * (Epidermal Growth Factor) che stimola le cellule epiteliali e mesenchimali; CTAP-III * che stimola le cellule sinoviali e i fibroblasti; FGFb * (Fibroblast Growh Factor
Basic) che ha prevalente stimolazione sui fibroblasti; IGF I e
II * (Insulin Like Growth Factor I e II) che esercitano prevalente azione sugli osteoblasti; VEGF * (Vascular Endothelial
Growth Factor), fattore di crescita dell’endotelio vascolare.
L'uso topico del gel piastrinico, favorito anche dalle sue
caratteristiche di plasticità, modellabilità alla sede di applicazione e per l’alta concentrazione di fattori di crescita,
accelera la rigenerazione tissutale e lo sviluppo dei tessuti
ossei, è clinicamente efficace per varie applicazioni (siti
estrattivi, rialzi di seno, difetti parodontali) nonchè in inter*
106
Presenti nei tessuti.
venti di chirurgia maxillofacciale, ha lieve effetto emostatico, stimola la guarigione delle ferite, riduce il dolore, le
infezioni ed il sanguinamento post operatorio.
In base a quanto sopra descritto, il gel piastrinico trova il
maggior impiego, in chirurgia, in ambito maxillo-facciale,
ortopedico, cardiologico, oftalmologico.
L'espressione di vari fattori di crescita, citochine e chemochine come conseguenza di danno tissutale, è in grado di
regolare il processo di guarigione e di rigenerazione ossea,
che comporta una complessa interazione di molti fattori
biologici locali e sistemici.
Questa complessa interazione di mediatori locali, determinato da meccanismi autocrini e paracrini, stimola le cellule
mesechimali indifferenziate a migrare, proliferare e differenziare in sede di innesto.
È stato, infatti, dimostrato che la fase iniziale della rigenerazione sia caratterizzata dal rilascio, in sede di innesto di
PDGF,TGF-B e IGF-I e II, mediante degranulazione delle
piastrine.
Peraltro il gel è ampiamente utilizzato nella cura delle ulcere cutanee (traumatiche, vascolari, diabetiche, neuropatiche, da decubito, da radionecrosi), che costituiscono un
problema sempre più importante per l’aumento dell’età e
per il numero di malattie croniche e determinano notevoli
costi per il SSN.
Secondo l’Osservatorio permanente della terza età, l’Italia ha
il primato in Europa di malati affetti da piaghe/ulcere con
un numero stimato intorno ai due milioni, per lo più ulcere da decubito, da diabete o varici. La spesa/anno in Italia
per queste cure è pari a circa 850 milioni di euro, cioè tre
volte in più di diversi altri Paesi europei. Mentre
l’Associazione Italiana Ulcere Cutanee stima una perdita di
circa 500000 giornate di lavoro/anno.
Inoltre, si devono considerare anche gli aspetti psicologici,
familiari e sociali. Lesioni come le ulcere croniche, che
spesso comportano dolore, immobilizzazione, e talvolta
addirittura amputazione, sono tutte situazioni che hanno
un effetto devastante sull’immagine di sé, sull’autostima,
sui rapporti interpersonali nella famiglia e nella società,
sulla capacità lavorativa.
Spesso inoltre i tempi di cura si allungano con continui
disagi per i pazienti ed elevati costi per il SSN.
È evidente quindi che tutti quei presidi che riducono il
tempo di guarigione e diminuiscono anche in modo significativo i costi economici relativi alle degenze di questi
malati sono tutti da percorrere, anche per migliorare la
qualità di vita.
Per la cura di queste lesioni ci sono diverse soluzioni: tessuti artificiali bioingegnerizzati, medicazioni a base di acido
Vol. 1, 3, 2010
ialuronico, modulatori delle proteasi, collageni, cellule staminali, ecc.
Tra queste è importante pensare alla preparazione del gel
piastrinico che, rispetto ad esempio ai tessuti artificiali
ingegnerizzati, ha costi inferiori.
Come abbiamo visto il gel piastrinico agisce stimolando le
cellule deputate alla riparazione dei tessuti a migrare nella
zona lesa, a riprodursi più in fretta e a produrre il materiale di sostegno, collagene e tessuto connettivo, vale a dire
l’impalcatura dentro alla quale si distribuiscono le cellule
del tessuto neo-formato.
In generale si può pensare all’utilizzo del gel nella cura delle
ulcere cutanee quando si verifica una perdita di tessuto, che
coinvolge epidermide, derma e alcune volte tessuto adiposo
e fasce muscolari, che abbia difficoltà di guarigione spontanea per invecchiamento delle cellule mesenchimali presenti
in loco o l’incapacità di reclutarne di nuove.
Il gel piastrinico ha effetti di promozione della generazione
di cellule mesenchimali, tessuto connettivo, tendini, ossa e
vasi in situazioni in cui i processi riparatori devono essere
accelerati.
Primo a comparire è il tessuto di granulazione e poi la riepitelizzazione della superficie della cute.
I fattori liberati dalle piastrine modificano la risposta infiammatoria, hanno effetto antibatterico (anche per la presenza di globuli bianchi?) e chemiotattico per macrofagi e
fibroblasti e promuovono la secrezione di enzimi proteolitici
che facilitano la riparazione ed il rimodellamento dei tessuti.
In relazione a quanto sin qui riportato, appare evidente l’importanza della selezione paziente che deve avvenire in accordo tra trasfusionista e clinico al fine di valutare le condizio-
ni cliniche del paziente e le caratteristiche delle ulcere: eziologia, dimensioni, posizione, tempo di sviluppo, aspetto del
fondo e dei margini, effetto dei trattamenti già provati,
vascolarizzazione, presenza/assenza di infezione e dolore
associato. La valutazione deve essere mirata anche a stabilire
se la produzione deve essere di tipo autologo od omologo.
Come criteri di esclusione si possono considerare: infezione dell’ulcera, osteomielite, necrosi, vascolarizzazione inadeguata e dimensioni < 2 cm2.
In relazione agli aspetti organizzativi ed economici, si deve
valutare anche l’efficacia della terapia almeno con: riduzione delle dimensioni, formazione di tessuto di granulazione
e di riepitelizzazione; cui aggiungere: riduzione del dolore,
aspetto del fondo della lesione e assenza di infezione locale
durante il trattamento.
Oltre alle indicazioni cliniche sopra riportate e diffusamente riconosciute, recentemente il gel piastrinico viene utilizzato anche nella terapia riparativa di cute/mucose in
pazienti affetti da GvHD ed in pazienti con neoplasie solide trattati con radioterapia.
Infine, studi recenti (Rebulla et al.) evidenziano che gel prodotto da cordone ombelicale rilascia alti livelli di VEGF
(Vascular Endothelial Growth Factor) e PDGF-BB (PlateletDerived Growth Factor-BB, discrete quantità di FGF
(Fibroblast Growth Factor), HGF (Hepatocyte Growth Factor)
and TGF-beta1 (Transforming Growth Factor-beta 1) e piccole quantità di PDGF-AB. Queste scoperte suggeriscono
che nei processi riparativi, dove è desiderabile disporre di
elevati livelli di VEGF e PDGF, si può ipotizzare di ricorrere al gel ottenuto da cordone ombelicale.
107
Vol. 1, 3, 2010
ORIGINAL
Alberico Motolese
Laura Margheritis
Alberico Motolese
S.C. Dermatologica,
Ospedale di Circolo e Fondazione Macchi,
Varese, Italy
ARTICLE
PRP nel trattamento delle ulcere vascolari
non tendenti alla guarigione
PRP in the treatment of the not healing skin ulcers
In recent years Platelet Rich Plasma (PRP) has been used for different clinical applications. It seems that
platelet concentrate trigger the rigeneration of the tissue, favouring the healing of severe skin ulcers that
does not respond to traditional treatments. Platelet Gel can be obtained from a classic whole blood sample
followed by the separation of plasma and platelet concentrate. Subsequently the plasma follows the iter of
the production of crioprecipitate which is mixed in the same amount with the platelet concentrate. The clinical application can be utilised on skin ulcers of several origins (venous, arterious, diabetic, traumatic, pressure, neuropathic, etc.). The medication with PG must start after the wound bed preparation: the amount of
medications made with PG may vary according to the extension of the wounds and to the clinical results, but
one can make 8 weekly medications on average.
Key words: Platelet Gel, Growth Factors
Nuove strategie terapeutiche si rendono disponibili nel
vasto panorama del trattamento delle ulcere vascolari: alcune di esse, a causa dei costi non elevati, possono essere utilizzate in modo routinario nella pratica clinica per velocizzare la riepitelizzazione, mentre ad altre si ricorre soltanto
in caso di mancata guarigione dopo aver effettuato un corretto standard-care per periodi predefiniti. Le ulcere non
tendenti alla guarigione costituiscono un’evenienza relativamente frequente nella quale diversi fattori possono giocare un ruolo variamente incidente. Molti di questi fattori
sono stati ben studiati nel corso degli anni, e di questo
fanno testo innumerevoli riferimenti in letteratura riconosciuti dalla comunità scientifica; per alcune altre osservazioni, più recenti, non vi sono dati consolidati e le segnalazioni appaiono molto interessanti ma necessitano di ulteriori convalide. È il caso, ad esempio, dei rilievi sulla permanenza in fase infiammatoria di alcune ferite non-healing:
l’aumento dei livelli di citochine infiammatorie dosabili nei
fluidi secreti in corso di tali ulcere ha portato a diverse
osservazioni riguardanti la presenza di aumentati livelli di
TNFα insieme ad altre molecole infiammatorie quali IL-1,
108
IL-2 ed IL-6. Nostre osservazioni preliminari 1, utilizzando
real-time RT-PCR su tessuto, hanno confermato attraverso
l’estrazione dell’mRNA un sostanziale incremento di IL-1a
e b, IL-2, 6 e 8 dopo tre settimane di trattamento, ed un
decremento di IL-17a, TNF-α ed IFN-γ, che evidentemente si ridurrebbero in corso di corretto standard-care.
La mancata disponibilità di fattori di crescita (trapping)
rimane una delle teorie più accreditate: l’individuazione e la
sintesi di tali fattori ha rappresentato in questi anni uno
degli obiettivi prioritari della ricerca clinica.
I fattori di crescita rappresentano, indubbiamente, una possibilità applicativa essendo costituiti da proteine (polipeptidi) normalmente presenti nell’organismo e sicuramente
coinvolte nello sviluppo fisiologico dei processi di “wound
healing” delle ferite di qualsiasi origine 2. Alcuni fattori di
crescita sono da considerare mitogeni, altri chemoattractanti, cioè in grado di provocare transmigrazione cellulare.
Alcuni di essi sono sicuramente conosciuti come fattori in
grado di promuovere la proliferazione cellulare, altri invece avrebbero un ruolo fondamentalmente regolatorio e di
orchestrazione di tutto il processo di guarigione 3. È proba-
Vol. 1, 3, 2010
bilmente corretto definire questi fattori sotto l’unica denominazione di “growth-factors”, indipendentemente dalla
loro connotazione biologica (citochine, interleuchine,
colony-stimulating factors), poichè tutti sono peptidi in
grado di promuovere l’attività di crescita cellulare e quindi
di riparazione tissutale 4-6.
Esperienze cliniche sono state compiute utilizzando topicamente il Gel Piastrinico autologo e alcuni di questi fattori,
quali il PDGF ricombinante umano 7 ed il GMCSF ricombinante umano 8, con risultati diversi anche in relazione alle
diverse casistiche, con i limiti imposti dai costi elevati.
Il razionale biologico per l’uso dei derivati piastrinici nel
trattamento delle ulcere si basa sul ruolo importante che le
piastrine hanno nel processo di rigenerazione tessutale.
Queste hanno diversi meccanismi d’azione: vengono attivate durante il processo dell’emostasi, rilasciano fattori di crescita e sostanze che modificano la risposta infiammatoria,
hanno effetto antibatterico, e promuovono la chemiotassi
dei macrofagi e la secrezione di enzimi proteolitici.
Malgrado tali solide basi biologiche, i risultati ottenuti dall’utilizzo del Gel Piastrinico nella terapia delle ulcere sono
ad oggi variabili e poco controllati nei lavori presenti in letteratura. Le principali cause di variabilità sono probabilmente attribuibili ai diversi metodi di ottenimento del gel
stesso, oppure ai diversi protocolli terapeutici impiegati,
oltre che alle numerose variabili legate al tipo di ulcera ed
alle caratteristiche dei pazienti.
Preparazione del Gel Piastrinico
Per quanto riguarda le metodiche attualmente
utilizzabili per la produzione di tali emocomponenti, vi
sono diverse possibilità tecniche che hanno reso possibile la
preparazione dell’emoconcentrato a partire da fonte autologa ed omologa, consentendo una evoluzione ed un risparmio rispetto ai prodotti del commercio utilizzati a partire
dagli anni 80 9, 10.
Il Gel Piastrinico è un emocomponente per uso topico,di
origine autologa od omologa, ottenuto dall’aggregazione di
un concentrato piastrinico messo a contatto con calcio e
fattori proaggreganti biologici (trombina) o farmacologici
(Batroxabina). Tutto il processo deve avvenire garantendo
la sterilità (D.M. 03/03/2005).
Attualmente sono utilizzati 2 gruppi di prodotti: i prodotti
commerciali e quelli realizzati in laboratorio (o “homemade”). I prodotti commerciali, ottenuti da lavorazione di
pool di un elevato numero di unità di plasma, contengono
elevate concentrazioni di fibrinogeno (circa 80-120
mg/ml), sono sicuri (in quanto sottoposti a processi di sterilizzazione ed inattivazione virale), semplici da utilizzare
ma hanno un costo elevato. I prodotti “home-made” vengono ottenuti da singole unità di plasma autologo o allogenico utilizzando la metodica di crioprecipitazione.
Un contributo può venire da sistemi realizzati dall’industria specificamente dedicati alla produzione simultanea ed
in egual misura di crioprecipitato e trombina contenenti
elevate concentrazioni di fattori della coagulazione quali:
Fattore XIII, Fattore VIII e fibrinogeno da una singola unità
di plasma autologo ed allogenico. La colla di fibrina prodotta è totalmente di derivazione umana e non contiene
prodotti di origine bovina o altro animale e prodotti di sintesi (glutaraldeide, cianacrilato, ecc). I componenti, disponibili in circa un'ora, sono raccolti in un sistema a doppia
siringa ed usati sul campo operatorio per produrre la colla
di fibrina.
Il concentrato di piastrine autologhe si ottiene da un’unità
di 410 ml di sangue. Le unità piastriniche così concentrate vengono poste in centrifuga per 24 h a 22°C . Le unità
autologhe vengono separate, grazie ad un circuito chiuso
sterile con TSCD, in 3 o 4 aliquote da 40 ml. Ciascuna di
queste viene congelata a -40°C: per avere un effetto terapeutico deve contenere un minimo di 1 x 106 piastrine/microlitro.
L’attivazione del prodotto viene fatta al letto del paziente
mischiando 20 ml di piastrine concentrate, addizionate a 2
ml di trombina omologa o autologa e 2 ml di calcio gluconato al 10 per cento. Il prodotto viene fatto riposare 10
minuti nel disco di Petri (10 cm di diametro), per consentire la formazione del gel.
Il PRP da provetta, che prevede una diversa preparazione,
è un preparato che non prevede l’aggiunta di trombina e
quindi non “gelificato” per consentirne una più facile infiltrazione nei tessuti attraverso l’ago.
Discussione
L’interesse nei confronti dell’utilizzo di emocomponenti, con finalità diverse da quelle trasfusionali, è stato
notevolmente ampliato nel corso degli ultimi 2 anni.
Il Gel Piastrinico è un emocomponente ad uso non trasfusionale descritto in letteratura ed utilizzato in diversi
campi chirurgici di applicazione: in odontoiatria, in chirurgia del cavo orale, nella terapia delle ulcere cutanee, in
chirurgia ortopedica. Trattandosi di un emocomponente
autologo nella sua utilizzazione abituale, vi sono margini
di sicurezza nell’impiego, e a tale proposito bisogna speci-
109
Vol. 1, 3, 2010
ficare che dal punto di vista medico legale la produzione,
conservazione e distribuzione di tali componenti devono
ricadere entro la specifica normativa riguardante l’attività
trasfusionale (Legge 107/90 e relativi decreti attuativi).
Il presupposto teorico ad un suo razionale utilizzo poggia
sulle più recenti conoscenze del ruolo esercitato dalle piastrine nei processi di riparazione tissutale. Le piastrine infatti elaborano, immagazzinano e quindi rilasciano, se attivate,
una serie di fattori capaci di indurre localmente uno stimolo rigenerativo sui tessuti lesi 11. In particolare il Gel
Piastrinico è prodotto dalla aggregazione di un concentrato
piastrinico a contatto con calcio e fattori proaggreganti biologici (trombina) o farmacologici (batroxabina) capace di
liberare vari fattori di crescita contenuti negli alfa-granuli
(PDGF, TGFb ecc.). Il PDGF è dotato di una potente azione
mitogena sulle cellule dei tessuti connettivi, chemiotattica
sui granulociti e le cellule mononucleate, di stimolo alla
degranulazione dei neutrofili e dei monociti, alla fagocitosi,
alla sintesi del collagene. Pertanto l’applicazione del Gel
Piastrinico nelle ulcere critiche determinerebbe uno stimolo
alla riparazione tissutale per l’intervento di fattori di crescita indipendentemente dalla natura delle lesioni, com'è
documentato dal suo utilizzo in ulcere di diversa origine
(venose, arteriose, miste, diabetiche, post-traumatiche).
Studi in vitro compiuti mettendo a contatto gel supernatante e fibroblasti umani in coltura, hanno dimostrato che
il Gel Piastrinico va ad agire sulle proteine di sintesi attraverso l’incorporazione di L-leucina nella frazione acida
insolubile o l’ingresso di un aminoacido di L-prolina nella
cellula 12. Il sovranatante del Gel Piastrinico produrrebbe
un cambiamento nell’espressione dei geni nei fibroblasti.
Dopo 3 giorni di trattamento si indurrebbe l’attivazione di
MMP-I (inibitori delle metallo proteasi) e PAI (inibitore dell’attivatore del plasminogeno). Questi meccanismi vanno a
promuovere la rigenerazione tissutale, in particolare del
tessuto mesenchimale, ma anche del tessuto connettivale,
tendini, ossa e vasi. La rigenerazione avviene grazie al rilascio di fattori di crescita e citochine in grado di stimolare la
proliferazione, migrazione e differenziazione dei fibroblasti
e cellule endoteliali.
Il razionale biologico per l’utilizzo del Gel Piastrinico nel
trattamento delle ulcere cutanee, si basa dunque sull’importante ruolo che giocano le piastrine nel processo della
guarigione spontanea della lesione.
110
Studi recenti mirano ad ottenere gel piastrinici sempre più
specifici per arrivare a strategie terapeutiche con precisa
indicazione, perché furono utilizzate per anni su basi empiriche per numerose indicazioni terapeutiche.
Tuttavia resta sempre di fondamentale importanza un corretto inquadramento eziopatogenetico dell’ulcera e l’eventuale correzione di una sottostante patologia venosa, arteriosa o diabetica, poichè senza di essa qualsiasi medicazione non produrrebbe benefici apprezzabili. Infine, è difficile ottenere una corretta valutazione della efficacia clinica
del gel, sia per l’estremo polimorfismo delle lesioni cutanee,
che per l’assenza di metodologie standardizzate per la
misurazione delle dimensioni delle ulcere stesse.
Bibliografia
1. Motolese A, Passi A. Livelli di citochine infiammatorie nelle ulcere
venose non- healing. Comunicazione personale. XXV congress SIDCO, 23-25 aprile
2010, Varese.
2. Falanga V. Growth factors and wound healing. In Nemeth AJ Dermatologic Clinics.
Philadelphia, PA, WB Saunders 1993; pp 667-77.
3. Edmonds M, Bates M, Doxford M, et al. New treatments in ulcer healing and wound
infection. Diabetes Metab Res Rev 2000; 16:S 51-54.
4. Bennett NT, Shultz GS. Growth factors and wound healing: biochemical properties of
growth factors and their receptors. Am J Surg 1993; 165:728-737.
5. Motolese A, Abatangelo G. Gli innesti autologhi con cute coltivata nelle ulcere
vascolari critiche degli arti inferiori. Dermatological Experience 2001; 3:481-487.
6. Davidson JM. Growth factors in wound healing. Wounds 1995; 7: 53A-64A.
7. Wieman TJ, Smiell JM, Su Y. Efficacy and Safety of a Topical gel formulation of
recombinant human platelet-derived growth factor-bb (becaplemin) in patient with
chronic neuropathic diabetic ulcers. Diabetes Care 1998; 21:822-827.
8. Gough A, Clapperton M, Rolando N, et al. Randomized placebo-controlled trial of
granulocyte colony stimulating factor in diabetic foot infections. Lancet 1997; 350:855-9.
9. Crovetti G, Martinelli G, Issi M, et al. Platelet gel for healing cutaneous chronic
wounds. Transfus Apher Sci. 2004; 30:145-51.
10. Mazzucco L, Medici D, Serra M, et al. The use of autologous platelet gel to treat
difficult-to-heal wounds: a pilot study. Transfusion 2004; 44:1013-8.
11. Schultz GS, Wysocki A. Interaction between extracellular matrix and growth factors
in wound healing. Wound repair Regen 2009; 17:153-62.
12. Bernuzzi G, Tardito S, Bussolati O, et al. Platelet gel in the treatment of cutaneous
ulcers: the experience of the Immunohaematology and Transfusion Centre of Parma.
Blood Transfusion 2010; 8:237-47.
Vol. 1, 3, 2010
ORIGINAL
Piero Rosati
Piero Rosati
Piero Rosati Clinic, Ferrara, Italy
ARTICLE
The treatment of alopecia
following trauma, burns and surgical
and/or medical therapies for cancer
The treatment of alopecia following trauma, burns and surgical
and/or medical therapies for cancer
The intrinsic anatomical peculiarities of the scalp make reconstruction of this area difficult and demand
more innovative thinking than that required for using the same technique on other parts of the body. On the
one hand we have certain unfavourable factors such as the shape of the skull, the inextensibility of the scalp,
the lesser yield of flaps in relation to the convexity of underlying bone and the presence of hairs unlike those
found on the rest of the body. On the other hand, we have favourable factors such as the space to create
cleavages or pockets, the rigid surface of the cranium that offers a stable platform on which to work, an
excellent blood supply and lastly, the possibility of masking scars under the hair.
These factors depend upon the aetiology of the lesions and vary greatly for each patient in what is nowadays seen as the most important technique in this type of reconstruction. Cutaneous expansion should
always be performed when the area affected by alopecia is greater than 50 cm².
Key words: Alopecia, Trauma, Burns, Cancer therapies
The anatomy of the scalp
The presence of hair, (actual or previous in the
case of androgenetic alopecia), can be defined as a separate
anatomical unit in relation to the surrounding hairless skin
on an adult not suffering from hair loss. This unit measures about 600-700 cm² and features different layers that,
from the surface down are as follows:
The thick superficial layer of sick with a good blood
supply.
The subcutaneous layer of lobulated adipose tissue contains subcutaneous fibrous connective layers where
piliferous bulbs lodge.
The fibrous galea aponeurotica is extensible and strongly bonded to the skin by the subcutaneous fibrous
connective layers that make up the thickness of the socalled “surgical scalp”.
Merckel’s sub-aponeurotic space consists of loose connective tissue with a relatively poor blood supply and is
considered the plane for surgical cleavage.
The periosteum, or the outside skin of the bone, offers
little adhesion apart from along the cranial sutures that,
if intact, can accept a skin graft but the periosteal layer
is extremely fragile and prone to drying out.
Surgical technique
The size and quality of the remaining scalp is the
main factor affecting reconstruction. Other factors include
the positioning of the expander that will determine the
future flap that blends in with the direction of the hair; an
aesthetic fronto-temporal attachment and the possible
111
Vol. 1, 3, 2010
onset of androgenetic hair loss in young male
patients.
The operation involves two separate treatment sessions:
The first session is for positioning one or more
expanders.
The second, usually three months later, involves removing the expander(s), the excision of
the area affected by alopecia and the creation of
flaps.
Depending on technical and individual problems
encountered, these procedures can be conducted
using either local anaesthesia in association with
deep sedation or under general anaesthesia.
Figura 1a-b.
Expanders in situ.
a
Figura 2a-b.
a: Pre-operative; b: Post-operative aspect.
First procedure for positioning the expander(s)
Before the procedure begins, the patient is given a
disinfecting shampoo and when possible, the hair
is cut very short. The incision should be radial and
perpendicular to the longest axis of the expander
and is usually 3 to 5 cm long. The incision is always
preceded by infiltration with physiological solution
to facilitate tissue detachment in the Merckel’s
space where the expander will be located.
The dissection is begun with scissors, continued
with the finger and completed using dissectors.
The cleft should be slightly wider than the expanders so as to facilitate their insertion. No aspiration
drainage is needed. The expanders are very carefully prepared and positioned with a blunt dissector
around which they have been wrapped. Once
inserted they can be distended inside the cleft with
a movement parallel to the axis of the incision. The
expanders are then tested and filled to about 10%
with physiological solution that has been tinted
with methylene blue to ensure their integrity and to
provide sufficient distension in the cleft. The valve
is positioned a little distance away using the same
access route as the expanders with extreme care
taken to avoid kinking the connection.
Once the insertion has been tested, the cleft is sutured. Prophylactic antibiotic therapy is usually administered for 5-7 days. The first filling is carried out
two weeks after the procedure with subsequent filling sessions at one-week and very rarely at two-week
intervals. Although there is no set rule, about 10% of
the expander volume is inflated at each session until
filling is complete after about three months.
112
b
a
b
Figura 3a-b.
a: Pre-operative aspect; b: Post-operative aspect.
a
b
Vol. 1, 3, 2010
valve(s) is best performed using the incisions of future
flap(s).
The next stage is the rupturing of the capsule and the remoThe design of the flap or flaps is decided upon before the
val of the thickest periprosthetic suture in relation to the
treatment and the removal of the expander(s) and
perimeter of the expander so as to
facilitate the mobilisation and
Figura 4a-b.
distension
of the flap.
a: Pre-operative aspect with expanders in situ; b: Post-operative aspect.
Next the alopecic scar is removed
after having assessed the advancing
edges of the flap. Full thickness excision gives better results than dis-epidermisation. The next stage is suturing taking care to avoid resecting any
excess skin or dog ears that usually
disappear spontaneously.
Remodelling should only be considered if they persist beyond six months.
Second procedure session for removing
the expander(s) and preparing the flap
b
a
Figura 5a-b-c.
a: A pre-operative aspect; b: Expander in situ; c: Post-operative aspect.
a
b
c
Figura 6a-b.
a: Pre-operative aspect; b: Expander in situ.
a
b
Comments
a) The choice of expander: Apart
from the many makes and models of
expanders available, I prefer rectangular ones with rounded edges and
small valves.
b) Surgical strategies and choices:
Except in very rare cases, for alopecia of less than 50 cm² (7 x 7), I prefer the auto-transplantation of hair
as this technique, adapted to the
needs of cicatrising skin, may well
be the best compromise. I am strongly opposed to multiple excisions
that are often associated with relapses.
This stance is justified by the strong
effect the presence of the expanders
and the disproportionate size of the
lesion can have on a patient’s sense
of self-consciousness.
For alopecia of between 50 and 350
cm²: skin expansion is the ideal solution and I normally use just one
expander with two being the exception. For alopecia covering more than
350 cm² or where coverage is equal
to or greater than ⅔ of the surface of
the scalp, most cases cannot be par-
113
Vol. 1, 3, 2010
tially treated and lead to a
somewhat sparse hair style.
That however is not to say
the results are poor.
Reconstruction favours the
areas of the scalp that are
most the noticeable (e.g.
the frontal and temporal
regions) and therefore the
most psychologically “sensitive” areas in terms of
the patient’s self-consciousness. The hair itself also
helps mask the situation.
In cases such as this, I use
1 or 2 expanders and I a
wouldn’t exclude the possibility of further treatment
about a year later.
c) Positioning expanders: The positioning of the expanders depends on the choice of flaps are more often
these are planned to allow for advancement or transposition and to create less tension and therefore less stretch-back. It is extremely important to take into consideration the direction in which the patient’s hair grows
when planning flaps and the natural direction should
be followed as much as possible. Lastly, we would
repeat that in young men with previous androgenetic
hair loss, expanders should be positioned in the parietal or occipital regions whenever possible.
Figura 7a-b.
Post-operative aspects.
b
Conclusions
Our extensive history of scalp expansion has led
us to choose this technique as our first choice in the reconstruction treatment of the scalp following trauma, burns
and surgical and/or medical therapies for cancer.
We are however studying alternative surgical methods that
will allow us to obtain comparable results with fewer psychological disadvantages for the patient. In normal cases of
both male and female androgenetic alopecia when the indications are right, we provide systematic assistance with a
mini-micro surgical hair auto-transplant technique.
Figura 8a-b-c.
a: Pre-operative aspect; b: Expanded flap positioned (note how it is possible to reconstruct the natural direction
of the hair on the top of the head); c: Post-operative aspect.
a
114
b
c
Vol. 1, 3, 2010
Lectures
Radovan C. Tissue expansion in soft-tissue reconstruction. Plast Reconstr
Sug 1984; 74:482-92.
Foyatier JL, Comparin JP, Latarjet J, et al. Forum on tissue expansion. Repair of
sequelae of facial burns by cervical cutaneous expansion. Ann Chir Plast Esthet 1993;
38:27-33.
Morris SF, Pang CY, Mahoney J, et al. Effect of capsulectomy on the hemodynamics and
viability of random-pattern skin flaps raised on expanded skin in the pif. Plast Reconstr
Surg 1989; 84:314-22 (discussion 323-4).
Cullen KW, Clarke JA, McLean NR. The complications of tissue expansion in the burned
scalp. Burns Incl Therm Inj 1986; 12:273-6.
Comparin JP. La réparation des séquelles de brulures de la tete ed du cou par expansion
cutaneée (à propos de 100 cas). Thèse Médecine, Lyon, 29 oct 1992.
Manders EK, Schenden MJ, Furrey JA, et al. Soft-tissue expansion: concepts and
complications. Plast Reconstr Surg 1984; 74:493-507.
Hudson DA, Arasteh E. Serial tissue expansion for reconstruction of burns of the head
and neck. Burns 2001; 27:481-7.
Neale HW, High RM, Billmire DA, et al. Complications of controller tissue expansion in
the pediatric burn patient. Plast Reconstr Surg 1988; 82:840-8.
115
Vol. 1, 3, 2010
ORIGINAL
Stefano Bugliaro 1
Silvia Zanetti 2
ARTICLE
Growth Factors and skin renewal
1 Cosmetologist, 2 Biotechnologist
Keminova Italiana srl, Cellatica (BS)
Stefano Bugliaro
Fattori di crescita e rinnovamento cutaneo
L’evoluzione della ricerca medica in campo dermatologico ha messo in evidenza la necessità di utilizzare
terapie sempre più efficaci e sicure per il trattamento di numerose patologie e inestetismi cutanei. L’uso
dei fattori di crescita a livello topico, permette di affrontare la cura di particolari patologie cutanee, in
modo da regolare l’attività delle cellule bersaglio nel modo più fisiologico possibile.
In campo dermatologico, si sono dimostrati utilissimi per la cura delle ferite e delle ulcere cutanee
croniche, per il trattamento della vitiligine, dell’invecchiamento della pelle, della cura di molte patologie
dei capelli.
Anche i trattamenti dermo-estetici, vedono sempre di più l’impiego di molecole in grado di mimare l’attività
dei fattori di crescita (Mimiking Growth Factor), per la rivitalizzazione della pelle sana o per il trattamento della pelle patologica.
Key words: Growth Factors, Skin renewal
Introduction
116
Introduzione
Growth Factors
I fattori di crescita
The term growth factor refers to proteins that are capable
of stimulating cell proliferation and differentiation. They
are typical signal molecules used to communicate between
the cells of an organism, for example, cytokines (inflammatory molecules) or hormones, which attach themselves to
specific receptors on the cell membrane of their targets.
The main function of the growth factors is the external control of the cell cycle, by passing from cell dormancy (phase
G0) to phase G1 (growth). However, this is not their only
function. In fact, they regulate the start of mitosis, cell survival, migration and cell differentiation. Together with proliferation, they also facilitate contemporarily diversification
and maturation (proliferation without diversification
would mean the onset of a tumour). These effects vary
widely according to the factor; for example, the bone morphogenetic protein (BMP) stimulates the diversity of the
Il termine fattore di crescita si riferisce a proteine capaci di
stimolare la proliferazione e il differenziamento cellulare.
Sono tipiche molecole segnale usate per la comunicazione tra
le cellule di un organismo; ad esempio le citochine (molecole infiammatorie) o ormoni che si legano a specifici recettori
sulla membrana cellulare dei loro target. La funzione principale dei fattori di crescita è il controllo esterno del ciclo cellulare, mediante l’abbandono della quiescenza cellulare (fase
G0) e l’entrata della cellula in fase G1 (di crescita). Ma questa non è la loro unica funzione, infatti regolano l’entrata in
mitosi, la sopravvivenza cellulare, la migrazione e il differenziamento cellulari. Insieme alla proliferazione essi promuovono sempre contemporaneamente il differenziamento e la
maturazione (una proliferazione senza differenziamento
significa l’insorgenza d'un tumore). Questi effetti sono i più
disparati a seconda del fattore; ad esempio la proteina morfogenetica dell’osso (BMP) stimola il differenziamento degli
Vol. 1, 3, 2010
osteoblasts, whilst the vessel endothelial growth factor
(VEGF) stimulates vessel growth.
osteoblasti, mentre il fattore di crescita endoteliale dei vasi
(VEGF) stimola la crescita dei vasi.
Fuction and method of action
Funzione e meccanismo d’azione
The multi-cellular organisms need to specify the number
and functional characteristics of the individual cells of
which they are composed, to organise them in tissues and
organs and direct their functioning. The growth factors are
important regulators of these processes, controlling the following processes: (a) cell survival, by inhibiting the process
of programmed cell death, termed apoptosis; (b) inducing
either the proliferation or its opposite, the arresting, of the
cell cycle; (c) re-organisation of the cytoskeleton, with consequent change of morphology; (d) modulation of the bond
between cell and cell, and between cell and the extra-cell
matrix; (e) control of cell migration; (f) regulating the gene
expression, with consequent definition of the differentiated
phenotype.
The growth factors, secreted into the extra-cellular
matrix, can act upon the same cell that produced them,
which is referred to as an autochrinous method of action,
or upon neighbouring cells, with a parachrinous action,
or at a distance. Once the target cell has been reached, the
growth factors bind themselves to one or more types of
receptor, exposed on the cell surface, with an affinity that
may vary by as much as three orders of size. In general,
low affinity receptors bind growth factors with a nanomolar bond, while those of a higher affinity have a picomolar bond. Following the creation of the growth factorreceptor complex, a limited number of secondary messengers are generated within the target cell, which, in
turn, control a series of biochemical channels inside the
cell, regulating the activity of enzymes and transcription
factors.
The specific nature of the cell response to a determined
growth factor depends on the combination of signals activated by the secondary messengers. If, on the one hand, the
same cell responds in a different way to different growth
factors, on the other, the same growth factor induces different responses in different cell types. Finally, there are
cases where different growth factors induce the same
response in the same cell. Considering the importance of
the phenomena controlled by the growth factors, it is not
surprising that during their evolution, various mechanisms
have been developed that regulate all levels of growth factor production and action. Firstly, their synthesis and maturation are modulated (many growth factors are synthesised in the form of an inactive precursor, which must be
processed in order to become functional). It is very com-
Gli organismi pluricellulari hanno la necessità di specificare il numero e le caratteristiche funzionali delle singole cellule che li compongono, di organizzarle in tessuti e organi
e di orchestrare la loro funzione. Regolatori importanti di
questi processi sono i fattori di crescita, che controllano i
seguenti processi: (a) la sopravvivenza cellulare, tramite l’inibizione del processo di morte cellulare programmata
detto apoptosi; (b) l’induzione della proliferazione o al contrario l’arresto del ciclo cellulare; (c) la riorganizzazione del
citoscheletro con conseguente cambio di morfologia; (d) la
modulazione dell’adesione tra cellula e cellula e tra cellula e
matrice extracellulare; (e) il controllo della migrazione cellulare; (f) la regolazione dell’espressione genica con conseguente definizione del fenotipo differenziato.
I fattori di crescita, secreti nel mezzo extracellulare, possono agire sulla stessa cellula che li ha prodotti, e in questo
caso si parla di un meccanismo d’azione autocrino, sulle
cellule vicine, con meccanismo paracrino, oppure a distanza. Una volta raggiunta la cellula bersaglio i fattori di crescita si legano a uno o più tipi di recettori, esposti sulla
superficie cellulare, con un’affinità che può variare anche
di tre ordini di grandezza (in genere recettori a bassa affinità legano i fattori di crescita con una costante di legame
nanomolare, e quelli ad alta affinità con una costante di
legame picomolare). A seguito della formazione del complesso fattore di crescita-recettore sono generati all’interno
della cellula bersaglio un numero limitato di secondi messaggeri, che a loro volta controllano una serie di vie biochimiche all’interno della cellula, regolando l’attività di
enzimi e fattori di trascrizione.
La specificità della risposta cellulare a un determinato fattore di crescita dipende dall’opportuna combinazione dei
segnali attivati dai secondi messaggeri. Se da una parte la
stessa cellula risponde in modo diverso a differenti fattori di
crescita, dall’altra lo stesso fattore di crescita induce risposte
diverse in tipi cellulari distinti. Infine ci sono casi in cui fattori di crescita differenti inducono la stessa risposta nella
stessa cellula. Considerando l’importanza dei fenomeni controllati dai fattori di crescita non sorprende che durante l’evoluzione si siano sviluppati vari meccanismi che regolano
tutti i livelli della produzione e dell’azione dei fattori di crescita. In primo luogo sono modulate la loro sintesi e la loro
maturazione (molti fattori di crescita sono sintetizzati sotto
forma di un precursore inattivo, che deve essere processato
per essere funzionale). Spesso ne è regolata la secrezione ed
117
Vol. 1, 3, 2010
Figure 1.
Example of transduction
channel for growth
factors and their
receptors.
Esempio di via di
trasduzione di fattori
di crescita e dei propri
recettori.
mon for the secretion to be regulated and any covalent
modifications affect the diffusion and average lifespan of
growth factors released into circulation. Lastly, the bond
with the receptors may be regulated by the function of the
protein carriers, which transport the growth factors around
the cell, or by the antagonistic bindings that compete with
them for the bond site on the receptor. It should also be
noted that the receptors for growth factors often interact
physically and/or functionally with the adhesion molecules
at the extra-cellular matrix, like the integrins, or with adhesion molecules between cells, like the caderins.
The growth factor receptors, just like the insulin receptor
and the cytokine receptors, form part of those receptors
with intrinsic tyrosin-kynasic activity. They share a base
structure that usually consists of a single polypeptide chain,
which crosses the plasmatic membrane just once. From a
functional point of view, such receptors are organised into
different functional dominions (Figure 1).
118
eventuali modificazioni covalenti condizionano la diffusione
e la vita media dei fattori di crescita messi in circolo. Infine il
legame con i recettori può essere regolato dalla funzione di
proteine carrier, che trasportano i fattori di crescita all’interno della cellula, o da ligandi antagonisti che competono con
essi per il sito di legame sul recettore. Occorre infine sottolineare che spesso i recettori per i fattori di crescita interagiscono fisicamente e/o funzionalmente con molecole di adesione alla matrice extracellulare quali le integrine o con molecole di adesione tra cellule quali le caderine.
I recettori dei fattori di crescita, come il recettore dell’insulina e i recettori delle citochine, fanno parte dei recettori ad
attività tirosin-chinasica intrinseca (TRK).
Essi condividono una struttura di base costituita, nella
maggior parte dei casi, da una singola catena polipeptidica
che attraversa una sola volta la membrana plasmatica. Dal
punto di vista funzionale, tali recettori sono organizzati in
diversi domini funzionali (Figura 1).
Examples and structure
Esempi e struttura
Individual growth factors tend to group themselves into
large protein families, which are structurally and evolutionarily similar. For example, there are the well-known
families of TGF-beta (transforming growth factors), BMP
(bone morpho-genetic protein), neurotrophins (NGF, BDNF
and NT3), FGF (fibroblast growth factor) and so on.
I singoli fattori di crescita (GF) tendono a raggrupparsi in
larghe famiglie di proteine strutturalmente ed evulozionisticamente simili. Sono famose, ad esempio, le famiglie del
TGF-beta (fattore di crescita trasformante), BMP (proteina
morfogenetica dell’osso), neurotrofine (NGF, BDNF e NT3),
FGF (fattore di crescita dei fibroblasti), e così via.
Vol. 1, 3, 2010
Other fairly well-known growth factors include:
Altri fattori di crescita abbastanza conosciuti sono:
Platelet-Derived Growth Factor (PDGF): localised in the
platelets and released by the α-granules of the same,
under different stimuli. It is also produced by the
macrophages. In addition, it intervenes in stabilising
newly-formed blood vessels, recruiting smooth muscle
fibres.
Fattore di crescita derivato dalle piastrine (PDGF):
Localizzato nelle piastrine e rilasciato dai granuli-α delle
stesse sotto diversi stimoli. È prodotto anche dai macrofagi. Inoltre, interviene nella stabilizzazione dei vasi sanguigni neoformati, reclutando fibre muscolari lisce.
Erythropoietin (EPO).
Trombopoietina (TPO)
Thrombopoietin (TPO).
Epidermal Growth Factor (EGF): growth factor of the
epithelium (despite the name), this is an inductor of
mitosis and is to be found in various biological liquids
(saliva, urine, sweat). It binds with the EGFR receptor
that is usually known as ERB-B1.
Epidermal Growth Factor (EGF): Fattore di crescita dell’epitelio (anche se la traduzione letterale sarebbe epidermide), è induttore della mitosi e lo si può ritrovare
in differenti liquidi biologici (saliva, urine, sudore). Si
lega al recettore EGFR solitamente noto anche come
ERB-B1.
Hepatocyte Growth Factor (HGF).
Hepatocyte Growth Factor (HGF)
Vascular Endothelium Growth Factor (VEGF): this is
involved in processes such as inflammation, angiogenesis, ischemia cells. Various types exist: VEGF A,
B, C, D, E which bind with receptors like VEGFR1, 2,
3, which have different localisations and bind different VEGF. The VEGF induces an increased permeability of the blood capillaries, causing the formation
of oedema.
Vascular Endotelium Growt Factor (VEGF): Fattore di crescita dell’endotelio vascolare, è implicato in processi
come infiammazione, angiogenesi, cellule ischemiche.
Ne esistono differenti tipi come: VEGF A, B, C, D, E i
quali si legano a recettori come VEGFR1, 2, 3 i quali
hanno localizzazioni differenti e legano differenti VEGF.
Il VEGF, induce aumento della permeabilità dei capillari
sanguigni, comportando la formazione di edema.
TGF-α: Transforming Growth Factor-α, involved in
almost all tumours. It binds with the same receptor of
the EGF and has the same effects.
TGF-α: Fattore di crescita trasformante-α implicato in
quasi tutti i tumori. Si lega allo stesso recettore dell’EGF
ed esercita gli stessi effetti.
TGF-β: Transforming Growth Factor-β, which is produced by platelets, macrophages, lymphocytes. It is
synthesised in two forms, one latent and the other
active. The active form binds first with receptor 2,
forming a primary stable complex, which binds with
receptor 1, forming a secondary stable complex, which
brings about the phosphorylation of the transcription
factors SMAD, including SMAD 2 and 3, which then
bind with transcription factor SMAD 4. The result is a
dimerous whole, which is capable of entering inside the
nucleus and favouring or inhibiting gene activation.
The TGF-β causes an increased concentration of factors
inhibiting the CDK, thereby blocking the cell cycle.
Furthermore, it intervenes in stabilising the newlyformed blood vessels, recruiting matrix protein.
TGF-β: Fattore di crescita trasformante-β, è prodotto da
piastrine, macrofagi, linfociti. È sintetizzato in due
forme, una latente ed una attiva. La forma attiva, si lega
prima al recettore 2 formando un complesso stabile primario, che si lega al recettore 1, formando il complesso
stabile secondario, il quale comporta la fosforilazione
dei fattori di trascrizione SMAD tra i quali: SMAD 2 e 3,
le quali poi si legano al fattore di trascrizione SMAD 4.
Ne risulta un intero dimero che è capace di entrare
all’interno del nucleo e favorire o inibire l’attivazione
genica. Il TGF-β, determina l’aumento di concentrazione di fattori inibenti le CDK, comportando il blocco del
ciclo cellulare. Inoltre, interviene nella stabilizzazione
dei vasi sanguigni neoformati, reclutando proteine di
matrice.
The following images report the structure of the EGF (HeShu et al., 2001), one of the growth factors used in skin
applications (Figure 2).
Nella seguente immagine viene riportata la struttura
dell’EGF (He-Shu et al., 2001), uno dei fattori di crescita
utilizzato, nelle applicazioni cutanee (Figure 2).
Eritropoietina (EPO)
119
Vol. 1, 3, 2010
Figure 2.
Structure of the EGF.
Struttura dell’EGF.
120
Dermatological treatments
Trattamenti dermatologici
The skin is our interface with the outside world. It does not
just cover us, but it also watches over and protects our
health. Apart from being an organ in its own right, with its
own specific pathology, the skin also reflects internal illnesses and offers a wealth of indications that have a diagnostic value and, consequently, deserve our close attention.
The GF used in the range of cutaneous treatments include
FEG, IGF, FGF, EGF, RRX, somatotropin and timosinabeta-4. Benefits include greater skin elasticity, better expression of collagen, elastin, fibronectin and hyaluronic acid.
The treatments most frequently used are: removal of damaged skin cells, stimulation of piliferous follicles, improving
scarred tissue (e.g. stretch marks), treating and improving
acne, revitalising skin and ciliate cells.
The ACR process in cosmetic medicine is based on the
stimulation of the resident mesenchymes and the staminal
cells by growth factors derived from platelets. This includes
PDGF, TGF, IGF, EGF and VEGF, to name just a few. They
are found in Platelet Rich Plasma (PRP), which has been
derived from centrifuged human blood. This PRP can then
be used to rejuvenate the face by means of small injections
directly into the derma and hypoderma skin (Hao et al.,
2010). It is a valid alternative to strengthening the skin by
IPL and lasers and there is practically no time lapse. The
effects are visible after 3 weeks and the treatment lasts more
than 18 months. This treatment is both safe and effective,
but, obviously, aging that has produced deep lines cannot
be completely reversed. The growth factors present in PRP
generated by this system are PDGF, TGF, IGF, EGF and
La pelle è la nostra interfaccia con il mondo esterno. Essa
non si limita a ricoprirci ma sorveglia e difende la nostra
salute. Ma la pelle, oltre ad essere un vero organo autonomo con una sua specifica patologia è anche specchio delle
malattie interne e offre una ricchezza di indicazioni di valore diagnostico che meritano una attenzione più precisa.
Il GF utilizzati nella gamma dei trattamenti cutanei, comprendono FEG, IGF, FGF, EGF, RRX, somatotropina, e
timosina beta-4. I benefici comprendono il miglioramento
del’ elasticità della pelle, aumento dell’espressione di collagene, elastina, fibronectina, e acido ialuronico. I trattamenti più utilizzati sono: rimozione delle cellule danneggiate
della pelle, stimolazione di follicoli piliferi, miglioramento
del tessuto cicatriziale (es. smagliature), cura e miglioramento dell’acne, rivitalizzazione di pelle e cellule ciliate.
Il processo di ACR in medicina estetica si basa sulla stimolazione dei residenti mesenchimali e le cellule staminali da fattori di crescita di derivazione piastrinica. Si tratta di PDGF,
TGF, IGF, EGF e VEGF per citarne alcuni. Questi si trovano
nel plasma ricco di piastrine (PRP) che è derivato da centrifugato sangue umano. Questo PRP può essere usato per ringiovanire il volto di invecchiamento più piccole iniezioni dirette
alla pelle derma e ipoderma (Hao et al., 2010). È una buona
alternativa al rafforzamento della pelle con IPL e laser e non
ha quasi nessun tempo morto. Gli effetti sono visibili dopo 3
settimane e il trattamento dura più di 18 mesi. Il trattamento
è sicuro ed efficace, ma come si sa il tempo di invecchiamento con molte rughe non può essere completamente invertita.
I fattori di crescita presenti nel PRP generata dal sistema è
Vol. 1, 3, 2010
Cosmetic skin treatments
PDGF, TGF, IGF, e EGF e VEGF. l’effetto è che la qualità e la
texture cutanea è migliorata (Ebisawa et al., 2009).
In futuro è probabile che l’utilizzo dei fattori di crescita isolati dal proprio sangue possano divenire l’unica e più efficace
strada percorribile per avere un ringiovanimento dei propri
tessuti, quali, per esempio, oltre al volto, collo, decolleté e
mani, anche addome, cosce e braccia. Certamente la stimolazione della crescita dei bulbi piliferi sul cuoio capelluto potrà
nell’immediato futuro essere una realtà. I fattori di crescita
possono migliorare e aiutare la consistenza e l’elasticità cutanea di qualsiasi tratto della pelle, naturalmente le zone più
interessate nonché evidenti a se stessi e all’esterno sono il
volto, il collo e il decolleté. E in effetti proprio su queste zone
c'è la maggior richiesta. Ci sono due ordini di risultato: uno a
breve periodo con una compattezza della grana cutanea, con
una maggiore luminosità, ed una maggiore sensazione di
pelle vellutata. Il beneficio a medio e lungo periodo, che si
osserva dopo un mese e oltre dal trattamento, riguarda una
maggiore tonicità, del tessuto cutaneo.
In futuro i fattori di crescita provenienti dal proprio sangue
rappresenteranno e si svilupperanno al punto da essere una
valida alternativa agli interventi chirurgici veri e propri, e non
solo per ciò che concerne il ringiovanimento dei tessuti o la
ricrescita dei capelli, ma anche per ripristinare situazione
compromesse a livello articolare con relativa riduzione o
scomparsa dei dolori. Migliorando e affinandosi le tecniche di
estrazione dei fattori di crescita, detti più semplicemente fattori piastrinici, si potrà ottenere risultati sempre più soddisfacenti.
In cosmetic skin treatments, it is not possible to use actual growth factors, but what are called Mimiking Growth
Factor (MGF), which imitate the actions of GF. They are
widely used and include numerous peptide molecules
(Nakamura et al., 2005). Products obtained bio-technologically (Figure 3), are nano-encapsulates, which permit
the peptide to penetrate the cutaneous level and be
absorbed. The advantage of this technology lies in the
possibility of carrying the cosmetic component into the
dermis, by means of continuous release. In cosmetic skin
treatments, cosmetic products can be used to improve
healthy skin, for example, treatments for anti-aging, anticellulite, skin revitalisation and hydration, as well as cell
proliferation. When the skin is affected by a pathology,
medical products may be needed, namely those formulations that can work in synergy with more specific or pharmacological treatments, acting at a local level to help reestablish correct and normal cell activity. Examples
include treatment for acne, inflammation or loss of pigmentation.
Nei trattamenti dermo-estetici, non è possibile utilizzare i fattori di crescita, veri e propri, ma si parla di Mimiking Growth
Factor (MGF) che imitando l’attività dei GF, trovano largamente impiego e comprendono, numerose molecole peptidiche (Nakamura et al., 2005). I prodotti ottenuti biotecnologicamente (Figura 3), sono nano-incapsulate e consentono la
penetrazione e l’assorbimento, del peptide a livello cutaneo. Il
vantaggio di questa tecnologia sta nella possibilità di trasportare il componente cosmetico, all’interno del derma, attraverso un continuo rilascio. Per quanto riguarda i trattamenti dermoestetici, si può considerare l’utilizzo di prodotti cosmetici
per il miglioramento della pelle sana, esempio trattamenti
antiaging, anticellulite, rivitalizzazione e idratazione cutanea e
stimolazione della proliferazione cellulare. Nel caso in cui la
pelle da trattare sia affetta da patologia, si può vedere l’impiego di dispositivi medici, ossia quelle formulazioni che in
sinergia con trattamenti più mirati o farmacologici, possono
agire a livello topico ed aiutare a ristabilire il corretto e nor-
VEGF. The final result is improved skin quality and texture
(Ebisawa et al., 2009).
For the future, it is very probable that growth factors isolated from a person’s own blood will become the single
most effective way to rejuvenate that person’s tissues,
including not only the face, but also neck, décolletage and
hands, as well as abdomen, thighs and arms. Certainly,
growth stimulation of the piliferous bulbs on the scalp
could become a reality in the very near future. Growth factors can improve and help the consistency and cutaneous
elasticity of any part of the skin, although the areas most
concerned, as well as most exposed, are the face, neck and
décolletage. Not surprisingly, these areas are the most
requested. There are two kinds of results: the short term
with its compactness of the cutaneous grain, greater luminosity and heightened sense of velvety skin; the mid and
long term, after at least one month’s treatment, with greater
tonicity of the skin tissue.
In the future, growth factors derived from a person’s own
blood will represent and be developed to the point where
they are a valid alternative to surgical operations themselves. Not just for tissue rejuvenation and hair restoring,
but also to heal articulation problems, by reducing or
eliminating pain. The improvement and refining of
extraction techniques for growth factors, known more
simply as platelet factors, will give ever more satisfactory
results.
Trattamenti dermoestetici
121
Vol. 1, 3, 2010
Figure 3.
Bio-technological cycle to obtain
Mimicking Growth Factor.
Ciclo biotecnologico di ottenimento
dei Mimiking Growth Factor.
Formulation
male funzionamento cellulare. Ne sono degli esempi, il trattamento dell’acne, degli stati infiammatori e della perdita di pigmentazione.
The activity of the MGF depends on their peptide structure
and is favoured by the structure of the formulation in
which they are found. According to need and the treatment
in question, the peptide molecules can be vectors in various different formulations, without limit. In order to create
active products for cosmetic uses, it is necessary for the
Formulazione
Molecules and their activity
122
Molecole e attività
l’attività dei MGF dipende dalla loro struttura peptidica ed
Vol. 1, 3, 2010
peptides to be vectors of water-soluble substances through
the epidermis in a way that the peptides and the active
principles present are diffused directly in the extra-cellular
area of the zone requiring treatment. This ensures a quicker activation of the metabolism of the target cell, which,
thanks to the osmotic gradients, captures and uses the substance transported. In fact, the receptors feel the electrical
charge and are, consequently, more responsive, accelerating the processes, giving longer-lasting pharmacological
action and therapeutic efficacy, as well as requiring less of
the product. There are other active principles associated
with the MGF, each of which contributes to the overall efficacy of the product, in a synergetic process.
Here below are several examples of MGF and their functions.
1. Anti-aging treatments (Oligopeptide-20)
Oligopeptide-20 has shown its capacity to regulate positively the expression of collagen, elastin and fibronectin.
The increased expression of collagen (1.4 times),
fibronectin (4.3 times) and elastin (1.4 times) has been
observed in a fibroblast cell (Figure 4). The level of expression was measured by the ELISA method for each protein.
Relative growth rate (%)
Keratinocyte cell line
è aiutata e favorita dalla struttura formulativa in cui si trovano. A seconda della necessità e del trattamento è possibile veicolare le molecole peptidiche in diversi tipi di formulazione, senza limitazione alcuna. Per realizzare dei prodotti attivi dal punto di vista dermoestetico, è necessario veicolare i peptidi con sostanze idrosolubili attraverso la barriera epidermica facendo si che i peptidi ed i principi attivi
presenti, siano direttamente veicolati nel comparto extracellulare della zona interessata al trattamento. Si ha così
un’attivazione più rapida del metabolismo della cellula bersaglio che grazie ai gradienti osmotici capta e utilizza la
sostanza veicolata. I recettori, infatti, avvertono la carica
elettrica e sono di conseguenza più responsivi, con un’accelerazione dei processi, una maggiore durata dell’azione
farmacologica e dell’efficacia terapeutica, con l’utilizzo di
minori quantità di prodotto. Ai MGF sono associati altri
principi attivi ciascuno dei quali contribuisce all’efficacia
globale del prodotto con un’azione sinergica.
Di seguito verranno riportati alcuni esempi di MGF e della
loro funzionalità.
1. Trattamenti antiaging (Oligopeptide-20)
L’Oligopeptide-20, ha mostrato la capacità di regolare positivamente l’espressione del collagene, dell’elastina e della fibronectina. l’aumentata espressione di collagene (1, 4 volte), di
fibronectina (4, 3 volte) e di elastina (volta 1, 4) è stata osservata in cellula di fibroblasto (Figura 4). Il livello di espressione è stato misurato con il metodo ELISA per ogni proteina.
45 30 -
Figure 4.
15 -
Expression levels for the proteins collagen, fibronectin and elastin.
Livelli di espressione delle proteine collagene, fibronectina ed elastina.
0-
control
5
50
100
500
Concentration of peptide treatment ng/ml
450 400 350 -
45 -
Relative rate (%)
Relative growth rate (%)
Fibroblast cell line
30 15 -
300 250 200 150 100 50 -
0-
0control
5
50
100
500
Control
Collagen
Fibronectin
Elastin
Concentration of peptide treatment ng/ml
123
Vol. 1, 3, 2010
Fibroblast cell line
160 -
130 -
140 -
Relative rate (%)
Relative rate (%)
Keratinocyte cell line
140 -
120 110 100 -
120 100 80 -
90 -
60 control
50 pg
100 pg
200 pg 500 pg
1000 pg
control
50 pg
Concentration of fibrin ( /ml)
100 pg
200 pg 500 pg
1000 pg
Concentration of fibrin ( /ml)
Figure 5.
Expression of fibrin in cell lines of keratinocytes and fibroblasts.
Espressione della fibrina in linee cellulari di cheratinocoti e fibroblasti.
Relative melanin content (%)
3. Anti-inflammatory and normal pigmentation treatments (Oligopeptide-34)
Oligopeptide-34 has shown the capacity to reduce melanin
synthesis in cell lines of melanocyte, according to dosage
110 -
90 A
70 B
C
D
E
0
0.01
0.1
10
30
2. Stimolazione della proliferazione follicolare di pelle e
capelli (Decapeptide-10)
Il Decapeptide-10, ha dimostrato la capacità stimolare attivamente i follicoli piliferi, aiutando quindi i capelli ad essere
più forti e più lucenti. Agisce anche a livello del cuoio capelluto, aiutando la normale rigenerazione cellulare. Gli esperimenti sono stati condotti per 72h su linee cellulari di cheratinociti e fibroblasti, trattati con diverse concentrazioni di
peptide (Figura 5).
3. Trattamenti antinfiammatori e normopigmentanti
(Oligopeptide-34)
L’Oligopeptide-34, ha dimostrato la capacità di diminuire la
Relative tyrosinase activity (%)
2. Stimulation of the follicle proliferation in skin and hair
(Decapeptide-10)
Decapeptide-10 has shown the capacity to actively stimulate piliferous follicles, thereby helping to make hair
stronger and shinier. It also acts at the level of the scalp,
helping normal cell regeneration. Experiments were carried
out for 72h on cell lines of keratinocytes and fibroblasts,
treated with various concentrations of peptides (Figure 5).
110 -
90 -
70 -
124
0
0.01
0.1
10
30
Concentration of peptide treatment (mg/ml)
Concentration of peptide treatment (mg/ml)
Figure 6.
Figure 7.
Inhibition of the melanin synthesis.
Inibizione della sintesi di melanina.
Inhibition of the tyrosinase synthesis.
Inibizione della sintesi di tirosinasi.
Vol. 1, 3, 2010
(Figure 6) and to regulate negatively the expression of TRP1, TRP-2, MITF and tyrosins (Figure 7); the experiment
was conducted on cell lines of melanocyte, observing a
reduction in enzyme activity, according to dosage.
Furthermore, they have an anti-inflammatory action,
inhibiting the expression of cytokine.
Conclusions
Nowadays, modern Cosmetic Medicine is based
more than ever on bio-technological research, which has
prepared molecules with a scientifically-proved efficacy.
The new systems of application are increasingly aimed at
target cells and deal in depth with the mechanisms of molecular biology and message transmission from one cell to
another, mimicking the action of natural substances.
Among these new molecules, created ex novo or modified,
science has developed the elaboration of the so-called
“Mimiking Growth Factor”, capable of substituting natural
peptides in the interaction with receptors and enzymes.
The importance of the Mimiking Growth Factor is linked to
the fundamental role that these molecules play in many
biochemical processes and to the possibility of carrying out
structural modifications to the functional groups present in
the amino acids and the natural peptide chains, amplifying
the specific activity of the peptides themselves. By modifying the form of the chain of amino acids, the MGF can be
used to activate metabolic cell functions which slow down
the passage of time in the organism.
sintesi di melanina, in linee cellulari di melanociti, in maniera dose dipendente (Figura 6) e di regolare negativamente
l’espressione di TRP-1, TRP-2, MITF e di tirosinasi (Figura 7); l’esperimento è stato condotto su linee cellulari di
melanociti, osservando una riduzione dell’attività dell’enzima, in modo dose dipendente. Inoltre esplicano un’azione
antinfiammatoria, inibendo l’espressione di citochine.
Conclusioni
Oggi la moderna Medicina Estetica si avvale più
che mai della ricerca biotecnologica che ha messo a punto
molecole la cui efficacia è scientificamente provata.
I nuovi sistemi applicativi sono sempre più mirati verso le
cellule bersaglio ed entrano a fondo nei meccanismi della biologia molecolare e nella trasmissione dei messaggi tra cellula
e cellula, mimando l’azione delle sostanze naturali. Tra queste nuove molecole, create ex novo o modificate, la scienza ha
portato, all’elaborazione dei cosiddetti “Mimiking Growth
Factor”, capaci di agire come sostituti dei peptidi naturali
nelle interazioni con recettori ed enzimi. l’importanza dei
Mimiking Growth Factor, è legata al ruolo fondamentale che
queste molecole ricoprono in molti processi biochimici ed
alla possibilità di apportare modifiche strutturali dei gruppi
funzionali presenti negli aminoacidi e nelle catene peptidiche
naturali, amplificando l’attività specifica dei peptidi stessi.
Modulando la forma della catena di aminoacidi; i MGF possono essere impiegati per attivare funzioni metaboliche cellulari che, nell’organismo, rallentano col passare del tempo.
References
Ganong WF. Rassegna di Fisiologia Medica. Lange, New York, 2005.
Nakamura T, et al. J Biotechnology 2005; 3:116.
Du Toit, et al. IJSS 2007; 1:87-95.
Rinaldi F, Scripta Medica, 2007.
He-Shu Lue, et.al, J. of Biological Chemistry.
Ebisawa K, et al. Nippon Rinsho 2009; 7:67.
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Vol. 1, 3, 2010
CULTURE
Sinesio di Cirene*
(Antonio Garzya, Fabio Rinaldi)
Fabio Rinaldi
International Hair Research Foundation
(IHRF), Milan, Italy
La tricomachia:
ovvero la pericolosità dei capelli
Un Macedone con la capigliatura straordinariamente lunga
e con una fitta barba si stava scontrando con un Persiano.
Costui, trovandosi a mal partito, fatti bene i suoi calcoli
lascia andare dalle mani il suo scudo e la lancia ritenendoli inadeguati contro il Macedone così possente e ben armato, gli si lancia addosso, riesce ad oltrepassare la posizione
di guardia del soldato avversario e lo afferra per la barba e
i capelli; così lo rende impotente, lo rovescia a terra, lo attira a sé per i capelli come un pesce, e quindi lo uccide con
la sua spada corta, mentre il Macedone giace lì a terra.
Vedono la scena un altro Persiano e poi ancora un altro, e
insomma parecchi, si affrettano tutti a gettar via lo scudo, e
si dànno all’inseguimento dei nemici che corrono per la
pianura, e iniziano ad afferrarli chi l’uno chi l’altro per la
chioma.
Per l’esercito persiano si diffonde come un segnale che i
nemici possono essere presi per i capelli, e così di tutta la
falange macedone riuscivano a scamparsela solo i calvi.
Così Alessandro si trovava in grande difficoltà, costretto a
cedere di fronte a nemici praticamente disarmati, gli stessi
contro i quali, se fossero stati armati, egli sarebbe stato praticamente invincibile. E quindi il Re dei Re avrebbe vergognosamente indietreggiato in Cilicia e sarebbe divenuto la
favola dei Greci perché sarebbe stato sconfitto in una... tricomachia, se ad un tratto (era ormai destino che gli
Achemenidi dovessero cedere lo scettro agli Eraclidi) non si
fosse reso conto del pericolo.
Alessandro dà allora ordine ai trombettieri si suonare la ritirata, si apparta con l’esercito il più lontano possibile in una
posizione ben appartata e protetta, e gli scatena contro i
barbieri. Questi, invogliati anche dai doni del Re, radono in
massa i Macedoni.
126
Così per Dario e i Persiani le cose non andarono più secondo le loro aspettative costretti, venuta a mancare l’arma vincente dell’attacco alla chioma, costretti a misurarsi con le
armi con combattenti molto più valorosi.
Infatti la chioma non rende effettivamente né fa sembrare
terribili, a meno che non si tratti di spauracchi per bambini, e vediamo infatti che i soldati si coprono con l’elmo proprio al momento in cui debbono incutere paura ai nemici.
l’elmo, di nome e di fatto, non è altro che un cranio di
bronzo. Anche se lo si riveste di peli di cavallo, quanti
hanno occasione di indossarlo sul capo, ne conoscono bene
la forma. A chi non la conosca bisogna spiegare che è nella
parte posteriore che questi elmi vengono attrezzati con i
peli, disposti per file tra il berretto e l’elmo vero e proprio.
Con la forma che ha, l’elmo fornisce l’immagine più esatta
della calvizie androgenetica, e rappresenta l’elemento più
terribile dell’abbigliamento di un soldato.
Perciò Achille afferma che i Troiani ripresero coraggio non
perché non videro più ondeggiare al vento la cosa equina
del suo pennacchio, ma – com'è che dice? –
“perché non vedono il fronte del mio elmo da vicino splendere...”
(Omero, Iliade, XVI, 70 seg.)
La superficie brillante e levigata dell’elmo è appunto come la
calvizie, e incute timore e rispetto. Che se poi Achille – dice
anche questo – aveva i capelli lunghi, ebbene, si tratta di un
giovane in una fase della vita in cui si è proni all’ira, nell’età
che non ha ancora raggiunto la perfezione dell’anima né del
corpo. Per un giovane è naturale, io credo, che la testa si
rigonfi di capelli e il cuore di di collera; ma come per Achille
l’ira dell’animo non è oggetto di lode, così non è neanche la
Vol. 1, 3, 2010
chioma fra le cose ammirevoli del corpo. Ammetto però che
Achille , essendo figlio di Tetide, fosse naturalmente esposto
a ogni virtù e per questo sono convinto che, se fosse vissuto
più a lungo, non sarebbe rimasto privo né della calvizie né
della filosofia. Già da giovane s'era in qualche modo accostato alla medicina e alla musica e, per quanto riguarda i suoi
capelli, li teneva in così poco conto che li purificò e li offrì ad
una tomba (Omero, Iliade, XVI, 389).
Non condannare, quindi, un eroe ad avere la chioma: al
tempo al quale ti sei riferito parlando di lui, egli era soltanto un giovinetto uscito da poco dall’adolescenza, né sapresti dire su quale prova i capelli sarebbero rimasti ad Achille
sino alla vecchiaia. Quanto a me ho molte prove del contrario: il padre, il nonno (ho visto le statue!), l’essere imparentato con gli déi.
Perché, o Dione, quasi cogliendo un colpo di fortuna , ti
aggrappi a queste parole:
“prese il Pelide per la bionda chioma”
(Omero, Iliade, XVI, 389)
o meglio perché citi solo una parte del verso e non lo squaderni tutto?
Perché non lo vuoi fare, e costringi noi a farlo:
Atena “gli si fermò alle spalle e prese il Pelide per la bionda chioma”
(Omero, idem)
Dal che io congetturo che anche a quell’età Achille aveva un
po' di calvizie. La dea – dice – gli venne dietro e lo prese
per i capelli. Ma anch'io che sono calvo potrei essere preso
dal di dietro. Lì infatti rimangono le tracce di ciò che in noi
è per natura deperibile (Aristotele, Hist. Anim., III, II, 518a,
26). Dietro, quindi, Atena gli si pose per prendergli i capelli, in quanto davanti non c'era presa alcuna.
... Da ciò si capisce che non c'è niente nell’opera di Dione
in cui egli abbia dimostrato cose utili sulla natura dei
capelli, né di sua invenzione, né sulla base di argomenti
provati. Non disse cosa mai essi sono né di qual fatta, non
mostrò in che modo sono un vantaggio per chi li possiede
o uno svantaggio per chi li ha persi.
Questo mio scritto, invece, dopo essersi basato sulla realtà
dei fatti, ha trovato che la calvizie è cosa divina e affine al
divino, è una meta della natura, un vero divino recesso
grazie al qual siamo saggi. Ho anche passato in rassegna
moltissimi altri vantaggi che la calvizie reca al corpo e all’anima, e i motivi per cui non ci sia nulla che sia stato asserito senza una limpida giustificazione.
Ai capelli, invece, si è visto chiaramente che sono propri
tutti gli opposti di queste qualità, e cioè: irrazionalità, animalità, e tutto ciò che si colloca agli antipodi di Dio. I
capelli sono apparsi per quelli che sono, barbe e rivestimenti di animali, degli scherzi della natura, escrescenze di
una materia imperfetta.
* Sinesio
di Cirene (c. 370-413) scrisse questo scherzo (paegnia sofistici) in risposta alla lettura – provocatoria – di un
altro scritto, perduto, del celebre – e da Sinesio ammiratissimo – Dione di Prusa a elogio della condizione opposta a
quella dei calvi come lui. Per questo pensò di ribattere ad
ogni punto dello scritto di Dione con il suo Encomio della
chioma, da cui queste pagine sono liberamente tratte. Con
molta ironia utilizza la sua arte retorica per rispondere alle
prese in giro subite dai suoi amici e dal disdegno delle
donne causati dalla “sfortuna di aver perso prematuramente i
capelli”.
Il testo qui pubblicato è stato ripreso, riassunto e adattato,
dalla bellissima edizione Encomio della calvizie di Sinesio di
Cirene, volume dei Classici Greci e Latini TEA, con testo
greco a fronte a cura di Antonio Garzya, Editori Associati
SpA, che invito tutti i cultori di queste “chicche” di letteratura a leggere nella versione completa.
127
Vol. 1, 3, 2010
PRIMO CONGRESSO INTERNAZIONALE
SULLO STATO DELL’ARTE DEL PRP
E DEI FATTORI DI CRESCITA IN DERMATOLOGIA
Milano, 21-22 gennaio 2011
Presidente
Fabio Rinaldi
PROGRAMMA
Venerdì 21 gennaio 2011
09.00-12.00 SESSIONE GENERALE
Moderatori: Fabio Rinaldi, Mauro Labanca
09.00
Vincenzo Saturni
Normativa e legislazione
09.30
Rita Rezzani
PRP e aspetti biologici dei fattori di crescita nella rigenerazione tissutale
La ricerca in campo dermatologico sta facendo passi da gigante con la scoperta di nuove terapie mimando sempre più i fisiologici processi biologici che svolgono un importante ruolo nella rigenerazione tissutale. L’utilizzo del PRP, concentrato piastrinico ricco in fattori di crescita, costituisce e ha costituito un’importante area di ricerca. E’ noto che le piastrine, oltre all’emostasi, svolgano numerose funzioni; hanno la capacità di degranulare, permettendo il rilascio di fattori di crescita metabolicamente attivi in grado di promuovere le prime fasi della rigenerazione tissutale. Gli stessi fattori di crescita, infatti, svolgono funzioni importanti nel processo di guarigione, quali la chemiotassi, la proliferazione e la differenziazione di particolari linee cellulari, la sintesi di matrice extracellulare e l’angiogenesi. Scopo di questa relazione è fornire un’overview delle
potenzialità e degli aspetti biologici delle piastrine e del PRP al fine di poter ulteriormente comprenderne la modalità d’azione e suggerire migliori indicazioni in campo clinico.
10.00
Mauro Labanca
PRP e fattori di crescita: il loro razionale di scelta e d’uso in odontoiatria
L’utilizzo del Plasma arricchito di Piastrine (PRP) in Odontoiatria risale ad ormai più di 10 anni orsono.
Nell’arco di questi anni diversi sono stati gli studi, le valutazioni, le indicazioni operative e le differenti proposte merceologiche.
Diversi studi e molta letteratura sull’argomento ha cercato di meglio definire cosa è, e cosa non è, il PRP, cercando inoltre
di meglio evidenziare le differenze tra lo stesso ed i tanto spesso menzionati fattori di crescita o Grow Factors.
In questa presentazione verrà riassunto lo stato dell’arte nella letteratura sull’argomento, le varie possibili applicazioni cliniche e l’esperienza dell’utilizzo del PRP in ambito odontoiatrico.
10.30
Carlo Gelmetti
L’epidermide: fattori di regolazione del turnover e dell’idratazione
Dopo la scoperta dell’alterazione genetica sottostante alla Malattia di Netherton, gli studi concernenti la fine fisiologia del-
129
Vol. 1, 3, 2010
l’epidermide hanno avuto un impulso considerevole. In particolare quelli miranti le proteasi e gli inibitori delle proteasi
nella fisiologia della pelle normale ed in alcune malattie molto frequenti come la dermatite atopica. Quasi in contemporanea i dati sulla mutazioni dei geni codificanti la filaggrina osservati dapprima nella ittiosi volgare, hanno gettato altra luce
anche se l’entusiasmo iniziale è stato un po’ smorzato da ricerche ulteriori che non hanno confermato gli stessi risultati in
popolazioni differenti. Da ultimo appaiono di interesse estremo gli studi più recenti sulla maturazione anatomico e fisiologica della pelle umana normale nel primo anno di vita.
11.30-12.00 Mario Pappagallo
Un’informazione medica corretta ed efficace contro illusioni e messaggi confusi
12.00-13.00 DISCUSSIONE
Moderatori: Carlo Gelmetti, Vincenzo Saturni
14.30-16.30 ULCERE CUTANEE E GUARIGIONE DELLE FERITE
Moderatori: Alberico Motolese, Maurizio Mordacchini
130
14.30
Alberico Motolese
Fattori di crescita e PRP nel trattamento delle ulcere vascolari
Nel corso degli ultimi anni l’utilizzo di alcuni emocomponenti, prevalentemente autologhi, si è diffuso a varie applicazioni cliniche per uso topico. I concentrati piastrinici, in particolare, in aggiunta a crioprecipitato e dopo attivazione con
batroxobina e ca gluconato, sembrano attivare il processo di rigenerazione tissutale favorendo la guarigione di ulcere
cutanee di grado severo, non rispondenti alle terapie convenzionali. L’ottenimento del Gel Piastrinico (PG) prende il via
da un prelievo classico di sangue intero, con successiva separazione di plasma povero e concentrato piastrinico.
Successivamente il plasma segue l’iter della produzione del crioprecipitato che viene miscelato a pari volume con il concentrato piastrinico. Il PG può anche essere conservato a -40° per più giorni. L’applicazione clinica trova impiego nelle
ulcere cutanee di diversa origine (venose, arteriose, miste, diabetiche, traumatiche, da pressione, neuropatiche ecc.). La
medicazione con il PG deve essere iniziata dopo una buona preparazione del letto della ferita, lasciando ogni volta in
sede per tre giorni il preparato. I casi da noi trattati sia con PG, in pazienti affetti da ulcere vascolari venose in terapia
da almeno un mese senza mostrare segni evidenti di guarigione, hanno mostrato una favorevole ripresa dei processi di
riepitelizzazione. La media di medicazioni effettuate con il PG è variata in relazione alla estensione delle lesioni, non
superando le 8 applicazioni.
15.00
Massimo Papi
GM-CSF ed ulcere
Nell’ambito dello studio riguardante l’attività di stimolo alla riparazione tissutale svolta dal granulocyte colony stimulating
factor (GM-CSF) nelle ulcere cutanee, sono stati reclutati 14 pazienti con ulcere croniche degli arti inferiori. Il GM-CSF è
stato usato per iniezione periulcerativa alla dose di 150 mcg ripetuta dopo 20-30 giorni per un numero massimo di 4 cicli.
1 paziente ha interrotto il trattamento per l’insorgenza di effetti collaterali di carattere sistemico. Tutti gli altri hanno mostrato un marcato miglioramento delle condizioni cliniche dell’ulcera, con guarigione in 2-4 mesi di tempo in 5 di essi. Gli
eccellenti risultati ci hanno indotto a valutare il meccanismo d’azione della molecola mediante biopsia del tessuto periulcerativo e in particolare l’espressione di fattori angiogenici della famiglia del VEGF e dei loro recettori nella cute periulcerativa dopo iniezione di GM-CSF con metodiche immunoistochimiche.
Riferiamo i risultati ottenuti.
15.30
Luigi Valdatta
Lipofilling ed ulcere vascolari: ruolo delle cellule staminali mesenchimali adipose
Le ulcere croniche rappresentano un problema socio-sanitario progressivamente ingravescente.
La varia eziologia che ne è alla base si traduce in un quadro clinico caratterizzato da una perdita di sostanza del mantello
Vol. 1, 3, 2010
cutaneo che, una volta comparsa, presenta scarse o nulle capacità rigenerative che, nei casi più gravi, possono portare all’insorgenza di complicanze settiche letali.
Il lipofilling, recentemente rivalutato nella sua componente ripartiva, viene proposto come metodica integrata di trattamento
per queste particolari condizioni cliniche.
Si analizzano le premesse biologiche sottese al procedimento e si presenta un filmato nel quale viene illustrata la metodica
di applicazione di tale tecnica alla condizione di ulcera cronica.
16.00
Maurizio Mordacchini
Impiego del PRP nella terapia delle ulcere diabetiche
La medicina rigenerativa è un nuovo stimolante capitolo sulle possibilità terapeutiche in una molteplicità di situazioni patologiche. Può avvalersi di emocomponenti , in genere autologhi, ad uso topico di semplice e rapida preparazione presso i
Centri Trasfusionali. Tra essi particolarmente diffuso è il Plasma ricco di Piastrine (PRP), il cui uso si è progressivamente
esteso dalla chirurgia implantare a quella maxillo-facciale e nella terapia delle lesioni cutanee post-traumatiche o a patogenesi vascolare e diabetica.
Il Gel Piastrinico, forma attivata del PRP, è un emocomponente ad uso topico formato da un concentrato di piastrine attivate e inglobate in una matrice di fibrina. Facilmente manipolabile e modellabile su appositi supporti, viene posto direttamente nel sito di lesione, ove favorisce la rigenerazione del tessuto leso, mediante un’amplificazione dei meccanismi fisiologici di riparazione. Infatti nel Gel Piastrinico si producono con l’attivazione piastrinica quei fattori di crescita (PDGF,TGFB1, EGF, VEGF) normalmente veicolati, in quantità minore e in funzione della perfusione, dalle piastrine nell’ambito della
risposta infiammatoria alla lesione.
Le modalità di preparazione del PRP e della trombina/crioprecipitato, altri costituenti del Gel Piastrinico, variano a seconda del campo applicativo e delle risorse disponibili. I sistemi produttivi automatizzati, proposti dal commercio, presentano
l’indubbio vantaggio di minore variabilità e risultano più standardizzati, ma molto costosi. Più diffusi i metodi “home
made”, meno costosi ed altrettanto efficaci ed accettabili, a fronte dell’adozione di controlli di qualità nel ciclo produttivo.
In tal caso, la tecnica di preparazione si avvale dei separatori cellulari generalmente impiegati in un Cento Trasfusionale per
la produzione di emocomponenti omologhi. Con essi si raccolgono il PRP ed il PPP (plasma povero di piastrine) dal paziente stesso, a fronte di precisi requisiti clinici. Dal PPP si estrae successivamente il crioprecipitato, come fonte di fibrinogeno.
I due componenti autologhi vengono poi aliquotati in minisacche a circuito chiuso e congelati sino all’utilizzo. Il trattamento
della lesione si effettua settimanalmente in ambulatorio, previa attivazione del PRP in Gel Piastrinico, mediante miscelazione estemporanea con trombina ed in presenza di Ca++. Il Gel, distribuito su di un supporto di acido ialuronico, viene posto
sulla lesione e lasciato agire per qualche giorno.
Nella presentazione viene riportata l’esperienza svolta nell’Ospedale di Treviso nel biennio 2006-2007 sull’impiego di Gel
Piastrinico autologo nella terapia di ulcere cutanee per lo più diabetiche, resistenti ad altri trattamenti.
16.30
Vincenzo Saturni
Gel Piastrinico
Il S.I.M.T. ha la possibilità di produrre, oltre agli emocomponenti tradizionali, anche altri emocomponenti per uso topico,
come il Gel di piastrine, che presentano elevate potenzialità di utilizzo clinico.
A partire dal 2005 anche questi emocomponenti sono stati inseriti nella normativa sulla medicina trasfusionale, affidando
alle strutture trasfusionali la responsabilità della loro produzione.
In particolare il Decreto ministeriale 3 marzo 2005 “Caratteristiche e modalità per la donazione di sangue ed emocomponenti”, all’All. 2, “Emocomponenti per uso non trasfusionale (topico)”: cita il Gel Piastrinico e prosegue: “Il Gel Piastrinico
è un emocomponente per uso topico, di origine autologa od allogenica, ottenuto dall’aggregazione di un concentrato piastrinico messo a contatto con calcio e fattori proaggreganti biologici (trombina) o farmacologici.”
Il Gel Piastrinico viene preparato presso le strutture trasfusionali o direttamente in sala operatoria da sangue intero da predeposito o da donazione allogenica per frazionamento, con o senza reinfusione delle emazie, o da piastrinoaferesi autologa
o allo genica. Tutto il processo deve avvenire garantendo l’asepsi e dopo la preparazione va utilizzato il più rapidamente
possibile, oppure va congelato. Periodicamente devono essere effettuate prove batteriologice di sterilità.
Se di origine omologa devono essere eseguiti gli esami obbligatori per la validazione biologica.
Il Gel Piastrinico contiene numerosi e importanti fattori di crescita capaci di stimolare diversi meccanismi cellulari inerenti la crescita tissutale tra cui: l’angiogenesi, la chemiotassi dei macrofagi, la proliferazione e la migrazione dei fibroblasti e la
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sintesi del collagene. Nel corso del processo di formazione del coagulo le piastrine liberano i fattori contenuti negli α-granuli (tra cui ricordiamo: PDGF, che stimola i fibroblasti, le cellule muscolari lisce e favorisce la granulazione dei tessuti, PDECGF, che stimola le cellule endoteliali, il TGF, che stimola i fibroblasti, inibisce le cellule epiteliali ed endoteliali, EGF, che
stimola le cellule epiteliali e mesenchimali, CTAP-III, che stimola le cellule sinoviali e i fibroblasti).
L’uso topico del Gel Piastrinico, favorito anche dalle sue caratteristiche di plasticità e modellabilità alla sede di applicazione e per l’alta concentrazione di Fattori di crescita, accelera la rigenerazione tissutale e lo sviluppo dei tessuti ossei, ha lieve
effetto emostatico, stimola la guarigione delle ferite, riduce il dolore, le infezioni ed il sanguinamento post operatori.
Trova il maggior impiego nelle chirurgie maxillo-acciale ed ortopedica (revisione di artroprotesi d’anca, artrodesi lombare,
interventi di risoluzione di pseudoartrosi delle ossa lunghe), oltre che in cardiochirurgia, oftalmologia.
Peraltro il suo gel è ampiamente utilizzato nella cura delle ulcere torpide cutanee (traumatiche, vascolari, diabetiche, neuropatiche, da decubito, da radionecrosi), che costituiscono un problema sempre più importante per l’aumento dell’età e per
il numero di malattie croniche e determinano notevoli costi per il SSN.
In generale si può pensare all’utilizzo del gel nella cura delle ulcere cutanee quando si verifica una perdita di tessuto, che
coinvolge epidermide, derma e alcune volte tessuto adiposo e fasce muscolari, che abbia difficoltà di guarigione spontanea
per invecchiamento delle cellule mesenchimali presenti in loco o l’incapacità di reclutarne di nuove.
Il Gel Piastrinico ha effetti di promozione della generazione di cellule mesenchimali, tessuto connettivo, tendini, ossa e vasi
in situazioni in cui i processi riparatori devono essere accelerati.
Primo a comparire è il tessuto di granulazione e poi la riepitelizzazione della superficie della cute.
I fattori liberati dalle piastrine modificano la risposta infiammatoria, hanno effetto antibatterico (anche per la presenza di
Globuli bianchi?) e chemiotattico per macrofagi e fibroblasti e promuovono la secrezione di enzimi proteolitici che facilitano la riparazione ed il rimodellamento dei tessuti.
La selezione paziente deve avvenire in accordo tra trasfusionista e clinico per valutare le condizioni del paziente e le caratteristiche delle ulcere: eziologia, dimensioni, posizione, tempo di sviluppo, aspetto del fondo e dei margini, effetto dei trattamenti già provati, vascolarizzazione, presenza/assenza di infezione e dolore associato.
Come criteri di esclusione si possono considerare: infezione dell’ulcera, osteomielite, necrosi, vascolarizzazione inadeguata
e dimensioni < 2 cm2.
L’efficacia invece viene valutata con: riduzione delle dimensioni, formazione di tessuto di granulazione e di riepitelizzazione; criteri aggiuntivi: riduzione del dolore, aspetto del fondo della lesione e assenza di infezione locale durante il trattamento.
Recentemente il Gel Piastrinico trova indicazione clinica nella terapia riparativa di cute/mucose in pazienti affetti da GvHD
ed in pazienti con neoplasie solide trattati con radioterapia.
17.00
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Aiti A., Benedettini E., Lelli S., Bondioli E., Chicchi R., Santarelli R., Melandri D.
Caratterizzazione biologica e confronto tra PRP autologo e omologo nel trattamento di ferite difficili
Introduzione: I fattori di crescita (Growth Factors, GFs) ricoprono un ruolo estremamente importante nel regolare i complessi meccanismi di riparazione e rigenerazione di un tessuto danneggiato.
Il Plasma Ricco di Piastrine (PRP) è un emocomponente ad uso topico non trasfusionale e contiene diversi fattori di crescita, fra i quali i più studiati sono il Platelet-derived Growth Factor (PDGF), il Transforming Growth Factor-beta (TGF-β1) e
il Vascular Endothelial Growth Factor (VEGF).
Nell’ambito della medicina rigenerativa il Gel Piastrinico si è dimostrato in grado di facilitare e accelerare i processi di riparazione tissutale grazie ai GFs rilasciati in seguito a degranulazione delle piastrine stesse.
Scopo: Nel nostro Centro abbiamo implementato uno studio di caratterizzazione del PRP omologo e autologo confrontando le rese piastriniche e le concentrazioni di tre diversi fattori di crescita (PDGF-AB, TGF-β1 e VEGF). Abbiamo quindi
valutato un’eventuale correlazione tra dose di tali fattori ed efficacia clinica per le due tipologie di preparato nel trattamento di ulcere cutanee croniche a varia eziologia.
Metodi: Nel corso dello studio sono stati arruolati 32 pazienti per un totale di 139 trattamenti di Gel Piastrinico: 14 pazienti sono stati trattati con PRP autologo e 18 con PRP omologo.
In linea con le normative vigenti, il PRP è stato preparato in sinergia con la U.O. Medicina Trasfusionale, utilizzando un
sistema commerciale di provette certificato (My Cells®, Levi Medical) per quanto riguarda il PRP autologo e un sistema da
sacca secondo una procedura standardizzata per il PRP omologo.
La resa piastrinica è stata calcolata tramite analisi emocromocitometrica, mentre i dosaggi dei fattori di crescita sono stati
ottenuti con saggi immunoenzimatici del tipo ELISA.
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L’efficacia clinica è stata valutata in base al numero di applicazioni necessarie per arrivare alla completa guarigione e a parametri quali stato di granulazione e riepitelizzazione della lesione, segni di infezione e compliance del paziente .
Risultati e conclusioni: Dallo studio è emerso che il PRP autologo presenta sia una concentrazione piastrinica sia un livello
di PDGF-AB, TGF- β 1 e VEGF significativamente minori rispetto al PRP omologo.
Ciononostante l’efficacia clinica dei due preparati è risultata paragonabile, evidenziando che le proprietà terapeutiche del
PRP non sono strettamente correlate alla concentrazione di fattori di crescita e piastrine e suggerendo, inoltre, che restano
ancora oggi da investigare altri fattori e meccanismi molecolari coinvolti nella riparazione tissutale.
17.30
Fabio Rinaldi
Il razionale dell’uso dei fattori di crescita in dermatologia dalle piastrine alla biotecnologia
Senza un sistema di autoriparazione naturale il corpo umano non potrebbe sopravvivere. La natura ha fatto in modo che
gran parte degli organi del corpo possano “aggiustarsi” o ricrescere o difendersi in caso di danno: il meccanismo è talmente complesso e sofisticato che, forse, attualmente noi ne conosciamo appena la “punta dell’iceberg”.
I fattori di crescita rappresentano una delle chiavi fondamentali di questo meccanismo di autoregolazione, modulando il
lavoro delle cellule e adeguando la risposta a diverse noxae patologiche.
L’apparato cutaneo ha una struttura e una fisiologia estremamente complessa, e il suo sistema di regolazione di conseguenza citochinico è decisivo per il suo sviluppo corretto. Tutte gli strati cutanei sono controllati dal sistema di regolazione dei fattori di crescita che modulano a seconda delle necessità e delle esigenze biologiche la risposta delle diverse
cellule cutanee.
Basti pensare ai sistemi di controllo della proliferazione dei cheratinociti, dei fibroblasti, della vascolarizzazione dermica,
del bulbo del pelo, della risposta infiammatoria.
TAVOLA ROTONDA
Moderatore: Alberico Motolese
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Sabato 22 gennaio 2011
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9.00-12.30
PATOLOGIA DEI CAPELLI E DELLO SCALPO
Moderatori: Joseph Greco, Franco Buttafarro
9.00
Franco Buttafarro
PRP nel trapianto di capelli: il razionale
Nell’ultimo decennio l’interesse per l’utilizzo di emoderivati ed emocomponenti, per lo più autologhi, con finalità diverse
da quelle classiche di solo supporto trasfusionale, ha subito un deciso incremento di studi e di applicazioni specie nel
campo delle indicazioni topiche per incrementare e stimolare la crescita tessutale e la riparazione delle ferite. Nello stesso
tempo l’utilizzo di sostanze derivate dal sangue umano autologo si è rapidamente allargato alle più svariate applicazioni
cliniche ed a molti ambiti specialistici, anche molto diversi tra loro, in funzione del possibile effetto terapeutico delle cellule ematiche e dei fattori di derivazione plasmatica nelle più svariate patologie. Già da molti anni lo studio approfondito
delle piastrine, molto al di la della loro funzione più conosciuta nel processo di coagulazione e di emostasi, si è allargata
rapidamente ai mediatori biologici in esse contenute, a quei fattori di crescita che giocano un ruolo di primo piano nel
processo rigenerativo e riparativo aumentando in modo significativo la versatilità e le possibili applicazioni terapeutiche
di una nuova tecnologia che nasce con il nome di PRP (Plasma Ricco in Piastrine), un nome evocativo del loro potenziale uso in molte specialità. Dai numerosi studi degli ultimi 20 anni, emerge la certezza che molti progressi sono stati fatti
riguardo ai fattori ci crescita estratti dalle piastrine di sangue autologo. Tra le altre il ruolo fondamentale che citochine e
fattori di crescita giocano nel processo rigenerativo e di guarigione delle ferite ha incrementato le ricerche in medicina rigenerativa e nella ingegnerizzazione dei tessuti. Queste molecole, infatti, inviano segnali alle regioni lesionate regolando i
meccanismi e le sequenze metaboliche che governano la guarigione delle ferite. La scoperta che le piastrine hanno riserve
endogene di centinaia di proteine biologicamente attive ha aperto la strada all’uso del plasma e dei derivati piastrinici in
molti diversi campi della medicina e della chirurgia e negli ultimi anni anche in chirurgia della calvizie ed in hair restoration. I fattori di crescita piastrino-derivati iniziano ed amplificano i processi fisiologici contribuendo alla riparazione dei
tessuti ed alla guarigione dopo una lesione. Il concetto è quello di apportare a livello di una ferita o di una lesione un
micro ambiente idoneo, ricco di segnali per le cellule, cioè di fattori di crescita che potenzino i processi di rigenerazione
dei tessuti mesenchimali. I fattori di crescita naturalmente contenuti nelle piastrine agiscono a livello locale favorendo la
replicazione cellulare, la produzione di nuovi vasi sanguigni e la formazione di nuova matrice extracellulare. Il razionale
dell’uso del PRP in chirurgia ed in medicina riparativa è di incrementare artificialmente il numero delle piastrine in modo
che il parallelo aumento dei fattori di crescita possa essere usato per accelerare la guarigione dei tessuti fino alla riparazione ed al ripristino dello stato di salute. Il PRP in sintesi è un preparato autologo, immunologicamente neutro, privo di
tossicità, stimola i processi riparativi e la crescita dei tessuti, la proliferazione cellulare, l’angiogenesi e la rivascolarizzazione, la proliferazione delle cellule mesenchimali e dei fibroblasti ed inoltre biostimola la produzione di collagene. Il
potenziale uso del PRP nell’autotrapianto di capelli nasce allo scopo di promuovere la guarigione e stimolare la ricrescita
dei capelli cercando di migliorare i passaggi fondamentali di questo intervento. Cercare di preservare ed aumentare la vitalità dei follicoli piliferi, promuovere la riparazione e la guarigione degli stessi, riattivare i follicoli piliferi poco attivi e stimolare la crescita di nuovi capelli.
09.30
Joseph Greco
Our experience utilizing Platelet Rich Plasma in hair restoration surgery
and the effects of Growth Factors on non transplanted hair
The primary use for platelet rich plasma (PRP) in hair restoration surgery has demonstrated an increased yield when utilized as a graft storage medium. When bathed in activated PRP the growth factors attach to the stem cells in the bulge area
of the dissected follicular unit, thus increasing the yield of newly transplanted follicles. (Uebel, 2005).
The author suggest expanding the use of PRP in hair restoration surgery for the following reasons: (1) to enhance donor site
wound healing, (2) reduce donor scaring (4) to increase donor scar tensile strength (5) to enhance recipient site healing.
During the past three years this author also has studied the effects growth factors have on non transplanted miniaturized
hair and utilized PRP as an adjunctive therapy in Alopecia Areata. The purpose of this presentation is to share our experiences and discuss the future of biologics and hair regeneration.
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10.00
Gianfranco Schiavone
PRP di II generazione, alopecia androgenetica ed autotrapianto di bulbi.
Le ipotesi cominciano a confrontarsi con le prime evidenze cliniche
L’invecchiamento del viso è un processo fisiologico contrassegnato da un molteplice ordine di eventi: da un lato fenomeni
quali la atrofia del derma, la deplezione quantitativa e qualitativa di collagene elastina e GAGS influenzano la progressiva
perdita del tono cutaneo ed il formarsi di rughe; dall’altro la perdita di spessore del sottocutaneo, dovuta all’ assottigliamento dello strato ipodermico di tessuto adiposo, contribuisce alla ptosi cutanea e genera quelle irregolarità e depressioni
del contorno del viso spesso responsabili del suo aspetto “triste”.
Le infiltrazioni intradermiche di prp teoricamente in grado di costituire uno stimolo biologico atto ad incrementare il turnover cellulare cutaneo ed i processi di sintesi di collagene e gags sono , nell’ambito della stessa procedura chirurgica, state
integrate con riempimento volumetrico del sottocutaneo del viso mediante “filling” di tessuto grasso opportunamente centrifugato secondo la metodica di Coleman ed amalgamato ad una quota di prp ottenuto dallo stesso prelievo ed associato
alla matrice extracellulare proteica. L’attivazione delle piastrine necessaria alla liberazione dei fattori di crescita è stata ottenuta tramite innesco di processo infiammatorio locale cutaneo mediante resurfacing laser-ablativo.
10.30
Piergiorgio Malagoli
Mimicking Growth Factors vs. topical estrogens in women with menopausal hair loss
We evaluate the efficacy of the Mimicking growth Factors in comparison with a topical lotion containing estrogens.
Our results show that no significant difference could be found after 3 months of daily therapy. Due to the lack of side effects
we suggest the application of M.G.F. in women suffering of androgenic alopecia.
11.00
Fabio Rinaldi
Regoliamo gli orologi (biologici del bulbo dei capelli):
l’enorme potenzialità dei fattori di crescita nella terapia tricologica
La biologia del bulbo dei capelli è incredibilmente complicata, tanto che il bulbo viene utilizzato come modello sperimentale nella ricerca medica e biologica in molti settori della medicina.
La regolazione delle fasi del bulbo del capello è controllata da una serie innumerevole di citochine che modulano l’attività
biologica del bulbo sin dai primi sviluppi fetali.
La conoscenza della biologia dell’orologio biologico dei bulbi piliferi permette di conoscere meglio gli eventi patologici che possono danneggiare il bulbo e le varie cellule che lo compongono (tricocheratinociti, fibroblasti, melanociti): qualsiasi noxa patologica prima di tutto crea un’alterazione del controllo del ciclo del capello, determinandone poi la conseguente apoptosi.
Anche i processi immunologici che controllano il bulbo dei capelli è sotto il controllo dei fattori di crescita, a partire dal
privilegio immunologico di cui godono, sono modulati da un sistema compressissimo di growth factors e citochine.
Scopo della relazione è evidenziare i processi biologici del ciclo del capello, della risposta immunologia e della reazione infiammatoria in assenza e in presenza di patologie specifiche, e di valutare la potenzialità di efficacia dei fattori di crescita di origine
piastrinica o gli equivalenti dei fattori di crescita (mimicking growth factors) nel controllo del ciclo biologico del bulbo.
12.00-13.00 TAVOLA ROTONDA
Moderatori: Marco Toscani, Alfredo Rossi
14.30-18.30 TRATTAMENTO DELL’AGING CUTANEO
Presidente: Paolo Piazza
Moderatori: Horge Planas, Elisabetta Sorbellini
14.30
Elisabetta Sorbellini
Ad ognuno il suo. L’ottimizzazione dell’uso dei fattori di crescita nel trattamento dei diversi stadi dell’aging cutaneo
Le modificazioni cellulari coinvolte nell’invecchiamento cutaneo determinano graduali e irreversibili processi degenerativi
di tutti gli stipiti cellulari cutanei, dovuti fondamentalmente alla down-regulation dell’attività di specifiche citochine.
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In relazione al danno è possibile evidenziare il grado di aging raggiunto (dal I al IV stadio secondo la scala di Glogau), e
quindi mettere in atto una serie di protocolli terapeutici mirati.
I fattori di crescita sono i più potenti e fisiologici modulatori dell’attività cellulare, ed è stato ampiamente dimostrato che
possono avere un ruolo fondamentale nel controllo del processo d’invecchiamento cellulare.
Scopo di questa relazione è quello di proporre una serie di protocolli studiati per ottimizzare l’uso dei fattori di crescita di
origine piastrinica e biotecnologia a seconda della gravità del processo di chronoaging e photoaging, in accordo con le modificazioni biologiche che li determinano.
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15.00
Jorge Planas
Present and future in antiaging and regenerative medicine
Cada día se va dando un paso más en el mejor conocimiento y comprensión de los múltiples mecanismos moleculares que
están implicados en el envejecimiento.
También en los estudios de poblaciones centenarias vamos conociendo y descifrando las características que pueden ser
comunes a poblaciones muy distantes con hábitos y culturas diferentes.
De todo lo anterior, la conclusión que hoy podemos sacar es de que el envejecimiento es un fenómeno muy complejo y
multifactorial en donde la mejor arma que tenemos, hoy por hoy, es la prevención y establecer medidas lo más precozmente
posible ya que son las que nos van a permitir gozar de un mejor estado de salud y durante más tiempo.
Es cierto por otro lado que la medicina regenerativa nos abre un futuro prometedor para cuando ya nos lleguen tarde las
medidas preventivas y que el mejor conocimiento sobre células madre, factores de crecimiento, bioingeniería de tejidos y
nanotecnología, por nombrar solo algunas de las herramientas más conocidas de esta rama de la medicina, nos permitirán
llegar a reparar o regenerar órganos y tejidos ya dañados y con una funcionalidad defectuosa.
15.30
Emanuele Bartoletti
Biostimolazione cutanea con PRP: prime valutazioni
I continui progressi nelle biotecnologie e l’impiego sempre più frequente di terapie cellulari sono alla base dell’impulso notevole che la medicina rigenerativa sta vivendo dalla seconda metà degli anni ‘90.
Negli ultimi anni i concentrati piastrinici hanno trovato impiego nel trattamento di piaghe, ulcere e ferite difficili. Lo stimolo riparativo e rigenerativo tissutale indotto da tali concentrati cellulari è stato utilizzato con successo in chirurgia plastica, dermatologia, odontoiatria, reumatologia ed ortopedia.
I concentrati piastrinici, infatti, preparati a partire da un prelievo minimo di sangue intero, contengono numerosi ed importanti fattori di crescita, capaci di stimolare diversi meccanismi cellulari inerenti la differenziazione e la crescita tissutale tra
cui PDGF, EGF, FGF, TGF.
I fattori di crescita sono piccoli frammenti di proteine, biologicamente attive, appartenenti al gruppo delle citochine; si legano ai recettori di membrana attivando ognuno una specifica funzione cellulare ed interagiscono con i vari costituenti della
matrice extracellulare.
In pazienti affetti da aging cutaneo del volto di grado medio e severo, concentrati piastrinici autologhi vengono iniettati in
alcune aree del volto con una procedura sterile e rapida, al fine di ottenere un ringiovanimento cellulare autologo (ACRAutologus Cellular Renjuvenation).
16.00
Valerio Cervelli
Nuove tendenze nel trattamento di deficit dei tessuti molli:
utilizzo di Gel Piastrinico e fattori di crescita nell’innesto di tessuto adiposo autologo
Premessa: Tra le diverse metodiche impiegate nella riparazione dei tessuti, una nuova tendenza è rappresentata dall’utilizzo di gel piastrinico e fattori di crescita. Il gel piastrinico è una metodica che consente l’utilizzo di fattori di crescita nella
forma di plasma ricco di piastrine (PRP – Platelet Rich Plasma –) per accellerare i processi di guarigione iniziali (attraverso
bFGF, PDGF e IGF) e tardivi (attraverso EGF, VEGF, TGF-b, IGF) nell’osso e nei tessuti molli.
Metodi: Vengono trattati nell’Unità Operativa Complessa di Chirurgia Plastica e Ricostruttiva dell’Università degli studi di Roma
“Tor Vergata” presso il Policlinico Casilino dall’ aprile 2007, 123 pazienti con la metodica di Lipostructure (innesto di tessuto
adiposo sec. Coleman dopo centrifugazione) utilizzata in associazione con il PRP. Le applicazioni hanno riguardato il trattamento
di 2 casi di Romberg Syndrome, 47 casi di ulcere degli arti inferiori, 5 casi di esiti di ustione, 59 casi di esiti cicatriziali di cui 10
in regione mammaria e 10casi di esiti di ricostruzione mammaria con perdite di sostanza e depressione dei tessuti molli.
Vol. 1, 3, 2010
Risultati: Nell’ambito della metodica di Lipostructure utilizzata in combinazione con il Gel Piastrinico in chirurgia plastica,
l’86% dei pazienti hanno mostrato una riparazione dei tessuti più rapida, il 14% dei pazienti hanno mostrato un tempo di
riparazione sovrapponibile al gruppo di controllo.
Il follow-up è stato condotto a 1, 3, 6 settimane, 2°, 4°, 8° mese e poi annualmente.
Conclusioni: I risultati ottenuti e la soddisfazione espressa dai pazienti hanno motivato l’impiego di queste nuove metodiche.
16.30
Stefano Bugliaro
Growth Factors and skin rejuvination: the cosmetic approach
Medical research in the dermatological field has drawn attention to the need for therapies that are increasingly efficient and
safe when treating numerous pathologies and anti-aesthetic skin problems. By using Growth Factors on a local level, certain skin pathologies can be dealt with in such as way as to regulate the activity of the target cells in the most physiological way possible.
In the dermatological field, they have proved to be very useful in curing cuts and chronic skin ulcers, treating vitiligo, aging
of the skin and in curing many hair pathologies.
Aesthetic skin treatments, likewise, are relying more on molecules that can mimic the action of growth factors, in order to
revitalise healthy skin or to treat skin pathologies.
TAVOLA ROTONDA
Moderatori: Emanuele Bartoletti, Valerio Cervelli
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