La cavitazione e la meccanotrasduzione sono fenomeni fisici che per anni hanno tentato di spiegare gli effetti terapeutici delle Onde d’Urto ( ESWT ) in medicina, finché non si è ipotizzato quello della possibile espressione genica.
Nel corso però degli anni le nuove ricerche e conoscenze hanno portato a ipotesi più complesse fino al coinvolgimento della genetica.
Il paradosso delle Onde d’Urto
Che ci fossero molte cose da capire lo intuimmo fino dagli albori dell’utilizzo clinico della ESWT in ortopedia.
Però l’efficacia e la sicurezza ci spingevano ad andare avanti cercando di capire ogni giorno di più.
Utilizzavamo le Onde d’Urto per rimuovere calcificazioni e speroni certi del loro effetto distruttivo per cui erano state create ed utilizzate in urologia per frammentare i calcoli renali.
Ma le utilizzavamo anche per fare guarire le fratture che non si saldavano ( pseudoartrosi ) e poi dopo le ulcere cutanee vascolari e diabetiche.
Come era possibile ? Per anni abbiamo combattuto con questo apparente paradosso.
Cosa è la cavitazione in fisica
La cavitazione è un fenomeno consistente nella formazione di zone di vapore all’interno di un fluido che poi implodono producendo un rumore caratteristico ed anche onde di pressione.
Ciò avviene a causa dell’abbassamento locale di pressione che raggiunge la tensione di vapore del liquido, il quale subisce così un cambiamento di fase a gas formando bolle ( cavità ) contenenti vapore.
Cosa è la cavitazione in medicina
La cavitazione è stata proposta come una spiegazione dello schiocco delle dita o di altre articolazioni che si realizza quando si allontano i capi articolari .
Quando l’articolazione è distaccata abbastanza la pressione all’interno si abbassa a tal punto da far collassare le bolle producendo il caratteristico suono.
Ci vogliono poi 20 – 30 minuti per far dissolvere nuovamente i gas nel liquido sinoviale.
Infatti durante questo periodo le articolazioni non scrocchieranno anche se adeguatamente sollecitate, dopodiché la cavitazione sarà ancora possibile.
Anche il tipico rumore ( crack o scricchiolio ) che si sente quando il chiropratico manipola la colonna vertebrale trova la stessa origine per lo scoppiare di piccole bollicine di gas che si formano all’interno dell’articolazione quando si genera un improvviso allontanamento delle due superfici articolari.
In medicina il fenomeno della cavitazione è stato poi alla base della litotripsia renale al fine di disintegrare a distanza i calcoli renali.
Anche nell’utilizzo delle Onde d’Urto in ambito ortopedico fu nuovamente invocato l’effetto cavitazionale e quello del “jet stream” ossia un getto di vapore acqueo determinato dal collasso della bolla di gas.
Successivamente però col proseguire delle ricerche sui meccanismi d’azione della ESWT l’effetto cavitazionale e del jet stream secondo un modello meccanico ha perso lentamente interesse, se pur importante e dimostrato, in favore del modello biologico rigenerativo.
Dalla meccanotrasduzione agli effetti biologici delle Onde d’Urto
Ci siamo già occupati degli effetti biologici indotti dalla meccanotrasduzione e che risultano alla base dell’efficacia di questa terapia nei diversi campi di applicazione.
La meccanotrasduzione
In biologia cellulare la meccanotrasduzione (meccano + trasduzione) è uno dei meccanismi attraverso i quali le cellule convertono uno stimolo meccanico in attività elettrochimica.
Questa forma di trasmissione / trasduzione è responsabile di una serie di sensi e processi fisiologici nel corpo, tra cui la propriocezione ( sensazione del corpo nello spazio ) , il tatto, l’equilibrio e l’udito.
Il meccanismo di base della meccanotrasduzione comporta la conversione di segnali fisici meccanici in stimoli funzionali elettrici o chimici.
Questo fa sì che si possono esaltare più gli effetti destruenti delle Onde d’Urto oppure quelli di stimolazione e rigenerazione.
Infatti i meccanismi biologici sui tessuti prodotti dalla esposizione alle Onde d’Urto risultano addirittura modulabili, in rapporto a quantità ed intensità di impulsi erogati, dipendono cioè dalla densità del flusso di energia erogata.
Si possono produrre cioè in rapporto al nostro obiettivo più effetti inibitori oppure più effetti biostimolatori.
Per questo si dice che le Onde d’Urto nella loro efficacia oltre che per tecnologia sono anche operatore dipendente.
E noi sosteniamo che se pur nel rispetto di protocolli e linee guida, ogni paziente deve avere le sue Onde d’Urto.
Se ne deduce che nella pratica clinica quotidiana la scelta degli schemi di trattamento con Onde d’Urto per risultare efficaci non possono prescindere da questi parametri, più frutto di conoscenza e di esperienza che di di rigidi protocolli precostituiti.
Le basse e medie energie possono essere più vantaggiose per un effetto antiflogistico ed analgesico, mentre per trattare problematiche di pseudoartrosi o ritardi di guarigione ossea saranno necessarie potenze molte più elevate.
L’espressione genica cellulare
Ma la scoperta più interessante avvenuta recentemente è la possibilità da parte delle Onde d’Urto di intervenire sull’espressione genica cellulare.
Questo meccanismo d’azione molto più versatile ed adattabile degli altri già conosciuti potrebbe meglio dare ragione di alcuni effetti certi della ESWT ma ancora non del tutto chiariti nell’origine.
Questo meccanismo d’azione potrebbe essere all’origine degli altri effetti noti da tempo.
Cosa si intende col termine espressione genica
Semplificando l’espressione genica è quel complesso processo grazie al quale la cellula trasforma le informazioni contenute nel proprio DNA ( corredo genetico ) in molecole (proteine o RNA) che svolgono le funzioni necessarie alle attività metaboliche e strutturali.
Il patrimonio di ogni cellula contiene le informazioni per produrre le molecole necessarie allo svolgimento di un numero elevatissimo di funzioni, molte delle quali non sempre necessarie.
Per la cellula è più vantaggioso evitare di esprimere l’intero patrimonio genico.
Per far sì che la cellula ottimizzi le proprie risorse energetiche e produca solo quelle molecole necessarie al suo funzionamento, l’espressione genica è regolata da meccanismi spesso molto raffinati.
Nel corpo umano la capacità di modulare l’espressione genica è alla base della differenziazione cellulare.
Qualunque cellula infatti contiene lo stesso patrimonio genico di tutte le altre, ma attraverso una regolazione differenziata dell’espressione genica ognuna si trasforma in una cellula di un determinato tipo ed esprime i geni specifici per le attività metaboliche di quel determinato tipo cellulare.
Le Onde d’Urto e l’espressione genica cellulare
In questo modo le Onde d’Urto potrebbero interferire con l’attività cellulare e influenzare l’espressione genica, aumentando la produzione di proteine coinvolte nella riparazione e rigenerazione dei tessuti.
La possibilità di indurre comportamenti cellulari diversi in base alla reale necessità riparativa potrebbe giustificare e spiegare i diversi meccanismi di azione della ESWT dalla modulazione dell’infiammazione alla neoangiogenesi, alla formazione di fibroblasti e alla guarigione di lesioni cutanee ed ossee.
Il paradosso a cui abbiamo fatto riferimento sopra potrebbe cominciare a trovare spiegazione.