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Prof Maurizio Del Bue

L’insufficienza Renale Cronica (IRC) del cane e nel gatto è una patologia degenerativa piuttosto  frequente e insidiosa, che si manifesta clinicamente solo quando la funzionalità dell’organo è gravemente e irrimediabilmente compromessa.

Le terapie tradizionali sono volte a limitare i danni provenienti dall’incapacità del rene di svolgere le sue funzioni e a ridurre il disagio dell’animale derivante dalla tossicosi che si instaura,  ma non riescono a rallentare la degenerazione dei nefroni.

Cellule Staminali e Insufficienza Renale Cronica nel gatto.

La medicina rigenerativa è un trattamento che consiste nell’impiego di cellule vive che, trattate adeguatamente e impiantate su tessuti od organi danneggiati, ne stimolano la rigenerazione o riparazione.

Il potenziale di questi trattamenti è enorme ed in buona parte ancora da indagare, ma ci sono già molti studi sulle possibilità di applicazione delle cellule staminali in diverse situazioni patologiche.

Recenti studi  hanno investigato sul ruolo delle Cellule Staminali Mesenchimali nelle patologie renali.

In particolare le ricerche (Aggarwal et al., 2013)  si stanno focalizzando su:

  • utilizzo di cellule renali progenitrici residenti nel tessuto e loro prodotti (microvescicole)
  • riprogrammazione di cellule staminali in cellule renali progenitrici
  • riprogrammazione di cellule staminali in altri tipi di cellule pluripotenti
  • utilizzo di tessuto renale decellularizzato come scaffold per la rigenerazione del nuovo tessuto.

L’utilizzo delle Cellule Staminali si è dimostrato efficace nella stimolazione della rigenerazione dei tessuti, così come nel modulare la risposta immunitaria.

“Cellule Staminali” è definizione generica che indica una qualunque forma cellulare non specializzata che è in grado di replicarsi e rigenerarsi in forme cellulari specifiche e funzionali.

Possono essere di diversa natura e provenire da differenti tessuti.

Le cellule possono essere prelevate potenzialmente da qualunque tessuto dell’animale e nel gatto sono state utilizzate cellule provenienti da:

  • midollo osseo
  • tessuto adiposo
  • tessuto testicolare e ovarico (proveniente da normali sterilizzazioni di routine)
  • tessuto di membrane fetali (provenienti da ovario-isterectomie in femmine gravide).

La provenienza del tessuto può essere importante in quanto varia da specie a specie nella quantità e capacità di rigenerare cellule che poi serviranno nell’applicazione terapeutica.

Nel gatto, le cellule che hanno dimostrato un potenziale proliferativo migliore sono quelle provenienti dal tessuto adiposo, che sono anche quelle più facilmente prelevabili.

In particolare, sono state indagate due forme cellulari per il trattamento con medicina rigenerativa dell’IRC (Insufficienza Renale Cronica) nel gatto:

La Frazione Stromale Vascolare (puoi approfondire in questa pagina) è il prodotto della digestione enzimatica di tessuto adiposo prelevato dal paziente, contenente una miscela molto eterogenea di componenti cellulari.

Attualmente però sono poche le informazioni che possano far decidere se siano più o meno efficaci rispetto alle Cellule Staminali Adipose e gli studi si sono focalizzati maggiormente su queste ultime.

Un problema a proposito di patologie renali e di Cellule Staminali riguarda il comportamento di queste cellule in presenza di uremia.

Sembra infatti che l’uremia influenzi negativamente la crescita e funzionalità di queste cellule, come è stato dimostrato in studi in vitro e in vivo.

Uno studio ha però evidenziato come le Cellule Staminali Mesenchimali Adipose (AdMSC) siano meno influenzate rispetto a quelle provenienti dal midollo riuscendo così a oltrepassare questo ostacolo in casi di IRC.

Rimane però da tenere in considerazione il fatto che i pazienti uremici non sono i migliori soggetti a cui poter prelevare le cellule (in caso di utilizzo di cellule autologhe).

Studi sull’applicazione delle Cellule Staminali in gatti con IRC (Insufficienza Renale Cronica).

I protocolli per il trattamento con Cellule Staminali non sono stati molto indagati e gli studi quindi sono pochi.

Di seguito ne vediamo alcuni.

Il primo studio pilota ha valutato l’efficacia dell’impianto intrarenale di cellule autologhe su 6 gatti (2 sani e 4 affetti da IRC).

È stata effettuata una singola iniezione ecoguidata intrarenale bilaterale di MSC (da midollo e da tessuto adiposo).

La velocità di filtrazione glomerulare (GFR) è stata valutata attraverso scintigrafia prima dell’impianto, dopo 7 giorni e dopo 30 giorni.

I risultati possono essere così riassunti:

  • nessun effetto collaterale nell’immediato e a lungo termine
  • moderata diminuzione della creatinina in due pazienti al 3° stadio (secondo la classificazione IRIS)
  • lieve miglioramento della GFR.

La necessità di sedazione per il prelievo e per l’impianto però non rendono questo metodo attuabile.

Ecco perché sono stati fatti altri studi che hanno indagato la via di somministrazione endovenosa.

Gatti con Insufficienza Renale Cronica (IRC) stabile sono stati trattati per via endovenosa ogni due settimane, per 6-8 settimane con dosaggi differenti: da 2 a 4 x 106, utilizzando cellule staminali (AdMSC) crioconservate e colture da cellule crioconservate.

I risultati hanno fornito indicazioni interessanti non tanto per l’efficacia, ma per la sicurezza e l’assenza di effetti collaterali.

A fronte di scarse informazioni sui risultati terapeutici, tuttavia è stato evidenziato che l’aumento del numero di cellule e l’utilizzo di cellule crioconservate poteva indurre maggiori effetti collaterali, probabilmente associati ad una reazione avversa infiammatoria istantanea che si instaura a livello ematico.

Reazione che, invece, non si è presentata utilizzando cellule coltivate da cellule crioconservate.

Un ulteriore studio ha valutato, quindi, questo tipo di trattamento.

A 4 gatti sono state somministrate Cellule Staminali Adipose (AdMSC) per via endovenosa alla dose di 2 x 106; le somministrazione sono state fatte a 2, 4 e 6 settimane e messe a confronto con altrettante somministrazioni di soluzione placebo a 3 gatti.

I controlli, effettuati ogni due settimane per 4 volte, hanno evidenziato variazione dei parametri, però  non statisticamente significativa, almeno nel breve periodo.

Restano però da valutare i dati sul lungo periodo, che si stanno ancora raccogliendo.

Importante, invece, è stata l’assenza sia di effetti collaterali, sia di reazioni avverse.

Da questi primi riscontri emerge la necessità di approfondire gli studi sul tipo di cellule da impiegare e sulla via di somministrazione più idonei, che ottemperino alle esigenze di sicurezza ed efficacia.

Somministrazione di cellule staminali da membrana amniotica in corso di insufficienza renale cronica.

Un interessante studio brasiliano ha utilizzato cellule staminali derivate dalla membrana amniotica.

Il team di medici ha prima valutato la sicurezza della somministrazione diretta intrarenale in un singolo gatto sano.
Poi, ha effettuato il trattamento per via endovenosa in 10 soggetti affetti da IRC.

Le cellule sono state ottenute da membrane amniotiche prelevate da 35 gatte gravide, sottoposte ad ovarioisterectomia di routine.

È seguito l’isolamento delle cellule attraverso diversi processi che hanno compreso la digestione enzimatica, separazione e coltivazione delle cellule che sono poi state crioconservate.

Diversi altri passaggi sono poi stati effettuati prima della somministrazione.

La morfologia cellulare ottenuta è stata del tutto simile a cellule fibroblastiche non distinguibili da quelle di derivazione midollare.

Tavola 1

IRC e staminali nel gatto

Somministrazione intrarenale.

La somministrazione intrarenale bilaterale nel gatto sano si è dimostrata sicura e senza effetti collaterali valutati ed emorragie corticali in un tempo di 7 giorni, nonostante il protocollo prevedesse controlli fino al 60° giorno.

Somministrazione intravenosa.

Dei 9 gatti sottoposti a trattamento, 3 sono stati valutati in stadio III di insufficienza (Stadio IRIS IRC) gli altri, invece, in stadio II. (Tavola 1)

Immediatamente prima del trattamento (D 0= Giorno zero), sono stati valutati tutti i parametri ematici e renali utili ad una valutazione dei possibili effetti sulla malattia, compreso ecografia per evidenziare le dimensioni e l’architettura anatomica dei reni.

Gli esami effettuati sono stati:

  • anmnesi
  • esame fisico
  • conta cellulare ematica
  • profilo biochimico
  • emogasanalisi
  • analisi urine
  • ecografia renale.

Tutti i controlli sono stati ripetuti dopo  7, 30 e 60 giorni, tranne l’ecografia che è stata ripetuta, invece, solo al 60° giorno. (Tavola 2 e 3)

La somministrazione intravenosa, attraverso la vena cefalica, alla concentrazione di 2 x 106 di Cellule Staminali Amniotiche (AMSCs) è stata ripetuta 2 volte a distanza di 21 giorni.

Tavola 2

IRC e staminali nel gatto

Risultati della somministrazione di AMSCs in gatti con IRC.

I risultati di questo studio sono stati particolarmente interessanti.

La via intrarenale, nonostante non sia preferibile per la necessità di anestesia, si è dimostrata sicura, al contrario di altre forme cellulari che avevano messo in evidenza una certa criticità.

La via di somministrazione endovenosa si è dimostrata, oltre che sicura, anche efficace.

Durante la somministrazione nessun gatto ha evidenziato effetti collaterali.

I controlli clinici successivi al trattamento hanno mostrato netto miglioramento.

I proprietari, infatti, hanno osservato un significativo miglioramento della qualità di vita degli animali, che mostravano più appetito, maggior attività e una migliore condizione clinica in generale.

Nessun miglioramento sul peso degli animali trattati.

I parametri ematici valutati durante il follow-up non sono migliorati significativamente.

La creatinina e la proteinuria, invece, sono diminuite in modo significativo.

Tavola 3

IRC e staminali nel gatto

Nonostante la creatinina non sia un parametro specificamente connesso alla funzionalità renale, questo viene preso in considerazione per la sua valutazione, soprattutto in rapporto con la ridotta proteinuria.

L’insieme di questi due parametri lascia intendere che ci sia stato un effettivo miglioramento della funzionalità renale.

C’è da ricordare, inoltre, che in corso di IRC è presente anche uno stato infiammatorio del parenchima renale, messo in evidenza dalla presenza di citokine a questo livello.

Dopo infusione, le Cellule Staminali riescono ad esplicare la loro funzione di Homing, quella caratteristica tipica delle cellule di questo tipo in cui, per meccanismi differenti, riescono a raggiungere i tessuti “bisognosi” di riparazione.

Lo studio non è stato in grado di mettere in evidenza una reale modificazione dell’architettura del parenchima attraverso immagini ecografiche, ma l’osservazione di un miglioramento della funzionalità del rene mette in luce la possibilità che non sia solo una questione di struttura a essere coinvolta, ma anche altri aspetti secondari.

Nel 2004 Morigi osservò che le Cellule Staminali Mesenchimali, arrivate a livello renale dopo infusione endovenosa, si differenziavano in cellule tubulari.

C’è anche da ricordare l’importante funzione immunomodulatrice delle cellule, in grado di regolare la funzione di cellule B e T, monociti, macrofagi e altri mediatori immunitari.

Tavola 4

IRC e staminali nel gatto

Circa la durata del trattamento, pare importante osservare che dopo la seconda infusione è stato riscontrato un netto incremento della conta linfocitaria, che può avvalorare l’attività immunomodulatrice delle cellule.

Inoltre, i parametri ematici sono apparsi migliorati soprattutto dopo il secondo trattamento.

Dei 9 gatti che hanno partecipato a questo studio, due sono stati seguiti per 1 anno.

In questi due soggetti i valori di Urea e Creatinina si sono ridotti in modo significativo, indicando che l’effetto delle cellule potrebbe essere a lungo termine.

Dei gatti presi in considerazione, quelli allo stadio II hanno ricevuto maggior beneficio dal trattamento rispetto a quelli allo stadio più grave.

Tavola 5

IRC e staminali nel gatto

Le osservazioni più importanti emerse da questo studio sono:

  • l’effetto a lungo termine delle cellule
  • l’azione protettiva sul rene con insufficienza conclamata e stabile
  • l’efficacia e la sicurezza della ripetizione del trattamento
  • la scarsa maneggevolezza dell’infusione intrarenale.

(I parametri più rilevanti sono riassunti nelle Tavole 4 e 5).

Conclusioni sui trattamenti con Cellule Staminali in caso di Insufficienza Renale Cronica.

L’Insufficienza Renale Cronica (IRC) è patologia estremamente diffusa non solo in ambito veterinario, ma anche in quello umano.

La sfida per la ricerca è quella di trovare trattamenti che riescano non soltanto a limitare la sintomatologia esistente, particolarmente invalidante, ma anche di bloccare l’avanzare della degenerazione tissutale e, possibilmente, rigenerare il parenchima perso.

Soprattutto in ambito umano, studi sull’impiego di terapie cellulari hanno messo in evidenza che cellule progenitrici possono essere in grado di differenziarsi in diverse forme cellulari renali.

L’angiogenesi conseguente potrebbe ridurre l’ipossia e la fibrosi renale.

E’ ancora aperta la questione che riguarda il tipo di cellule più efficace e la via di somministrazione migliore.

Inoltre, appare un limite il fatto di non poter prelevare cellule da soggetti malati, considerando che l’uremia presente probabilmente influisce negativamente sulla qualità del prelievo.

Molto, quindi, rimane ancora da indagare.

Questi primi risultati, comunque, sono molto incoraggianti e giustificano l’impiego delle terapie cellulari nell’Insufficienza Renale Cronica del gatto e del cane, con modalità leggermente diverse, ma con la consapevolezza di non arrecare danni agli animali, a patto di eseguire la terapia secondo determinate procedure e con la necessaria cautela.

Bibliografia:
  • Quimby JM, Webb TL, Habenich LM, DOW SW: Safety and efficacy of intravenous infusion of allogeneic cryopreserved mesenchymal stem cells
    for treatment of chronic kidney disease in cats: results of three sequential pilot studies. Stem Cell Research & Therapy, 2013, 4:48.
  • Quimby JM, Dow SW: Novel treatment strategies for feline chronic kidney disease: A critical look at the potential of mesenchymal stem cell therapy. The Veterinary Journal, 2015, 204, 241–246.
  • Quimby JM, Webb TL, Randall E, Marolf A, Valdes-Martinez A, Dow SW: Assessment of intravenous adipose-derived allogeneic mesenchymal stem cells for the treatment of feline chronic kidney disease: a randomized, placebo-controlled clinical trial in eight cats. J. of Feline Medicine and Surgery, 2015, 1-7.
  • Vidane AS, Pinheiro AO, Casals JB, Passarelli D, Hage M, Bueno RS, Martins DS, Ambrósio CE: Transplantation of amniotic membrane-derived multipotent
    cells ameliorates and delays the progression of chronic kidney disease in cats. Reprod Domest Anim, 2017, 52, supp 2, 316-326.

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