Messo a punto dalla prof.ssa Francesca Cosmi, dell’Università di Trieste, l’esame ha mostrato di poter fornire dati sulla fragilità dell’osso che non sono rilevabili tramite densitometria
La chiamano anche “malattia delle ossa di marmo” perché caratterizzata da una maggior densità ossea: l’osteopetrosi, descritta per la prima volta dal celebre radiologo tedesco Heinrich Ernst Albers-Schönberg, è una rara patologia congenita contraddistinta da un’aumentata fragilità delle ossa, con conseguente incremento del rischio di fratture. Se ne conoscono principalmente due forme: una a trasmissione autosomica dominante, generalmente meno aggressiva e ad insorgenza tardiva, e una a trasmissione autosomica recessiva, ad insorgenza precoce; quest’ultima è più severa ed è causa di un’elevata mortalità infantile. Proprio l’osteopetrosi autosomica recessiva precoce è stata oggetto di un interessante articolo, pubblicato sulla rivista Materials Today: Proceedings, nel quale una nuovissima tecnica di indagine ha permesso di raccogliere informazioni sulla struttura dell’osso che sono di grande importanza non solo per questa rara patologia ma anche per condizioni ben più diffuse, fra cui l’osteoporosi.
Scritto a quattro mani dalla prof.ssa Francesca Cosmi, del Dipartimento di Ingegneria e Architettura dell’Università degli Studi di Trieste, e dalla dott.ssa Natalia Maximova, dell’IRCCS Ospedale Burlo Garofolo di Trieste, l’articolo confronta la situazione di un giovane venticinquenne affetto da osteopetrosi autosomica recessiva, precedentemente sottoposto a trapianto di cellule staminali ematopoietiche, e quella di un individuo sano di controllo. L’articolo - tradotto in un poster premiato nel 2020 al Congresso Annuale della Società Italiana dell’Osteoporosi, del Metabolismo Minerale e delle Malattie dello Scheletro (SIOMMMS) - introduce l’utilizzo del BES Test® (Bone Elastic Structure Test), un esame basato su un software analogo a quello utilizzato dagli ingegneri per testare la resistenza delle travi d’acciaio. Il BES Test è stato impiegato per simulare l’applicazione di forze su quella che può essere considerata una biopsia virtuale dell’osso del paziente, ottenuta dalle immagini radiografiche. La prof.ssa Francesca Cosmi ha spiegato nel dettaglio come funzioni l’innovativo metodo di analisi e quale valore aggiunto abbia portato nello studio di questa rara malattia.
“Il paziente con osteopetrosi autosomica recessiva era già stato sottoposto a trapianto di midollo osseo quando aveva solo 6 mesi e, a 25 anni di distanza, è tornato all’Ospedale Burlo Garofolo per un controllo”, racconta la prof.ssa. Cosmi. Oltre all’estrema fragilità ossea, l’osteopetrosi autosomica recessiva presenta tratti tipici sin dalla nascita, fra cui testa grande, fronte alta, dentizione irregolare, torace stretto, sordità e cecità e una grave anemia, in seguito all’invasione del midollo da parte del tessuto osseo. Ciò rende il trapianto di midollo osseo una soluzione indispensabile per il trattamento delle forme precoci. “Dato che il paziente aveva fatto una TAC completa è stato possibile eseguire due diversi tipi di analisi biomeccaniche. Innanzitutto abbiamo usato le scansioni tridimensionali della TAC per ricavare informazioni sulla struttura e sul comportamento dell’osso a livello della testa del femore. Pertanto, abbiamo virtualmente ritagliato un cubetto di osso e abbiamo analizzato il numero e la spaziatura tra le trabecole, le proprietà di isotropia della struttura [valutazione di una eventuale direzione preferenziale di orientamento delle trabecole, N.d.R.] e come questa si riferisca ai carichi applicati in vivo”.
“In seguito alla nostra analisi sono emerse delle anomalie a livello della testa femorale”, prosegue Cosmi. “La frazione volumetrica dell’osso rientrava nell’intervallo di normalità per un adulto ma la distribuzione degli altri parametri era alterata. Rispetto al controllo sano, il ragazzo con osteopetrosi autosomica recessiva aveva le trabecole molto più spesse e lo spazio tra esse decisamente più largo. Ciò equivale a una diversa struttura interna dell’osso”. Per comprendere meglio questo punto si può pensare alla Torre Eiffel: se la struttura della nota costruzione francese rappresentasse idealmente quella all’interno dell’osso, il modo in cui i tralicci d’acciaio sono saldati tra loro sarebbe fondamentale per mantenere la solidità della torre. Invece, qualora anche solo una trave fosse spostata in sede diversa, il volume totale di ferro rimarrebbe lo stesso ma la struttura che conferisce elasticità e resistenza varierebbe e la Torre cadrebbe sotto il suo peso. Quest’ultima era proprio la situazione del ragazzo con osteopetrosi: le indagini svolte dalle due ricercatici hanno messo in evidenza come, a 25 anni dal trapianto, le anomalie ossee fossero ancora presenti.
“Inoltre, abbiamo preso in considerazione altri parametri morfologici e studiato l’organizzazione ossea del paziente, osservando che la resistenza delle sue ossa era inferiore nella direzione dei carichi”, aggiunge ancora Cosmi. “Grazie al BES Test è stato possibile fare delle simulazioni di applicazioni del carico partendo dalle scansioni radiografiche nelle dita della mano”. Il BES Test è un software che analizza la radiografia e fornisce un livello di informazioni aggiuntivo rispetto alla densitometria ossea - che restituisce una valutazione radiografica del contenuto di calcio - indagando maggiormente l’architettura dell’osso: perciò, è in grado di evidenziare con maggiore enfasi la differenza tra una struttura ossea sana e una malata, restituendo un indice strutturale (BSI) ricavato dalla risposta elastica della struttura stessa. Per questo motivo, il suo utilizzo è indicato nella valutazione di quelle patologie, compresa l’osteoporosi, che sono caratterizzate non solo dalla riduzione della massa ossea ma anche da un’alterazione della microarchitettura dell’osso. Il BES Test è stato brevettato negli Stati Uniti dall’Università di Trieste e grazie alla sua praticità d’uso e al basso costo, a partire dal 2015 è stato utilizzato su oltre 9.000 pazienti, dal momento che aiuta ad identificare il rischio negli individui con precedenti fratture atraumatiche che la densitometria ossea non riesce a individuare.
“Grazie al BES Test, nel ragazzo affetto da osteopetrosi autosomica recessiva abbiamo potuto rilevare diverse anomalie microstrutturali dell’osso sebbene, a molti anni dal trapianto, il volume osseo totale fosse rientrato nella normalità”, conclude Cosmi. “La differenza rispetto al controllo sano non può essere dovuta unicamente alla risposta allo stimolo meccanico, pertanto le anomalie riscontrate lasciano supporre che l’attività degli osteoclasti originati dal donatore riesca a modificare la struttura ossea agendo soltanto all’interno dell’impronta trabecolare geneticamente predeterminata”. In buona sostanza, il trapianto non altererebbe la predisposizione dell’osso a crescere in maniera anomala. Naturalmente un unico caso non è sufficiente a trarre conclusioni definitive ma grazie al progresso della tecnologia è possibile tentare di rispondere a una domanda le cui ricadute interessano tanto i pazienti affetti da malattie scheletriche rare quanto quelli con patologie ben più comuni, come ad esempio l’osteoporosi.