Effetti del campo elettromagnetico pulsato sulla cartilagine e sulla biologia articolare

Poiché la cartilagine è composta da una matrice di gel ionica altamente caricata elettricamente, la deformazione meccanica produce eventi elettrocinetici, inclusi potenziali di flusso, oltre ad altri cambiamenti fisico-chimici che possono agire come eventi di segnalazione cellulare. Gli espianti di cartilagine in vitro e i modelli di cartilagine in vivo sono stati abbastanza reattivi ai PEMF applicati esternamente con la risposta espressa come una maggiore sintesi di ECM e citochine di supporto, in particolare della famiglia TGF-β/BMP. La sintesi di molecole ECM cartilaginee con stimolazione elettromagnetica è stata riassunta in diverse recensioni. 

La reattività degli espianti di cartilagine bovina all'esposizione a PEMF è stata studiata in dettaglio. Utilizzando l'incorporazione di solfato radiomarcato macromolecolare nel proteoglicano, sono stati osservati notevoli aumenti nella sintesi di proteoglicani negli espianti di cartilagine bovina esposti a PEMF, rispetto al controllo non stimolato ( Figura 5 ). Le molecole di proteoglicani negli espianti esposti a PEMF erano di dimensioni e grado di solfatazione equivalenti come lo erano i controlli, indicando la sintesi di normali molecole di proteoglicani. Un'osservazione interessante è stata che l'esposizione al PEMF ha aumentato la sintesi dei proteoglicani nella cartilagine più vecchia al livello di quella della cartilagine degli animali più giovani. È stato dimostrato che la stimolazione PEMF della sintesi di proteoglicani è additiva a quella di IGF-1. PEMF + IGF-1 ha aumentato la sintesi di proteoglicani del 56% al dosaggio massimo rispetto al 25% del solo IGF-1 negli espianti di cartilagine bovina. Inoltre, negli espianti di cartilagine articolare bovina, è stato dimostrato che la stimolazione PEMF promuove la sintesi di proteoglicani in presenza di IL-1β, antagonizzando così l'attività catabolica delle citochine proinfiammatorie. ⁵²

Figura 5:Grafico che mostra la sintesi di proteoglicani nella cartilagine articolare di bovino adulto di età compresa tra 4 e 6 anni. L'esposizione a PEMF aumenta notevolmente il solfato radiomarcato macromolecolare in proteoglicani durante 14 giorni di coltura. ⁵⁰ FBS = siero fetale bovino, PEMF = campo elettromagnetico pulsato

Negli espianti di cartilagine osteoartritica umana derivati ​​dall'artroplastica del ginocchio, l'esposizione a PEMF ha stimolato la sintesi di proteoglicani nella cartilagine meno patologicamente coinvolta, come mostrato dai punteggi istologici-istochimici di Mankin. Nella cartilagine con punteggi Mankin di otto o più (su un possibile punteggio di 14), il PEMF non ha avuto alcun effetto, suggerendo che gli effetti terapeutici dei campi erano attesi meglio nell'osteoartrosi precoce (OA), prima di un danno alla matrice strutturale maggiore. L'aumento della sintesi di proteoglicani è stato accompagnato da un aumento della rigidità, o modulo aggregato, esibendo un effetto dose sulla durata dell'esposizione: l'esposizione di 1 ora era più efficace dell'esposizione di 4 ore nell'aumentare la rigidità della cartilagine.