Quanto duramente lavorano gli esseri umani per riparare i loro "vestiti in pelle naturale"? La “benda di pelle di pesce” è una salvezza per le ustioni?

Se i vestiti sono strappati, puoi rammendarli, ma cosa dovresti fare se la tua pelle è bruciata? Negli ultimi anni, gli scienziati hanno sviluppato opzioni terapeutiche come la pelle artificiale e la pelle di tilapia. Si prevede che queste terapie sostituiranno i tradizionali trattamenti di innesto cutaneo?

Scritto dal reporter Wang Xueying, redattore foto e testo: Ding Lin

Responsabile dei nuovi media/Chen Xuanzhi

Intervistare gli esperti

Cao Weihong (Primario del reparto ustioni e chirurgia plastica, Ospedale generale dell'aeronautica dell'Esercito popolare di liberazione cinese)

Chen Zhengli (Vice primario di chirurgia delle ustioni, Changhai Hospital affiliato alla Naval Medical University)

Come dice il proverbio, "Un uomo vive del suo volto e un albero vive della sua corteccia". Probabilmente è difficile trovare nel regno animale un rivale all'attenzione che gli esseri umani riservano alla propria immagine esteriore. Tuttavia, se si perde la pelle del viso, è sempre possibile trovare un modo per recuperarla. È possibile riparare facilmente la pelle danneggiata del corpo? La risposta dei dermatologi è: non necessariamente.

Secondo le statistiche dell'Organizzazione Mondiale della Sanità, ogni anno nel mondo muoiono almeno 180.000 persone a causa di ustioni; i più colpiti sono i Paesi a basso e medio reddito, come l'Africa e il Sud-est asiatico. In India, ogni anno più di un milione di persone soffre di gravi ustioni, mentre in Egitto, Pakistan e altre regioni, la percentuale di bambini che subiscono ustioni e che alla fine soffrono di vari gradi di disabilità permanenti è di un sorprendente 18%.

Per curare i pazienti ustionati, il dipartimento sanitario ha bisogno di investire ingenti risorse finanziarie. Nel 2000, l'investimento diretto delle istituzioni mediche statunitensi nel trattamento delle ustioni infantili è stato di 211 milioni di dollari; nel 2007 la Norvegia, la cui popolazione è pari solo a un sessantesimo di quella degli Stati Uniti, ha investito ben 12,7 milioni di dollari solo nella cura ospedaliera delle ustioni. Si può affermare che questo livello di investimenti rappresenti un fardello gravoso per molti paesi in via di sviluppo.

D'altro canto, anche tralasciando le preoccupazioni finanziarie, il trattamento delle ustioni non è una questione semplice. Durante il percorso terapeutico, i pazienti non solo devono affrontare una serie di problemi quali la "scarsità di fonti di pelle allogenica" e gli "elevati rischi postoperatori", ma devono anche sopportare un tremendo dolore fisico. In alcuni trattamenti tradizionali, i medici devono utilizzare una garza per applicare sulla ferita del paziente una pomata per ustioni contenente argento, per prevenire infezioni postoperatorie. Tuttavia, poiché la ferita richiede frequenti cambi di medicazione e ogni cambio quasi stacca la nuova pelle in via di guarigione, il dolore del trattamento è indescrivibile.

▲A causa della mancanza di consapevolezza della sicurezza, i bambini sono maggiormente esposti al rischio di ustioni e scottature accidentali in casa (immagine da Internet)

Pertanto, per preservare questa barriera naturale del corpo, gli esseri umani hanno iniziato a esplorare una nuova "pelle".

La pelle artificiale è costosa

Per i pazienti ustionati, il problema principale che devono affrontare durante il trattamento può essere l'insufficienza delle fonti cutanee. In teoria, quando la quantità di pelle persa supera il 30% della superficie corporea, il paziente non avrà abbastanza pelle autologa per coprire la superficie esposta della ferita. In questa situazione, la gente pensa naturalmente: possiamo "prendere in prestito" un po' di pelle da qualche altra parte per far fronte all'emergenza?

Certamente che è possibile, ma ciò comporta alcuni rischi.

Ad oggi, la pelle allogenica (umana) è riconosciuta come il miglior materiale di rivestimento alternativo alla pelle autologa. Tuttavia, ottenere la "pelle degli altri" non è così facile. In tutto il mondo c'è una carenza generale di pelle da parte dei donatori. Soprattutto nei paesi in via di sviluppo, la pelle allogenica (umana) è sempre scarsa. Prendendo ad esempio il Brasile, nel Paese ci sono solo tre istituti regolari in grado di fornire fonti di pelle allogenica, e tali fonti riescono a soddisfare solo meno dell'1% della domanda di pelle allogenica del Paese. D'altro canto, sebbene la pelle allogenica venga sottoposta a una serie di trattamenti, come la disinfezione, il trapianto di pelle allogenica presenta comunque alcuni rischi per la salute e può trasmettere ai pazienti malattie come l'epatite e l'AIDS.

Per eliminare completamente e radicalmente questi pericoli nascosti, gli scienziati hanno ideato l'alternativa della "pelle artificiale".

Nel 1996, l'azienda americana Intergra sviluppò una nuova pelle artificiale che imitava quella naturale. Questo tipo di pelle, come la vera pelle umana, è composta da epidermide e derma: l'epidermide contenente silicio non solo riesce a trattenere efficacemente l'umidità e prevenire le infezioni batteriche, ma anche a separarsi gradualmente dal derma man mano che la ferita del paziente guarisce. Questa "pelle" trasparente consente inoltre ai medici di controllare facilmente in qualsiasi momento le condizioni della ferita del paziente; il derma della pelle artificiale Intergra è basato sul collagene e supportato da fibre reticolari. Non solo può aiutare l'organismo a ripararsi, ma può anche essere assorbito dall'organismo dopo la formazione del nuovo derma. Si può affermare che, sebbene la pelle artificiale non sia del tutto equivalente alla pelle naturale del paziente in termini di tecnologia, rappresenta senza dubbio una soluzione migliore quando si trattano ferite più grandi e ustioni più gravi.

▲Materiale per pelle artificiale Integra (Fonte immagine: mit.edu)

Sebbene la pelle artificiale presenti tutti i vantaggi sopra menzionati, a causa della sua struttura complessa e della macchinosa produzione, il suo costo è imbarazzantemente elevato e non può essere commercializzata: il costo di coltivazione e produzione della pelle artificiale in laboratorio è di circa 139 dollari al centimetro quadrato.

Dalla fine del secolo scorso, con l'emergere di un numero sempre maggiore di aziende focalizzate sulla ricerca e sullo sviluppo di tecnologie di sostituzione e riparazione del tessuto dermico umano, anche il prezzo della pelle artificiale è diminuito in modo significativo, arrivando addirittura a 15 dollari al centimetro quadrato. Ciononostante, la pelle artificiale resta un lusso irraggiungibile per la maggior parte dei pazienti ustionati che vivono nei paesi in via di sviluppo.

Chen Zhengli, vice primario del reparto di chirurgia delle ustioni dell'ospedale Changhai affiliato alla Naval Medical University, ha sottolineato che il pubblico dovrebbe evitare di deificare la pelle artificiale. "Alcune persone pensano che la pelle artificiale eliminerà la necessità di usare la propria pelle. In realtà, la pelle artificiale è un'impalcatura dermica artificiale e un materiale biologico inattivo", ha affermato. "La sua funzione non può sostituire completamente la pelle normale. Dobbiamo comunque trapiantare la nostra epidermide allo stesso tempo per formare uno strato cutaneo completo. Quindi personalmente penso che oltre all'elevato costo, anche l'ambito di applicazione della pelle artificiale sia un fattore che ne limita lo sviluppo."

È diventato sempre più urgente trovare medicazioni biologiche che siano più convenienti e possano apportare benefici al grande pubblico.

Gli usi magici della tilapia

Dato che la pelle artificiale è così costosa, esiste qualche alternativa che gli esseri umani possono "prendere in prestito" per utilizzarla?

Certamente, ce ne sono, come la pelle di tilapia (carpa crucian africana). Edma Maciel, responsabile del reparto ustioni dell'Istituto Dr. José Flota di Fortaleza, in Brasile, ha scelto di utilizzarlo per "rimodellare" la pelle umana.

Essendo uno dei più grandi ospedali pubblici della zona, l'istituto di ricerca ha cercato di utilizzare la pelle di tilapia per curare i pazienti ustionati dal 2016. Negli studi clinici, il team di ricerca ha scoperto che, rispetto alla garza e all'unguento per ustioni, l'uso della pelle di tilapia come medicazione per le ferite può non solo prevenire efficacemente l'infezione della ferita, ma anche aiutare i pazienti ad abbreviare i tempi di recupero. Allo stesso tempo, la pelle di tilapia non presenta praticamente effetti collaterali durante il trattamento. Non solo i pazienti non devono cambiare medicazione frequentemente, ma anche il dolore della ferita si riduce notevolmente dopo l'applicazione della pelle di pesce.

"La pelle e i vasi sanguigni umani contengono molto collagene di tipo 1 e di tipo 3, che può aiutare la pelle a guarire rapidamente. Abbiamo scoperto che la pelle di tilapia non solo è ricca di questi due collageni, ma ne ha anche un contenuto molto più elevato rispetto alla pelle umana", ha affermato il dott. Maciel. Grazie a numerosi studi clinici condotti nel corso degli anni, Maciel ha acquisito una conoscenza più approfondita degli effetti miracolosi della pelle di tilapia: "L'elasticità e l'estensibilità della pelle di questo pesce, e perfino la sua capacità di trattenere l'acqua, sono migliori di quelle della pelle umana, quindi ha una buona aderenza alle ferite, il che la rende molto adatta all'uso come medicazione per favorire la guarigione delle ferite".

Claudia, 43 anni, ha sperimentato personalmente le proprietà curative della pelle di tilapia: molti anni fa, ha rovesciato accidentalmente una pentola di acqua bollente, riportando ustioni di secondo grado su un'ampia area del braccio. Dopo aver rimosso il tessuto necrotico dalla ferita, il medico le applicò un pezzo di pelle di pesce. Durante il periodo di guarigione, i medici controllavano regolarmente l'aderenza della pelle del pesce. Meno di dieci giorni dopo, i medici tagliarono la pelle del pesce e scoprirono che la maggior parte delle ferite di Claudia erano praticamente guarite e che era cresciuta nuova pelle. Ancora oggi non riesce a dimenticare la sensazione che provò quando ebbe la pelle di pesce attaccata alla ferita: "Era fresca e confortevole, e per niente dolorosa".

▲I medici brasiliani avvolgono la pelle sterilizzata di tilapia per i bambini ustionati (Fonte foto: nbcnews.com)

La pelle di pesce non è l'unica cosa che può curare le ustioni

La tilapia è il primo animale ad essere utilizzato per l'allevamento della pelle? Ovviamente no.

Storicamente, i tentativi di utilizzare xenotrapianti per curare le ustioni sono iniziati molto prima dell'impiego della pelle artificiale. Già nel 1965 negli Stati Uniti fu segnalato un caso di utilizzo della pelle di maiale come medicazione biologica temporanea per il trattamento delle ustioni. Prima che gli scienziati realizzassero la "pelle artificiale", per aumentare il tasso di sopravvivenza dei pazienti, abbreviare il processo di recupero delle funzioni della pelle e migliorare l'esperienza di trattamento dei pazienti, le persone utilizzavano varie pelli estranee, come pelle di maiale, pelle di pecora e persino pelle di rana, come oggetti di ricerca, nella speranza di "prendere in prestito" dagli animali uno strato di medicazione biologica con un migliore rapporto costi-efficacia e una maggiore fattibilità.

Rispetto a questi materiali, la tilapia non solo ha effetti migliori nel trattamento delle ustioni, ma presenta anche altri vantaggi. Da un lato, è relativamente facile allevare questo tipo di pesce su larga scala, il che può garantire efficacemente la provenienza e il prezzo dei condimenti a base di pelle di pesce; D'altro canto, i ricercatori hanno scoperto che, rispetto alla pelle di maiale, di pecora, ecc., la pelle di tilapia non solo ha una migliore aderenza e un contenuto di collagene più elevato, ma presenta anche meno effetti collaterali, è meno probabile che causi infezioni alle ferite e presenta un rischio minore di diffusione di potenziali malattie zoonotiche. Nel 2017, alcuni ricercatori cinesi hanno pubblicato uno studio in cui si afferma che la pelle di tilapia è ricca di peptidi di collagene marino, che possono ridurre l'infiammazione della ferita del paziente e migliorare efficacemente la guarigione delle ustioni, favorendo la formazione di tessuto di granulazione e accelerando la proliferazione cellulare.

▲Un'altra opzione di trattamento delle ustioni che ha attirato l'interesse delle persone negli ultimi anni è l'utilizzo di una "pistola per la pelle" simile a quella nella foto per spruzzare cellule staminali autologhe nella ferita per aiutare il tessuto cutaneo a guarire (Credito fotografico: London Science Museum)

Tuttavia, non è facile trasformare la pelle di tilapia in una medicazione che possa essere utilizzata facilmente come una garza: per prima cosa, il pesce raccolto dall'allevamento ittico deve essere immerso in una soluzione salina allo 0,9% e pulito. Dopo la disossatura e la rimozione della carne, la pelle del pesce deve essere immersa in glicerolo al 100% per 3 ore per la sterilizzazione. Dopo la sterilizzazione iniziale, la pelle del pesce viene sottoposta a sterilizzazione mediante irradiazione radioattiva per oltre 20 giorni, per garantire che le proprietà fisiche della pelle del pesce non vengano danneggiate. Infine, dopo aver superato il test di sterilità, la pelle di pesce sigillata sottovuoto può essere conservata a -4°C per un massimo di due anni. Tuttavia, presso l'istituto del dottor José Flota, una pelle di tilapia costa meno di una benda d'argento per ustioni.

Pelle di maiale o pelle di pesce?

"L'uso della pelle di pesce come condimento biologico può effettivamente svolgere un ruolo protettivo. Ma al momento non è molto utilizzato in Cina." Lo ha affermato il dottor Cao Weihong, primario del reparto ustioni e chirurgia plastica dell'Ospedale generale dell'Aeronautica militare dell'Esercito popolare di liberazione, in un'intervista al nostro reporter. Secondo lui, i tentativi di paesi come il Brasile di utilizzare la pelle di tilapia per curare le ustioni sono ampiamente limitati dalle loro stesse condizioni nazionali e potrebbero addirittura rappresentare una "scelta impotente".

Chen Zhengli ha anche sottolineato che l'uso della pelle di tilapia per il trattamento delle ustioni ha grandi limitazioni: "Questo trattamento è tecnicamente fattibile e il suo vantaggio è che le materie prime sono economiche. È ampiamente utilizzato per trattare ustioni o scottature lievi".

Chen Zhengli ha aggiunto: "Ma anche i suoi svantaggi sono evidenti, come gli elevati requisiti per la tecnologia di lavorazione e conservazione, e in particolare non è adatto per ustioni più gravi e ferite infette". Secondo lui, il motivo per cui la pelle di tilapia è diventata di dominio pubblico negli ultimi anni è dovuto al suo ampio spettro di utilizzi per ferite superficiali, come scottature, abrasioni, ustioni lievi e altre ferite superficiali. Ha sottolineato: "(La pelle di tilapia) è effettivamente efficace nel promuovere la guarigione e prevenire le infezioni, ma non è adatta per ferite profonde e ferite infette. Una volta che si verifica la necrosi sulla pelle o ci sono molti batteri, questa medicazione non solo non riuscirà a rimuovere la pelle morta e a rigenerare nuova carne, ma aggraverà l'infezione".

▲Dopo gli incendi boschivi in ​​California, il veterinario locale ha utilizzato la pelle di tilapia per curare le ustioni degli orsi neri (Fonte foto: vice.com)

Il vantaggio più importante della pelle di maiale rispetto ad altre pelli xenogeniche è la bassa reazione di rigetto. "Poiché la pelle di maiale ha una bassa reazione di rigetto, alcuni pazienti pediatrici ustionati non hanno bisogno di cambiare le medicazioni frequentemente, il che può ridurre il dolore e i danni secondari causati dai cambi di medicazione", ha affermato Chen Zhengli. "Si può affermare che la pelle di maiale è una medicazione esterna molto adatta per alcuni pazienti con ustioni superficiali che hanno esigenze relativamente elevate per la guarigione delle ferite."

A partire dagli anni '70, nel mio Paese la pelle di maiale è la medicazione biologica preferita per il trattamento delle ustioni. Tra queste, la pelle fresca xenogenica di maiale, la pelle irradiata di maiale e gli innesti di pelle xenogenica decellularizzata di maiale sono tutte scelte comuni. Cao Weihong, che è stato profondamente impegnato nel trattamento delle ustioni per molti anni, ritiene che il vantaggio di prezzo della pelle di tilapia in Brasile non sia ovvio nel mio paese: "Sia in termini di tecnologia che di applicazione di mercato, la ricerca del mio paese nel campo delle fonti di pelle eterologa è in realtà molto matura. Pertanto, il prezzo della pelle di maiale non sarà troppo costoso. Inoltre, rispetto alla pelle di maiale, l'area della pelle di pesce è solitamente più piccola, il che non è molto pratico per il trattamento di ustioni di grandi dimensioni".

Riferimenti

[1] who.int/news-room/fact-sheets/detail/burns

[2] Qiu Fukui, Liao Wenlun. Ricerca sull'applicazione della pelle di maiale xenogenica nel trattamento delle ustioni, Medical Information, 2011

[3]Heidi Debels, Matrici dermiche e sostituti cutanei bioingegnerizzati: una revisione critica delle opzioni attuali

Prodotto da: Science Central Kitchen

Prodotto da: Beijing Science and Technology News | Cliente Science Plus

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