• autoimmunità
• crioglobulinemia
• eziologia
• nanoparticelle
• sclerodermia

Introduzione
La Sclerosi Sistemica (SSc) e la Crioglobulinemia Mista (MCs) sono patologie autoimmuni la cui eziopatogenesi rimane poco conosciuta. L’associazione tra l’esposizione a micro- e nanopolveri (MPs, NPs) e malattie croniche autoimmuni è suggerita da diversi studi epidemiologici e clinici.

Metodi
E’ stato condotto uno studio preclinico su 30 pazienti affetti da MCs, 50 affetti da SSc e 50 soggetti sani comparabili per età e sesso, residenti nella provincia di Modena da più di 10 anni.
Fase analitica: il rischio di esposizione a polveri ambientali è stato valutato mediante un questionario; sono stati raccolti dati clinici e demografici, la storia occupazionale e residenziale, le abitudini alimentari, eventuale tabagismo e la presenza di impianti protesici. La presenza di MPs e NPs è stata ricercata in campioni di siero mediante Microscopia Elettronica a Scansione Ambientale (ESEM), mentre l’identificazione chimica delle polveri è stata condotta mediante Spettroscopia a raggi X per Dispersione di Energia (EDS). La valutazione quantitativa degli elementi in traccia è stata svolta attraverso Spettrometria di Massa al Plasma sia ad Emissione Atomica (ICP-AES)che con Plasma Accoppiato Induttivamente (ICP-MS).
Fase sperimentale: è stata studiata l’eventuale interazione delle NPs di varia natura e dimensione (Si 7nm/20nm/70nm e Si-Ti<50nm) con proteine sieriche umane (albumina, fibrinogeno e immunoglobuline M e G) mediante test di affinità. Successivamente, è stata studiata l’eventuale tossicità delle NPs: 1) in vitro su fibroblasti murini 3T3; 2) in vivo su topi BALB/c, iniettando le particelle sottocute quotidianamente per 6 settimane a un dosaggio complessivo di 131 mg/kg (dose sub-tossica) e valutando campioni istologici di cute, polmone e rene.

Risultati
L’esposizione occupazionale è risultata essere l’unico fattore anamnestico di rischio significativo nell’insorgere di SSc (OR = 3,167; 95%CI = 1,205-8,323) e di MCs (OR =5,675; 95%CI=1,841-17,50) rispetto ai controlli.
Mediante ESEM e EDS sono state identificate nel siero di tutti i pazienti SSc e MCs particelle di varia dimensione (30nm e 4µm) e composizione chimica, in correlazione ai dati di esposizione. La concentrazione degli elementi in traccia nei pazienti MCs ha mostrato una significativa presenza di Si (p <0,0001) e di Al e Ti (p <0,001) rispetto ai controlli. Inoltre, è stata riscontrata una significativa correlazione tra la presenza di particelle inorganiche e criocrito (p <0,0001). Un aumento significativo di Si (p<0,0001) è stato rilevato anche nei pazienti SSc; quelli con concentrazioni più elevate di Si hanno mostrato una minore età media (P=0,04), un’inferiore durata media di malattia (P=0,01), un’alta frequenza della forma cutanea diffusa (P= 0,0324) e del Rodnan Skin Score (P =0,01), un aumento della presenza di ulcere digitali (P =0,02) e della fibrosi polmonare (P =0,01).
Gli studi di affinità tra proteine sieriche umane e NPs hanno rivelato la capacità del Si di interagire con la catena pesante delle immunoglobuline umane. Lo studio in vitro ha mostrato una ridotta vitalità cellulare dei fibroblasti in seguito al contatto con le NPs di Si per tutte le concentrazioni utilizzate a 72 ore. L’iniezione delle NPs nei topi ha mostrato la comparsa di infiltrati infiammatori a livello cutaneo, polmonare e renale, oltre all’aumento della concentrazione di collagene a livello cutaneo rispetto ai controlli.

Conclusioni
Questi dati suggeriscono che l’esposizione a MPs e NPs, in particolare di Si, può essere considerata un possibile co-fattore eziopatogenetico sia per la SSc che per la MCs. Nel caso dell’SSc, l’esposizione a MPs e NPs si è rivelata anche un possibile parametro predittivo di severità clinica della malattia.

Introduction Systemic sclerosis (SSc) and Mixed Cryoglobulinemia (MCs) are multifactorial autoimmune diseases of unknown etiopathology. The association between exposure to micro- and nanoparticles (MPs, NPs) and chronic autoimmune diseases is suggested by several epidemiological studies and case reports. Methods Our preclinical study included 30 patients with MCs, 50 patients with SSc and 50 healthy sex and age matched volunteers. The study considered only subjects who lived in the province of Modena area for more than 10 years. Analytical phase: exposure to environmental dust was assessed by a questionnaire. The demographic and clinical data of all subjects was collected as well as their residential and occupational history, their eating and smoking habits and the presence of prosthetic implants. The presence of NPs and MPs in serum samples was analyzed using Environmental Scanning Electron Microscopy (ESEM), while the chemical identification of the particles was performed by means of Energy Dispersion X-ray spectroscopy (EDS). The quantitative evaluation of serum trace elements was performed using Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) and Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry (ICP-AES). Experimental phase: the possible interaction of different types of NPs (Si 7nm/20nm/70nm and SiTi<50nm) with human serum proteins (Album, Fibrinogen, IgG and IgM) was studied using affinity test. Subsequently, it was studied the possible toxicity of NPs: 1) in vitro on murine fibroblasts 3T3; 2) in vivo in BALB/c mice, by injecting the particles subcutaneously daily for 6 weeks at a total dosage of 131 mg/kg (sub-toxic dose) following the evaluation of histological samples of skin, lung and kidney. Results Occupational exposure was found to be the only significant risk factor in the onset of SSc (OR = 3.167; 95%CI = 1,205-8,323) and MCs (OR = 5.675; 95%CI = 1.841-17.50) compared with controls. ESEM and EDS techniques revealed inorganic particles of various size (30nm to 4µm) and heterogeneous composition in the serum of the patients; the particles were found directly related to the patients occupational/exposure history. The concentration of trace elements in MCs patients serum samples revealed a significant concentration of Si (p <0.0001), Al and Ti (p <0.001) compared to controls. Interestingly MCs patients showed a significant correlation between the presence of inorganic particles and cryocrit levels (p <0.0001). A significant increase of Si (p <0.0001) was also detected in serum samples of patients with SSc; those who have been associated with high concentrations of Si showed a lower mean age (P = 0.04), a lower average length of the disease (P = 0.01), an higher occurrence of the cutaneous disease diffuse form (P = 0.0324), an increase in the presence of digital ulcers (P = 0.02), in the Rodnan Skin Score (P = 0.01) and in pulmonary fibrosis (P = 0.01). Studies of affinity between human serum proteins and NPs have demonstrated the capacity of Si to interact with the heavy chain of human immunoglobulins. The in vitro study using 3T3 mouse fibroblasts showed a decreased cell viability in response to Si NPs for all types of concentrations used. The in vivo study conducted on BALB/c mice, showed an increase of inflammatory infiltrates in the skin, lung and kidney tissues and the presence of high levels of collagen in the skin samples of the treated mice. Conclusions These data suggest that exposure to MPs and NPs, in particular Si particles, can be considered a possible etiopathogenic co-factor for both SSc and MCs diseases. Moreover, particles exposure may be considered a possible predictive parameter of SSc clinical severity.