Comprendere i meccanismi biologici alla base della fluorescenza dei tessuti all’interno della bocca
La stratificazione della mucosa del cavo orale
La mucosa orale è composta essenzialmente da un epitelio squamoso stratificato (lato superficie) sovrastante un tessuto connettivo (detto stroma o lamina propria) da cui è separato per mezzo di una membrana basale. Nello stroma si trovano collagene, capillari sanguini e linfatici; alla base dello stroma c’è una sub-mucosa. Nella mucosa è presente anche la cheratina
Quando illuminiamo il cavo orale con una normale luce bianca (composta semplicisticamente da luce blu, verde, giallo, e rossa) assistiamo, come per tutti gli oggetti, al fenomeno della diffusione della luce o riflessione diffusa.
Nella mucosa orale, i raggi di luce a lunghezza d’onda più corta (fotoni a luce blu) vengono assorbiti maggiormente rispetto ai raggi di luce a lunghezza d’onda più lunga (fotoni a luce rossa) che invece tornano in superficie facendo apparire l’interno della bocca del colore rosso/rosa. Il colore che vediamo è quindi interamente riflesso dalla mucosa dato che la bocca non genera naturalmente nessun fotone.
La luce a minor lunghezza d’onda (luce blu) penetrando nella mucosa, provoca la reazione dei fluorofori naturali presenti nelle cellule dell’epitelio stratificato e nello stroma.
I fluorofori sono atomi e molecole capaci di assorbire energia luminosa in un determinato spettro di lunghezza d’onda, con conseguente aumento del livello energetico dei propri elettroni e successivo rilascio di energia sottoforma di luce a una lunghezza d’onda maggiore di quella assorbita, che permette agli elettroni di ritornare allo stato energetico iniziale di maggior stabilità.
Questi fluorofori dunque reagiscono alla luce blu assorbendola ed emettendo una luce a lunghezza d’onda maggiore di colore verde, giallo, rosso.
Quindi, utilizzando una sorgente di luce blu, si riesce a provocare la reazione dei fluorofori della bocca, visibile grazie a particolari filtri ottici come Goccles. I Goccles tagliano o filtrano i fotoni di luce riflessi dalla mucosa orale illuminata con luce blu, isolando e mostrando la sola risposta fluorescente proveniente dai fluorofori di cellule sane che apparirà di colore verde.
I fluorofori che assorbono la luce blu e rispondono con un incremento del livello energetico
1. FAD o flavina adenina di-nucleotide
Il FAD è considerato il fattore cellulare che maggiormente causa la fluorescenza epiteliale da assorbimento di luce blu.
Il FAD è un coenzima (sostanza che coadiuva gli enzimi nella loro azione catalitica o di accelerazione delle reazioni chimiche) attivo nel ciclo di Krebs (il ciclo metabolico cellulare fondamentale per produrre energia negli organismi aerobici).
Quando una cellula è attiva, nella metabolizzazione cellulare c’è una minor concentrazione di FAD poiché esso viene consumato più velocemente; perciò in presenza di cellule tumorali o displasiche, caratterizzate da una maggior attività cellulare, si assiste a un incremento esponenziale del metabolismo che causa una riduzione di FAD risultante in una diminuzione di fluorescenza.
COSA SI VEDE CON GOCCLES: osservando con Goccles e una luce blu (una comune lampada fotopolimerizzante) le aree con cellule coinvolte in un processo carcinogenetico, assisteremmo a una riduzione di fluorescenza della zona tumorale che apparirà, con Goccles, come un’area scura (più scura rispetto alla mucosa orale sana di colore verde).
2. Collagene
Nello stroma, sotto lo strato epiteliale, il maggior contributo alla fluorescenza è dato dal collagene e dalla sua organizzazione in densi fasci che permette di mantenere un’integrità strutturale, la cui densità di struttura comporta una fluorescenza alla luce blu.
Alla comparsa di displasia o tumore, la matrice di collagene si rompe con conseguente diminuzione di fluorescenza dello stroma.
COSA SI VEDE CON GOCCLES: osservando con Goccles (e una luce blu) le aree con cellule stromali tumorali o displasiche, assisteremmo a una riduzione di fluorescenza della zona interessata che apparirà, con Goccles, come un’area scura (più scura rispetto alla mucosa orale sana di colore verde).
3. Cheratina
La cheratina è una proteina strutturale che mostra carattere fluorescente quando eccitata da luce blu. Alcune aree della mucosa orale sono naturalmente cheratinizzate come l’attacco gengivale e il palato duro.
Altri tessuti del cavo orale possono cheratinizzare (ipercheratosi) e mostrare un aumento di fluorescenza quale risultato di un’irritazione cronica (spesso di origine traumatica) o parte di un processo patologico come una leucoplachia. Quindi in presenza di cheratinizzazione vedremmo una iperfluorescenza.
COSA SI VEDE CON GOCCLES: osservando con Goccles (e una luce blu) un’area di ipercheratosi, assisteremmo a un’iperfluorescenza della zona interessata che apparirà più luminosa rispetto alla mucosa orale sana di colore verde.
4. Porfirine
Le porfirine sono sostanze associate ai batteri e danno fluorescenza arancio-rosso quando illuminata dalla luce blu, e sono normalmente osservabili nello spazio delle cripte tonsillari, sul dorso della lingua o nelle fessure della superficie dorsale della lingua. Quindi, in presenza di biofilm, illuminando la mucosa con luce blu vedremmo un’area che apparirà rosso arancio all’esame visivo ad occhio.
COSA SI VEDE CON GOCCLES: osservando un biofilm con Goccles (e una luce blu) vedremmo zone più chiare della mucosa orale sana (di colore verde). In questo caso è importante il riscontro a occhio nudo che mostrerà una fluorescenza rosso-arancio dove sono presenti le porfirine.
5. Fibrina
La fibrina è una proteina fibrosa coinvolta nella coagulazione del sangue che ad esempio si può trovare nella cavità orale in seguito a ulcerazione. La fibrina normalmente appare rossa alla luce bianca e la presenza di fibrina per ulcerazione della mucosa è già sintomo di un’anomalia. La fibrina, quando illuminata da luce blu, dà una risposta luminosa chiara piuttosto che scura, ma bisogna fare attenzione durante lo screening a osservare e valutare le aree circostanti la fibrina che potenzialmente potrebbero mascherare una perdita di fluorescenza sottostante, sintomo di altre patologie in corso.
COSA SI VEDE CON GOCCLES: osservando con Goccles (e una luce blu) un’area fibrinica, dovremmo vedere una zona brillante della mucosa, ma è importante osservare se intorno a questa zona fibrinica più chiara sia presente un alone scuro, indice di un’altra patologia (nascosta dalla fibrina stessa) che si manifesta con una perdita di fluorescenza non visibile se coperta dalla fibrina sovrastante.
6. Melanina ed Emoglobina
Queste due molecole incrementano entrambe l’assorbimento di luce nel tessuto orale, tale che la loro presenza causa una marcata diminuzione di fluorescenza tissutale che si manifesta come una distinta area scura nel mezzo del verde fluorescente della mucosa orale. In particolare, il sangue assorbe tutta la luce (tranne la rossa) e assorbe maggiormente la luce di lunghezza d’onda più corta (blu e verde) e in caso di tessuti infiammati o danneggiati con presenza e accumulo di sangue, questi appariranno più scuri quando illuminati dalla luce blu. Le aree pigmentate da nevi, melanomi ovvero “tatuaggi” causati da presenza di amalgama, appaiono scure sia all’esame visivo ad occhio nudo sia a quello con luce blu e filtro Goccles.
COSA SI VEDE CON GOCCLES: osservando con Goccles (e una luce blu) le cellule infiammate (emoglobina) ovvero quelle pigmentate (nevi, melanomi) vedremmo una riduzione di fluorescenza che apparirà più scura rispetto alle aree sane che appaiono verdi.
L’autofluorescenza dei tessuti (o fluorescenza nativa) risulta fondamentale per la diagnosi precoce del cancro orale e l’identificazione dei margini per la resezione chirurgica dei tumori.
Gli stadi della displasia e l’utilizzo della fluorescenza nello screening preventivo
Le lesioni precancerose epiteliali cominciano tipicamente sotto la superficie tissutale e crescono occupando l’intero epitelio.
Si riconoscono differenti stadi di displasia:
– Lieve (Mild)
– Moderato (Moderate)
– Grave (severe)
Quando la displasia prende l’intero epitelio è definita carcinoma in situ, e classificato ‘’carcinoma orale invasivo a cellule squamose’’ quando occupa anche la membrana basale.
Il tumore del cavo orale sta aumentando nel mondo per incidenza e tassi di mortalità, pertanto l’implementazione dello screening per la diagnosi precoce è di vitale importanza per ridurre la morbilità e la mortalità associate a questa patologia.
Il momento ideale per individuare una lesione tumorale e intervenire chirurgicamente è nello stadio pre-canceroso dove la prognosi per il paziente è la migliore.
Rivediamo, quidi, come la displasia e il tumore del cavo orale risultino in una diminuita intensità di fluorescenza in uno screening con luce blu e filtro ottico come Goccles.
Essenzialmente la perdita di fluorescenza in presenza di processi tumorali è data da 4 possibili condizioni:
1- L’aumentata attività metabolica di cellule displasiche nell’epitelio causano una diminuzione di FAD con conseguente riduzione della fluorescenza.
2- La rottura delle matrici di collagene quale preludio di un avanzamento di cellule tumorali comporta una diminuzione della fluorescenza.
3- Cambi morfologici che possono avvenire nelle cellule displasiche comportano un’aumentata dispersione o scattering di luce nello strato epiteliale e aumentano la retro diffusione o back scattering della luce blu che eccita la componente fluorescente delle cellule, con conseguente evidente diminuzione di fluorescenza (fenomeno visibile anche a occhio nudo).
4- Un aumentato apporto del sangue dovuto a un aumento di attività delle cellule displasiche nell’epitelio risulterà in una maggior microvascolarizzazione dello stroma e quindi un maggior assorbimento di luce da parte del sangue. Anche un’abnormale crescita di cellule displasiche nell’epitelio porta a un incremento del flusso sanguigno alla zona affetta quale normale risposta fisiologica. Questi due processi risulteranno in una diminuita fluorescenza (fenomeno visibile anche a occhio nudo).
La perdita di fluorescenza, però, non è solo data dalla displasia o dal tumore orale, e ciò rappresenta un limite di questa tecnica. Varie possono essere le cause associate a differenti tipi di lesione, nonché aree di prominente vascolarizzazione, aree di infiammazione e di eccessiva pigmentazione di melanina, tutte riconducibili a una perdita di fluorescenza. Per questo motivo, in presenza di zone con perdita di fluorescenza, è fondamentale seguirne il decorso nelle successive 2/4 settimane per vedere la regressione o la persistenza del fenomeno osservato.
Non va tralasciato, inoltre, che lo screening della fluorescenza tissutale per il cancro orale è parte di un esame clinico che include l’anamnesi del paziente con la valutazione del rischio di tumore, la palpazione testa-collo e un primo screening della bocca a occhio nudo illuminata da luce bianca.
Ovviamente il solo riscontro diagnostico si può avere con una biopsia e dall’esame istopatologico che permette di individuare anche un eventuale falso positivo.
Quando si effettua uno screening con fluorescenza tissutale può essere utile avere un supporto clinico alle immagini da parte di un patologo o un chirurgo che ha esperienza con questa metodica, GOCCLES offre questo supporto. Per info scrivi a info@goccles.com o visita il sito www.goccles.com
Bibliografia
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