Immagine: Jianyi “Jay” Zhang, MD, Ph.D. Credito: Università dell’Alabama a Birmingham.
Un nuovo trattamento riduce il danno cardiaco dopo gravi attacchi di cuore in due modelli animali.
Le iniezioni di due sostanze chimiche in una forma a rilascio lento hanno ridotto significativamente le dimensioni di tessuto colpito da infarto e migliorato la funzione del ventricolo sinistro, rispetto ai soggetti non trattati.
Il rischio di morte nei pazienti dopo infarto acuto è direttamente correlato alle dimensioni dell’infarto, quindi una riduzione delle dimensioni è preziosa. I pazienti con attacco cardiaco formano tessuto cicatriziale per sostituire il tessuto muscolare del cuore danneggiato, spesso seguito da insufficienza cardiaca progressiva nel tempo, mentre il cuore danneggiato lotta per mantenere la capacità di pompaggio.
Lo studio dell’Università di Alabama a Birmingham su questo nuovo trattamento, pubblicato su JCI Insight , era guidato da Jianyi “Jay” Zhang, MD, Ph.D. e Wuqiang Zhu, MD, Ph.D. Zhang Professore e Presidente del Dipartimento di Ingegneria biomedica della UAB presso la School of Medicine della UAB e la School of Engineering.
Le due sostanze chimiche sono FGF1 e CHIR99021 o CHIR. FGF1 è un fattore di crescita dei fibroblasti e CHIR è un attivatore della via di segnale Wnt, un gruppo di vie di trasduzione del segnale che iniziano con proteine che passano segnali in una cellula attraverso i recettori della superficie cellulare. Ognuno dei farmaci da solo aveva mostrato alcuni benefici, ma i due non erano mai stati testati sinergicamente.
Zhang e colleghi hanno incapsulato FGF1 e CHIR in nanoparticelle polilattici-glicoliche e hanno iniettato le nanoparticelle nelle zone di confine degli infarti subito dopo attacchi cardiaci sperimentali in topi e maiali. Il cuore di un maiale assomiglia più da vicino al cuore umano per dimensioni e biologia. Hanno dimostrato che le nanoparticelle rilasciavano lentamente le due sostanze chimiche nell’arco di quattro settimane.
In entrambi i modelli, rispetto ai controlli non trattati, il trattamento ha migliorato la funzione cardiaca, ridotto le dimensioni della cicatrice fibrotica, stimolato in modo robusto la crescita dei vasi sanguigni nel ventricolo sinistro e prevenuto l’apoptosi delle cellule muscolari cardiache vicino all’infarto. I ricercatori UAB hanno anche scoperto che il trattamento ha promosso il ciclo cellulare delle cellule endoteliali e delle cellule muscolari lisce, sia negli animali che in coltura.
“Presi insieme”, ha detto Zhang, “questi dati dimostrano per la prima volta, per quanto ne sappiamo, che la combinazione di CHIR e FGF1 si traduce in cardioprotezione in vivo che è evidenziata da una sostanziale riduzione della dimensione dell’infarto e da una migliore funzione della camera del ventricolo sinistro. Poiché la rigenerazione dei cardiomiociti dalle cellule progenitrici cardiache è minima nel cuore dell’adulto dei mammiferi, il recupero dei miociti che altrimenti sarebbero destinati a morire rimane l’obiettivo più importante nelle scienze cardiovascolari”.
Il team di ricerca UAB ha iniziato lo studio esaminando le sostanze chimiche per la capacità di migliorare il ciclo cellulare dei cardiomiociti indotti dalle cellule staminali pluripotenti umane. Ha trovato che una combinazione di una certa concentrazione di CHIR99021 e FGF1 era il trattamento più potente per indurre il ciclo cellulare. I ricercatori hanno incapsulato le due sostanze chimiche in nanoparticelle, hanno dimostrato la loro cinetica di rilascio e hanno mostrato che quattro diversi tipi di cellule hanno assorbito le nanoparticelle a velocità simili.
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Quando i ricercatori hanno testato le iniezioni delle nanoparticelle nei cuori nei modelli di attacco cardiaco suino e topo, sono rimasti sorpresi dal risultato: in contrasto con lo screening, il ciclo cellulare dei cardiomiociti era trascurabile.
Per sondare i meccanismi alla base della cardioprotezione osservati nei modelli animali, i ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle CHIR-FGF1 hanno migliorato il ciclo cellulare delle cellule vascolari del muscolo endoteliale e liscio nella coltura cellulare. Hanno anche trovato livelli elevati di proteine regolatrici del ciclo cellulare nelle cellule trattate.
“È interessante notare che è stato segnalato che l’apoptosi ha raggiunto il picco durante il periodo di riperfusione postinfartuale precoce, il che potrebbe aver facilitato la dimostrazione dell’efficacia delle due sostanze chimiche da quando sono state consegnate al momento della lesione acuta“, ha detto Zhang. “Resta da stabilire se si possano ottenere miglioramenti simili ritardando il trattamento a una fase più cronica”.
Fonte: JCI Insight
