Insufficienza cardiaca-Immagine Credit Public Domain-
Una simulazione al computer rivela la disfunzione metabolica dietro l’insufficienza cardiaca.
L’insufficienza cardiaca è una condizione debilitante che compromette la qualità della vita e accorcia la durata della vita. I tassi di insufficienza cardiaca continuano a salire a livelli epidemici, parallelamente ai suoi fattori di rischio: obesità, diabete e ipertensione. In sostanza, l’insufficienza cardiaca è una condizione in cui il cuore ha difficoltà a generare la potenza di pompaggio per fornire il sangue attraverso la circolazione al resto del corpo. La funzione indebolita del muscolo cardiaco è particolarmente critica durante l’esercizio, dove un cuore debole può non essere in grado di fornire al corpo un flusso sanguigno sufficiente.
Utilizzando simulazioni al computer per analizzare e interpretare i dati da modelli sperimentali di insufficienza cardiaca, i ricercatori della Michigan Medicine hanno identificato un importante meccanismo che contribuisce all’indebolimento della capacità di pompaggio del cuore nell’insufficienza cardiaca: l’accumulo di un prodotto metabolico che rallenta lo sviluppo della forza nel muscolo del cuore in contrazione.
Il pompaggio del cuore è guidato dalla contrazione del muscolo nelle pareti del cuore. Tale contrazione è guidata da una conversione chimica della fonte di energia metabolica adenosina trifosfato (ATP) nei suoi prodotti di idrolisi chimica adenosina difosfato (ADP) e fosfato. È noto da tempo che i livelli di questi e di altri metaboliti associati sono alterati in caso di insufficienza rispetto ai cuori sani. Tuttavia, fino ad ora, il legame tra questi cambiamenti metabolici e la funzione meccanica non è stato compreso.
In un nuovo articolo sulla rivista Function, la prima autrice Rachel Lopez, una studentessa laureata che lavora nel laboratorio dell’autore senior Dan Beard, Ph.D., il Professore Carl J. Wiggers di fisiologia cardiovascolare e i loro colleghi, hanno mostrato come la disfunzione del metabolismo che si verifica nell’insufficienza cardiaca porta specificamente a un accumulo di fosfato nelle cellule muscolari del cuore e come questo aumento di fosfato può impedire il processo molecolare che è alla base della contrazione muscolare, noto come ciclo del ponte incrociato actina-miosina.
Inoltre, le loro simulazioni al computer indicano che l’inversione di aspetti specifici della disfunzione metabolica che il laboratorio di Beard ha studiato, aiuterà a ripristinare la normale funzione metabolica nei cuori indeboliti.
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Il principale fattore di disfunzione metabolica affrontato in questo studio è l’esaurimento dei nucleotidi di adenina nel muscolo cardiaco. L’ATP e il suo prodotto di degradazione ADP appartengono al pool dei nucleotidi adeninici totali. Con il pool totale di nucleotidi di adenina diminuito nell’insufficienza cardiaca rispetto a condizioni sane, ci sono livelli ATP e ADP inferiori nel cuore. Poiché l’ADP e il fosfato sono necessari per rifornire metabolicamente l’ATP per alimentare la contrazione e altri processi cellulari, la riduzione dell’ADP è compensata dall’aumento del fosfato, il metabolita implicato nella compromissione della funzione meccanica.
L’interpretazione secondo cui l’esaurimento dei nucleotidi dell’adenina è un fattore chiave della disfunzione metabolica che porta alla disfunzione meccanica, evidenzia l’importanza di specifiche vie metaboliche coinvolte nella rottura e nell’esaurimento dei nucleotidi dell’adenina. La ricerca attuale nel laboratorio Beard si concentra su questi percorsi per identificare i meccanismi da colpire nello sviluppo di nuovi trattamenti per l’insufficienza cardiaca.
Fonte:Function
