Arresto cardiaco-Immagine: trasferimento di mitocondri esogeni di derivazione cerebrale e muscolare in colture di cellule neurali. Immagini rappresentative di mitocondri esogeni colorati con MitoTracker Deep Red e co-coltivati con cellule cerebrali, i cui mitocondri endogeni sono stati colorati con MitoTracker Green. I mitocondri esogeni (rossi) sono stati estratti da A) il cervello o B) il muscolo pettorale del ratto donatore. La barra della scala indica 20 µm. Credito: Medicina BMC (2023). DOI: 10.1186/s12916-023-02759-0-
Quando un cuore smette di battere, il sangue smette di fluire e di fornire ossigeno al cervello (ipossia) e ad altri organi vitali (ischemia). C’è una piccola finestra (circa 4 minuti) prima che la mancanza di flusso sanguigno inizi a danneggiare il cervello. Dopo 10 minuti, è previsto un grave danno cerebrale. Prima il cuore può essere riavviato, minori sono le possibilità di gravi lesioni cerebrali.
I ricercatori dei Feinstein Institutes for Medical Research hanno testato un nuovo approccio per aumentare i tassi di sopravvivenza, mitigare i danni e accelerare la riparazione nel cervello ischemico dei ratti attraverso il trapianto mitocondriale. In un articolo, “Il trapianto mitocondriale esogeno migliora la sopravvivenza e gli esiti neurologici dopo la rianimazione da arresto cardiaco“, pubblicato sulla rivista BMC Medicine, i ricercatori descrivono in dettaglio i passaggi che hanno compiuto dal laboratorio in vitro ai modelli di ratto in vivo per raggiungere un tasso di sopravvivenza del 91% —un miglioramento del 36% rispetto al controllo.
Secondo la teoria endosimbiotica, i mitocondri hanno avuto origine come batteri che “sono stati inghiottiti” e hanno forgiato una relazione simbiotica con la cellula ospite, evolvendosi nei mitocondri all’interno delle cellule eucariotiche di forme di vita complesse. Tuttavia, i mitocondri hanno mantenuto alcune delle loro antiche caratteristiche batteriche. Hanno doppie membrane come i batteri gram-negativi e la capacità di generare ATP con la respirazione aerobica , che richiede ossigeno, motivo per cui le nostre cellule hanno bisogno di apporto di ossigeno dal sangue.
Quando il sangue smette di fluire e l’erogazione di ossigeno si interrompe, i mitocondri non possono più produrre energia e presto la cellula rischia di morire. Se il sangue ha smesso di scorrere ovunque nel corpo, il pericolo è ovunque, ma da nessuna parte più che nel cervello.
Vedi anche:Arresto cardiaco improvviso degli atleti: passo avanti nel trattamento
Recenti ricerche hanno mostrato alcune promesse nella riparazione di altri mitocondri. I mitocondri danneggiati sono in grado di autoripararsi e proteggere le cellule attraverso la fissione, la fusione e la mitofagia. I meccanismi recentemente descritti di trasferimento mitocondriale intercellulare sono stati Eseguiti con trapianti mitocondriali e hanno dimostrato di avere effetti protettivi nei tessuti muscolari.
Il team di ricerca di Feinstein ha deciso di testare l’efficacia del trapianto in un evento di arresto cardiaco con un focus specifico sulla salute del tessuto neuronale.
Prima di tentare di trasferire i mitocondri nei ratti, i ricercatori hanno voluto verificare se i mitocondri dei donatori possono essere assorbiti dai neuroni che crescono in coltura. Per fare ciò, i mitocondri estratti dal cervello di ratto e dai tessuti muscolari sono stati colorati di rosso e i mitocondri delle cellule neurali sono stati colorati di verde. I mitocondri donati sono stati assorbiti in cellule neurali in coltura e co-localizzati con mitocondri endogeni all’interno delle cellule neurali. Con un test di laboratorio completato con successo, era giunto il momento di provarlo in un modello dal vivo.
Trentatré ratti sono stati messi in arresto cardiaco per 10 minuti e poi rianimati e sottoposti a uno dei tre trattamenti: mitocondri donatori appena isolati, soluzione di controllo negativo e mitocondri non funzionanti (congelati/scongelati) per cercare effetti potenzialmente dovuti all’aggiunta di quantità simili di blocchi mitocondriali (proteine, lipidi, DNA, RNA) come campione fresco.
Nel trapianto di mitocondri appena isolati, il tasso di sopravvivenza a 72 ore era del 91% rispetto a solo il 55% nel controllo negativo. Gli eccellenti tassi di sopravvivenza sono stati associati a miglioramenti nel rapido recupero del lattato arterioso, dei livelli di glucosio, della microcircolazione cerebrale, della funzione neurologica e della diminuzione del danno polmonare.
Lo studio dimostra il potenziale poco studiato del trapianto mitocondriale nella protezione e nel recupero dei tessuti. Un aspetto unico dello studio è stata l’inclusione di mitocondri congelati e scongelati non funzionanti come controllo aggiuntivo. I mitocondri congelati e scongelati non hanno avuto un effetto protettivo, il che suggerisce fortemente che l’attività mitocondriale dei campioni freschi è causale del risultato protettivo.
Una scoperta molto intrigante è venuta dalle misurazioni dell’espressione genica, suggerendo che i geni di fusione erano significativamente sottoregolati durante la fase di recupero con il gruppo del trapianto fresco. Con le dinamiche mitocondriali spostate verso la fissione, lo studio attuale sembra in contrasto con alcune scoperte precedenti di altre ricerche in termini di risultati attesi. Che è proprio il genere di cose che la ricerca futura vorrà esaminare.
Fonte: BMC Medicine
