Molte malattie cardiache sono legate allo stress ossidativo, una sovrabbondanza di specie reattive dell’ossigeno. Il corpo reagisce per ridurre lo stress ossidativo attraverso la produzione di antiossidanti endogeni che riducono le specie reattive dell’ossigeno.
Questo atto di bilanciamento è chiamato omeostasi redox. Ma cosa succede in caso di una produzione troppo alta di antiossidanti che può creare una condizione di stress antiossidante, nota anche come stress riduttivo? Rajasekaran Namakkal-Soorappan, Ph.D., Professore associato presso il Dipartimento di Patologia dell’Università dell’Alabama e colleghi hanno scoperto che anche lo stress riduttivo è patologico. “Questa scoperta”, dicono, “può avere un’importanza clinica nella gestione dell’insufficienza cardiaca”.
I ricercatori riferiscono che lo stress riduttivo o RS causa un ingrossamento patologico del cuore e una disfunzione diastolica in un modello murino. Questo studio, pubblicato sulla rivista Antioxidants and Redox Signaling, è stato condotto da Namakkal-Soorappan e Pei Ping, Ph.D., David Geffen School of Medicine dell’Università della California-Los Angeles.
“Gli approcci terapeutici a base di antiossidanti per l’insufficienza cardiaca umana dovrebbero considerare una valutazione approfondita dei livelli di antiossidanti prima del trattamento“, hanno detto i ricercatori. “I nostri risultati dimostrano che la condizione di RS cronica può indurre l’insufficienza cardiaca”.
Lo studio ha utilizzato topi transgenici che avevano sovraregolato i geni degli antiossidanti nel cuore, aumentando la quantità di proteine antiossidanti e riducendo il glutatione, creando una situazione di stress riduttivo. Una linea di topo aveva una bassa upregulation e un’ altra aveva un’alta upregulation, creando rispettivamente stress riduttivo basso cronico o stress riduttivo alto cronico nei cuori dei topi.
I topi con RS alto hanno mostrato alterazioni patologiche del cuore chiamate cardiomiopatia ipertrofica e avevano una frazione di eiezione cardiaca anormalmente elevata e disfunzione diastolica a 6 mesi di età. Il sessanta per cento dei topi con RS alto è morto a 18 mesi di età. I topi con basso RS avevano tassi di sopravvivenza normali, ma hanno sviluppato i cambiamenti del cuore a circa 15 mesi di età, suggerendo che anche un RS moderato può portare a danni irreversibili al cuore nel tempo. Somministrare ai topi con stress riduttivo alto una sostanza chimica che bloccava la biosintesi del glutatione, a partire dall’età di circa 6 settimane, preveniva lo stress riduttivo e salvava i topi da alterazioni patologiche del cuore.
Gobinath Shanmugam, Ph.D., borsista post-dottorato presso il Dipartimento di Patologia UAB e Namakkal-Soorappan sottolineano che un sondaggio del 2019 ha rilevato che circa il 77% degli americani assume integratori alimentari ogni giorno e all’interno di questo gruppo circa il 58% assume antiossidanti come multivitaminici. Pertanto, un consumo cronico di farmaci antiossidanti da parte di qualsiasi individuo, senza conoscere il proprio stato redox, potrebbe causare stress riduttivo che può indurre la patologia e danneggiare lentamente il cuore.
Effetto dello stress riduttivo sui muscoli
In uno studio correlato, pubblicato sulla rivista Redox Biology, Namakkal-Soorappan ha esaminato l’impatto dello stress riduttivo sulle cellule miosatellite, note anche come cellule staminali muscolari. Queste cellule, situate vicino alle fibre muscolari scheletriche, sono in grado di rigenerarsi e differenziarsi in muscoli dopo lesioni muscolari acute o croniche. La regolazione delle cellule miosatellite è interessante data la perdita della massa muscolare scheletrica durante l’invecchiamento o in condizioni croniche come il diabete e l’AIDS.
Recentemente, Namakkal-Soorappan ha riferito che l’inclinazione della barcollante redox allo stress ossidativo ha compromesso la rigenerazione del muscolo scheletrico. Ora, un documento pubblicato su Redox Biology, ha dimostrato che l’inclinazione del redox verso lo stress riduttivo provoca anche una significativa inibizione della differenziazione delle cellule miosatellite muscolari.
Invece della manipolazione genetica per indurre lo stress riduttivo come è stato fatto nello studio sul cuore, i ricercatori hanno usato il sulforafano chimico o l’aumento diretto del glutatione intracellulare per indurre RS in cellule di mioblasto di topo in coltura. Entrambi i trattamenti hanno inibito la differenziazione dei mioblasti. Infine, gli autori hanno tentato di ridurre lo stress antiossidante facendo crescere le cellule in colture senza sulforafano il che ha rimosso lo stress riduttivo e accelerato la differenziazione. Namakkal-Soorappan e colleghi hanno scoperto che un ambiente pro-ossidativo, attraverso una lieve generazione di specie reattive dell’ossigeno, era necessario per la differenziazione dei mioblasti.
I ricercatori hanno anche dimostrato che il silenziamento genetico di un regolatore negativo dei geni antiossidanti ha inibito anche la differenziazione dei mioblasti.
