Cardiomiopatia ipertrofica, gli scienziati catturano l’interruttore molecolare “heartbeat” in azione

Immagine, una singola cellula del muscolo cardiaco (con ingrandimento x2000): l’indicatore rosso del calcio si allinea esattamente tra le strisce verdi, che segnano il punto in cui la meccanica contrattiva dei muscoli è ancorata. In ogni battito del cuore, la distanza tra le bande verdi (che distano solo 2 micrometri, o circa 1/40 dello spessore di un capello umano) si riduce di appena il 10%, quindi tutte le cellule del muscolo cardiaco devono contrarsi per pompare il sangue – normale l’attività del calcio è essenziale per questa sincronizzazione. Credito: Paul Robinson.

Cardiomiopatia ipertrofica, gli scienziati catturano l’interruttore molecolare “heartbeat” in azione.

I ricercatori del Dipartimento di Medicina dell’Università di Oxford Radcliffe hanno sviluppato un nuovo metodo che utilizza una proteina originariamente trovata nei coralli marini per visualizzare il flusso di calcio che fa battere il cuore.

In un articolo pubblicato sulla rivista Circulation Research, hanno usato questa tecnica per scoprire gli effetti degli errori genetici che contribuiscono a una condizione cardiaca che è il principale killer di persone sane di età compresa tra i 20 ed i 40 anni nel Regno Unito.

Durante la sua vita, il cuore si contrae milioni di volte per pompare il sangue in tutto il corpo. Le particelle cariche di calcio controllano la contrazione del cuore. Ma non c’era un modo diretto per tracciare il flusso e il riflusso del calcio verso le fibre che rispondono al calcio per far battere il cuore.

Così il Dott. Matthew Daniels e i suoi colleghi hanno sviluppato un nuovo metodo per monitorare il calcio nel cuore, senza alterare l’attività complessiva della cellula cardiaca. I colleghi del team in Alberta, Canada e Osaka, in Giappone, avevano precedentemente estratto una proteina dal corallo marino Discosoma e l’avevano sintonizzata con il rosso incandescente in presenza di calcio. Così i ricercatori hanno modificato geneticamente un adenovirus per inserire questa proteina nelle fibre muscolari del cuore prelevate dalle cavie.

Vedi anche, Perché le contrazioni del cuore sono più deboli nei pazienti con cardiomiopatia ipertrofica.

Il Dott. Daniels, che è un consulente che cura i pazienti con malattie cardiache, nonché ricercatore presso il Dipartimento di Medicina Radcliffe dell’Università di Oxford, ha dichiarato: “La parte difficile è stata  trovare un modo per dare una sbirciatina al calcio al lavoro in un motore come il cuore molto complicato che, come il motore della tua auto, non ha molto spazio sotto il cofano. Ma abbiamo scoperto che c’è un divario abbastanza grande proprio accanto alla proteina che misuriamo quando un paziente arriva con un sospetto attacco cardiaco. Possiamo ottenere un virus innocuo per produrre quella proteina, con un’estensione aggiunta che si illumina di rosso quando il calcio è vicino”.

Il team ha quindi utilizzato telecamere speciali per tracciare il flusso e riflusso del bagliore rosso che indicava il calcio in azione mentre faceva contrarre le fibre muscolari viventi.

I ricercatori hanno anche ripetuto l’esperimento con fibre muscolari cardiache che erano state alterate per avere errori genetici che provocano una malattia cardiaca nota come cardiomiopatia ipertrofica, dove i muscoli del cuore diventano anormalmente ispessiti, rendendo cuore più duro. Non ci sono attualmente trattamenti per i cambiamenti che causano questa condizione.

Le normali fibre muscolari del cuore si contraggono quando il calcio si accumula e raggiunge il picco, ma il team di ricerca ha scoperto che le fibre del cuore con mutazioni nella cardiomiopatia ipertrofica si sono mantenute più tempo senza contrarsi aumentando l’accumulo di calcio. 

Il Dott. Daniels ha dichiarato: “La nostra tecnica ha rilevato che la cardiomiopatia ipertrofica funziona in un modo molto diverso da quello che avevamo pensato in precedenza. Questo perché il nostro metodo ci consente di concentrarci sul sito reale in cui le fibre muscolari si contraggono, evitando i segnali provenienti da altre parti della cellula. È un po’ come ascoltare il motore della tua auto mentre sei seduto dentro con la radio accesa, rispetto all’ascolto del solo motore quando il carburante si accende per alimentare la tua auto”.

Il team ora prevede di utilizzare questi strumenti per studiare più esempi di cardiomiopatia ipertrofica che può essere causata da molti diversi tipi di cambiamento genetico. 

Il documento completo,  “Measurement of Myofilament-Localised Calcium Dynamics in Adult Cardiomyocytes and the Effect of Hypertrophic Cardiomyopathy Mutations”  è stato pubblicato su Circulation Research.

Fonte, Circulation Research