(Cuore- Immagine Credit Getty Images).
La riduzione della perdita di protoni ripristina la funzione nelle cellule cardiache che invecchiano. Il blocco della perdita di protoni nei mitocondri tramite una proteina di trasporto può ringiovanire le cellule del cuore che invecchiano e aiutare a invertire la disfunzione.
Secondo uno studio pubblicato su eLife, gli scienziati hanno rivelato un meccanismo che fa invecchiare le cellule del cuore e hanno identificato un farmaco in grado di ringiovanirle. Il farmaco è ora in sperimentazione clinica.
I risultati dello studio forniscono la prima prova diretta che l’invecchiamento aumenta la perdita di protoni nelle cellule cardiache e potrebbero portare a nuovi trattamenti per sostenere le membrane e ripristinare la funzione cardiaca.
Le minuscole centrali elettriche cellulari note come mitocondri producono l’energia di cui il cuore ha bisogno per battere e pompare il sangue in modo efficace. Raggiungono questo obiettivo attraverso un processo controllato con precisione che coinvolge il movimento dei protoni – un tipo di particella carica – attraverso le loro membrane interne. Se i mitocondri iniziano a perdere protoni, diventano molto meno efficienti dal punto di vista energetico e consumano ossigeno in eccesso.
“È stata riscontrata una maggiore perdita di protoni mitocondriali in vari organi, compreso il cuore, ma il suo significato funzionale e esattamente da dove i protoni fuoriescono, è rimasto poco chiaro“, spiega l’autore principale dello studio Huiliang Zhang, del laboratorio di patologia presso il Scuola di Medicina dell’Università di Washington e anche ricercatore presso il Nathan Shock Center for Excellence in the Basic Biology of Aging della scuola.
“Abbiamo deciso di indagare se un farmaco che migliora la funzione cardiaca, chiamato Elamipretide (SS-31), ha effetti benefici sull’invecchiamento delle cellule cardiache e sulla perdita di protoni mitocondriali“, ha detto il ricercatore.
Gli scienziati hanno iniziato la ricerca osservando l’effetto del trattamento con Elamipretide sulla funzione mitocondriale nelle cellule cardiache giovani e invecchiate studiando il consumo di ossigeno. Le cellule cardiache invecchiate non trattate avevano un consumo di ossigeno molto più elevato, attribuito alla perdita di protoni. Ma quando gli scienziati hanno trattato le cellule invecchiate con Elamipretide, il consumo di ossigeno si è spostato più vicino a quello delle cellule giovani.
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Successivamente, hanno testato se Elamipretide potesse proteggere dallo stress mitocondriale causato da un aumento del gradiente protonico attraverso la membrana interna. Nelle cellule invecchiate, la resistenza naturale delle cellule cardiache ai cambiamenti di pH è stata ridotta, ma il trattamento con Elamipretide l’ha ripristinata. Ciò ha fornito la prima prova diretta che l’invecchiamento aumenta la perdita di protoni nella membrana interna dei mitocondri.
Per scoprire esattamente da dove provenissero i protoni, il team ha rivolto la propria attenzione a una molecola chiamata traslocasi nucleotidica dell’adenina o ANT, una molecola di trasporto cruciale nei mitocondri recentemente implicata come fonte di perdite di protoni in molti altri tessuti. Per testare il coinvolgimento di questa molecola nella perdita di protoni osservata, il team ha ripetuto i primi esperimenti con due sostanze chimiche che bloccano ANT. In assenza della funzione ANT, i mitocondri non avevano perdite protoniche in eccesso e le cellule cardiache erano più resistenti allo stress del pH.
Queste osservazioni implicano questa molecola come la fonte della perdita di protoni.
“Sebbene studi precedenti abbiano suggerito che il cuore invecchiato potrebbe aver aumentato la perdita di protoni mitocondriali, il sito di questa perdita è rimasto un enigma“, conclude l’autore senior Peter Rabinovitch, co-Direttore del Nathan Shock Center for Excellence in the Basic Biology of Aging e Professore di medicina e patologia di laboratorio della UW Medical School. “Ora abbiamo dimostrato che i protoni si perdono nelle cellule cardiache invecchiate tramite ANT e che bloccare questa perdita con un nuovo farmaco, ora in sperimentazione clinica, ringiovanisce la funzione dei mitocondri e inverte la disfunzione cardiaca dell’invecchiamento”.
Gli autori aggiungono che il loro lavoro fornisce la base meccanicistica per i benefici funzionali di Elamipretide nel cuore che invecchia. Questi benefici sono stati riportati in un precedente documento su eLife. Il ripristino in età avanzata della funzione mitocondriale inverte la disfunzione cardiaca nei topi anziani.
Fonte:newsroom UW
