I globuli rossi hanno bisogno di ossido nitrico per fornire ossigeno ai tessuti, secondo un nuovo studio.
Negli Atti della National Academy of Science, il cardiologo Jonathan Stamler, professore di medicina alla Case Western Reserve University School of Medicine in Cleveland e colleghi, descrivono come il ciclo respiratorio coinvolge tre gas e non solo due.
Secondo la convinzione corrente, nel ciclo respiratorio, il sangue trasporta due gas: ossigeno e anidride carbonica. I globuli rossi raccolgono ossigeno appena inalato dai polmoni e lo portano alle cellule dei tessuti del corpo e portano indietro l’anidride carbonica, un prodotto di scarto del metabolismo che deve essere espirata.
Tuttavia, i risultati del nuovo studio,dimostrano che il ciclo respiratorio coinvolge anche un terzo gas: l’ossido nitrico che controlla il rilascio di ossigeno dai globuli rossi ai tessuti che ne hanno bisogno.
I ricercatori hanno dimostrato che l’emoglobina, la proteina che raccoglie l’ossigeno dai polmoni, ha bisogno di trasportare anche l’ossido nitrico che consente ai vasi sanguigni di aprirsi e fornire l’ossigeno ai tessuti. Il Prof. Stamler e colleghi affermano che il ciclo respiratorio è un sistema a tre gas e che i risultati del loro studio potranno trasformare la nostra comprensione del ciclo respiratorio e salvare vite umane.
Lo studio rivela le basi molecolari di controllo del flusso di sangue nel ciclo respiratorio
E’ noto da tempo che c’è uno squilibrio tra la quantità di ossigeno trasportato nel sangue e la quantità che viene consegnata ai tessuti – ma non è chiaro perché questo accade.
Nel nuovo studio sono state scoperte le basi molecolari di ciò che controlla il flusso di sangue nel ciclo respiratorio. Il team ritiene che l’ ossido nitrico è la chiave per la fornitura di ossigeno e senza di esso il ciclo respiratorio non può essere eseguito. Il Prof. Stamler spiega:
“È nell’emoglobina stessa, la capacità di fornire l’ossido nitrico insieme con l’ossigeno”.
Nel lavoro precedente, la squadra ha dimostrato che ciclo respiratorio era più di uno scambio tra ossigeno e anidride carbonica. I ricercatori avevano scoperto che i globuli rossi trasportano e rilasciano anche l’ossido nitrico, ma la biologia di base non era chiara.
In questo nuovo studio, i ricercatori mostrano come l’ ossido nitrico controlla il flusso di sangue nei piccoli vasi sanguigni all’interno dei tessuti, in un processo noto come “autoregolazione del flusso sanguigno”.
Per lo studio, i ricercatori hanno usato topi ingegnerizzati che mancavano della capacità di trasportare ossido nitrico nei globuli rossi.
Incapacità di trasportare ossido nitrico nei globuli rossi significa che l’ossigeno non entra nel tessuto
I ricercatori hanno trovato che i topi non potevano ossigenare il tessuto muscolare – la loro autoregolazione del flusso di sangue proprio non ha funzionato in assenza di ossido nitrico: i loro globuli rossi erano in grado di trasportare un carico di ossigeno, ma non potevano scaricarlo nei tessuti.
E quando i ricercatori hanno indotto una leggera mancanza di ossigeno (ipossia) nei topi, il flusso di sangue ai loro organi è sceso bruscamente, innescando attacchi cardiaci e insufficienza cardiaca .
Nei topi normali, la mancanza di ossigeno richiede un picco di flusso sanguigno, in modo che più sangue ossigenato raggiunge tessuti e cellule. Questo non è accaduto nei topi i cui globuli rossi mancavano di ossido nitrico.
I risultati rivelano anche che il flusso di sangue non è solo sotto il controllo dei vasi sanguigni, ma anche dei globuli rossi.
“Nei tessuti, i piccoli vasi e i globuli rossi insieme compongono l’entità determinante del controllo del flusso sanguigno. La disfunzione dei globuli rossi è probabilmente un collaboratore nascosto di malattie del cuore, dei polmoni e del sangue come infarto, insufficienza cardiaca, ictus e danno ischemico di reni”, spiega il Prof. Stamler.
Implicazioni nelle trasfusioni di sangue
Lo studio ha anche implicazioni nelle trasfusioni di sangue. Dati recenti indicano che le trasfusioni di sangue privo di ossido nitrico sono legate a più alto rischio di attacchi di cuore, malattie e morte.
Il Prof. Stamler afferma che gli effetti segnalati in questi casi sono simili a quanto osservato nei topi – il fattore comune è la mancanza di ossido nitrico.
“In sostanza, il flusso di sangue non può essere autoregolato senza ossido nitrico. In termini di sviluppo di future terapie, l’obiettivo deve essere il ripristino della funzione dei globuli rossi, completa di capacità di fornitura di ossido nitrico”
Fonte: Hemoglobin ßCys93 is essential for cardiovascular function and integrated response to hypoxia, Rongli Zhang et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi:10.1073/pnas.1502285112, published online 25 March 2015, abstract.
