Infarto miocardico-Immagine: ossidazione del collagene e reticolazione nel cuore del pesce zebra ferito. Credito: Nature. Communications (2024).
Un nuovo studio condotto da ricercatori del Massachusetts General Hospital (MGH) rivela un passo importante per aiutare il cuore umano a rigenerarsi dopo un infarto miocardico (MI).
Per la prima volta, i ricercatori hanno confrontato la formazione di tessuto cicatrizzato nei cuori feriti di pesci zebra e topi, scoprendo come potenzialmente invertire le cicatrici permanenti che sono così dannose per i cuori dei mammiferi. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Communications.
“Siamo i primi a confrontare direttamente e a mostrare differenze fondamentali nella formazione del tessuto cicatriziale tra il pesce zebra e i mammiferi“, afferma l’autore principale Eman A. Akam-Baxter, Ph.D., ricercatore presso il Centro di ricerca cardiovascolare MGH e istruttore in Medicina presso la Harvard Medical School. “I risultati del nostro studio indicano un possibile nuovo obiettivo per invertire la cicatrizzazione dopo l’infarto del miocardio, che non è mai stato dimostrato prima.”
Un infarto miocardico provoca la morte di un gran numero di cellule cardiache. Per riparare la lesione, il corpo sostituisce le cellule danneggiate e morte con tessuto cicatriziale. Inizialmente, il tessuto cicatriziale è utile per mantenere intatto il cuore. Ma alla fine il tessuto cicatriziale diventa una parte permanente del muscolo cardiaco, facendo sì che il cuore pompi il sangue in modo meno efficace. Un cuore oberato di lavoro provoca l’espansione del tessuto cicatriziale, causando danni cardiaci permanenti.
La formazione di tessuto cicatriziale permanente dopo un trauma cardiaco è caratteristica di tutti i mammiferi. Ma i pesci zebra hanno una notevole capacità di rimuovere completamente il tessuto cicatriziale dopo un infortunio, lasciando spazio alle cellule cardiache per rigenerarsi e far ricrescere completamente un cuore sano.
“Per molti anni, i ricercatori si sono concentrati sulle proprietà dei cardiomiociti (cellule del muscolo cardiaco) e delle cellule immunitarie nel cuore del pesce zebra per spiegare questo fenomeno”, ha spiegato David Sosnovik, MD, autore senior dell’articolo.
“Tuttavia, non sono stati condotti studi che caratterizzino la natura della cicatrice di collagene nel pesce zebra. L’esperienza del Dr. Akam-Baxter in chimica sintetica e analitica ci ha permesso di affrontare questo problema da una nuova prospettiva“.
Finora non era possibile esaminare mediante imaging la formazione di tessuto cicatrizzato nel minuscolo cuore del pesce zebra. Per questo studio, i ricercatori hanno prima dovuto sviluppare una sonda di imaging molecolare che hanno chiamato TMR-O, che ha permesso loro di vedere i dettagli delle cicatrici all’interno del cuore di pesci zebra e modelli murini di lesioni cardiache.
Il tessuto cicatriziale è costituito da collagene, lunghi filamenti di proteine che si legano tra loro per formare una fibra che conferisce al tessuto cicatriziale struttura e stabilità. Il processo di legame delle molecole di collagene è chiamato reticolazione.
“Pensa al collagene reticolato come a una rete di lunghi filamenti di proteine collegati insieme”, spiega Akam-Baxter. “Le mani su più punti di ciascun filamento proteico stringono il filamento opposto come una stretta di mano“.
“La sonda sviluppata dai ricercatori è legata a ciascuna mano”, fornendo una lettura fluorescente di come il collagene è stato reticolato.
I ricercatori credono da tempo che l’entità della reticolazione del collagene sia la chiave per stabilire se una cicatrice è riassorbibile o permanente. Ma quando i ricercatori della MGH hanno testato questa ipotesi, hanno scoperto che la quantità di legami crociati era simile nel pesce zebra e nei topi dopo un danno cardiaco. Tuttavia, il tipo di reticolazione era diverso.
“Nel cuore del topo, la natura chimica dei legami incrociati del collagene era altamente matura e formava una struttura che non può essere scomposta dagli enzimi antifibrotici nel corpo. Al contrario, i legami incrociati nel pesce zebra somigliavano a una stretta di mano più rilassata”, dice Akam-Baxter. “I legami incrociati nel cuore del pesce zebra persistono in una forma chimicamente immatura che può essere scomposta e questo ha permesso alle cicatrici fibrotiche di essere riassorbite e sostituite con cellule cardiache rigenerate“.
Gli autori hanno inoltre dimostrato che i legami incrociati che si formano nel cuore dei topi sono il risultato della modificazione chimica (idrossilazione della lisina) dei filamenti di collagene nei topi e che ciò non si verifica nella stessa misura nel cuore del pesce zebra.
Questa modifica è apportata da un enzima chiamato lisil idrossilasi 2; questo enzima è collegato a cicatrici permanenti in altri organi nelle malattie della fibrosi.
“Nessuno ha studiato l’effetto del blocco di questo enzima nel contesto di un attacco cardiaco“, afferma Akam-Baxter. Il suo gruppo di ricerca sta studiando.
Il suo gruppo di ricerca sta studiando se l’inibizione di questo enzima può prevenire efficacemente cicatrici permanenti nel cuore dopo un infarto. I ricercatori esamineranno anche se il tessuto cicatrizzato può essere invertito in altri organi.
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“Il numero di decessi e l’entità dell’insufficienza cardiaca derivante dalle cicatrici dopo un infarto miocardico sono sconcertanti“, afferma Akam-Baxter. “E anche le malattie fibrotiche sono responsabili di un numero enorme di decessi. Se riusciamo a trovare una caratteristica comune nell’inversione del tessuto cicatrizzato in più organi, possiamo potenzialmente salvare molte vite“.
Fonte:Nature Communications
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I ricercatori esamineranno anche se il tessuto cicatrizzato può essere invertito in altri organi.
“Il numero di decessi e l’entità dell’insufficienza cardiaca derivante dalle cicatrici dopo un infarto miocardico sono sconcertanti”, afferma Akam-Baxter. “E anche le malattie fibrotiche sono responsabili di un numero enorme di decessi. Se riusciamo a trovare una caratteristica comune nell’inversione del tessuto cicatrizzato in più organi, potremmo potenzialmente salvare molte vite.”
