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L’insufficienza cardiaca è una condizione debilitante che altera la qualità della vita e ne riduce la durata. I tassi di insufficienza cardiaca continuano a salire a livelli epidemici, parallelamente ai suoi fattori di rischio: obesità, diabete e ipertensione.
In sostanza, l’insufficienza cardiaca è una condizione in cui il cuore ha difficoltà a generare la potenza di pompaggio per fornire il sangue attraverso la circolazione al resto del corpo. La funzione indebolita del muscolo cardiaco è particolarmente critica durante l’esercizio, quando un cuore debole può non essere in grado di fornire al corpo un flusso sanguigno sufficiente.
Utilizzando simulazioni al computer per analizzare e interpretare i dati provenienti da modelli sperimentali di insufficienza cardiaca, i ricercatori della Michigan Medicine hanno identificato un importante meccanismo che contribuisce all’indebolimento della capacità di pompaggio del cuore nello scompenso cardiaco: l’accumulo di un prodotto metabolico che rallenta lo sviluppo della forza nel muscolo del cuore in contrazione.
Il pompaggio del cuore è guidato dalla contrazione del muscolo del cuore. Tale contrazione è guidata dalla conversione chimica della fonte di energia metabolica adenosina trifosfato (ATP) nei suoi prodotti di idrolisi chimica adenosina difosfato (ADP) e fosfato. È noto da molto tempo che i livelli di questi e altri metaboliti associati sono alterati in caso di fallimento del cuore. Tuttavia, fino ad ora, il legame tra questi cambiamenti metabolici e la funzione meccanica non è stato compreso.
In un nuovo articolo pubblicato sulla rivista Function, la prima autrice Rachel Lopez, che lavora nel laboratorio dell’autore senior Dan Beard, Ph.D., Carl J. Wiggers Collegiate Professor of Cardiovascular Physiology e i loro colleghi, hanno mostrato come la disfunzione del metabolismo che si verifica nell’insufficienza cardiaca porta specificamente a un accumulo di fosfato nelle cellule muscolari del cuore e in che modo questo aumento del fosfato può impedire il processo molecolare alla base della contrazione muscolare, noto come ciclo dei ponti trasversali.
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Il ciclo dei ponti trasversali è la sequenza di eventi nel corso dei quali la testa della miosina si lega alla catena dell’ actina trascinandola e sviluppando forza. … Parte di questa energia viene assorbita della testa della miosina che si avvicina all’actina
Le loro simulazioni al computer indicano che invertire aspetti specifici della disfunzione metabolica aiuterà a ripristinare la funzione metabolica alla normalità nei cuori deboli.
Il principale fattore di disfunzione metabolica affrontato in questo studio è l’esaurimento dei nucleotidi di adenina nel muscolo cardiaco. L’ATP e il suo prodotto di degradazione ADP appartengono al pool dei nucleotidi di adenina totali. Con il pool totale di nucleotidi dell’adenina diminuito nell’insufficienza cardiaca rispetto alle condizioni di salute normali, nel cuore debole ci sono ATP e ADP inferiori. Poiché l’ADP e il fosfato sono necessari per fornire metabolicamente l’ATP per alimentare la contrazione e altri processi cellulari, la riduzione dell’ADP è compensata dall’aumento del fosfato, il metabolita implicato nella funzione meccanica compromessa.
L‘interpretazione secondo cui l’esaurimento dei nucleotidi dell’adenina è un fattore chiave della disfunzione metabolica che porta alla disfunzione meccanica evidenzia l’importanza delle vie metaboliche specifiche coinvolte nella scomposizione e nell’esaurimento dei nucleotidi dell’adenina. La ricerca attuale nel laboratorio di Beard si concentra su questi percorsi per identificare i meccanismi da indirizzare nello sviluppo di nuovi trattamenti per l’insufficienza cardiaca.
