(SARS-CoV-2 e cuore-Immagine Credit Public Domain).
Il virus SARS-CoV-2 può infettare cellule pacemaker del cuore specializzate che mantengono il battito ritmico, innescando un processo di autodistruzione all’interno delle cellule, secondo uno studio preclinico guidato dai ricercatori di Weill Cornell Medicine, NewYork-Presbyterian e NYU Scuola di Medicina Grossman. “Il pacemaker primario del cuore è un nodo di cellule muscolari cardiache modificate, chiamato nodo seno-atriale, localizzato al limite tra la vena cava superiore e l’atrio destro”.
I risultati dello studio offrono una possibile spiegazione per le aritmie cardiache comunemente osservate nei pazienti con infezione da SARS-CoV-2.
Nello studio, riportato in Circulation Research, i ricercatori hanno utilizzato un modello animale e cellule pacemaker derivate da cellule staminali umane per dimostrare che SARS-CoV-2 può infettare prontamente le cellule pacemaker del cuore e innescare un processo chiamato ferroptosi, in cui le cellule si autoproducono -distruggono, ma producono anche molecole di ossigeno reattive che possono avere un impatto sulle cellule vicine-.
“Questa è una vulnerabilità sorprendente e apparentemente unica di queste cellule: abbiamo esaminato una varietà di altri tipi di cellule umane che possono essere infettate da SARS-CoV-2, comprese anche le cellule del muscolo cardiaco, ma abbiamo trovato segni di ferroptosi solo nelle cellule pacemaker del cuore”, ha affermato il co-autore senior dello studio Shuibin Chen, Prof. di chirurgia della famiglia Kilts e Prof. di biologia chimica in chirurgia e di biologia chimica in biochimica presso Weill Cornell Medicine.
Tra molti pazienti con COVID-19 sono state notate aritmie tra cui ritmi cardiaci troppo rapidi (tachicardia) e troppo lenti (bradicardia) e numerosi studi hanno collegato questi ritmi anormali a esiti peggiori di COVID-19. Tuttavia, non è chiaro come l’infezione da SARS-CoV-2 possa causare tali aritmie.
Nel nuovo studio, che include l’autore co-senior Benjamin tenOever della NYU Grossman School of Medicine, i ricercatori hanno esaminato i criceti dorati – uno degli unici animali da laboratorio che sviluppa in modo affidabile segni simili a COVID-19 dall’infezione da SARS-CoV-2 – e hanno trovato evidenza che in seguito all’esposizione nasale il virus può infettare le cellule dell’unità di pacemaker cardiaco naturale, nota come nodo seno atriale.
Per studiare gli effetti di SARS-CoV-2 sulle cellule del pacemaker in modo più dettagliato e con le cellule umane, i ricercatori hanno utilizzato tecniche avanzate di cellule staminali per indurre le cellule staminali embrionali umane a maturare in cellule molto simili alle cellule del nodo seno atriale. Hanno mostrato che queste cellule del pacemaker umano indotte sono prontamente infettate da SARS-CoV-2, poiché esprimono il recettore ACE2 e altri fattori che il virus usa per entrare nelle cellule. I ricercatori hanno anche osservato grandi aumenti dell’attività del gene immunitario infiammatorio nelle cellule infette.
La scoperta più sorprendente del team, tuttavia, è stata che le cellule del pacemaker, in risposta allo stress dell’infezione, hanno mostrato chiari segni di ferroptosi, che comporta l’accumulo di ferro e la produzione incontrollata di molecole di ossigeno reattivo che distruggono le cellule. Gli scienziati sono stati in grado di invertire questi segni nelle cellule utilizzando composti noti per legare il ferro e inibire la ferroptosi.
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“Questa scoperta suggerisce che alcune delle aritmie cardiache rilevate nei pazienti COVID-19 potrebbero essere causate da un danno da ferroptosi al nodo senoatriale”, ha affermato il Dott. Robert Schwartz, Profes associato di medicina presso la Divisione di Gastroenterologia ed Epatologia presso Weill Cornell Medicine e un epatologo presso il NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.
“Sebbene in linea di principio i pazienti COVID-19 potrebbero essere trattati con inibitori della ferroptosi specificamente per proteggere le cellule del nodo senoatriale, sarebbero preferibili farmaci antivirali che bloccano gli effetti dell’infezione da SARS-CoV-2 in tutti i tipi di cellule”, hanno affermato i ricercatori.
I ricercatori hanno in programma di continuare a utilizzare i loro modelli cellulari e animali per studiare il danno del nodo senoatriale in COVID-19 e oltre.
“Ci sono altre sindromi di aritmia senoatriale umana che potremmo modellare con la nostra piattaforma”, ha affermato Todd Evans, Professore di chirurgia MD Peter I. Pressman e preside associato per la ricerca presso Weill Cornell Medicine. “E, sebbene i medici attualmente possano utilizzare un pacemaker elettronico artificiale per sostituire la funzione di un nodo senoatriale danneggiato, qui c’è il potenziale per utilizzare cellule senoatriali come quelle che abbiamo sviluppato come terapia alternativa basata su pacemaker”.
Fonte: Cornell University
