Lo stress ossidativo è noto da tempo per alimentare varie patologie cardiovascolari su base aterosclerotica ed ischemica, ma anche l’ipertensione, l’ipertrofia cardiaca, le cardiomiopatie e lo scompenso congestizio.
Ora, una ricerca degli scienziati della Johns Hopkins University, condotta sui topi, rivela perché l’ ossidazione è così dannosa per il muscolo cardiaco. Una relazione sui risultati, pubblicato online il 4 maggio in The Journal of Clinical Investigation, mostra che l’ossidazione all’interno delle cellule cardiache precipita l’ insufficienza cardiaca e sconvolge il lavoro di una proteina chiamata PKG, nota per agire come un “freno” naturale contro i fattori di stress biologici come elevata pressione sanguigna e infiammazione.
Gli esperimenti del team dimostrano che l’ossidazione altera il ruolo chiave della struttura di PKG, interferendo con il suo sistema frenante naturale e diminuendo la sua capacità di attenuare lo stress sul muscolo cardiaco.
Le nuove scoperte svelano alcuni dei meccanismi alla base dei danni causati dallo stress ossidativo e potrebbero aprire la strada a nuove terapie per arrestare o rallentare lo sviluppo dell’ insufficienza cardiaca, una condizione che interessa 23 milioni di persone in tutto il mondo.
Segnato da indebolimento progressivo, l’ampliamento o l’irrigidimento del muscolo cardiaco, culmina nell’ insufficienza cardiaca che consiste nella perdita dell’organo, della capacità di pompare il sangue.
“I nostri risultati suggeriscono che le terapie mirate che impediscono l’ossidazione di proteine chiave della cellula cardiaca, potrebbero amplificare i meccanismi di auto-protezione e allontanare lo sviluppo o arrestare la progressione dello scompenso cardiaco “, afferma il ricercatore senior David Kass, MD, professore di medicina alla Johns Hopkins University School of Medicine and its Heart and Vascular Institute
In una prima serie di osservazioni, i ricercatori hanno dimostrato che PKG è infatti ossidato nelle cellule del cuore di topi e uomini. Successivamente, per verificare come l’ ossidazione colpisce il muscolo cardiaco, ricercatori hanno chirurgicamente alterato i cuori dei topi per indurre l’insufficienza cardiaca. I topi con normali forme di PKG hanno sviluppato la malattia conclamata, segnata da muscolo cardiaco indebolito e dilatato. ” Tuttavia, gli animali ingegnerizzati per avere forme ossidanti-resistenti di PKG avevano una malattia molto più mite, un indizio importante che dimostra che l’ossidazione è un catalizzatore fondamentale per la malattia di cuore “, dicono i ricercatori.
Chimicamente, l’ ossidazione si verifica quando una molecola perde un elettrone, o viene “ossidata”, anche se, nonostante il suo nome, la reazione non necessita di guadagno o perdita di ossigeno. Esempi quotidiani di ossidazione includono la ruggine sui metalli o macchie scure sulla mela. Biologicamente parlando, un po’ di ossidazione è normale. Il sottoprodotto della funzione cellulare, può essere un importante meccanismo di difesa per contrastare l’infezione e uccidere i virus e batteri nocivi. In condizioni normali, il processo è tenuto sotto controllo da antiossidanti cellulari che assorbono l’ eccesso di ossidazione. Tuttavia, quando alcune proteine cellulari diventano altamente ossidate, il risultato è spesso morte la cellulare, il danno tissutale e, eventualmente, malattie palesi.
Nel caso di PKG, l’ ossidazione altera la sua forma, formando un legame chimico in un segmento chiave della proteina che funziona come una cerniera che si apre e si chiude per legarsi a determinate molecole. Gli esperimenti del team hanno rivelato che l’ossidazione interferisce con il normale funzionamento di questa cerniera, impedendo a PKG di legarsi a sostanze chiave. ” La capacità di PKG di interagire con altre proteine è fondamentale “, spiega Kass, ” perché queste sostanze fungono da” traghettto ” e aiutano PKG a raggiungere il punto strategico più vantaggioso da dove può meglio proteggere le cellule cardiache dallo sforzo”.
Una serie di esperimenti hanno sottolineato il legame tra luogo e performance – dove PKG si è rivelato fondamentale. Dopo aver esposto brevemente cellule cardiache al potente ossidante perossido di idrogeno, PKG si è fatta strada dall’interno della cellula alla membrana cellulare dove ha smussato gli effetti di una proteina dal comportamento anomalo, TRPC6, nota per stimolare cicatrici muscolari e dilatazione del cuore. Lo studio ha dimostrato che le cellule del cuore di topi ingegnerizzati per resistere all’ossidazione, tuttavia, hanno tenuto PKG appartato in modo sicuro nella membrana, anche dopo una prolungata esposizione all’ossidazione. Quando i ricercatori hanno analizzato le cellule cardiache da topi con insufficienza cardiaca indotta chirurgicamente, hanno notato lo stesso effetto: normale PKG era diffuso all’interno della cellula, mentre PKG resistente all’ossidazione era rimasto nella membrana esterna. ” La location di PKG ha una grande importanza”, dice l’autore principale dello studio, Taishi Nakamura , MD, Ph.D.,professore di cardiologia presso la Scuola di Medicina dell’Università John Hopkins. “Come una sentinella che abbandona il suo posto nella torre di guardia, una volta tornato all’interno della cellula, PKG non può più individuare e disarmare le proteine dannose alla periferia. Non riesce a proteggere il ‘castello’ “.
I risultati di questo ultimo studio, evidenziano la necessità di sviluppare cure intelligenti che mantengono l’eccesso di ossidazione sotto controllo. Capire quali proteine si ossidano è la chiave per la progettazione di trattamenti mirati che spengono gli eccessi di ossidazione senza completamente bloccare l’ossidazione normale.
Un precedente lavoro della squadra di Kass ha dimostrato che imperfezioni in due vie di segnalazione separate, interferiscono anche con PKG e causano danni al muscolo cardiaco. Questi risultati precedenti, insieme con i risultati di questo ultimo studio, rafforzano l’idea che PKG è un protettore importante del cuore e che il suo lavoro può essere sabotato su più fronti, da diversi guasti negli apparati cellulari del cuore.
Fonte: http://www.sciguru.org/newsitem/19024/how-oxidizing-heart-brake-causes-heart-damage
