Un nuovo studio fornisce una visione nel complesso la sincronizzazione di due cellulari orologi che aiutano a regolare il battito del cuore umano, puntando verso nuovi potenziali meccanismi terapeutici per disturbi del ritmo cardiaco che richiedono l’impianto di pacemaker artificiale.
I risultati di un team guidato dal Dr. Edward Lakatta, capo del Laboratorio di scienza cardiovascolare della NIA IRP, sono stati pubblicati nel numero di giugno 12 di Science Signaling.,
I nostri cuori si allenano sempre, anche quando i nostri corpi sono a riposo, e pompano automaticamente più forte e più veloce durante l’attività faticosa. In un cuore sano, un gruppo specializzato di cellule nella parete dell’atrio destro chiamato nodo seno-atriale (nodo SA) produce spontaneamente impulsi elettrici che viaggiano attraverso il sistema di conduzione dell’organo per farlo contrarre regolarmente. Pertanto, il nodo SA funge da pacemaker naturale del corpo, impostando il ritmo di un battito normale.,
Malfunzionamenti nella rete di segnalazione elettrica del nodo SA possono portare a condizioni anomale come la sindrome del seno malato, un battito cardiaco troppo lento o irregolare, che vengono tipicamente trattati installando un pacemaker artificiale e permanente. Problemi nodo SA sono più comuni negli anziani come cicatrici rete conduttiva del sistema cardiaco e degenera con l’età.,
La scarsità di ricerche riguardanti il pacemaking cardiaco utilizzando cellule umane ha precluso lo sviluppo di un trattamento di prossima generazione, privo di dispositivi e più economico che possa sostituire l’impianto di pacemaker elettrico artificiale.
Mentre la maggior parte delle ricerche in questo settore ha utilizzato cellule cardiache animali, questo team ha utilizzato cellule pacemaker nodali senoatriali umane (SANC) da tessuto cardiaco donato. Hanno scoperto che un orologio di calcio (Ca 2+) è stato accoppiato all’orologio di produzione elettrica delle molecole di membrana di superficie naturale del SANC (orologio M).,
I ricercatori hanno dimostrato che l’adenosina monofosfato ciclico (cAMP)—un derivato dell’adenosinetrifosfato (ATP) importante nella segnalazione intracellulare—migliora la funzione degli orologi M e Ca2+ mediante fosforilazione mediata dalla proteina chinasi A. Questo aumento del CAMPO accelera direttamente la velocità del ticchettio dell’orologio Ca2+.,
Il team ha continuato a dimostrare che la stimolazione dei recettori Beta-adrenergici (Beta-AR)–recettori importanti nel legame con adrenalina ed epinefrina per processi come il rilassamento muscolare e la dilatazione bronchiale—svolgono un ruolo essenziale nel pacemaking del cuore regolando la produzione di CAMP intracellulare. I recettori beta-AR sono stati anche trovati per accelerare la generazione spontanea di impulsi elettrici del SANC migliorando l’accoppiamento tra gli orologi Ca2+ e M.,
Gli scienziati hanno quindi esaminato altri campioni SANC che imitavano un battito cardiaco arrestato o fermato e hanno scoperto che aumentando le concentrazioni di cAMP con la stimolazione Beta-AR, potevano ripristinare i ritmi spontanei e le cariche elettriche necessarie per riprendere i normali battiti cardiaci.
Questo lavoro svela i meccanismi complessi e altamente interdipendenti del battito cardiaco e mostra la promessa di nuovi obiettivi terapeutici a livello cellulare che potrebbero un giorno offrire alternative al trattamento con pacemaker artificiale nelle persone con disturbi del ritmo cardiaco.