Ogni anno, in Germania, oltre 200.000 persone sono colpite da infarto. La causa è l’ostruzione delle arterie coronarie. Di conseguenza, una parte del muscolo cardiaco non riceve più sufficiente sangue e ossigeno; il tessuto muore nel giro di poche ore e forma tessuto cicatriziale. Una possibile conseguenza è una grave insufficienza cardiaca.
A differenza del fegato, il cuore di un essere umano adulto ha una capacità di rigenerazione pressoché nulla. Tuttavia, è in grado di avviare processi di riparazione. In questo processo sono coinvolti i monociti, globuli bianchi provenienti dal midollo osseo e dalla milza. Nel cuore, queste cellule immunitarie maturano in macrofagi (cellule spazzine), rimuovono le cellule muscolari cardiache morte e promuovono la guarigione dell’infarto.
Fino ad ora, non si conoscevano con precisione le vie di segnalazione responsabili di questo processo. Ora, un team di ricerca guidato dal Prof. Dr. Kai Wollert, responsabile di Cardiologia Molecolare e Traslazionale presso il Dipartimento di Cardiologia e Angiologia della Scuola di Medicina di Hannover (MHH), ha scoperto che una microproteina chiamata BRICK1 svolge un ruolo chiave in questo processo. Questa piccola proteina non solo stimola le cellule endoteliali all’interno dei vasi sanguigni a formare nuovi vasi e riparare il tessuto infartuato, ma protegge anche le cellule del muscolo cardiaco che sono ancora funzionanti nella regione infartuata. I risultati sono stati pubblicati sulla rivista Science Translational Medicine .
Scoperto per la prima volta nelle foglie delle piante di mais
BRICK1 è costituito da soli 75 elementi costitutivi individuali, noti come amminoacidi, ed è ampiamente diffuso nel regno vegetale e animale. “La proteina è stata originariamente scoperta nel mais”, afferma il professor Wollert. “Se il gene associato subisce una mutazione, le cellule dell’epidermide fogliare assumono una forma simile a un mattone, mentre normalmente presentano bordi lobati, da cui il nome ‘mattone'”. Il gene è rimasto pressoché invariato nel corso dell’evoluzione.
Le microproteine BRICK1 di topi e umani differiscono per un solo amminoacido. Fino ad ora, si sapeva solo che BRICK1, come componente del citoscheletro, controlla processi come il movimento cellulare, la divisione cellulare e la morfogenesi delle cellule. In seguito a un infarto, i ricercatori sono riusciti a rilevarla nel sangue, ovvero al di fuori delle cellule, sia nei topi che nei pazienti. Ma come ci è arrivata questa microproteina?
Rilascio in seguito a un attacco di cuore
Il team di ricerca è riuscito a dimostrare che BRICK1 viene rilasciato dai macrofagi. Ciò avviene quando queste cellule muoiono dopo aver svolto per 24 ore il loro lavoro di pulizia nell’area colpita dall’infarto e la loro membrana cellulare diventa permeabile. Le cellule immunitarie esauste vengono quindi sostituite da nuovi macrofagi.
“Abbiamo studiato, in un modello murino di infarto, quali effetti si verificano quando il gene BRICK1 è assente nei macrofagi o quando intercettiamo specificamente la microproteina all’esterno delle cellule utilizzando un anticorpo”, spiega il dottor Felix Polten, ricercatore nel gruppo di ricerca in cardiologia e primo autore dello studio.
Il risultato: in assenza di BRICK1, la formazione microvascolare nell’area infartuata risultava compromessa, causando una grave insufficienza cardiaca. Al contrario, il trattamento con la microproteina migliorava la funzione cardiaca nei topi dopo un attacco cardiaco, proteggendo le cellule del muscolo cardiaco e promuovendo una maggiore formazione vascolare.
Presso il Core Facility Proteomics del MHH sono state effettuate sia la misurazione delle concentrazioni di BRICK1 nel sangue sia la delucidazione dei percorsi di segnalazione riparativa nelle cellule endoteliali. “Utilizzando due spettrometri di massa specializzati, siamo stati in grado di chiarire come BRICK1 stimoli la divisione cellulare”, afferma il Prof. Dr. Andreas Pich, responsabile di questa struttura di ricerca centrale.
Domanda di brevetto e sperimentazioni cliniche
“Il meccanismo di rilascio da parte delle cellule infiammatorie morenti che abbiamo identificato è nuovo e inaspettato”, afferma il professor Wollert. Fino ad ora, si sapeva solo che le cellule del muscolo cardiaco danneggiate in seguito a un infarto rilasciano varie proteine e piccole molecole, alcune delle quali innescano la risposta infiammatoria che elimina il tessuto muscolare cardiaco morto e lo sostituisce con tessuto connettivo.
Al contrario, il rilascio di BRICK1 avviene solo durante il processo di riparazione, ovvero in una fase significativamente successiva. Dato il potenziale terapeutico di BRICK1, i ricercatori hanno depositato una domanda di brevetto per l’utilizzo della microproteina. Ora sono alla ricerca di un partner industriale per le sperimentazioni cliniche. Queste hanno lo scopo di dimostrare se il trattamento con la microproteina possa aiutare i pazienti a minimizzare i danni causati da un infarto a seguito di un’ostruzione e a migliorare la guarigione delle ferite nei giorni successivi all’evento.
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