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La radioterapia riprogramma le cellule del muscolo cardiaco riportandole ad uno stato più giovane

Una nuova ricerca della Washington University School of Medicine di St. Louis suggerisce che la radioterapia può riprogrammare le cellule del muscolo cardiaco in quello che sembra essere uno stato più giovane, risolvendo i problemi elettrici che causano un’aritmia pericolosa per la vita senza la necessità di un invasivo a lungo usato procedura.

In quella procedura invasiva – ablazione con catetere – un catetere viene infilato nel cuore e il tessuto che innesca il ritmo cardiaco irregolare pericoloso per la vita – la tachicardia ventricolare – viene bruciato, creando cicatrici che bloccano i segnali errati. Il nuovo studio, tuttavia, mostra che la radioterapia non invasiva normalmente utilizzata per curare il cancro può riprogrammare le cellule del muscolo cardiaco in uno stato più giovane e forse più sano, risolvendo il problema elettrico nelle cellule stesse senza bisogno di tessuto cicatriziale per bloccare i circuiti iperattivi. Lo studio suggerisce anche che lo stesso effetto di riprogrammazione cellulare potrebbe essere ottenuto con dosi più basse di radiazioni, aprendo la porta alla possibilità di usi più ampi della radioterapia in diversi tipi di aritmie cardiache.

Lo studio appare oggi 24 settembre sulla rivista Nature Communications .

I medici-scienziati della Washington University hanno dimostrato nel 2017 che la radioterapia tipicamente riservata al trattamento del cancro potrebbe essere diretta al cuore per curare la tachicardia ventricolare.

In teoria, la radioterapia potrebbe riprodurre il tessuto cicatriziale solitamente creato attraverso l’ablazione con catetere ma con una procedura molto più breve e totalmente non invasiva, rendendo il trattamento disponibile per i pazienti più gravemente malati. Sorprendentemente, i medici hanno scoperto che i pazienti hanno riscontrato grandi miglioramenti nelle loro aritmie da pochi giorni a settimane dopo la radioterapia, molto più velocemente dei mesi necessari per formare il tessuto cicatriziale dopo la radioterapia, suggerendo che una singola dose di radiazioni riduce l’aritmia senza formare tessuto cicatriziale. I dati hanno indicato che la radioterapia ha funzionato altrettanto bene, se non meglio, dell’ablazione con catetere per alcuni pazienti con tachicardia ventricolare, ma in un modo diverso e sconosciuto.

“Tradizionalmente, l’ablazione con catetere crea tessuto cicatriziale per bloccare i circuiti elettrici che causano la tachicardia ventricolare”, ha affermato l’autore senior e cardiologo Stacey L. Rentschler, MD, Ph.D., professore associato di medicina, biologia dello sviluppo e ingegneria biomedica . “Per aiutarci a capire se stava accadendo la stessa cosa con la radioterapia , alcuni dei primi pazienti a ricevere questo nuovo trattamento ci hanno dato il permesso di studiare il loro tessuto cardiaco, dopo un trapianto di cuore o se erano morti per un altro motivo, per esempio. Abbiamo visto che il tessuto cicatriziale da solo non poteva spiegare i notevoli effetti clinici, suggerendo che le radiazioni migliorano l’aritmia in qualche altro modo, quindi abbiamo approfondito i dettagli”.

Gli scienziati hanno scoperto che il trattamento con radiazioni ha attivato le cellule del muscolo cardiaco per iniziare a esprimere geni diversi. Hanno misurato l’aumento dell’attività in una via di segnalazione chiamata Notch, nota per il suo ruolo vitale nello sviluppo iniziale, inclusa la formazione del sistema di conduzione elettrica del cuore.

La tacca è solitamente disattivata nelle cellule muscolari cardiache adulte. Ma i ricercatori hanno scoperto che una singola dose di radiazioni attiva temporaneamente la segnalazione di Notch, portando a un aumento a lungo termine dei canali ionici del sodio nel muscolo cardiaco, un cambiamento fisiologico chiave che può ridurre le aritmie.

“Le aritmie sono associate a basse velocità di conduzione elettrica”, ha detto Rentschler. “La radioterapia sembra aumentare la velocità più velocemente attivando percorsi di sviluppo precoci che riportano il tessuto cardiaco in uno stato più sano”.

I ricercatori hanno studiato questi effetti nei topi e nei cuori umani donati. Nei campioni di cuore umano, i ricercatori hanno scoperto che questi cambiamenti nelle cellule del muscolo cardiaco erano presenti solo nelle aree del cuore che hanno ricevuto la dose di radiazioni mirata.

“Le radiazioni causano un tipo di lesione, ma è diverso dall’ablazione con catetere”, ha affermato la coautrice e oncologa delle radiazioni Julie K. Schwarz, MD, Ph.D., professore di oncologia delle radiazioni e direttore della Divisione di biologia del cancro nel Dipartimento di Radioterapia Oncologica. “Come parte della risposta del corpo a quella lesione, le cellule nella parte danneggiata del cuore sembrano attivare alcuni di questi primi programmi di sviluppo per ripararsi. È importante capire come funziona perché, con quella conoscenza, possiamo migliorare la modo in cui trattiamo questi pazienti e poi lo applichiamo ad altre malattie”.

I ricercatori hanno anche scoperto che gli effetti benefici delle radiazioni sono continuati per almeno due anni nei pazienti sopravvissuti. E, cosa importante, sono stati in grado di dimostrare nei topi che una dose più bassa della radiazione produceva lo stesso effetto. Una dose di radiazioni più bassa potrebbe ridurre al minimo gli effetti collaterali a lungo termine e aprire la porta a questo tipo di trattamento in altri tipi di aritmie cardiache. E mentre Notch è stato un grande giocatore in questi effetti, Schwarz ha detto che non è l’unico percorso coinvolto. I ricercatori stanno continuando a studiare come le radiazioni inducano le cellule cardiache a tornare a uno stato più sano.

Primo autore David M. Zhang, un MD/Ph.D. studente nel laboratorio di Rentschler ha aggiunto che “questa è stata un’entusiasmante collaborazione non solo tra scienziati di base e medici, ma anche cardiologi e radiologi oncologi. Storicamente, i radioterapisti si concentrano sul cancro e cercano di evitare di irradiare il cuore , quindi questo studio apre una strada completamente nuova area di ricerca e collaborazione tra questi due campi.”