Una molecola scoperta di recente potrebbe trattare l'insufficienza cardiaca
Nell'insufficienza cardiaca, il cuore non è in grado di pompare il sangue in modo efficace in tutto il corpo. Un fattore chiave nello sviluppo di questa condizione è la disregolazione del calcio. Una molecola scoperta di recente che potrebbe essere in grado di affrontare questo problema potrebbe diventare il prossimo obiettivo terapeutico per questa condizione cardiaca.
Il cuore può contrarsi, rilassarsi e pompare il sangue attraverso le vene in modo efficace, in parte a causa di un processo chiamato "ciclo del calcio". Questo processo consente al calcio di circolare dentro e fuori le cellule.
Questo ciclo a volte è compromesso dall'età di una persona, che può anche influenzare la velocità o la potenza con cui il muscolo cardiaco pompa il sangue.
La disregolazione del calcio può quindi portare allo sviluppo di insufficienza cardiaca.
Finora, i ricercatori si sono concentrati sullo sviluppo di terapie mirate a una molecola nota come SERCA, il cui ruolo è quello di trasportare gli ioni calcio, garantendo il rilassamento del muscolo cardiaco.
Nell'insufficienza cardiaca, SERCA non funziona correttamente, il che ha portato alcuni scienziati a esaminare le possibilità di sviluppare una terapia genica che aumenterebbe l'espressione di SERCA.
Ora, tuttavia, gli specialisti della University of Texas Southwestern a Dallas e della Loyola University Chicago in Illinois, hanno scoperto un micropeptide, che hanno chiamato "dwarf open reading frame" (DWORF). Gli scienziati ritengono che DWORF potrebbe aprire la strada a migliori trattamenti per l'insufficienza cardiaca.
"Il nostro laboratorio ha recentemente scoperto un micropeptide chiamato [DWORF], che si lega direttamente a SERCA e ne potenzia l'attività", spiega l'autore principale di questo nuovo studio, Catherine Makarewich.
"In questo studio, abbiamo esplorato il potenziale terapeutico di alti livelli di DWORF, come un modo per aumentare l'attività SERCA e migliorare la contrattilità cardiaca nell'insufficienza cardiaca".
Catherine Makarewich
L'impatto di DWORF sulla funzione cardiaca
Makarewich e il team hanno scoperto per la prima volta che DWORF sposta una molecola chiamata fosfolambano (PLN), che inibisce l'attività SERCA.
Ciò ha suggerito che gli scienziati potrebbero essere in grado di utilizzare DWORF per aiutare a potenziare l'attività SERCA, consentendo così al cuore di riacquistare la sua capacità di contrarsi e rilassarsi in modo efficace.
Nello studio attuale, i cui risultati appaiono nella rivista eLife, i ricercatori hanno lavorato con topi geneticamente modificati per esprimere livelli più alti di DWORF, livelli più alti di PLN o livelli più alti sia di DWORF che di PLN nel cuore.
Confrontando i roditori geneticamente modificati con quelli normali, gli scienziati hanno notato che i topi con livelli di DWORF più elevati avevano un migliore ciclo del calcio rispetto ai topi normali.
Allo stesso tempo, i topi progettati per esprimere livelli di PLN più elevati avevano un ciclo del calcio più scarso rispetto ai controlli. Infine, nei topi con alti livelli di entrambe le molecole, DWORF ha prevenuto l'impatto del PLN.
"Un candidato attraente" per nuove terapie
Al fine di consolidare questi risultati, i ricercatori hanno anche valutato gli effetti del DWORF in un modello murino di cardiomiopatia dilatativa, in cui il cuore si ingrandisce e non è in grado di pompare il sangue in modo efficiente.
I topi normali con cardiomiopatia dilatativa avevano una scarsa funzionalità del ventricolo sinistro del cuore, la parte del cuore che pompa il sangue ossigenato verso il corpo.
I topi con cardiomiopatia dilatativa che sono stati anche progettati per avere livelli più elevati di DWORF, tuttavia, hanno mostrato una migliore funzione del ventricolo sinistro del cuore.
Al contrario, i roditori con lo stesso problema cardiaco ma senza alcun DWORF hanno mostrato una funzione del ventricolo sinistro ancora più scadente rispetto ai controlli.
Makarewich e il team hanno anche notato che i topi con alti livelli di DWORF non mostravano alcuni dei soliti segni fisiologici di cardiomiopatia, come le camere cardiache allargate, l'assottigliamento delle pareti delle camere e un volume maggiore di cellule del muscolo cardiaco.
Inoltre, i topi con alti livelli di DWORF non hanno sviluppato un accumulo di tessuto cicatriziale nel cuore, che è un'altra caratteristica della cardiomiopatia.
"I precedenti tentativi di ripristinare SERCA per proteggersi dall'insufficienza cardiaca non hanno avuto successo perché si sono concentrati sull'aumento dei livelli di SERCA stessa", osserva l'autore senior dello studio, Eric Olson.
Sulla base dei risultati attuali, tuttavia, pensa che il team potrebbe aver identificato un target terapeutico più praticabile in DWORF.
"Riteniamo che invece aumentare i livelli di DWORF possa essere più fattibile e che le piccole dimensioni della molecola DWORF potrebbero renderla un candidato interessante per un farmaco di terapia genica per l'insufficienza cardiaca", aggiunge Olson.
