Meccanismi cellulari e molecolari del rimodellamento cardiaco e nuove strategie terapeutiche.

Lo scompenso cardiaco è una condizione clinica complessa e rappresenta lo stadio finale della maggioranza delle patologie cardiovascolari. Anomalie del sistema ß-adrenergico (ßAR) sono caratteristiche di tale patologia e sono ritenute responsabili dello sviluppo e della progressione della disfunzione ventricolare sinistra. Attivando le proteine G, i ßAR, come altri recettori della stessa famiglia (7TMR) inducono molteplici risposte intracellulari. Il signaling dei 7TMR è altamente regolato, ed in seguito alla prolungata stimolazione con agonista vengono attivati dei sistemi per interrompere il segnale (desensibilizzazione e downregolazione) mediati dalle chinasi del ßAR (GRK) e dalla ß-arrestina. Studi recenti indicano che la stimolazione dei ßAR e l'attivazione dei sistemi di spegnimento del segnale e promuovo un nuovo pathway intracellulare attraverso la GRK5 e la ß-arrestina. Quest'ultima, termina il segnale mediato dall'agonista e funziona anche come assemblatore multiproteico e transattiva il recettore del fattore epidermoide (EGFR), promuovendo segnali intracellulare benefici. La possibilità di interferire con pathway intracellulari protettivi o deleteri consente di identificare nuovi target e nuove strategie terapeutiche. Numerosi studi suggeriscono che gli effetti deleteri dell'iperstimolazione ß-adrenergica derivano principalmente dall'eccessiva stimolazione di pathway mediati dalle proteine G, mentre il pathway molecolare originato dalla stimolazione dei ßAR che conduce alla transattivazione dell' EGFR svolgerebbe un ruolo protettivo in risposta allo stress. Tuttavia, se l'attivazione di questo pathway è in grado di alterare positivamente il rimodellamento cardiaco allo stato attuale non è noto. Scopo della prima parte del nostro studio è quello di valutare l'attivazione di tale pathway in risposta a stress fisiologici o patologici. Successivamente, valuteremo se la stimolazione di tale pathway protettivo è in grado di preservare la funzione cardiaca riducendo la progressione verso lo scompenso cardiaco. Sarà valutato il ruolo del recettore dell'Urotensina, recettore a 7 domini transmembrana, nella transattivazione dell'EGFR e nella regolazione della contrattilità cardiaca in diversi modelli di scompenso cardiaco. Le anomalie del sistema adrenergico determinano molteplici effetti intracellulari, coinvolgenti il metabolismo del calcio e la sopravvivenza cellulare in risposta allo stress. La recente scoperta di cellule staminali cardiache residenti (CSCs) nel cuore adulto sano e scompensato dei mammiferi, incluso l'uomo, ha aperto la strada ad un nuovo approccio per la rigenerazione miocardica. Tuttavia, recenti studi clinici sulla terapia cellulare hanno smorzato l'ottimismo, a causa della scarsa conoscenza che ancora adesso si ha della biologia delle cellule staminali adulte. Studi recenti dimostrano che le cellule staminali cardiache sono resistenti alla iperstimolazione ß-adrenergica ed al danno indotto dalle catecolamine. I meccanismi coinvolti in tale fenomeno non sono ancora completamente noti e potrebbero avere importanti implicazioni terapeutiche. In questa proposta, valuteremo se uno stress fisiologico sia in grado di attivare le CSCs e di stimolare la formazione di nuovi miociti. Queste ricerche permetteranno di avere un più chiaro quadro della biologia delle CSCs e del loro potenziale rigenerativo sia attraverso il trapianto autologo di CSCs sia attraverso l'attivazione delle CSCs in situ. Ulteriori studi hanno dimostrato che le oscillazioni nella concentrazione intracellulare di Ca2+ ([Ca2+]i ), influenzate dal signaling ß-adrenergico, non solo modulano le proprietà contrattili del miocardiocita, ma determinano anche altri importanti aspetti cellulari, quali il differenziamento delle cellule staminali verso la linea miocardiocitaria. Oltre alle CSCs, anche l'inoculo di cellule staminali ematopoietiche umane, ha fornito un nuovo approccio terapeutico al trattamento dell'infarto del miocardio (IM). L'ostacolo maggiore è rappresentato dall'esito del differenziamento delle cellule trapiantate. Il chiarimento dei segnali molecolari che guidano il differenziamento delle CS verso un fenotipo endoteliale o miocardico può aprire nuove prospettive per la terapia della sostituzione cellulare del cuore ischemico. In conclusione, recenti studi sperimentali hanno identificato in vivo ed in vitro una nuova via di trasduzione del segnale ß-adrenergico indipendente dalle proteine G che modula il pathway EGFR mediato. Nel presente studio valuteremo il ruolo di tale signaling sul rimodellamento cardiaco fisiologico e patologico e gli effetti di tali pathway sull'omeostasi del calcio intracellulare e sulla rigenerazione cardiaca mediante cellule staminali.