I ricercatori hanno scoperto che, a volte noto come "l'ormone dell'amore", un giorno potrebbe aiutare a guarire i cuori danneggiati dopo un infarto.
Il neuroormone ossitocina, a volte noto come "ormone dell'amore", è ampiamente riconosciuto per favorire le connessioni sociali e produrre sentimenti piacevoli, come quelli associati al sesso, all'esercizio o all'arte. Tuttavia, l'ormone ha una varietà di altre funzioni, come la regolazione dell'allattamento e delle contrazioni uterine nelle femmine e la regolazione dell'eiaculazione, del trasporto degli spermatozoi e della produzione di testosterone nei maschi.
Ora, scienziati di Michigan State University hanno dimostrato che l'ossitocina ha ancora un'altra funzione, precedentemente sconosciuta, nel pesce zebra e nelle colture cellulari umane: stimola le cellule staminali dallo strato esterno del cuore (epicardio) a migrare nel suo strato intermedio (miocardio), dove si sviluppano in cardiomiociti, le cellule muscolari che provocano contrazioni cardiache. Questa scoperta potrebbe un giorno essere utilizzata per promuovere la rigenerazione del cuore umano dopo un infarto. I risultati dei ricercatori sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Frontiere in Cell and Developmental Biology.
"Qui mostriamo che l'ossitocina, un neuropeptide noto anche come ormone dell'amore, è in grado di attivare meccanismi di riparazione del cuore nei cuori feriti nel pesce zebra e nelle colture cellulari umane, aprendo la porta a potenziali nuove terapie per la rigenerazione del cuore negli esseri umani", ha affermato il dott. Aitor Aguirre, assistente professore presso il Dipartimento di ingegneria biomedica della Michigan State University e autore senior dello studio.
Le cellule staminali possono ricostituire i cardiomiociti
Dopo un infarto, i cardiomiociti spesso muoiono in gran numero. Non possono reintegrarsi poiché sono cellule altamente specializzate. Ricerche precedenti hanno rivelato, tuttavia, che un sottoinsieme di cellule nell'epicardio può essere riprogrammato per diventare cellule staminali note come cellule progenitrici derivate dall'epicardio (EpiPC), che possono rigenerare non solo i cardiomiociti ma anche altri tipi di cellule cardiache.
“Pensa agli EpiPC come agli scalpellini che riparavano le cattedrali Europa nel medioevo", ha spiegato Aguirre.
Sfortunatamente, in condizioni naturali, la produzione di EpiPC è inefficiente per la rigenerazione del cuore umano.
Zebrafish potrebbe insegnarci come rigenerare i cuori in modo più efficiente
Entra nel pesce zebra: famoso per la sua straordinaria capacità di rigenerare organi, tra cui cervello, retina, organi interni, ossa e pelle. Non subiscono attacchi di cuore, ma i suoi numerosi predatori sono felici di mordere qualsiasi organo, incluso il cuore, quindi il pesce zebra può far ricrescere il loro cuore quando è andato perso fino a un quarto di esso. Ciò è fatto in parte dalla proliferazione dei cardiomiociti, ma anche dagli EpiPC. Ma come fanno gli EpiPC del pesce zebra a riparare il cuore in modo così efficiente? E possiamo trovare un "proiettile magico" nel pesce zebra che potrebbe aumentare artificialmente la produzione di EpiPC negli esseri umani?
Sì, e questo "proiettile magico" sembra essere l'ossitocina, sostengono gli autori.
Per giungere a questa conclusione, gli autori hanno scoperto che nel pesce zebra, entro tre giorni dalla criolesione – lesione dovuta al congelamento – al cuore, l'espressione dell'RNA messaggero* per l'ossitocina aumenta fino a 20 volte nel cervello. Hanno inoltre dimostrato che questa ossitocina viaggia quindi verso l'epicardio del pesce zebra e si lega al recettore dell'ossitocina, innescando una cascata molecolare che stimola le cellule locali ad espandersi e svilupparsi in EpiPC. Questi nuovi EpiPC migrano quindi nel miocardio del pesce zebra per svilupparsi in cardiomiociti, vasi sanguigni e altre importanti cellule cardiache, per sostituire quelle che erano state perse.
Un effetto simile sulle colture di tessuti umani
Fondamentalmente, gli autori hanno dimostrato che l'ossitocina ha un effetto simile sul tessuto umano in vitro. L'ossitocina, ma nessuno degli altri 14 neuroormoni testati qui, stimola le colture di cellule staminali pluripotenti indotte (hIPSC) umane a diventare EpiPC, fino al doppio della velocità basale: un effetto molto più forte rispetto ad altre molecole precedentemente mostrate per stimolare la produzione di EpiPC nei topi. Al contrario, il knock-down genetico del recettore dell'ossitocina ha impedito l'attivazione rigenerativa degli EpiPC umani in coltura. Gli autori hanno anche dimostrato che il legame tra l'ossitocina e la stimolazione delle EpiPC è l'importante "via di segnalazione del TGF-β", nota per regolare la crescita, la differenziazione e la migrazione delle cellule.
Aguirre ha affermato: "Questi risultati mostrano che è probabile che la stimolazione da parte dell'ossitocina della produzione di EpiPC sia conservata in modo evolutivo negli esseri umani in misura significativa. L'ossitocina è ampiamente utilizzata in clinica per altri motivi, quindi riproporre per i pazienti dopo un danno cardiaco non è un lungo tratto di immaginazione. Anche se la rigenerazione del cuore è solo parziale, i benefici per i pazienti potrebbero essere enormi”.
Aguirre ha concluso: "Successivamente, dobbiamo esaminare l'ossitocina negli esseri umani dopo un danno cardiaco. L'ossitocina stessa è di breve durata in circolazione, quindi i suoi effetti sugli esseri umani potrebbero essere ostacolati da ciò. I farmaci specificamente progettati con un'emivita più lunga o una maggiore potenza potrebbero essere utili in questo contesto. Nel complesso, per andare avanti sono necessari studi preclinici sugli animali e studi clinici sull'uomo".
Riferimento: "L'ossitocina promuove l'attivazione delle cellule epicardiche e la rigenerazione del cuore dopo un danno cardiaco" di Aaron H. Wasserman, Amanda R. Huang, Yonatan R. Lewis-Israeli, McKenna D. Dooley, Allison L. Mitchell, Manigandan Venkatesan e Aitor Aguirre, 30 settembre 2022, Frontiere in Cell and Developmental Biology.
DOI: 10.3389/fcell.2022.985298
Lo studio è stato finanziato dal National Institutes of Health, dall'American Heart Association e dalla Spectrum-MSU Foundation.
*RNA
L'acido ribonucleico (RNA) è una molecola polimerica simile al DNA che è essenziale in vari ruoli biologici nella codifica, decodifica, regolazione ed espressione dei geni. Entrambi sono acidi nucleici, ma a differenza del DNA, l'RNA è a filamento singolo. Un filamento di RNA ha una spina dorsale composta da gruppi alternati di zucchero (ribosio) e fosfato. Attaccato a ciascuno zucchero è una delle quattro basi: adenina (A), uracile (U), citosina (C) o guanina (G). Nella cellula esistono diversi tipi di RNA: RNA messaggero (mRNA), RNA ribosomiale (rRNA) e RNA di trasferimento (tRNA).
