A differenza degli esseri umani, i pesci zebra possono rigenerare completamente il loro cuore dopo un infortunio. Devono questa capacità all’interazione tra il loro sistema nervoso e quello immunitario, come riferiscono ora sulla rivista i ricercatori guidati da Suphansa Sawamiphak del Centro Max Delbrück Cellula di sviluppo.
Ogni anno, più di 300.000 persone in Germania hanno un infarto miocardico, il termine tecnico per attacco cardiaco. Il numero di persone che sopravvivono a un infarto è aumentato in modo significativo, ma questo grave evento cardiaco provoca danni irreparabili ai loro cuori. Un attacco cardiaco si verifica quando i vasi sanguigni che forniscono sangue e ossigeno al muscolo cardiaco si bloccano, causando la morte di parte del tessuto muscolare cardiaco. Questo danno è permanente perché il cuore umano non ha la capacità di far crescere nuove cellule del muscolo cardiaco. Invece, le cellule del tessuto connettivo conosciute come fibroblasti migrano nell’area danneggiata del muscolo cardiaco. Formano tessuto cicatriziale che indebolisce la capacità di pompaggio del cuore. I precedenti tentativi di utilizzare le cellule staminali per curare i cuori danneggiati da infarto non hanno avuto molto successo.
Il team guidato dalla Dott.ssa Suphansa Sawamiphak, direttrice del Laboratorio di interazione cardiovascolare-ematopoietica del Centro Max Delbrück, sta osservando il processo da una prospettiva diversa. “Sappiamo che entrambi i segnali provenienti dal sistema nervoso autonomo e dal sistema immunitario svolgono un ruolo fondamentale nella cicatrizzazione e nella rigenerazione”, afferma Sawamiphak. “Quindi è ovvio che la comunicazione tra il sistema nervoso autonomo e quello immunitario determina se si verificheranno cicatrici nel muscolo cardiaco o se il muscolo cardiaco potrà riprendersi.” È anche noto che i macrofagi svolgono un ruolo in entrambi i processi. Ma come viene presa questa decisione?
Per rispondere a questa domanda, i ricercatori stanno studiando le larve di pesce zebra. I pesci possono essere facilmente modificati e sono anche otticamente trasparenti, rendendo i processi interni facili da osservare nell’organismo vivente. “Inoltre, possono rigenerare completamente il loro cuore dopo un infortunio”, afferma Onur Apaydin, primo autore dello studio pubblicato su “Developmental Cell”.
Segnalazione per la rigenerazione
I ricercatori hanno utilizzato larve di pesce zebra le cui cellule del muscolo cardiaco producono una sostanza fluorescente, che ne facilita il rilevamento al microscopio. Hanno poi indotto una lesione simile a un infarto miocardico nei cuori delle larve e hanno bloccato diversi recettori sulla superficie dei macrofagi. Il risultato è stato che i segnali adrenergici provenienti dal sistema nervoso autonomo determinavano se i macrofagi si moltiplicavano e migravano nel sito danneggiato. Questi segnali hanno anche svolto un ruolo importante nella rigenerazione del tessuto muscolare cardiaco.
Nella fase successiva i ricercatori hanno progettato un pesce zebra geneticamente modificato in cui il segnale adrenergico raggiungeva i macrofagi ma non poteva essere trasmesso dal recettore all’interno della cellula. “Ciò ha dimostrato che la trasmissione del segnale è fondamentale per la rigenerazione del cuore”, afferma Apaydin. Se la segnalazione viene interrotta si innesca invece il processo cicatriziale.
“I nostri risultati indicano che questo è un regolatore chiave della diafonia tra il sistema nervoso e quello immunitario”, afferma Apaydin. Quando i macrofagi vengono attivati dai segnali adrenergici del sistema nervoso autonomo, a loro volta comunicano con i fibroblasti. I fibroblasti che promuovono la rigenerazione alterano la matrice extracellulare nel sito danneggiato. Questo alla fine crea un microambiente favorevole alla crescita dei vasi sanguigni e linfatici e allo sviluppo di nuovi vasi cardiaci. Se, d’altro canto, il segnale viene bloccato, i fibroblasti si infiltrano nel sito e causano cicatrici, simili a quanto accade nel cuore umano dopo un infarto.
“Vogliamo poi esaminare in dettaglio come differisce la segnalazione tra il pesce zebra e gli esseri umani”, afferma Sawamiphak. “Questo ci aiuterà a capire perché il tessuto muscolare cardiaco non è in grado di rigenerarsi negli esseri umani.” Il team spera inoltre di identificare potenziali bersagli per influenzare l’interazione tra il sistema nervoso e quello immunitario in modo da promuovere la rigenerazione del tessuto muscolare cardiaco e il mantenimento della funzione cardiaca nei pazienti con infarto.
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