Modelli animali di scompenso cardiaco e valutazione della performance miocardica dopo trapianto di cellule staminali cardiache.

Lo scompenso cardiaco congestizio è una sindrome clinica caratterizzata dalla progressiva dilatazione della camera ventricolare cardiaca sinistra, da una depressa funzione contrattile e morte prematura. Nelle società occidentali lo scompenso cardiaco rappresenta la principale causa di morbilità e mortalità cardiovascolare nei pazienti con più di 65 anni di età. La maggioranza dei casi di scompenso cardiaco deriva da complicanze della malattia aterosclerotica coronarica con il conseguente sviluppo di infarto miocardico (IM). Lo scompenso cardiaco non è una malattia di per se ma piuttosto la conseguenza terminale di molteplici entità fisiopatologiche quali cardiopatia ischemica, miocarditi virali, ipertensione arteriosa, e alterazioni strutturali cardiache. Lo scompenso cardiaco è caratterizzato da anomalie del signaling beta-adrenergico, a differenti livelli. Una riduzione del numero di recettori disponibili per il legame con il ligando (down-regulation), ed una ridotta risposta alla stimolazione da parte delle catecolamine dei recettori ancora presenti in membrana (desensitization) sono caratteristiche fondamentali in corso di scompenso cardiaco congestizio. E' stato precedentemente dimostrato che la disfunzione beta recettoriale cronica nel cuore scompensato, sia maladattativa e contribuisca al deterioramento della funzione cardiaca. Infatti, una caratteristica preminente e riproducibile della terapia con beta-bloccanti nello scompenso cardiaco è rappresentata dal miglioramento di tale disfunzione recettoriale. La disfunzione recettoriale indotta dall'agonista inizia con la fosforilazione del recettore stesso da parte di ARK1, seguito dal legame della arrestina che stericamente impedisce ulteriore accoppiamento da parte della G-protein ed inizia, inoltre, il processo di internalizzazione. Una volta internalizzato, i recettori vengono indirizzati verso specifici compartimentio intracellulari dove possono essere defosforilati ed essere riciclati verso la membrana plasmatici (endosomi precoci) o verso la degradazione (endosomi tardivi). Molto interessante è l'ipotesi che il recettore internalizzato diventi per se patologico in quanto può dare origine all'attivazione di vie intracellulari dannose per la cellula cardiaca. L'incremento della sopravvivenza nei pazienti affetti da IM, grazie ai nuovi regimi terapeutici innovativi, ha condotto ad un drammatico aumento del numero di pazienti affetti da scompenso cardiaco. Sono stati condotti recentemente anche studi pilota che valutano gli effetti della "terapia cellulare" per la riparazione e la vascolarizzazione di aree di miocardio infartuate utilizzando una grande varietà di fonti: mioblasti scheletrici, cardiomiociti fetali, e cellule progenitrici derivanti dal midollo osseo. L'uso di cellule staminali adulte autologhe, può avere caratteristiche favorevoli nella riparazione cardiaca in quanto possono evitare una serie di problemi etici, morali e tecnici associata ad altri tipi di fonti cellulari. La recente individuazione di cellule progenitrici con la capacità di differenziare in senso endoteliale e miogenico, ha aperto un nuovo ed entusiasmante campo di ricerca con la possibilità di studiare vie alternative per la riparazione e la vascolarizzazione del cuore scompensato. Alcune di tali strategie sono addirittura progredite fino alla fase sperimentale clinica precoce ed in rari casi anche avanzata. Tuttavia, la sottopopolazione ed il numero di cellule rischieste per raggiungere un adeguato e sostenuto effetto terapeutico, e soprattutto il contributo della terapia con cellule staminali nel miglioramento del signaling beta-adrenergico sono anora poco studiate. La complessità morfologica e funzionale del muscolo cardiaco ed in particolare del muscolo cardiaco scompensato richiede uno studio approfondito per valutarne la funzione con metodologie sofisticate: mentre il LVdP/dtmax rappresenta uno strumento utile per la valutazione di variazioni relative della contrattilità cardiaca nell'ambito dello stesso animale, tuttavia la sua efficacia appare significativamente ridotta per lo studio di differenze nella contrattilità intrinseca tra diversi gruppi di animali. A questo proposito, uno dei sistemi piu' efficaci a tale scopo è rappresentato dallo studio delle curve pressione volume. L'abilità nell'applicazione una valutazione rigorosa della funzione cardiaca in modelli murini di scompenso cardiaco generati dal sovraccarico cronico di pressione, da infarto del miocardio o in animali geneticamente modificati, rappresenta un importante strumento per la risoluzione di alcuni problemi collegati all'utilizzo terapeutico delle cellule staminali quali il tempo e la modalità di somministrazione, le condizioni cliniche appropriate (infarto miocardico acuto verso scompenso cardiaco cronico o cardiomiopatia dilatativa ereditaria), il numero e la tipologia delle cellule da utilizzare ed infine le sicurezza dell'impianto delle cellule trapiantate. Pertanto lo scopo del presente studio è quello di valutare gli effetti terapeutici mediante l'uso di cellule staminali in tre diversi modelli murini di scompenso cardiaco congestizio. 1) Un modello di scompenso cardiaco nel topo già ben caratterizzato, generato dall'iperespressione a livello cardiaco della calsequestrina (CSQ), in modo da simulare uno dei disordini monogenici descritti nella cardiomiopatia dilatativa ereditaria (CMD). Il fenotipo dei topi CSQ mostra molte delle caratteristiche tipiche della CMD tra cui l'ipertrofia cardiaca, il progressivo incremento delle dimensioni endocavitarie del ventricolo sinistro con disfunzione ventricolare, alterazioni del signaling beta-adrenergico e ridotta sopravvivenza collegata probabilmente all'insorgenza di morte improvvisa. 2) Un modello di scompenso cardiaco congestizio post-infartuale ottenuto mediante legatura della coronaria sinistra. 3) Un modello di scompenso cardiaco indotto dal sovraccarico cronico di pressione nel topo. Vengono proposti i seguenti scopi di studio specifici: 1) Valutare se l'efficacia della terapia con cellule staminali nello scompenso cardiaco dipende dall'ezipatogenesi alla base della disfunzione cardiaca. Disfunzione cardiaca che verrà valutata mediante l'analisi delle curve pressione-volume e tramite ecocardiografia. Verrà anche effettuata una valutazione su cellule isolate. 2) Valutare se la terapia con cellule staminali è in grado di ristabilire una normale funzione del signaling beta-adrenergico. 3) Studiare gli effetti a lungo termine della terapia con cellule staminali sulla sopravvivenza nei modelli animali inclusi nello studio.