Indagare sulla cardiomiopatia aritmogena: il ruolo dell'infiammazione
Uno sguardo più da vicino alle cause dell’ACM e ai potenziali nuovi trattamenti.
Vinay R. Penna, Junedh M. Amrute, Morgan Engel, Emily A. Shiel, Waleed Farra, Elisa N. Cannon, Colleen Leu-Turner, Pan Ma, Ana Villanueva, Haewon Shin, Alekhya Parvathaneni, Joanna Jager, Carlos Bueno-Beti, Angeliki Asimaki, Kory J. Lavine, Jeffrey E. Saffitz, Stephen P. Chelko
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Indice
La Cardiomiopatia aritmogena, spesso abbreviata come ACM, è una condizione cardiaca che si trasmette nelle famiglie e colpisce circa 1 persona ogni 2.000 a 1 ogni 5.000 nel mondo. Questa condizione non è causata da arterie bloccate o infarti; è piuttosto una questione genetica. Purtroppo, l’ACM è una delle principali cause di morte cardiaca improvvisa, specialmente nei giovani, dato che può portare a ritmi cardiaci pericolosi. Le persone con questa condizione possono anche affrontare una grave insufficienza cardiaca nel tempo. Al momento, trattamenti come gli antiaritmici, i farmaci standard per l'insufficienza cardiaca e dispositivi come i defibrillatori cardiaci impiantabili possono offrire un sollievo temporaneo, ma il trapianto di cuore è l'unico modo per curarlo veramente.
Cosa causa l'ACM?
Il principale fattore scatenante della cardiomiopatia aritmogena sono le mutazioni in certi geni fondamentali per l'integrità strutturale del cuore. La maggior parte di queste mutazioni avviene in geni legati ai desmosomi cardiaci, che sono strutture che aiutano a mantenere le cellule cardiache connesse e stabili. I principali colpevoli sono le mutazioni nei geni plakofilina-2 (PKP2), desmoplakin (DSP) e desmogleina-2 (DSG2). Anche se altre variazioni genetiche possono presentare sintomi simili, la maggior parte dei casi di ACM è legata a questi geni desmosomali.
Nonostante i progressi nella genetica, i meccanismi esatti con cui queste mutazioni portano allo sviluppo dell'ACM rimangono poco chiari. I ricercatori sospettano che vari percorsi di segnalazione all'interno delle cellule, come i percorsi NFκB, Wnt/β-catenina e Hippo, giochino un ruolo in questo processo. Studi recenti hanno anche mostrato una risposta infiammatoria notevole nei cuori di chi ha l'ACM.
La risposta infiammatoria nell'ACM
Nelle autopsie di pazienti con ACM, oltre il 70% dei campioni mostrava segni di significativa Fibrosi (cicatrici) e Infiammazione nel muscolo cardiaco. Questi pazienti avevano anche livelli più alti di sostanze infiammatorie nel sangue. Uno studio ha scoperto che una mutazione genetica specifica nei topi, che imita una comune mutazione dell'ACM, attivava il percorso di segnalazione NFκB legato all'infiammazione nelle cellule cardiache. Quando i ricercatori sono riusciti a bloccare questo percorso infiammatorio in questi modelli murini, sono stati in grado di prevenire danni al cuore e mantenere la funzione cardiaca.
I risultati suggerivano che le cellule infiammatorie, come i monociti e i Macrofagi, aumentano notevolmente nell'ACM. Sopprimere il movimento di queste cellule nel cuore è stato sufficiente per rallentare la progressione della malattia in questi modelli murini.
Ricerca sui dettagli dell'ACM
Nonostante i progressi, i ricercatori si trovano ancora di fronte a notevoli lacune nella conoscenza su come queste cellule infiammatorie contribuiscono all'insufficienza cardiaca e ai problemi di ritmo cardiaco associati all'ACM. Si sa poco su come appaiono queste lesioni (aree di danno al cuore) a livello cellulare, o quali altre sostanze chiave sono coinvolte nella guida dell'infiammazione cardiaca. Pertanto, comprendere meglio l'ambiente cellulare nelle lesioni dell'ACM è cruciale per individuare nuovi obiettivi terapeutici.
Per raccogliere più informazioni, gli scienziati hanno esaminato il tessuto cardiaco di sei pazienti con ACM attiva e dodici donatori sani. Hanno utilizzato tecniche avanzate come il sequenziamento RNA a nucleo singolo e il sequenziamento trascrittomico spaziale. Facendo ciò, sono stati in grado di mappare le cellule presenti nelle aree colpite dall'ACM e persino identificare popolazioni cellulari specifiche associate alla malattia.
Cosa hanno scoperto i ricercatori
Utilizzando le tecniche di sequenziamento, i ricercatori hanno identificato quindici tipi distinti di cellule nel tessuto cardiaco. Hanno scoperto che c'era un notevole aumento delle popolazioni di fibroblasti (che aiutano a riparare i tessuti) e cellule infiammatorie nei cuori dei pazienti con ACM. Hanno anche notato che il tessuto cardiaco dell'ACM aveva cambiamenti significativi in cellule chiave, inclusi i miociti (cellule muscolari cardiache), le cellule endoteliali e altre.
Quando hanno esaminato le cellule infiammatorie in maggiore dettaglio, hanno trovato diversi stati di questi fibroblasti e macrofagi. In particolare, un tipo di macrofago, contrassegnato dalla proteina NLRP3, era particolarmente abbondante nei campioni di ACM. Sembra che questi macrofagi e fibroblasti pro-fibrotici fossero strettamente legati ad aree di danno al cuore.
IL-1β nell'ACM
Il ruolo diUna delle molecole infiammatorie di interesse era l'IL-1β, una citochina prodotta principalmente dai macrofagi, che gioca spesso un ruolo nella risposta immunitaria. I ricercatori hanno scoperto che bloccando l'IL-1β in un modello murino di ACM si ottenevano significativi miglioramenti nella funzione cardiaca e riduzioni della fibrosi cardiaca. Questo indicava che mirare a questa molecola potrebbe offrire nuove opzioni terapeutiche per gestire l'ACM.
Dopo il trattamento con l'IL-1β, i ricercatori hanno osservato cambiamenti nell'ambiente cellulare del tessuto cardiaco. In particolare, c'erano meno segnali infiammatori nel muscolo cardiaco, e alcuni dei geni associati alla malattia cardiaca e alla fibrosi erano downregolati.
Il quadro più ampio di infiammazione e fibrosi
La cardiomiopatia aritmogena non riguarda solo problemi elettrici nel cuore; coinvolge anche una significativa componente infiammatoria. L'infiammazione e la fibrosi sono caratteristiche ben note dell'ACM. Esaminando i tessuti post-mortem di pazienti con ACM, si possono trovare cicatrici significative e cellule immunitarie che infiltrano il muscolo cardiaco.
Considerando che molti pazienti con ACM mostrano livelli elevati di citochine infiammatorie, incluso l'IL-1β, nel loro sangue, capire come funziona questa risposta è vitale per sviluppare trattamenti efficaci. Anche se le terapie attuali offrono benefici a breve termine, mirare a specifici aspetti dell'infiammazione potrebbe aiutare a ridurre i danni al cuore e migliorare i risultati per i pazienti.
Conclusione: Una nuova direzione per il trattamento
La presenza di fibroblasti e macrofagi infiammatori nelle aree di danno dell'ACM evidenzia il potenziale per trattamenti anti-infiammatori che possano mitigare la progressione della malattia. Mirando ai percorsi infiammatori, specialmente alla segnalazione dell'IL-1β, i ricercatori credono che ci sia una grande opportunità per migliorare la vita di chi ha l’ACM. Che si tratti di un'alimentazione sana per il cuore o di meno stress (perché chi ha bisogno di ulteriore drama?), sembra che gestire l'infiammazione potrebbe essere la chiave per un cuore più sano.
Nel complesso panorama dell'ACM, dove genetica e infiammazione si intrecciano, c'è speranza per nuovi approcci terapeutici all'orizzonte. Quindi, mentre potremmo non avere tutte le risposte ancora, stiamo sicuramente facendo progressi nella comprensione di questa seria condizione. E chissà? Con un po' più di ricerca, potremmo trasformare la cardiomiopatia aritmogena da un termine spaventoso a un problema di salute gestibile.
Fonte originale
Titolo: Interleukin-1β Drives Disease Progression in Arrhythmogenic Cardiomyopathy
Estratto: Arrhythmogenic cardiomyopathy (ACM) is a genetic form of heart failure that affects 1 in 5000 people globally and is caused by mutations in cardiac desmosomal proteins including PKP2, DSP, and DSG2. Individuals with ACM suffer from ventricular arrhythmias, sudden cardiac death, and heart failure. There are few effective treatments and heart transplantation remains the best option for many affected individuals. Here we performed single nucleus RNA sequencing (snRNAseq) and spatial transcriptomics on myocardial samples from patients with ACM and control donors. We identified disease-associated spatial niches characterized by co-existence of fibrotic and inflammatory cell types and failing cardiac myocytes. The inflammatory-fibrotic niche co-localized to areas of cardiac myocyte loss and was comprised of FAP (fibroblast activation protein) and POSTN (periostin) expressing fibroblasts and macrophages expressing NLRP3 (NLR family pyrin domain containing 3) and NFB activated genes. Using homozygous Desmoglein-2 mutant (Dsg2mut/mut) mice, we identified analogous populations of Postn expressing fibroblasts and inflammatory macrophage populations that co-localized within diseased areas. Detailed single cell RNA sequencing analysis of inflammatory macrophage subsets that were increased in ACM samples revealed high levels of interleukin-1{beta} (Il1b) expression. To delineate the possible benefit of targeting IL-1{beta} in ACM, we treated Dsg2mut/mut mice with an anti-IL-1{beta} neutralizing antibody and observed attenuated fibrosis, reduced levels of inflammatory cytokines and chemokines, preserved cardiac function, and diminished conduction slowing and automaticity, key mechanisms of arrhythmogenesis. These results suggest that currently approved therapeutics that target IL-1{beta} or IL-1 signaling may improve outcomes for patients with ACM.
Autori: Vinay R. Penna, Junedh M. Amrute, Morgan Engel, Emily A. Shiel, Waleed Farra, Elisa N. Cannon, Colleen Leu-Turner, Pan Ma, Ana Villanueva, Haewon Shin, Alekhya Parvathaneni, Joanna Jager, Carlos Bueno-Beti, Angeliki Asimaki, Kory J. Lavine, Jeffrey E. Saffitz, Stephen P. Chelko
Ultimo aggiornamento: 2024-12-17 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.11.628020
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.11.628020.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
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