Modello CPK della molecola di ossitocina. Credito:CC0
Il neuroormone ossitocina è noto per promuovere legami sociali e generare sentimenti piacevoli, ad esempio dall'arte, dall'esercizio o dal sesso. Ma l'ormone ha molte 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, i ricercatori della Michigan State University mostrano che nel pesce zebra e nelle colture cellulari umane, l'ossitocina ha un'altra funzione insospettata:stimola le cellule staminali derivate dallo strato esterno del cuore (epicardio) a migrare nel suo strato intermedio (miocardio) e lì si sviluppano in cardiomiociti , cellule muscolari che generano contrazioni cardiache. Questa scoperta potrebbe un giorno essere utilizzata per promuovere la rigenerazione del cuore umano dopo un infarto. I risultati sono pubblicati in Frontiers 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
I cardiomiociti in genere muoiono in gran numero dopo un infarto. Poiché sono cellule altamente specializzate, non possono reintegrarsi. Ma studi precedenti hanno dimostrato che un sottoinsieme di cellule nell'epicardio può subire una riprogrammazione per diventare cellule staminali, chiamate 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 ripararono le cattedrali in Europa nel Medioevo", ha spiegato Aguirre.
Sfortunatamente per noi, la produzione di EpiPC è inefficiente per la rigenerazione del cuore negli esseri umani in condizioni naturali.
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, così 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 raggiungere 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 perse.
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 evolutivamente conservata 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 lunga immaginazione. Anche se la rigenerazione del cuore è solo parziale, i benefici per i pazienti potrebbero essere enormi."
"Successivamente, dobbiamo esaminare l'ossitocina negli esseri umani dopo un danno cardiaco. L'ossitocina stessa è di breve durata nella circolazione, quindi i suoi effetti negli esseri umani potrebbero essere ostacolati da ciò. Farmaci specificamente progettati con un'emivita più lunga o una maggiore potenza potrebbero essere utile in questo contesto. Nel complesso, per andare avanti sono necessari studi preclinici sugli animali e studi clinici sull'uomo", ha concluso Aguirre. + Esplora ulteriormente
