Gli scienziati ripristinano la normale funzionalità delle cellule del muscolo cardiaco nei ratti diabetici.
Lavorare con le cellule del muscolo cardiaco di ratti diabetici: gli scienziati della Johns Hopkins hanno individuato quello che dicono essere l’epicentro di una furberia provocata dal troppo zucchero nel sangue utilizzando un enzima dello zucchero per ripristinare la normale funzione delle cellule di glucosio danneggiate nei muscoli del cuore animale.
Oltre alla tanto necessaria comprensione del processo che danneggia il cuore correlato al diabete, lo studio, descritto il 24 giugno sulla rivista Diabetes , offre un indizio per una strategia di trattamento possibile nei riguardi della cardiomiopatia diabetica, una condizione caratterizzata dal progressivo indebolimento del muscolo cardiaco e diagnosticata nel 60 per cento dei 380 milioni di persone con diabete in tutto il mondo.
“La tossicità del glucosio nel cuore è una delle complicanze più gravi del diabete e i cui meccanismi sono poco conosciuti”, spiega il ricercatore Genaro Ramirez-Correa, MD, Ph.D., docente di cardiologia pediatrica presso il Children Center of Johns Hopkins e membro della Johns Hopkins Proteomica Innovative Center sullo scompenso cardiaco. “La nostra ricerca delinea la catena molecolare di eventi all’interno delle cellule che è responsabile del danno muscolare cardiaco visto nel diabete.”
Gli scienziati sanno da tempo che il cuore di un soggetto colpito da diabete conduce i segnali elettrici in modo anomalo e contratto, aberrante, in entrambi i contesti che si ritiene derivano dall’incapacità delle cellule di rispondere correttamente al calcio, l’accensione a capo della funzione cardiaca e di altri contrazioni muscolari. Ma come e perche le cellule del cuore nel diabete non riescono a rispondere alla contrazione alimentata dal calcio è un puzzle.
Ramirez-Correa dice che i risultati della sua squadra di ricerca rivelano la presenza di una molecola di zucchero e un enzima incaricato di regolare i livelli della molecola all’interno delle cellule appaiono alla radice della insensibilità del calcio e della scarsa contrazione. La molecola di zucchero, chiamato O-GlcNAc, e uno dei suoi enzimi “guida”, OGT, vengono mescolati intorno alla cellula, finendo in una posizione errata. Da lì, i ricercatori hanno osservato, stanno a interferire con il lavoro delle proteine preposte al controllo della contrazione muscolare.
Le cellule dell’organo sono inondate dal glucosio in eccesso, ecco la premessa per aver la comprensione del processo e questo accade con il diabete.
Successivamente i ricercatori utilizzando un microscopio laser molto sofisticato e in grado di ottenere immagini dettagliate dall’interno delle cellule, ci si è concentrati sulle superfici all’interno della profilazione cellulare del del cuore che controllano le unità muscolari il muscolo unità nella loro contrazione, note sarcomeri. Gli scienziati hanno notato che nei diabetici le cellule muscolari cardiache , O-GlcNAc e uno dei suoi enzimi il chaperone, OGT, si allontanano dal confine del sarcomero e si dirigono verso il centro dove varie proteine normalmente si collegano tra loro e formano catene che tirano a sé le estremità del sarcomero, l’essenza della contrazione muscolare. Normalmente, il flusso di calcio nelle cellule del cuore è una chiamata all’azione delle proteine muscolari per formare un asse incrociato e avviare la contrazione. Ma quando O-GlcNAc e OGT si inseriscono al centro, come puntoni si impedisce alle proteine contrattili di incrociarsi correttamente tra loro in risposta al calcio. Questo, dicono i ricercatori, alimenta l’insensibilità del calcio visto nei cuori diabetici e provoca anormale contrazione muscolare.
“Quando la molecola di zucchero e l’enzima si spostano verso il centro di controllo della contrazione muscolare, è come mettere una goccia di melassa all’interno di un orologio svizzero “, dice Ramirez-Correa. “Si finisce per sconvolgere un meccanismo perfettamente sincronizzato”.
In ulteriori esperimenti, i ricercatori hanno utilizzato un enzima, OGA, il cui unico compito è quello di abbattere O-GlcNAc. Sfruttando l’appetito enzimatico per O-GlcNAc, hanno introdotto una forma batterica di questo svuotata dello zucchero nelle cellule muscolari dei cuori diabetici. La capacità delle cellule di rispondere al calcio si è stato e così è stata riportata la loro contrazione normale, è stato osservato dai ricercatori hanno. Rassicurante, afferma Ramirez-Correa, quando gli scienziati espongono le cellule dei muscoli cardiaci sani allo stesso enzima, nulla è cambiato.
“La rimozione di questa molecola dalla posizione sbagliata all’interno della cellula cardiaca è simile a interrompere una catena della bici”, dice il ricercatore senior Anne Murphy, MD, un cardiologo presso il Johns Hopkins Children Center e professore di pediatria presso la School Johns Hopkins University of Medicine.
Gli investigatori dicono che se le loro osservazioni sono confermate in animali più grandi e poi negli esseri umani, i risultati potrebbero portare allo sviluppo di farmaci che inibiscono il rimescolamento tossico di molecole di zucchero ed enzimi all’interno delle cellule del cuore . I risultati potrebbero anche costituire la base per un biomarker clinico che annuncia l’inizio della cardiomiopatia diabetica prima che si verifichi un danno irreversibile.
“Quando le molecole di zucchero attaccano le proteine contrattili del cuore, gli amminoacidi che rilasciano potrebbero servire impronte come rivelatori che segnalano la tossicità del glucosio in una sola goccia di sangue di un paziente con diabete.”