Un nuovo studio scopre molecole infiammatorie che controllano la perdita capillare

Tampa, FL (29 gennaio 2020) – Molte malattie derivano da anomalie nei nostri capillari, piccole reti di vasi sanguigni squisitamente ramificate che svolgono un ruolo critico nella salute dei tessuti. I ricercatori hanno imparato molto sulla comunicazione molecolare alla base della formazione e della crescita capillare, ma molto meno si comprende su ciò che provoca il collasso e la scomparsa di questi regolatori critici della normale funzione tissutale.

“La regressione (perdita) capillare è una caratteristica poco apprezzata, ma profonda, di molte malattie, in particolare quelle che colpiscono gli organi che richiedono molto ossigeno per funzionare correttamente”, ha affermato George Davis, MD PhD , professore di farmacologia molecolare e fisiologia all’Università del Sud Florida Health (USF Health) Morsani College of Medicine , Tampa, Florida.

“Se sappiamo come i vasi sanguigni vengono alterati o iniziano a rompersi, dovremmo essere in grado di ripararlo farmacologicamente”, ha affermato il dott. Davis, membro dell’USF Health Heart Institute .

Un team guidato dal Dr. Davis ha avanzato la comprensione di come regrediscono i capillari in uno studio pubblicato il 19 dicembre sulla rivista American Heart Association Arteriosclerosis, Thrombosis e Vascular Biology . I ricercatori della USF Health hanno lavorato con il laboratorio di Courtney Griffin, PhD, presso la Oklahoma Medical Research Foundation.

 

Videoclip di crescita capillare oltre 24 ore (controllo). 

I ricercatori hanno scoperto che tre principali mediatori proinfiammatori – interlukin-1 beta (IL-1?), fattore di necrosi tumorale alfa (TNF?) e trombina – individualmente e soprattutto quando combinati, guidano direttamente la regressione (perdita) capillare nota in malattie come l’ipertensione, diabete, malattie cardiovascolari, malattie neurodegenerative e cancro maligno. Hanno anche identificato combinazioni di farmaci – anticorpi neutralizzanti per bloccare specificamente IL-1? e TNF?, o combinazioni di inibitori farmacologici – che interferivano significativamente con la regressione capillare.

I capillari, i vasi sanguigni più piccoli e più abbondanti del nostro corpo, collegano le arterie con le vene e scambiano ossigeno, sostanze nutritive e rifiuti tra il flusso sanguigno e i tessuti in tutto il corpo. Il laboratorio Davis sviluppa “reti di vasi sanguigni tridimensionali in un piatto” in condizioni definite e prive di siero per approfondire la complessità di come i capillari prendono forma per sostenere i tessuti sani. Ultimamente, il suo team ha iniziato ad applicare ciò che hanno imparato usando questo innovativo modello in vitro per attaccare e possibilmente proteggere dalle malattie.

Per questo studio i ricercatori hanno coltivato due tipi di cellule umane: cellule endoteliali, che rivestono la superficie interna dei capillari e periciti, che sono reclutate per fortificare la superficie esterna dei tubi rivestiti endoteliali. La comunicazione incrociata tra queste cellule controlla il modo in cui le reti dei vasi sanguigni emergono, si ramificano e si stabilizzano. I macrofagi, un tipo di cellula immunitaria, sono stati attivati ??nei terreni di coltura cellulare per simulare un ambiente di danno tissutale altamente favorevole alla regressione capillare.

Tra i principali risultati dello studio:

• Le molecole derivate dai macrofagi IL-1? e TNF?, combinate con la trombina, causano la regressione selettiva delle reti di tubi capillari rivestiti di endoteliale; tuttavia, i periciti continuano a proliferare attorno ai capillari degeneranti. Perché i periciti siano risparmiati rimane una domanda interessante a cui rispondere, ma il dottor Davis suggerisce che queste cellule più resistenti possono essere lasciate indietro per aiutare a riparare i tessuti danneggiati dall’infiammazione.

• IL-1? e TNF?, combinati con trombina, inducono un set unico di segnali molecolari che contribuiscono alla perdita dei vasi sanguigni. Questa “firma di segnalazione della regressione capillare” è opposta ai percorsi fisiologici precedentemente identificati dal Dr. Davis e altri come caratterizzanti la formazione e la crescita dei capillari.

• Alcune combinazioni di farmaci (due sono state identificate dai ricercatori) possono bloccare la perdita capillare promossa da IL-1?, TNF? e trombina.

I ricercatori della USF Health hanno scoperto diverse altre molecole proinfiammatorie che promuovevano la perdita capillare, ma nessuna si è dimostrata così potente come IL-1?, TNF? e trombina, specialmente quando tutte e tre sono state combinate.

Gli anticorpi per contrastare gli effetti di IL-1? e TNF? sono già usati per trattare pazienti con alcune malattie infiammatorie, tra cui l’aterosclerosi, l’artrite reumatoide e la malattia di Crohn. E i medici prescrivono inibitori diretti della trombina per alcuni pazienti con fibrillazione atriale, trombosi venosa profonda ed embolia polmonare.

“Questi farmaci sono disponibili e funzionano. I nostri dati suggeriscono che, se combinati, potrebbero effettivamente prevenire la rottura dei vasi (prima nel processo della malattia) e migliorare i risultati”, ha affermato il dott. Davis.

Il team USF Health ha in programma di studiare come una risposta capillare anormale possa influenzare la perdita di cellule e tessuti specifici degli stati patologici come sepsi, cardiopatia ischemica e ictus. Il loro modello di reti di vasi sanguigni 3D può anche essere facilmente utilizzato per lo screening di più potenziali candidati farmacololgici, ha affermato il Dr. Davis. “Abbiamo identificato alcuni farmaci promettenti (esistenti) per salvare la regressione capillare – ma potrebbero esserci più opportunità terapeutiche”.

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Lo studio è stato supportato da sovvenzioni del National Institutes of Health, National Institutes of Health, National Heart, Lung and Blood Institute e dell’Oklahoma Center for the Advancement of Science & Technology.