- I disturbi in un tipo di cellula cardiaca appena scoperto possono essere alla base di alcune anomalie cardiache congenite e di una gamma più ampia di condizioni del sistema nervoso autonomo.
- Le cellule, chiamate nexus glia cardiaco, hanno dimostrato di svolgere un ruolo importante sia nella frequenza cardiaca che nel ritmo cardiaco.
- In precedenza, gli scienziati ritenevano che il nexus glia si verificasse solo nel sistema nervoso centrale.
Le cellule gliali sono presenti in tutto il sistema nervoso e sono fondamentali per il normale sviluppo e funzionamento.
Gli esperti classificano queste cellule in base alla loro funzione primaria nel sistema nervoso. I sottotipi includono glia avvolgente, microglia e astroglia.
Il sistema nervoso comprende il sistema nervoso centrale (SNC), il sistema nervoso periferico (SNP) e il sistema nervoso autonomo (SNA). Gli ultimi due lavorano insieme per controllare i sistemi e le funzioni degli organi non cerebrali, inclusi il movimento muscolare, la digestione, le risposte “combatti o fuggi”, la respirazione, la circolazione e la frequenza cardiaca.
Ora, i ricercatori hanno scoperto un nuovo tipo di cellula gliale nel cuore che è cruciale sia per lo sviluppo che per la funzione e potrebbe spiegare alcune anomalie congenite e altre malattie cardiache.
Il ricercatore Cody Smith, Ph.D., professore associato presso il Dipartimento di Scienze Biologiche dell’Università di Notre Dame, IN, e colleghi hanno riportato i loro risultati in PLOS Biologia. Delineano anche la sua funzione e posizione.
Utilizzando il tessuto di zebrafish, topi e umani, il dottor Smith ha individuato una regione del cuore chiamata tratto di deflusso (OT) che ospitava cellule nella sua ricerca di cellule simili all’astroglia.
La nuova scoperta di questi nexus glia cardiaci è stata coerente tra le specie. È interessante notare che questa regione dell’OT influisce sulla salute del cuore.
Dal punto di vista dello sviluppo, le cellule neuronali del SNC tipicamente precedono quelle del SNP e dell’ANS, quindi il Dr. Smith e il suo team hanno cercato l’origine di queste popolazioni di cellule astrogliali prima che si facciano strada nel cuore. Usando il modello del pesce zebra, ha confermato che la fonte di queste cellule gliali era la cresta neurale situata nel rombencefalo.
Entro 24 ore dalla fecondazione degli embrioni di zebrafish, le cellule gliali hanno iniziato a migrare nel cuore. Dal giorno 4, avevano popolato l’OT. Lì, una parte delle cellule si è poi differenziata in nexus glia cardiaco mentre un’altra porzione si è differenziata in cardiomiociti e cellule muscolari lisce.
Il team del Dr. Smith in seguito ha confermato la presenza di queste astroglia sia nel topo che nel tessuto cardiaco umano. Contrariamente alla ricerca precedente, è stata l’astroglia a precedere lo sviluppo neuronale – questo era difficile da spiegare dato che la ramificazione assonale dei neuroni si verifica solo in assenza di glia.
Astroglia e funzione cardiaca
Per testare la loro ipotesi che queste glia del nesso cardiaco regolino le funzioni autonomiche legate al cuore, il dottor Smith e il suo team hanno rimosso o ablato le cellule tra le specie. In media, i campioni ablati avevano un aumento della frequenza cardiaca di oltre 20 battiti al minuto. Questo aumento ritmico della frequenza cardiaca è noto come tachicardia ventricolare.
Poiché la tachicardia ventricolare si verifica a causa di uno squilibrio dell’attività ionica nell’OT, gli scienziati volevano sapere se l’assenza del nesso cardiaco glia in questa regione fosse la causa primaria.
Per fare ciò, hanno ablato il nesso cardiaco glia in altre regioni, in particolare l’atrio, la camera superiore del cuore. Non c’era alcun effetto sulla frequenza cardiaca, confermando l’importanza del nesso cardiaco glia nella regione OT.
Inoltre, hanno scoperto effetti a valle significativi di questa interruzione del nesso cardiaco glia sui rami simpatico e parasimpatico del SNA. La manipolazione chimica del nesso cardiaco glia ha causato un notevole aumento della durata della fibrillazione ventricolare – un battito cardiaco irregolare – indicando un ruolo reattivo del sistema nervoso simpatico nella disritmia.
Il Dr. Smith ha notato che il 30% delle anomalie cardiache congenite ha legami diretti con la disfunzione OT. Tuttavia, non è chiaro se ciò sia dovuto specificamente a un’aberrazione del nesso cardiaco glia nel processo di sviluppo.
Capire i neuroni nel sistema cardiovascolare
Nonostante questi nuovi dati sperimentali sulla manipolazione astrogliale e sulla funzione cardiaca, non è ancora noto come, o se, ciò si traduca in malattie cardiache negli esseri umani.
Mentre le anomalie cardiache congenite sono facilmente rilevabili in utero durante la gravidanza, i problemi cardiovascolari in età avanzata sono multifattoriali e comportano una complessa interazione di genetica e stile di vita.
Alla domanda se questa scoperta dell’astroglia nel cuore possa essere alla base di un potenziale legame tra stress estremo o stati emotivi e problemi cardiaci, il dott. Smith ha osservato che questa nuova ricerca non era ancora traslazionale. Disse Notizie mediche oggi:
“Penso che sia troppo presto per conoscere il ruolo fisiologico di queste cellule. Siamo davvero alle prime fasi di comprensione del loro ruolo. […] Per quanto riguarda le osservazioni cliniche che hai menzionato, la mia speranza è che quando inizieremo a studiarle maggiormente in sistemi modello come il pesce zebra, sapremo quale serie più ristretta di domande il campo può indagare per gli umani”.
Tuttavia, questa scoperta cellulare è stata piuttosto inaspettata e potrebbe essere un presagio di future scoperte nel campo della neurobiologia cardiaca.
“Abbiamo iniziato questo progetto perché eravamo affascinati dall’ignoto della neurobiologia, ma forse ci siamo imbattuti in una cellula importante per avere un cuore sano. Tuttavia, l’investimento nella scienza di base è stata la scintilla”, ha spiegato il dott. Smith.
“Come con altre cellule gliali nel sistema nervoso, sembra che siamo solo sulla punta dell’iceberg con il ruolo della glia nella funzione del sistema nervoso. È un momento emozionante per essere in campo”.
