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Il meccanismo recentemente identificato regolamenta il distensibility del cuore

Battimenti di cuore sani 50 - 100 volte un il minuto e pompe 8.000 litri di sangue intorno al nostro organismo ogni giorno. Un presupposto per questa funzione è l'elasticità delle pareti cardiache, che dilatano come i flussi sanguigni dentro (diastole) e contratto ancora come i flussi sanguigni fuori (sistole).

Milioni di intercapedini minuscole nelle fibre di muscolo del cuore, i sarcomeri, sono responsabili di questo movimento. Queste unità contrattili contengono la più grande proteina trovata nel corpo umano chiamato titin. Ha la funzione di una sorgente meccanica, che sviluppa una forza di ripristino durante l'estensione dei sarcomeri - appena come un elastico.

Lavorando con i ricercatori dalle università di Bochum, di Würzburg, di Colonia, di Regensburg, di Göttingen e di Düsseldorf, un gruppo dei ricercatori all'università di Münster si è diretto da prof. Wolfgang Linke, Direttore dell'istituto della fisiologia II, ora ha scoperto che ossidativo solleciti, congiuntamente all'allungamento delle pareti del cuore, grilletti un cambiamento nella rigidezza cardiaca. Il titin elastico nei sarcomeri è ossidato più forte e, di conseguenza, è modulato nella sua estensibilità. I ricercatori chiamano questo meccanismo recentemente scoperto UnDOx (“ossidazione spiegata del dominio„). Lo studio è stato pubblicato nel giornale “PNAS„.

Sfondo e metodo

Nell'organismo umano, il titin forma la spina dorsale dei sarcomeri, le più piccole unità funzionali dei muscoli scheletrici ed il cuore. Titin fornisce sia la stabilità che l'elasticità alle celle di muscolo, debito la sua struttura unica. Per la prima volta, il gruppo di ricerca ora ha indicato nel tessuto del cuore dei mouse che lo sforzo ossidativo insieme all'estensione del cuore modula la funzione della sorgente del titin. Lo sforzo ossidativo accade quando troppe specie reattive dell'ossigeno sono presenti nella cella di un organismo. Queste specie dell'ossigeno, che includono i cosiddetti radicali liberi, possono causare il danno delle cellule. In piccola quantità, tuttavia, regolamentano le funzioni fisiologiche importanti.

I ricercatori hanno utilizzato uno spettrometro di massa per determinare lo stato dell'ossidazione delle proteine nel cuore, compreso il titin. Ulteriormente, hanno isolato le celle di muscolo del cuore dal tessuto surgelato di un cuore umano e le hanno fissate ad un sensore di forza e ad un micromotor, per allungare gli esemplari. Ciò ha permesso loro di misurare le forze generate sopra l'allungamento e di osservare il loro aumento o diminuzione durante i moduli differenti dello sforzo ossidativo.

Inoltre, il gruppo ha prodotto le molecole recombinanti di titin ed egualmente le ha subite una mutazione in una provetta, tali che l'ossidazione potrebbe più non accadere. “Poi abbiamo utilizzato un cosiddetto microscopio atomico della forza direttamente per misurare gli effetti dell'allungamento e l'ossidazione sulla sorgente di titin,„ Wolfgang Linke spiega. “Facendo uso di questa unità, potevamo allungare le diverse molecole di titin come un elastico e registrare la forza sopra l'estensione come pure i cambiamenti in vigore in presenza di un ossidante.„

I ricercatori hanno dimostrato nei loro esperimenti che il meccanismo di UnDOx si presenta nei cuori nell'ambito dello sforzo ossidativo. Ciò è il caso, per esempio, dopo un attacco di cuore acuto o nella malattia di cuore cronica connessa con materiale da otturazione cardiaco alterato.

Il meccanismo regolamenta il distensibility del cuore. L'estesa rigidezza della parete non è buona per il cuore, perché meno flussi sanguigni dentro. Nel caso di infarto diastolico, che è trovato spesso in anziani, l'irrigidimento del cuore è un problema principale. Speriamo che tali cuori possano essere resi più distensible con il regolamento farmacologico dell'ossidazione di titin, cioè usando il farmaco.„

Prof. Wolfgang Linke, Direttore dell'istituto di fisiologia II

Source:
Journal reference:

Loescher, C.M., et al. (2020) Regulation of titin-based cardiac stiffness by unfolded domain oxidation (UnDOx). PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2004900117.