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Contrazione cardiaca, rivelato il meccanismo molecolare che ne assicura l’efficienza

Su PNAS i risultati di una ricerca internazionale coordinata da Unifi

Un team internazionale di studiosi coordinato da scienziati dell’Unità di Ricerca PhysioLab dell’Ateneo fiorentino ha rivelato il meccanismo molecolare dell’efficienza della contrazione cardiaca mettendo in luce un nuovo aspetto della legge di Frank-Starling (riguardante il meccanismo attraverso il quale la pompa cardiaca mantiene l’equilibrio tra circolo sistemico e polmonare): il costo energetico della contrazione è regolato dalla forza sviluppata, che dipende dalla pressione presente nelle arterie.

Lo studio, a cui collaborano la VU University Medical Center di Amsterdam e l’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF, Grenoble, Francia), è stato pubblicato dalla rivista scientifica PNAS - Proceedings of the National Academy of Sciences, USA ("Myosin filament activation in the heart is tuned to the mechanical task" doi:10.1073/pnas.1619484114).

La ricerca ha usato la tecnica di diffrazione di raggi X con luce di sincrotrone per misurare con precisione del nanometro il movimento delle proteine che costituiscono i motori molecolari responsabili della generazione di forza durante il ciclo cardiaco. Le misure sono state possibili grazie alla combinazione delle tecniche di meccanica di singola cellula sviluppate nel laboratorio di Firenze con la diffrazione di raggi X del sincrotrone europeo ESRF.

 “La contrazione del muscolo cardiaco, come quella del muscolo scheletrico -spiega Gabriella Piazzesi dell’Unità di Ricerca PhysioLab dell’Università di Firenze- è dovuta allo scorrimento tra i filamenti spessi, che contengono i motori molecolari costituiti dalla proteina miosina, ed i filamenti sottili, che contengono la proteina actina e funzionano da binario per i motori miosinici. Nel nostro studio abbiamo mostrato che il numero di motori miosinici che abbandona lo stato di riposo (in cui il consumo di energia è inibito) per interagire con il filamento sottile dipende direttamente dalla forza necessaria per pompare il sangue nell’aorta e nelle arterie polmonari, grazie alla proprietà di meccano-sensore del filamento spesso. I risultati rivelano un aspetto peculiare della legge di Frank-Starling, per cui il costo energetico della contrazione è sintonizzato con la richiesta meccanica”.

“Scopo ultimo della ricerca è quello di descrivere in dettaglio come il cuore lavora a livello molecolare -conclude Vincenzo Lombardi dell’Unità di Ricerca PhysioLab dell’Università di Firenze- e mettere a punto una nuova metodologia per comprendere l’evoluzione delle cardiomiopatie e per saggiare gli effetti di piccole molecole organiche al fine di sviluppare nuovi interventi terapeutici”.

La ricerca è attualmente svolta, oltre che con il supporto del Sincrotrone Europeo, con il contributo della Fondazione Ente Cassa di Risparmio di Firenze. 

10 Marzo 2017