Electrical competence of the infarcted heart following stem cell based regenerative therapy, in a rat model.

Il trattamento basato sulla mobilizzazione/impianto di cellule staminali di diversa origine può accompagnarsi ad insorgenza di fenomeni aritmici anche letali. Le cellule progenitrici residenti cardiache (CPCs) dovrebbero rappresentare le cellule di elezione per la ricostituzione del tessuto miocardico danneggiato senza avere effetti pro-aritmici, essendo già programmate verso un fenotipo cardiaco. Questo studio è stato principalmente volto a valutare l’efficacia della mobilizzazione delle CPCs nel migliorare la competenza funzionale elettrica del cuore rigenerato, in modelli di ratto con infarto cronico o ischemia acuta. Protocollo A (infarto cronico). Sono stati usati 133 ratti Wistar maschi adulti. In 60 animali, le CPCs venivano mobilizzate, un mese dopo l’induzione dell’infarto, mediante iniezione intramiocardica di due fattori di crescita (growth factors: GFs, gruppo MI+GF): fattore di crescita epatico (HGF) e Fattore di crescita insulino-simile 1( IGF-1). In 55 ratti infartuati e in 18 animali sottoposti ad intervento simulato veniva iniettato solo veicolo (V: gruppi MI+V e SO+V). In sottogruppi di ogni campione sperimentale, prima e a distanza di 15 giorni dall’iniezione di GF/V, si valutava l’efficienza funzionale elettrica e meccanica del cuore mediante: (i) registrazione telemetrica dell’ECG nell’animale conscio e libero da costrizioni, (ii) registrazioni di elettrogrammi multipli simultanei dalla superficie epicardica per determinare le proprietà elettrofisiologiche tissutali, in termini di eccitabilità, conduzione e refrattarietà e (iii) misure ecocardiografiche. Inoltre, prima del sacrificio si effettuavano misure emodinamiche invasive. I cuori venivano quindi sottoposti ad indagini morfometriche, immunoistochimiche e di biologia molecolare. Rispetto agli animali non trattati (MI+V), il gruppo MI+GF mostrava una significativa riduzione dell’aritmogenesi ventricolare associata ad un prolungamento del periodo refrattario effettivo (ERP) senza modificazioni della dispersione della refrattarietà e della durata del processo di ripolarizzazione come indicato dalle misure di QTc e dai livelli di RNAm per le subunità α Kv4.2 e Kv4.3 del canale potassio (Ito). Il trattamento riduceva l’ipertrofia reattiva dei cardiomiociti, l’entità della fibrosi interstiziale ed il rimodellamento sfavorevole del ventricolo. Le citochine infine promuovevano la formazione di nuovi cardiomiociti connessi elettricamente e meccanicamente e di nuovi vasi, come indicato dalla densità di cellule BrdU positive e dalla distribuzione della Connessina43 e N-caderina, e abolivano la relazione tra dimensione dell’infarto e deterioramento della funzione meccanica del cuore. In conclusione, la somministrazione intramiocardica di GFs si è dimostrata efficace nel migliorare la competenza elettromeccanica del cuore, nell’infarto cronico. La ridotta aritmogenesi è attribuibile al prolungamento del periodo refrattario conseguente al miglior accoppiamento elettrico intercellulare ed alla attenuazione del rimodellamento ventricolare sfavorevole. Protocollo B (ischemia acuta). Sono stati studiati 23 ratti Wistar maschi di 4 mesi di età. In 17 animali si eseguiva una legatura della coronaria sinistra per l’induzione dell’infarto miocardico, nei rimanenti 6 animali si procedeva ad intervento simulato (SO). A distanza di 4 ore dalla legatura, si procedeva alla iniezione intramiocardica di 2 microg di proteina nucleare “High-mobility group box 1” (HMGB1; n=7, gruppo MI+HMGB1). Nei rimanenti 10 animali con ischemia acuta e nei 6 ratti SO si eseguiva un’iniezione intramiocardica di 2 microg della forma inattivata della proteina. La vulnerabilità alle aritmie è stata valutata, come nel protocollo A, mediante registrazioni telemetriche dell’ECG in condizioni basali e durante esposizione a condizioni di stress, nell’animale conscio. Per confronto con gli animali SO, i ratti non trattati mostravano un significativo incremento del numero di eventi aritmici ventricolari sia spontanei sia indotti dall’esposizione allo stress. L’iniezione intramiocardica di HMGB1 aboliva completamente l’aumento dell’aritmogenesi ventricolare suggerendo un effetto protettivo del trattamento. Benché ulteriori studi siano necessari per analizzare i meccanismi alla base dell’azione antiaritmica del trattamento, è ipotizzabile che un ruolo importante venga svolto non solo dai processi rigenerativi indotti da HMGB1 con conseguente riduzione del rimodellamento ventricolare sfavorevole, ma anche dalla corretta integrazione elettromeccanica del tessuto neoformato con il tessuto risparmiato dall’infarto.