Ruolo della proteina adenilato ciclasi solubile nel danno indotto da riperfusione in cellule cardiache

L’alterazione delle funzioni mitocondriali indotta da stress e invecchiamento comporta la perdita dell’omeostasi cellulare e della salute dell’organismo. La funzione mitocondriale è altamente dipendente dall’espressione e attività delle proteine appartenenti al sistema della fosforilazione ossidativa (OXPHOS). I meccanismi che controllano l’attività di tale sistema sono per lo più sconosciuti. Studi recenti mettono in evidenza un ruolo chiave del signaling mitocondriale di cAMP/PKA nel controllo dell’attività di OXPHOS grazie alla fosforilazione di diverse subunità del complesso I e IV. È stato dimostrato che i mitocondri posseggono una fonte propria di cAMP, ovvero l’enzima adenilato ciclasi solubile (sAC). Lo ione Ca2+ e bicarbonato promuovono l’attivazione di sAC. Di conseguenza, in tessuti od organi ad alta richiesta di energia come il cuore, l’attivazione della sAC mitocondriale potrebbe essere particolarmente importante per promuovere la produzione di ATP in quelle condizioni patologiche in cui il normale rifornimento di energia è perturbato, come avviene durante ischemia/riperfusione (I/R). In questo progetto di tesi è stato studiato il ruolo di sAC nel danno indotto da riperfusione in cellule cardiache. A questo scopo, gli strumenti di soppressione farmacologica di sAC con l’inibitore specifico KH7, stimolazione di sAC con bicarbonato, e overespressione di sAC sono stati applicati in cardiomiociti di ratto adulto e cardiomioblasti di ratto embrionali (H9C2) sottoposti a esperimenti di simulata I/R. In entrambi i tipi cellulari, sono stati analizzati l’aumento della concentrazione di Ca2+, l’ipercontrazione e la morte cellulare indotti da riperfusione. I risultati di questa tesi dimostrano che l’inibizione dell’attività di sAC in entrambi i tipi cellulari incrementa il danno indotto da riperfusione. Al contrario, il supporto dell’attività di sAC con bicarbonato, durante ischemia e riperfusione o durante la sola riperfusione, preserva significativamente la vitalità dei cardiomiociti. Inoltre, promuovendo l’attività di sAC nei mitocondri, tramite overespressione in cellule H9C2, viene considerevolmente ridotto il danno da riperfusione. In conclusione, l’attività basale di sAC è importante durante la riperfusione per sostenere la ripresa dei cardiomiociti dall’insulto ischemico. La stimolazione di sAC durante la riperfusione preserva ulteriormente la vitalità cellulare. I risultati di questa tesi aprono prospettive per lo sviluppo di nuove strategie nella protezione del miocardio dalla morte cellulare derivata dall’insulto post-ischemico.