Role of senescence in cardiac hypertrophy; finanziato dall’Unione europea – Next Generation EU

La senescenza cellulare è un segno distintivo dell'invecchiamento e si manifesta come un arresto stabile del ciclo cellulare in associazione con tipici cambiamenti morfologici e funzionali. L’ipertrofia cardiaca ventricolare sinistra (LVH) è una risposta fisiologica allo stress biomeccanico con conseguente aumento della massa ventricolare sinistra e ridotta compliance cardiaca. L'LVH può essere secondario a ipertensione grave o stenosi aortica (AoS) o essere una manifestazione primaria di malattie genetiche, come la cardiomiopatia ipertrofica (HCM). Utilizzando campioni cardiaci chirurgici di pazienti con LVH con AoS e HCM, abbiamo precedentemente valutato le principali anomalie funzionali dei cardiomiociti associate all'aritmogenesi e alla disfunzione diastolica. Resta da stabilire se la senescenza accelerata abbia un ruolo nella patogenesi dell’LVH. Per studiare il legame fisiopatologico tra senescenza e LVH, proponiamo qui di sfruttare un gran numero di modelli e tecniche diversi, attualmente disponibili nei laboratori del Dr. Coppini e del Dr. Ghigo a Firenze e Torino. Studieremo innanzitutto l'espressione dei marcatori di senescenza in 50 campioni cardiaci di pazienti con LVH conservati nella nostra biobanca, per valutare la relazione tra prognosi clinica e grado di senescenza cellulare. Inoltre, in più di 30 campioni cardiaci appena raccolti, confronteremo il grado di senescenza con la gravità delle anomalie funzionali nei cardiomiociti e nei fibroblasti di ciascun campione. Per eseguire una valutazione funzionale dettagliata, eseguiremo patch-clamp, fluorescenza ionica e misurazioni meccaniche in singoli cardiomiociti, trabecole o fette di campioni umani di LVH, nonché test mirati in fibroblasti isolati dallo stesso tessuto. Inoltre, utilizzeremo linee di cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) ottenute da pazienti con HCM genetica, differenziate in CM (iPSC-CM) o utilizzate per generare tessuti cardiaci ingegnerizzati (iPSC-EHT). Verranno eseguiti studi funzionali su iPSC-CM e -EHT, parallelamente a valutazioni biochimiche dei marcatori di senescenza. Per comprendere meglio il ruolo della senescenza nella progressione dell'LVH, indurremo un'accelerazione della senescenza inibendo PI3KC2A, utilizzando un inibitore di piccole molecole (PITCOIN1) o vettori virali (recentemente sviluppati nel laboratorio del Dr. Ghigo) in fette coltivate di HCM umano o iPSC -CM. Nei laboratori di Torino verranno sviluppati e caratterizzati modelli di zebrafish di LVH portatori di mutazioni legate all'HCM, confrontandoli con modelli costitutivi di senescenza accelerata (PI3KC2a-KO). Infine, valuteremo se i senolitici (cioè farmaci che accelerano l'eliminazione delle cellule di senescenza, come desatinib e navitoclax) riducono la gravità e la progressione dell'LVH in fettine di colture umane, iPSC-CM e linee di zebrafish HCM. L’LVH è un forte predittore di insufficienza cardiaca, aritmie e morte cardiovascolare ed è altamente diffuso nella popolazione anziana. Grazie al suo elevato potenziale traslazionale, il nostro progetto potrebbe migliorare la comprensione dell’LVH e aprire la strada a nuove terapie mirate alla senescenza.