Tubi microscopici all’interno delle cellule cardiache battenti funzionano come ammortizzatori

Utilizzando la microscopia all'avanguardia, gli scienziati hanno scrutato l'interno delle cellule cardiache mentre battono, rivelando strutture a forma di tubo che si deformano e poi ritornano in forma, proprio come gli ammortizzatori. I dettagli ora appaiono su Science. All'interno di ogni cellula del muscolo cardiaco ci sono minuscole strutture chiamate microtubuli. Utilizzando microscopi ad alta risoluzione e ad alta velocità, i ricercatori della Perelman School of Medicine in Pennsylvania hanno osservato come questi filamenti dinamici – a lungo ritenuti piuttosto rigidi – si piegassero sotto la forza di ogni contrazione cellulare prima di ritornare alla loro lunghezza e forma originali. I video offrono nuove informazioni sui meccanismi dei cuori che battono sani e su come l’irrigidimento anormale delle cellule cardiache potrebbe contribuire alle malattie cardiache.

La contrazione completa del muscolo cardiaco avviene in appena un decimo di secondo. Questo video lo mostra in tempo reale. (Immagine: Laboratorio di Ben Prosser, PhD, Perelman School of Medicine, Università della Pennsylvania)

I microtubuli forniscono supporto strutturale e consentono il movimento delle cellule mentre trasportano il loro carico intracellulare. Gli scienziati hanno faticato a osservare tutte le parti in movimento all’interno delle cellule cardiache viventi, lasciando il loro ruolo e la loro funzione precisi un po’ un mistero. Inoltre non aiuta il fatto che avvenga una contrazione completa del muscolo cardiaco in appena un decimo di secondo.

In alto: microtubuli in una cellula del muscolo cardiaco a riposo. In basso: microtubuli contratti in una cellula del muscolo cardiaco che batte. (Immagine: Laboratorio di Ben Prosser, Ph.D., Perelman School of Medicine, Università della Pennsylvania)

Il coautore Benjamin Prosser e i suoi colleghi sono riusciti a catturare il funzionamento interno delle cellule cardiache prelevate dai roditori.

Hanno scoperto che i microtubuli non erano bastoncini rigidi come si pensava in precedenza, ma erano invece filamenti flessibili con la capacità di deformarsi e sopportare la pressione senza rompersi.

I ricercatori hanno anche appreso che il grado in cui un microtubulo può deformarsi dipende da un gruppo chimico noto come tirosina. Quando hanno rimosso questa sostanza chimica, i microtubuli si sono piegati maggiormente, rendendo più difficile la contrazione delle cellule cardiache.

Si tratta di una scoperta importante che potrebbe portare a nuovi farmaci per alcune forme di malattie cardiache, compresi i pazienti con muscolo cardiaco ispessito.

[Scienza]

In alto: il video al rallentatore mostra la contrazione dei microtubuli (mostrati in blu). (Immagine: Laboratorio di Ben Prosser, PhD, Perelman School of Medicine, Università della Pennsylvania)