Michele CICCARELLI | Progetti

MECCANISMI MITOCONDRIALI DELL'INVECCHIAMENTO CARDIACO: RUOLO DI GRK2

Lo scopo di questo progetto e’ quello di identificare una nuova strategia terapeutica per prevenire I fenomeni di rimodellamento e scompenso cardiaco tipici dell’invecchiamento (IC) in modelli animali. Innanzitutto verra’ identificata la sequenza minima di βARKct, un peptide noto in grado di rimuovere la localizzazione di membrana di GRK2 e favorirne l’accumulo nei mitocondri. L’analisi biochimica delle sequenze minime consentira’ di identificare quella con il profilo piu’ simile a βARKct e verra’ testata su colture di cardiomiociti adulti isolati da topo per valutarne gli effetti sulla contrattilita’ e sulle funzioni mitocondriali (mitogenesi, produzione di ROS e ATP). Il peptide identificato verra’ utilizzato come terapia dell’ IC e valutata la sua efficacia nel ridurre gli effetti del rimodellamento cardiaco (reverse remodeling) e nel miglioramento della funzione contrattile mediante ecocardiografia e cateterismo cardiaco. Inoltre, al termine delle procedure di valutazione campioni di cuore verrano prelevati e utilizzati per eseguire valutazioni sul contenuto di ATP, densita’ dei recettori beta adrenergici, produzione di cAMP e livelli di BNP e ANP mediante RT-PCR. Il completamento di questo studio consentira’ di: 1) Chiarire il ruolo di GRK2 nella fisiopatologia dell'IC. Per anni il ruolo di GRK2 nella fisiopatologia dell'IC è stata associata a meccanismi di desensibilizzazione e down-regulation dei recettori beta adrenergici tuttavia GRK2 regola molte altre funzioni cellulari come il metabolismo, la proliferazione e la sopravvivenza. Il nostro obiettivo è ora di trasferire queste evidenze anche nei CM e dimostrare che GRK2 ha anche un ruolo protettivo nel cuore quando viene favorita la sua localizzazione mitocondriale. Questo cambierà il paradigma secondo il quale GRK2 è solo dannoso per la funzione cardiaca, proponendo invece l'idea che questa molecola ha ruoli differenti in accordo alla sua localizzazione subcellulare. 2) Sviluppare un nuovo approccio farmacologico per il trattamento dell'IC. La maggior parte delle ricerche precedenti si è focalizzata sull'inibizione dell'attività chinasica di GRK2 ma l'evidenza che ßARKct, un competitore di GRK2 per la localizzazione sulla membrana plasmatica e non un inibitore dell'attività chinasica, è la terapia più efficace nel modello animale di IC, solleva diverse questioni riguardanti la strategia ottimale da usare per il targeting di GRK2 nell' IC. I nostri studi dimostreranno che gli effetti benefici finora conosciuti di ßARKct sono associati alla capacità di rimuovere GRK2 dalla membrana plasmatica e favorirne la localizzazione mitocondriale, ponendo le basi per un nuovo approccio farmacologico basato sulla localizzazione sub-cellulare di GRK2. 3) Dimostrare che la regolazione della localizzazione di GRK2 preserva sia la funzione cardiaca che il metabolismo durante IC. Il miocardio necessita di una efficiente produzione di ATP per espletare la sua funzione contrattile ed è noto il ruolo svolto dall'aumentata produzione di ROS nella progressione dell'IC. Questa proposta ,quindi, introduce un nuovo concetto nel trattamento dell'IC il cui obiettivo non è il mero recupero della funzionalità contrattile ma anche il miglioramento del metabolismo cardiaco. In questo senso, GRK2 sembra un target adatto per tutti i seguenti obiettivi: preservare il metabolismo cardiaco, ridurre il rimodellamento e migliorare la contrattilità.