RICERCA ITALIANA     

Nuove prospettive nella fibrillazione atriale: dalla ricerca di base all'approccio terapeutico farmacologico e chirurgico.

Università degli Studi di Firenze

Abstract

La fibrillazione atriale (FA) rappresenta la più comune aritmia ossercata nella pratica clinica(1). E' prevalente nella popolazione anziana poichè colpisce più dell'80% delle persone con età superiore a 65 anni (2). Una prevenzione ed un trattamento efficace sono essenziali per il managing di questa aritmia, che risulta associata ad una elevata morbilità e mortalità. Infatti la FA comporta un aumento di circa 2 volte della mortalità totale e cardiovascolare (1, 3), così come una sostanziale morbilità, incluso il deterioramento della funzione ventricolare fino allo scompenso cardiaco. La FA rappresenta anche la causa più importante di eventi tromboembolici (4). Da un punto di vista fisiopatologico, la FA è verosimilmente il risultato della cooperazione fra preesistenti anomalie (squilibrio del sistema autonomo, degenerazione dei tessuti etc.) che forniscono il substrato morfologico, ed eventi scatenanti. Al fine di mettere in atto le strategie di prevenzione della FA e ancora di più della sua cronicizzazione è cruciale una più approfondita conoscenza sia dei fattori scatenanti la FA che dei fattori di rischio che possono sostenerla. A questo scopo, la ricerca più recente sulla FA si è indirizzata, attraverso le tecniche molecolari e di immagine, all'approfondimento del ruolo di alterazioni elettrofisiologiche sia cellulari (canali ionici) che tessutali (propagazione dell'impuslo elettrico) che avvengono nell'atrio, così come del ruolo dello stretching meccanico e della disfunzione contrattile nel promuovere l'insorgenza della FA e le sue conseguenze. Ciononostante, i fattori emodinamici, metabolici o infiammatori che portano ai cambiamenti nell'architettura e nella funzione atriale (rimodellamento) rimangono poco chiari: questo rappresenta la principale limitazione all'identificazione di nuovi bersagli per interventi terapeutici mirati. Sebbene le iniziali strategie di intervento nella FA siano strettamente correlate alla terapia farmacologica, il recente miglioramento degli approcci chirurgici, in particolare quelli mediante cateterismo, ha consentito di ottenere sempre crescenti successi nel trattamento di molti dei pazienti sintomatici affetti da fibrillazione atriale persistente. Queste nuove strategie terapeutiche non solo hanno dimostrato che la FA è curabile, ma hanno anche aumentato in maniera sostanziale la nostra conoscenza della fisiopatologia di questa aritmia. Partendo da queste premesse, una parte rilevante del progetto è dedicata alla caratterizzazione di nuovi e promettenti fattori di signaling nella FA (peptidi natriuretici, mediatori dell'infiammazione, endotelina-1). La ricerca da noi pianificata copre differenti campi di ricerca tra loro integrati, dalla biologia molecolare alla biofisica, dalla elettrofisiologia cellulare alla clinica, con l'obiettivo di avere una visione ampia dei meccanismi sottostanti all'insorgenza della FA e alla sua cronicizzazione. La relazione tra sistema nervoso autonomo (in particolare per la stimolazione dell'atrio sinistro) e successo dell'ablazione transcatetere sarà valutata mediante l'identificazione e successiva ablazione delle innervazioni vagali cardiache nei pazienti con FA persistente.
Anche se ad ora l'esatta relazione temporale tra anomsalie elettriche e contrattili è per lo più sconosciuta, gli atri di pazienti con FA cronica sviluppano cambiamenti nell'architettura tessutale e cellulare, che danno origine al cosiddetto "rimodellamento strutturale" (5). Questi cambiamenti coinvolgono anche le modificazioni nell'espressione e nella funzione delle proprietà del citoscheletro e delle miofibrille, e possono causare appunto profonde alterazioni della funzione contrattile dell'atrio (stunning). Le basi molecolari dello stunning atriale verrà studiato attraverso un approccio pionieristico direttamente applicato alle miofibrille dell'atrio umano. <<<

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Gianfranco GENSINI Università degli Studi di FIRENZE

Obiettivo del Programma di Ricerca

Un caratteristica peculiare della FA è rappresentata dalla intrinseca propensione alla cronicizzazione (6). Sia il rimodellamento strutturale che quello elettrico cooperano a questo processo. Nonostante i recenti progressi nella comprensione dei fattori correlati al rimodellamento strutturale/elettrofisiologico nella FA, i meccanismi coinvolti nell'induzione o nel progressivo deterioramento della contrattilità atriale rimangono non del tutto chiariti. Lo scopo di questo progetto è di approfondire il ruolo di questi fattori, di migliorare la conoscenza della fisiopatologia della FA e di esplorare la possibilità di nuove strategie terapeutiche per contrastare la FA e le sue complicanze. Questo obiettivo sarà perseguito attraverso la combinazione di studi clinici e di base. Il progetto è caratterizzato da specifici temi di ricerca che rispecchiano questi due aspetti cruciali della malattia e più precisamente:
1- Ruolo delle anomalie nel substrato istologico/funzionale atriale e di fattori "trigger" nell'insorgenza della FA e nella sua cronicizzazione (Unità #1, 2, 3, 4, 5);
2- Basi molecolari dello stunning atriale (Unità #3);

1- Ruolo delle anomalie nel substrato istologico/funzionale atriale e di fattori "trigger" nell'insorgenza della FA e nella sua cronicizzazione (Unità #1, 2, 3, 4, 5);
a- Il rimodellamento elettrofisiologico è un ben noto aspetto dei cambiamenti atriali che favoriscono il perpetuarsi dell'aritmia. Il rimodellamento elettrofisiologico verrà studiato mediante l'impiego di metodologie "in vitro" applicate alle cellule isolate umane da pazienti con FA o pazienti in ritmo sinusale (RS) e alle cellule murine atriali in coltura. L'espressione del canale-f, la cui attivazione influenza il potenziale diastolico di membrana dei miociti umani atriali e che è selettivamente modulato dai nucleotidi ciclici intracellulari, verrà misurata attraverso approcci molecolari (mRNA, proteine) e funzionali (patch-clamp). L'effetto dell'esposizione cronica all'endotelina-1 (ET-1), che è aumentata nei pazienti con FA, sulle proprietà elettrofisiologiche dei miociti atriali sarà testata in linee cellulari murine immortalizzate HL-1(7) (Unità # 3). Da un punto di vista clinico, la conseguenza del rimodellamento atriale sull'insorgenza della FA, e cioè sulla conduzione atriale, lunghezza e dispersione della refrattarietà, sarà valutata nei pazienti con scompenso cardiaco (HF) che rappresentano una percentuale significativa dei pazienti con FA (Unità #4).
b- Fattori scatenanti la FA: dall'elettrofisiologia cellulare alla ablazione transcatetere. Gli effetti dei fattori che possono influenzare acutamente le proprietà elettriche dell'atrio e perciò favorire l'insorgenza di FA e/o la recidiva sarà studiata direttamente nelle cellule atriali umane stimolate con differenti stimoli: catecolamine, serotonina (5-HT), pepetide atriale natriuretico (ANP) (Unità #3). Allo stesso tempo, studi clinici potrannno offrire nuove e più ampie conoscenze sull'influenza di alcuni di questi fattori aritmogeni. La concentrazione di BNP (indice di stimolazione meccanica dell'atrio) ed il profilo individuale autonomico sarà valutato in relazione ai parametri clinici (durata della aritmia atriale, dimensione dell'atrio, numero di cardioversioni etc) (Unità # 2). Il ruolo aritmogeno del sistema nervoso autonomico sarà anche valutato per la sua capacità di influenzare la recidiva di FA nei pazienti cardiovertiti a ritmo sinusale attraverso l'ablazione a radiofrequenza (RF); questo obiettivo sarà perseguito attraverso la riduzione della risposta vagale con l'ablazione dei gangli autonomici adiacenti alle vene polmonari dell'endocardio (Unità # 5). Questo approccio multidisciplinare dovrebbe fornire una valutazione complessiva dei più importanti fattori coinvolti nella aritmogenesi atriale.
c- Influenza dei segnali infiammatori nell'insorgenza della FA. Il contributo delle citochine infiammatorie ed immuno-soppressive nel rimodellamento strutturale dell'atrio fibrillante rimane ancora da chiarire. Comunque un ruolo importante dell'infiammazione nello sviluppo della FA emerge dall'osservazione che la FA insorge frequentemente dopo chirurgia cardiaca (dal 25% al 40%) (8) e che si associa frequentemente con la pericardite (9). A tale scopo, uno studio caso-controllo ed uno studio prospettico ci permetteranno una valutazione accurata ed originale dell'associazione fra i marcatori dell'infiammazione (quali Proteina C reattiva (PCR), interleuchina 1 beta (IL-1Beta), e interleuchina-6 (IL-6)) e i polimorfismi dei geni codificanti le molecole infiammatorie (IL-6 -174 G/C, IL-1beta -511 C/T, CRP 1059 G/C) e la presenza di FA (Unità #1).
2-Basi molecolari dello stunning atriale (Unità # 3)
Il secondo fattore che contribuisce alla cronicizzazione del rimodellamento strutturale. I cambiamenti coinvolgono anche le modificazioni nell'espressione e nella funzione delle proprietà del citoscheletro e delle miofibrille, e causa profonde alterazioni della funzione contrattile dell'atrio (stunning). Questa parte del progetto prevede due obiettivi: 1°- studio osservazionale, basato su un approccio innovativo che consiste nella misurazione diretta delle proprietà del sarcomero di una singola miofibrilla atriale. 2°- interpretazione meccanicistica dei cambiamenti che avvengono a livello delle miofibrille. Quest'ultimo lavoro parte dall'ipotesi che l'attività proteolitica della calpaina causi una degradazione della troponina-I (c-TnI) alla forma troncata c-TnI[1-192], dotata di proprietà funzionali modificate; tale cambiamento può essere correlato alle disfunzioni sistolica e diastolica tipiche del miocardio stordito (10, 11). Per raggiungere quest'ultimo obiettivo, il complesso endogeno (cTnC-cTnI-cTnT) delle miofibrille atriali prelevate da pazienti in ritmo sinusale sarà sostituito dal complesso esogeno contenente la subunità tronca c-TnI[1-192]: saranno confrontate le proprietà della singola miofibrilla contenete la TnI wild-type con quelle della forma tronca c-TnI[1-192] (Unità #3). Al fine di approfondire l'influenza del rimodellamento strutturale ed elettrico sulla funzione cellulare, saranno esaminate le proprietà contrattili dei cardiomiociti atriali umani intatti isolati da pazienti con FA o in ritmo sinusale mediante la misura dell'accorciamento cellulare sotto stimolazione elettrica. <<<

Risultati parziali attesi

1- Ruolo delle anomalie nel substrato istologico/funzionale atriale e di fattori "trigger" nell'insorgenza della FA e nella sua cronicizzazione (Unità #1, 2, 3, 4, 5)
a- Marker di rimodellamento elettrofisiologico. Il risultato atteso per l'Unità # 3 è la valutazione dell'espressione delle isoforme del canale f (HCN) attraverso test molecolari (real time PCR e western blotting) e funzionali e la comparazione dei risultati in pazienti con FA e in ritmo sinusale. Questi risultati possono fornire informazioni riguardo meccanismi che controllano modificazioni trascrizionali e post trascrizionali nella funzione ed espressione di proteine nella FA.
Il risultato atteso per la prima fase dell'Unità #4 è l'arruolamento dei pazienti e la registrazione di dati elettro ed eco-cardiografici in un primo sottogruppo di pazienti.
b- Fattori scatenanti la FA: dall'elettrofisiologia cellulare all'ablazione transcatetere. I risultati della seconda fase consistono nella valutazione, in miociti di pazienti con FA e in ritmo sinusale, della modulazione delle proprietà elettriche dei miociti atriali, attraverso stimoli (ANP) che giocano un ruolo importante nell'inizio e nel mantenimento della FA (Unità #3).
L'Unità #2 arruolerà 40 pazienti durante i primi sei mesi e determinerà la concentrazione plasmatica di BNP ed il profilo autonomico prima e dopo la cardioversione.
Il risultato atteso per l'Unità #5 nella prima parte dello studio è determinare se l'iperattività vagale faciliti l'insorgenza di FA. A questo scopo, l'induzione di FA attraverso la stimolazione prematura dell'atrio sarà determinata in condizioni basali e durante infusione della fenilefrina, agonista alfa1-adrenergico, tarato per aumentare di 30 mmHg la pressione sistolica.
c- Influenza dei meccanismi infiammatori nell'insorgenza di FA.
Per la prima fase l'Unità #1 i- arruolerà pazienti con FA e soggetti di controllo per la valutazione clinica e strumentale; ii- effettuerà una valutazione clinica e strumentale nei soggetti partecipanti allo studio InChianti dopo 6 anni di follow-up. Verranno determinati i livelli plasmatici e serici dei fattori coinvolti nei meccanismi infiammatori (omocisteina, acido folico, vitamina B6, B12, proteina C reattiva, interleuchina 1-beta e 6).
2. Base molecolare dello stunning atriale (Unità #3). I risultati attesi sono la messa a punto di misure riproducibili e affidabili delle proprietà delle miofibrille isolate da pazienti con FA e in ritmo sinusale. Sono già stati effettuati con successo esperimenti che hanno indicato come le proprietà contrattili e di meccanica passiva delle miofibrille atriali differiscano tra pazienti con FA e pazienti in ritmo sinusale. Altro risultato atteso si basa sulla precedente esperienza sul muscolo scheletrico (41), è ottenere un efficiente scambio della forma wild-type della cTnI con la sua forma tronca (cTnI 1-192).1- Ruolo delle anomalie nel substrato istologico/funzionale atriale e di fattori "trigger" nell'insorgenza della FA e nella sua cronicizzazione (Unità #1, 2, 3, 4, 5)
a- Marker di rimodellamento elettrofisiologico. Il risultato atteso dall'Unità #3 da questa fase dello studio è la dimostrazione che l'esposizione cronica all'endotelina 1 dei miociti atriali causa una riduzione della densità della corrente del potassio (IKr) e cambiamenti nelle proprietà elettrofisiologiche (attivazione e/o inattivazione voltaggio-dipendente). Gli antagonisti dell'endotelina-1 possono rappresentare un nuovo strumento farmacologico per la prevenzione/regressione del rimodellamento atriale. Il risultato atteso dell'Unità #4 è la dimostrazione che le proprietà elettrofisiologiche atriali differiscono tra i pazienti con scompenso e quelli con normale funzione sistolica e che queste proprietà possono avere un ruolo prognostico in termini di propensione allo sviluppo di FA. Questo risultato può aver un importante risvolto per la valutazione del profilo di rischio individuale per FA e per prevenire la sua cronicizzazione attraverso un'appropriata terapia.
b- Fattori scatenanti la FA: dall'elettrofisiologia cellulare all'ablazione transcatetere. I risultati attesi della seconda fase dall'Unità #3 consistono nella valutazione in miociti di pazienti con FA e in ritmo sinusale della modulazione delle proprietà elettriche dei miociti atriali attraverso stimoli (serotonina, catecolamine) che possono giocare un ruolo importante nell'insorgenza e nel mantenimento di FA. Il risultato finale atteso dell'Unità #2 è l'identificazione di pazienti con FA persistente a rischio di recidive precoci dopo cardioversione, basata sull'analisi simultanea di un indice di stimolazione atriale meccanica (livelli di BNP) e di profilo autonomico individuale. La percentuale di efficacia dell'ablazione attuata dalla Unità #5 sarà valutata come la conversione da FA a ritmo sinusale durante il rilascio di radiofrequenze e come la mancanza di inducibilità a FA. Per valutare il risultato di questo studio i pazienti arruolati saranno valutati dai ricercatori dell'Unità #5 o dal medico di famiglia dei pazienti a 1-2 settimane, 1 mese, 3 mesi, 6 mesi e 12 mesi dopo l'ablazione. Ogni visita includerà una storia clinica, l'esame fisico e l'ECG. La valutazione più importante sarà ottenuto tra il 61° ed il 120° giorno dopo l'ablazione. Una registrazione Holter delle 24 ore sarà ottenuta durante questo periodo. La monitorizzazione Holter sarà ripetuta successivamente nel periodo di transizione se il paziente sviluppa sintomi riferibili a FA.
c- Influenza dei meccanismi infiammatori nell'insorgenza di FA. Dal momento che, lo scopo generale dell'Unità #1 è valutare la relazione fra infiammazione e FA, il risultato atteso consiste nella possibilità di avere un numero sufficiente di dati da pazienti arruolati dallo studio caso-controllo e dallo studio InChianti relativamente ai polimorfismi dei geni codificanti le molecole infiammatorie: polimorfismo della proteina C reattiva 1059G/C, polimorfismo della Il-6 -174GC, e polimorfismo dell'IL-1beta -511CT ed ai principali polimorfismi correlati al metabolismo della metionina: polimorfismo della MTHFR C677T e A1298C, cistationina beta-sintasi 844ins68 e polimorfismo della metionina sintasi A2756G.
3- Basi molecolare dello stunning atriale (unità #3)
Il risultato atteso di questa parte del progetto è identificare meccanismi molecolari importanti che sottostanno a cambiamenti nelle proprietà meccaniche passive e contrattile delle miofibrille di pazienti con FA versus miofibrille di pazienti in ritmo sinusale ed in modo particolare il ruolo della digestione proteolitica della cTnI e dei cambiamenti dell'espressione delle isoforme della titina. Ciò rappresenterà la prima dimostrazione "funzionale" di un tale fenomeno nella FA. L'importanza in termini di prevenzione dello stunning atriale inibitori delle attività proteolitiche è difficile da valutare, ma certamente rappresenta un ulteriore passaggio verso una migliore conoscenza delle conseguenze della FA. <<<

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Poche condizioni cliniche hanno rappresentato una sfida così impegnativa come la fibrillazione atriale (FA) (4). La FA è ad oggi la più frequente aritmia della pratica clinica (1). L'avanzamento dell'età nelle popolazioni occidentali si associa con un incremento significativo dei soggetti affetti da tale aritmia, poichè più del 80% delle persone con la FA hanno una età superiore ai 65 anni (2). La FA determina non solo limitazioni funzionali ed una elevata incidenza di eventi cerebro-vascolari, ma anche una percentuale rilevante dei ricoveri ospedalieri. La prevenzione ed il trattamento è essenziale nel managing della FA, particolarmente a causa della sua progressione e della sua propensione intrinseca alla cronicizzazione (6). Questo significa che un'elevata percentuale di pazienti con FA parossistica sviluppa una FA persistente e che la conversione ed il mantenimento del ritmo sinusale attraverso metodi farmacologici o elettrici diventa sempre più difficile in relazione al tempo di insorgenza della FA (6, 12). Una possibile spiegazione delle considerazioni sopra elencate risiede nell'aspetto più complesso della FA: il rimodellamento. Il rimodellamento elettrico consiste in cambiamenti delle proprietà elettriche dei cardiomiociti atriali e cioè un accorciamento della durata del potenziale di azione e del periodo refrattario ed una perdita dell'adattamento di questi parametri alle variazioni della frequenza (13). L'atrio fibrillante cronico sviluppa anche cambiamenti dell'architettura tessutale e cellulare, dando origine al cosiddetto rimodellamento strutturale (5, 14). I cambiamenti implicano tra l'altro modificazioni dell'espressione e della funzione del citoscheltro e delle proprietà delle miofibrille e causano profonde alterazioni della funzione contrattile dell'atrio (stunning). Nonostante gli ultimi progressi nella comprensione di fattori correlati al rimodellamento elettrofisiologico/strutturale nella FA, i meccanismi coinvolti nell'induzione della FA o nel deterioramento progressivo della contrattilità atriale rimangono poco chiari.
Lo scopo del progetto è di approfondire questi fattori, per aumentare le conoscenze della fisiopatologia della FA e per esplorare nuove strategie terapeutiche per curare la FA e le sue complicanze.

1- Ruolo delle anomalie nel substrato istologico/funzionale atriale e di fattori "trigger" nell'insorgenza della FA e nella sua cronicizzazione (Unità #1, 2, 3, 4, 5).
Il rimodellamento elettrofisiologico è uno degli aspetti che contribuisce maggiormente al perpetuarsi dell'aritmia (15). Un'alterazione elettrica importante consiste nell'accorciamento del periodo di refrattarietà atriale e nella perdita dell'adattamento fisiologico. Alterazioni elettriche sono state descritte nelle cellule isolate da pazienti con FA (16). Al contrario di altre condizioni fisiopatologiche, le alterazioni funzionali osservate nella FA cronica non sono predette molto bene dai cambiamenti della efficienza di trascrizione dell'mRNA (12), ed è necessario un approccio multiplo, funzionale e molecolare. Fra i target del rimodellamento elettrofisiologico, la corrente f può giocare un ruolo cruciale nell'indurre aritmie, specialmente se modulata da certi fattori endocrini o paracrini rilasciati localmente. La corrente f è costitutivamente presente nei miociti atriali umani (HuAM) (17,18) in seguito ad appropriati stimoli, i canali-f possono giocare un ruolo attivo nel guidare il potenziale transmembrana verso la soglia per l'attivazione della corrente di sodio, iniziando così un potenziale d'azione spontaneo (19). Non sono disponibili dati circa i cambiamenti dei canali-f nella FA, sebbene sia noto che la loro densità è modulata nei miociti ventricolari umani (20). Osservazioni preliminari hanno mostrato che, a livello di mRNA, tutte e 4 le isoforme (21) sono presenti nell'atrio umano. Come parte di questo progetto, l'espressione dei canali-f sarà comparata nei pazienti con FA e in soggetti in ritmo sinusale mediante approcci molecolari (mRNA, proteine) e funzionali (patch-clamp).
Lo stiramento meccanico degli atrii, come avviene nello scompenso cardiaco, promuove il rimodellamento strutturale e favorisce la FA (23). Lo scompenso cardiaco è una delle condizioni cliniche più comunemente associate con la FA e la comparsa di FA determina un peggioramento dello scompenso cardiaco. Nonostante le implicazioni cliniche, le ragione dell'elevata prevalenza della FA in questa patologia sono sconosciute. Le caratteristiche elettrofisiologiche, che possono predisporre alle aritmie, sono state parzialmente studiate in pazienti con diminuita funzione sistolica e sono caratterizzate da disturbi della conduzione, disfunzione del nodo del seno e aumentata refrattarietà (23). Le proprietà elettrofisiologiche atriali dei pazienti con scompenso cardiaco e con funzione sistolica normale (frazione di eiezione > 45-50%) non sono state ancora studiate, nonostante questi pazienti rappresentino il 45% della popolazione con scompenso cardiaco e siano affetti da FA nel 29,3% dei casi (prevalenza più alta di quella nei pazienti con ridotta funzione sistolica che è circa del 24%) e perciò sono oggetto di questo programma (Unità # 4).
Un aspetto importante del rimodellamento atriale è la caratterizzazione dei segnali extracellulari che lo promuovono. Sono stati proposti una varietà di segnali extracellulari, mutuati da quelli coinvolti nel rimodellamento ventricolare (24). Abbiamo scelto alcuni aspetti che possono aiutare nell'identificazione di nuovi targets per possibili interventi farmacologici. L'endotelina-1 (ET-1) risulta significativamente elevata nei pazienti affetti da FA (25); inoltre l'ET-1 è nota contribuire al rimodellamento nella ipertrofia cardiaca e nello scompenso (26), inclusi cambiamenti elettrofisiologici (27). L'effetto di una esposizione cronica all'endotelina-1 sulle proprietà elettrofisiologiche cellulari atriali non può essere testata nei miociti atriali umani, a causa della scarsità di tessuto e cellule ottenute durante le procedure chirurgiche. Comunque, cellule atriali animali, come la linea di cellule immortalizzate murine HL-1 (7), ci consentono di studiare i cambiamenti dell'espressione e della funzione dei canali ionici come conseguenza dell'esposizione a differenti condizioni di coltura, che mimino una condizione fisiopatologica.
Analogamente, è stato proposto un ruolo importante per le citochine pro-infiammatorie nel rimodellamento strutturale degli atrii fibrillanti. Questa ipotesi deriva dalla osservazione che la FA insorge frequentemente dopo la chirugia cardiaca (dal 25% al 40%) e dalla associazione fra FA e pericardite (9). Sono stati documentati più elevati livelli di proteina C reattiva nei pazienti con FA cronica rispetto a quelli osservati sia nei soggetti di controllo ma anche nei pazienti con FA parossistica, suggerendo come l'infiammazione possa promuovere la persistenza della FA (28). E' stato proposto un significato prognostico per la proteina C reattiva (PCR), basato sulla dimostrazione che i livelli di PCR sono direttamente correlati ad un aumento del rischio di sviluppo della FA (29). Un recente studio (30) che ha valutato il ruolo dell'infiammazione ed in particolare del polimorfismo del gene codificante la interleuchina-6, il polimorfismi -174 G/C nell'insorgenza della FA post-operatoria, ha dimostrato che il genotipo GG del polimorfismo dell'interleuchina-6 -174 G/C, anche dopo correzione per età, sesso ed classici fattori di rischio per FA, è un predittore indipendente del rischio aritmogeno. Inoltre, i livelli plasmatici di interleuchina-6 e di fibrinogeno sono risultati significativamente più elevati nei pazienti con genotipo GG del polimorfismo dell'interleuchina- 6 rispetto ai pazienti non-GG e nei pazienti con FA rispetto a quelli in cui non insorgeva la FA, suggerendo così un ruolo cruciale dell'infiammazione nello sviluppo dell'aritmia dopo chirurgia cardiaca.
Un ultimo aspetto particolarmente rilevante da un punto di vista terapeutico concerne i fattori scatenanti la FA che promuovono le recidive. I peptidi natriuretici (NP) rilasciati localmente dai miociti sottoposti a stiramento possono stimolare i recettori NP, che sono legati alla produzione di cGMP. L'attivazione piastrinica, che è favorita dallo stunning atriale può portare al release di serotonina (5-HT), che aumenta la concentrazione di cGMP intracellulare attraverso differenti sottotipi recettoriali per la 5-HT (32). Il ruolo di questi segnali nella elettrofisiologia e nell'aritmogenesi è oggetto di numerosi studi, tuttavia gli antagonisti dei recettori della serotonina possono rapppresentare un nuovo approccio terapeuico interessante per il trattamento/prevenzione della FA (33). Dati derivanti dall'Unità #3 hanno dimostrato che i signaling recettoriali sopra elencati sono capaci di modulare il cAMP e cGMP intracellulare. I nucleotidi ciclici a loro volta possono influenzare l'ampiezza della corrente-f (17, 18), anche se una caratterizzazione farmacologica degli effetti eletrofisiologici di questi segnali e delle relative vie intracellulari non è mai stata effettuata e pertanto rappresenterà un obiettivo del nostro programma.
A differenza dell'ANP, che è rilasciato acutamente dallo stiramento atriale, il peptide atriale natriuretico di tipo B (BNP) è secreto in seguito a un processo di trascrizione la cui attivazione richiede uno stiramento persistente e prolungato degli atri. La FA potrebbe perciò determinare un aumento delle concentrazioni plasmatiche di BNP che potrebbe riflettere l'estensione e la durata della abnorme stimolazione meccanica dell'atrio. D'altra parte, il sistema nervoso autonomo potrebbe giocare un ruolo critico pro-aritmogeno, attraverso l'aumento dell'automaticità atriale, rendendo le cellule atriali più vulnerabili alle recidive di FA. Questo effetto sarebbe particolarmente acuto nei primi giorni di recupero del ritmo sinusale dopo la cardioversione elettrica, quando gli effetti proaritmogeni del rimodellamento elettrico e strutturale sono ancora presenti (non essendo tali processi ancora revertiti). La valutazione simultanea dei due maggiori fattori coinvolti nell'aritmogenesi, la determinazione delle concentrazioni plasmatiche di BNP (come indice di stimolazione meccanica dell'atrio) e del profilo individuale autonomico, assieme alla valutazione di parametri specifici clinici (durata dell'aritmia atriale, dimensioni dell'atrio, numero di cardioversioni) potrebbe fornire informazioni cliniche e prognostiche (ad esempio il rischio per le recidive precoci dopo la cardioversione) superiori a quelli che derivano da una singola tecnica di imaging (ad esempio, la misura della dimensione atriale).
Sebbene le strategie di trattamento iniziale della FA siano strettamente correlate alle terapie farmacologiche, il recente miglioramento degli approcci chirurgici, in particolare transcatetere, ha sensibilmente aumentato l'outcome di dei pazienti sintomatici con FA persistente. Queste nuove strategie di trattamento non solo dimostrano che la FA è curabile ma hanno aumentato enormemente la nostra conoscenza sulla fisiopatologia dell'aritmia. Questo concetto è esemplificato dall'ablazione transcatetere a radiofrequenza delle branche del miocardio dell'atrio sinistro che si estendono fino alle vene polmonari, dai quali spesso originano tachicardia atriale rapida, firing focali con conseguente FA. La procedura standard per l'ablazione della FA prevede l'applicazione di radiofrequenza nei siti intorno agli osti delle 4 vene polmonari in modo da isolare elettricamente la branca del miocardio (che scatena la FA) dall'atrio sinistro. Sorprendentemente un miglioramento nella efficacia dell'ablazione è spesso ottenuto senza la creazione di lesioni lineari transmurali continue o circolari (gaps nelle linee di ablazione ed assenza di isolamento della vena polmonare). L'efficacia dell'ablazione, nonostante l'assenza del completo isolamento della vena polmonare e del blocco di conduzione, implica la presenza di altri fattori. Una ipotesi innovativa da verificare in questo progetto è che le lesioni lineari estensive dell'atrio sinistro (o perfino la procedura convenzionale di isolamento della vena polmonare) interrompono gli "input" autonomici sull'atrio sinistro. Quindi, il ruolo aritmogeno del sistema nervoso autonomico sarà verificato nella sua capacità di influenzare le recidive di FA in pazienti cardiovertiti a ritmo sinusale attraverso la cardioversione a radiofrequenza; questo risultato sarà raggiunto attraverso la riduzione della risposta della risposta vagale mediante l'ablazione dall'endocardio dei gangli autonomici adiacenti alle vene polmonari. Questo approccio multidisciplinare dovrebbe portare a una conoscenza più estesa dei più importanti fattori coinvolti nell'aritmogenesi atriale.
2- Basi molecolari dello stunning atriale
La FA induce cambiamenti nell'espressione di molte proteine coinvolte nella funzione contrattile delle cellule e infatti la FA cronica è accompagnata da una disfunzione contrattile (stunning). Questa parte del nostro studio correla con un approccio innovativo applicato alla comprensione dei meccanismi nello stunning atriale. Esperimenti pilota hanno dimostrato che biopsie cardiache umane ci permettono di isolare miofibrille vitali in sospensione, che mantengono tutte le proprietà dell'apparato contrattile (36) e permettono di approfondire i meccanismi molecolari che sono alla base della contrattilità e la sua disfunzione. Le proprietà contrattili basali e passive meccaniche sono state già valutate in miofibrille cardiache isolate ottenute durante chirurgia in pazienti con FA e in pazienti in ritmo sinusale (dati non pubblicati) dimostrando differenze che possono in parte rendere ragione della disfunzione contrattile osservata nell'atrio fibrillante cronico e che persistono dopo la cardioversione. In particolare, i nostri studi si focalizzeranno sul ruolo della troponina I e della titina nella disfunzione contrattile associata alla FA cronica.
L'istopatologia degli atri fibrillanti sembra essere simile al miocardio ventricolare ischemico cronico (5). Numerosi studi hanno dimostrato che il danno da riperfusione è almeno in parte dovuto alla degradazione da parte della calpaina delle proteine del sarcomero (37). In particolare, una proteina del miofilamento (troponina I cardiaca, cTnI) va incontro a interruzione C-terminale specifica e selettiva (che forma la cTnI[1-192]) che risulta essere associata con la disfunzione sistolica e diastolica nel miocardio stunned (10, 11). Negli atri dei pazienti con FA persistente è stata dimostrata un'attivazione della calpaina (38) che può contribuire al rimodellamento molecolare del sarcomero ed alla disfunzione contrattile in modo analogo a quello che avviene nello stunning del miocardio. Obiettivi di questo progetto saranno: a- determinare se la FA è accompagnata da modificazioni della cTnI in modo analogo alle modificazioni osservate nella cardiopatia ischemica (39-40) e b- determinare gli effetti funzionali dell'interruzione specifica C-terminale della cTnI, tipica dello stunning cardiaco (cTnI[1-192]) senza i fattori confondenti dati dalle modificazione di altre proteine indotte da questa condizione patologica. Per raggiungere questo ultimo obiettivo un complesso di troponina endogena (cTnC-cTnI-cTnT) delle miofibrille atriali derivate da pazienti in ritmo sinusale sarà sostituito da un complesso endogeno contenente la subunità tronca del cTnI[1-192]. Proponiamo quindi di confrontare la forza isometrica massima e le cinetiche della forza di attivazione e rilasciamento che seguono a rapide variazioni nella concentrazione del calcio (ottenute tramite un rapido cambiamento di soluzione) nelle singole miofibrille contenenti troponina "wild type" o nativa rispetto a quelle contenenti troponina cTnI[1-192]. <<<