Acoplamiento excito-contráctil cardiaco: mecanismos fisiológicos y alteraciones patológicas.
PROYECTO 1:
MECANISMOS INVOLUCRADOS EN LAS ALTERNATIVAS MIOCÁRDICAS. PIP CONICET 0305
Directora:
Alicia Mattiazzi (Investigadora Superior Emérita CONICET)
Integrantes:
Elena C Lascano (Investigadora Universidad Favaloro)
Carlos A Valverde (Investigador asistente Conicet)
Juan Felice (Investigador Asistente Conicet)
Luis Gonano (Investigador Asistente Conicet)
Alejandra Cely Ortiz (Becaria doctoral Conicet).
Resumen:
En el miocito cardíaco los transitorios intracelulares de Calcio pueden alternar en una secuencia grande-pequeño de un latido al siguiente, una condición proarrítmica denominada alternancias de Ca (CaA). Usualmente las CaA ocurren cuando aumenta la frecuencia de estimulación o en algunas situaciones patológicas.
Los mecanismos de las CaA permanecen sin aclarar. Los dos mecanismos principales en disputa son 1. Una refractariedad de la liberación de Ca y 2. La inhabilidad de la bomba de Ca del retículo sarcoplasmático (RS) cardiaco, SERCA2a, para hacer frente al aumento de la velocidad del secuestro de Ca impuesta por el aumento de frecuencia. Mediante el uso de ratones transgénicos con ablación de fosfolamban, la proteína que regula la actividad de SERCA2a, con aumento del secuestro de Ca por el RS (PLNKO), ratones con fosforilación de los receptores de rianodina (RyR2) o canales liberadores de Ca del RS, por la proteína kinasa dependiente de Ca (CaMKII) (Ser 2814D) y la cruza de ambos (SDKO), y de modelos matemáticos, se estudia el rol relativo de los RyR2 y la SERCA2A en la producción de alternancias.
PROYECTO 2:
ROL DEL SECUESTRO Y LA LIBERACIÓN DE Ca EN LAS ARRITMIAS POR CaMKII Y DE REPERFUSIÓN. PIP CONICET 0305
Directora:
Alicia Mattiazzi (Investigadora Superior Emérita CONICET)
Integrantes:
Carlos A Valverde (Investigador Asistente Conicet)
Alejandra Cely Ortiz (Becaria doctoral Conicet)
Matilde Said (Investigadora Adjunta Conicet)
Luciana Sapia (Técnica profesional Conicet)
Resumen:
El infarto de miocardio (IAM), es un ejemplo de enfermedad cardíaca que constituye una causa principal de morbilidad y mortalidad en los países occidentales (Mozaffarian D, 2016) y en el mundo (OMS, 2020). Si bien la reperfusión temprana es la mejor estrategia para limitar el tamaño del infarto, la reperfusión por sí misma, induce injuria adicional (Beller 2001; García, 2012). En este escenario, es ampliamente aceptado que, aunque las causas del efecto deletéreo del episodio isquémico seguido de reperfusión (I/R) son multifactoriales, el manejo alterado del Ca intracelular y la quinasa dependiente de Ca y calmodulina (CaMKII), juegan un papel clave en dicha injuria, participando en la producción de arritmias potencialmente letales y muerte celular. A pesar de su enorme importancia, nuestro conocimiento de los mecanismos que determinan la injuria por isquemia y reperfusión (I/R) es todavía incompleto.
En nuestro laboratorio, hemos descripto que la carga de Ca del retículo sarcoplasmático cardiaco (RS) y la fosforilación de los receptores de rianodina (RyR2) por CaMKII juegan un papel principal en la injuria por isquemia/reperfusión.
En el presente proyecto se investiga a través del uso de animales genéticamente modificados el rol relativo del secuestro de Ca y la fosforilación de los RyR2 por CaMKII en el grado de infarto y disfunción mitocondrial observado en la injuria por isquemia/reperfusión.
PROYECTO 3:
ESTABILIZACIÓN DEL RECEPTOR DE RIANODINA CARDÍACO COMO ESTRATEGIA PARA PREVENIR ARRITMIAS Y APOPTOSIS EN MODELOS QUE CURSAN CON PÉRDIDA DE CALCIO DEL RETÍCULO SARCOPLASMÁTICO. (PICT-1297-2017)
Director:
Dr. Martin Vila Petroff (investigador Principal CONICET)
Integrantes:
Dr. Luis Gonano (investigador Asistente CONICET)
Dra. Marisa Sepúlveda (becaria Posdoctoral CONICET)
Dr. Juan Ignacio Burgos (becario Posdoctoral CONICET)
Md. Florencia Racioppi (becaria Doctoral CONICET)
Resumen:
La insuficiencia cardiaca (IC) es una de las más importantes causas de morbi-mortalidad en adultos en todo el mundo y en la Argentina. Entre las alteraciones cardíacas que contribuyen al mal pronóstico de pacientes con IC están el aumento en la incidencia de arritmias y de la muerte celular por apoptosis. El presente proyecto está dirigido a examinar si la estabilización de los receptores de rianodina (RyR2) resulta una estrategia válida para prevenir las arritmias y la apoptosis asociadas con la intoxicación digitálica y con el corazón séptico. Estudiaremos 1) Si las alteraciones en la función de los RyR2 conducen a la pérdida de calcio por el retículo sarcoplásmico que resulta en arritmias y apoptosis asociadas con digitálicos y con el corazón séptico y de ser así 2) verificaremos si la estabilización de los RyR2 reduce las arritmias y la apoptosis. Utilizaremos corazones y miocitos de ratones silvestres y transgénicos así como técnicas de última generación como la microscopía confocal y la biología molecular. Los resultados obtenidos proveerán nuevos conocimientos básicos sobre la regulación de los RyR2 y delimitarán importantes blancos para el desarrollo de herramientas terapéuticas que podrían contribuir a manejar más efectivamente a paciente con IC.
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PROYECTO 4:
ISTAROXIME COMO TERAPIA INOTRÓPICA EMERGENTE. EVALUACIÓN DE SU PERFIL DE TOXICIDAD DIRECTA SOBRE MIOCITOS CARDÍACOS. PICT-2019-2019-01266
Director:
Dr. Luis Alberto Gonano (Investigador asistente CONICET)
Integrantes:
Dr. Martin Vila Petroff (invesitigador Principal CONICET)
Dr. Juan Ignacio Burgos (becaria Posdoctoral CONICET)
Md. Florencia Racioppi (becaria Doctoral CONICET)
Lic. María Carolina Ciancio (Personal de Apoyo CONICET)
Mónica Rando (Personal de apoyo CONICET)
Resumen:
En relación a este proyecto también se está colaborando con la Dra Elena Lascano, Dr Jorge Negroni y Dra Alicia Mattiazzi con el objetivo de representar las consecuencias que el efecto dual provocado por el Istaroxime tiene sobre el manejo de calcio en un modelo matemático de cardiomiocito humano.
La utilización de fármacos inotrópicos, incluidos los digitálicos como digoxina y otros como dobutamina, milrinona o levosimendan, genera beneficios hemodinámicos de corto plazo pero son ineficaces para mejorar la evolución clínica e incluso pueden ser deletéreos. Entre las limitaciones al uso de inotrópicos se encuentra la aparición de arritmias y daño miocárdico asociado a incremento en el consumo de oxígeno o a toxicidad directa sobre los cardiomiocitos. Actualmente, un nuevo inotrópico que cuenta con una interesante combinación de efectos intracelulares, el istaroxime, se encuentra en fase dos de ensayo clínico y es propuesto para el soporte inotrópico de pacientes con IC aguda.
El Istaroxime es un compuesto esteroideo no relacionado estructuralmente con los glucósidos cardiotónicos o digitálicos, pero comparte con estos su capacidad para inhibir la Na+/K+ ATPasa. Lo que despierta un interés particular es que cuenta con la capacidad adicional de incrementar la tasa de retoma de Ca2+ hacia el retículo sarcoplasmático (RS) mediada por la bomba de Ca2+ del RS (SERCA) y de este modo combina su efecto inotrópico positivo con un efecto lusitrópico que, según se especula, lo volvería menos arritmogénico que los digitálicos clásicos. Sin embargo, aunque la mayor atención se enfoca sobre la relación entre eficacia inotrópica y potencial arritmogénico, existe otro efecto deletéreo asociado a la inhibición de la Na+/K+ ATPasa que consiste en la pérdida de cardiomiocitos por apoptosis.
Hipótesis de trabajo: El tratamiento de cardiomiocitos con istaroxime tendrá un menor impacto en la viabilidad celular/apoptosis que el tratamiento con otros inhibidores de la NKA como ouabaina y digoxina. Esto podría ocurrir por una reducción en la pérdida espontánea de Ca2+ asociada a menor actividad de CaMKII o por una menor transferencia de Ca2+ hacia las mitocondrias provocada por la retoma rápida del mismo hacia el RS.
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PROYECTO 5:
RIESGO DE ARRITMIAS VENTRICULARES EN LA HIPERTROFIA MIOCÁRDICA HIPERTENSIVA: ROL DE LOS CAMBIOS OXIDATIVOS DEL RECEPTOR DE RIANODINA CARDÍACO (RyR2). (PICT 2018-02553)
Director:
Cecilia Mundiña-Weilenmann (Investigadora Independiente)
Integrantes:
Dra. María Matilde Said (Investigadora Adjunta CONICET)
Dr. Juan IE Mariángelo (Becario Posdoctoral CONICET)
Nicolás Bergna (pasante alumno)
Mónica Rando (Personal de apoyo CONICET)
Dra. Leticia Vittone (Colaboradora)
Dra. Margarita Salas (Colaboradora)
Resumen:
El estrés oxidativo ha sido vinculado al inicio y desarrollo de enfermedades, como la hipertensión arterial (HTA), una entidad de alta prevalencia en nuestra población. La HTA es una de las causas más frecuentes de hipertrofia ventricular izquierda la cual, entre otras complicaciones, induce una mayor predisposición a arritmias ventriculares. El receptor de rianodina (RyR2) es el canal de liberación de Ca+2 del retículo sarcoplasmático (RS) responsable del aumento global y transitorio del Ca+2citosólico que activa a los miofilamentos durante la contracción. En la diástole, pequeñas pérdidas de Ca+2por el RyR2 regulan el contenido de Ca+2del RS, pero una actividad anormal del canal lleva a pérdidas que promueven la aparición de arritmias. Por su gran cantidad de residuos cisteína el RyR2 es una proteína altamente susceptible a sufrir modificaciones redox. La oxidación junto con otras modificaciones post-traduccionales, conduce a exacerbar su actividad. Nuestra hipótesis es que la mayor susceptibilidad a arritmias del miocardio hipertrófico se asocia con el aumento del estrés oxidativo y oxidaciones del RyR2 que al desestabilizar el canal promueven una mayor pérdida de Ca+2del RS y aparición de ondas de Ca+2 reconocidas disparadoras de arritmias. El enfoque experimental incluye corazones aislados y perfundidos por la técnica de Langendorff y miocitos cargados con sondas fluorescentes para determinar la dinámica de Ca+2 por epifluorescencia y microscopía confocal. A través de distintas técnicas bioquímicas se evalúa el estado redox del RyR2.
