M ECCANISMI DI AZIONE DI NGF

Nel quadro che si è delineato fino ad ora si intravede una relazione tra la produzione intracardiaca di NGF ed il pattern di regolazione simpatica del cuore, soprattutto la sua densità di innervazione. D’altra parte non è possibile fare niente altro che speculazioni sul significato nella fisiopatologia cardiocircolatoria della produzione extracardiaca dei fattori di crescita neurotrofici e sui meccanismi subcellulari e molecolari attraverso i quali eserciterebbero la loro attività.

Abbiamo visto in precedenza quanto complessa sia l’interazione tra le neurotrofine ed i loro recettori, tuttavia, a parte il dato della riduzione di TrkA nello scompenso cardiaco, non si conosceva nulla delle dinamiche effettive delle interazioni ligando-

Figura 4.3 Livelli di mRNA (espressi in unità arbitrarie) per NGF (A) e TrkA (B) dopo RT-PCR in tessuti provenienti dai controlli (Control e Saline) e dai cuori sottoposti a pacing a 100 battiti/min (CHF) o ad infusione di noradrenalina (NA). L’espressione di entrambi i geni risulta significativamente diminuita sia nel gruppo CHF che in NA. Immagine tratta da Qin F et Al, 2002.

recettore nell’ambito del cuore. Quantomeno si sapeva che, con tutta probabilità, NGF interveniva sulla trasmissione sinaptica legandosi ai recettori TrkA presenti sulle terminazioni nervose piuttosto che a quelli – in verità molto pochi – espressi sulla superficie dei cardiomiociti (Lockhart ST et al, 1997). Solo due anni fa, uno studio condotto sui cani ha dimostrato che p75 (e non TrkA) è il principale recettore per NGF nei tessuti cardiaci (Zhou S et al, 2004). Infatti l’immunoistochimica per TrkA era, nei preparati dei cuori canini, del tutto negativa, lasciando pensare che, se pure tale recettore era presente, doveva esservene una quantità davvero modesta. p75 mostrava invece una intensa immunoreattività, soprattutto nelle cellule interstiziali e nelle aree perivascolari del miocardio, così come in corrispondenza degli assoni, delle cellule di Schwann e nelle cellule interstiziali delle fibre nervose. In particolare i recettori p75 espressi sulla superficie delle cellule interstiziali miocardiche, avendo un’affinità di legame inferiore rispetto ai recettori della classe Trk, potrebbero sequestrare NGF in complessi a bassa affinità e fare parte di un feedback inibitorio della crescita nervosa. Potrebbe essere interessante a proposito indagare sul comportamento di questo sistema nelle condizioni di ridotto apporto di NGF che si riscontrano nello scompenso cardiaco.

L’effetto di NGF sul controllo simpatico dell’attività cardiaca non si limita alla sola regolazione della densità delle fibre nervose, ma si esercita con un doppio trend temporale (a breve e a lungo termine) anche sulla stessa efficacia della trasmissione sinaptica. A simili conclusioni si è giunti grazie all’analisi elettrofisiologica di una co-coltura neurone- cardiomiocita, grazie alla quale è stato possibile osservare, direttamente ed in tempo reale, le reazioni del sistema all’applicazione di determinati stimoli (Lockhart ST et al, 1997) (Figura 4.4).

Bagnando il terreno di coltura con una soluzione contenente NGF, per esempio, si otteneva un rapido aumento della frequenza di contrazioni dei cardiomiociti presenti nel terreno di coltura. Ancor più, questo potenziamento della sinapsi neuro-muscolare aumentava in maniera lineare con l’aumentare della concentrazione di NGF nel mezzo e conservava la stessa relazione di linearità quando l’esposizione era prolungata fino a 3 giorni. Le ragioni dell’aumentata connettività esibita dalle sinapsi esposte ad elevate concentrazioni di NGF potevano essere almeno due e, è bene ricordarlo, non

meccanismi potranno essere svelati solo rivolgendo maggiore attenzione ai movimenti ionici nel cardiomiocita.

Come ricordato sopra, a dispetto dell’aumentata liberazione di NA, i cuori scompensati sembrano possedere ridotte quantità di questo neurotrasmettitore – non è ancora chiaro se a causa della down-regulation del trasportatore NET o per la perdita delle terminazioni nervose simpatiche – per cui non hanno se non risposte attenuate alla stimolazione simpatica. Dato l’ampio effetto dei fattori di crescita neurotrofici sull’omeostasi della regolazione autonomica cardiaca, ci si è chiesti se NGF influenzasse in qualche modo la gestione intracardiaca della NA. Perciò NGF è stato iniettato nel ganglio stellato sinistro (dal quale origina la maggior parte dell’innervazione simpatica del cuore) di ratti nei quali era stato indotto lo scompenso attraverso costrizione aortica. A 32 ore dall’iniezione le riserve locali di NA erano completamente ricostituite senza che ne Figura 4.4 Immagine al microscopio elettronico della co-coltura neurone simpatico-cardiomiocita neonatale di ratto. E’ possibile osservare come il neurone abbia emanato dei processi che formano connessioni con il miocita. Immagine tratta da: Lockhart ST et al, 1997

aumentasse l’attività sintetica e, soprattutto, esperimenti condotti con la electrical field stimulation e con la [3

H]-NE riportavano, indipendentemente l’uno dall’altro, un aumento nel reuptake NET-mediato della noradrenalina (Kreusser MM et al, 2006). C’è da chiedersi però se, in tutto questo, abbia un qualche ruolo quella quota di NGF che inevitabilmente, durante l’iniezione, finisce per raggiungere direttamente le cellule miocardiche e se, dato che NGF è prodotto direttamente dal cuore, l’iniezione stessa nel ganglio stellato rappresenti un modello fisiologicamente corretto. Un altro aspetto di estremo interesse nel lavoro di Kreusser è che, sottoponendo gli stessi ratti ad uno studio ecocardiografico, il gruppo trattato con NGF esibiva una frazione di accorciamento maggiore rispetto al gruppo di controllo già 32 ore dopo l'iniezione. Osservazioni coerenti con quelle appena descritte, erano in realtà già state riportate da Kiriazis (Kiriazis H et al, 2005). Egli aveva infatti osservato, in topi transgenici con iperespressione di NGF, un aumentato pool noradrenergico ed un più efficiente reuptake della NA.

Questa serie di dati indurrebbe a pensare che NGF possa migliorare la qualità della trasmissione simpatica a livello del cuore, inducendo modificazioni opposte a quelle normalmente osservate nello scompenso cardiaco in termini di metabolismo neurotrasmettiroriale e di densità di fibre nervose. Inoltre, considerati i risultati sui modelli animali, non è da escludere che il riassetto anatomico-funzionale mediato da NGF possa tradursi in un effettivo miglioramento della performance cardiaca, soprattutto in risposta a quegli stimoli capaci di evocare una scarica adrenergica.

D’altra parte, gli studi appena descritti hanno un limite che, considerate le complicanze aritmiche potenzialmente indotte dalla iperinnervazione mediata da NGF (Cao JM, Chen LS et al, 2000; Chen PS et al, 2001), appare piuttosto importante, ovvero non utilizzare nessun tipo di misurazione elettrocardiografica al fine di indagare sull’eventuale comparsa di qualsiasi forma di alterazione del ritmo.

La posizione di NGF – che se non era chiara per quanto riguarda storia naturale e prognosi dello scompenso cardiaco, cominciava ad essere almeno abbozzata nei meccanismi neurobiologici di base – è stata recentemente rimessa in discussione. In un modello di sovraccarico di volume ottenuto attraverso shunt aorto-cavale in ratti Wistar si è osservata una diminuzione del contenuto cardiaco di NE e nessun tipo di

innervazione simpatica potrebbe non essere assoluta, ma essere conseguenza dell’ipertrofia osservata a carico del ventricolo sinistro, oppure ipotizzando che i livelli di mRNA per NGF non rispecchiassero fedelmente la quantità di proteina effettivamente prodotta. C’è infine un’altra questione importante che potrebbe render conto di questo quadro anomalo: la diminuzione del contenuto cardiaco di NGF ed il suo effetto positivo sul reuptake della NA sono stati osservati sempre nei casi in cui le radici eziopatogenetiche dello scompenso erano il pacing o il sovraccarico pressorio e mai, come accadeva nel caso citato, il sovraccarico di volume.