Studio di meccanismi eziopatologici della cardiomiopatia di Duchenne

La distrofia muscolare (DM) è una malattia genetica causata da mutazioni nel gene della distrofina. I tipi più comuni sono la Distrofia di Duchenne, la forma più severa con esordio precoce, e la Distrofia di Becker, che si manifesta a partire dai 12 anni. Entrambe queste sindromi sono caratterizzate da alterazioni a livello del muscolo scheletrico e cardiaco che portano a morte prematura. Negli ultimi anni le terapie utilizzate per migliorare la sintomatologia hanno prolungato l’aspettativa di vita portando i pazienti a sviluppare più frequentemente la cardiomiopatia che risulta essere una delle principali cause di morte. Al momento non esiste una cura davvero efficace.

Al fine di studiare i meccanismi alla base dello sviluppo della cardiomiopatia e di individuare nuovi bersagli terapeutici, lo sviluppo di modelli in vitro è di fondamentale importanza e le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) paziente specifico risultano essere un ottimo strumento per raggiungere tali obiettivi. Tra i vari tipi cellulari le iPSC sono in grado di differenziare in cardiomiociti, le cellule del cuore, permettendo di mimare la malattia in laboratorio ricapitolando le caratteristiche della disfunzione cardiaca. Tali cellule sono quindi un ottimo modello per la caratterizzazione della cardiomiopatia associata alla distrofia muscolare, permettendo di studiare il fenotipo in modo paziente specifico.

Il nostro gruppo ha ampie competenze nella generazione di iPSC, e in particolare abbiamo generato iPSC partendo da fibroblasti e/o cellule del sangue derivanti da 14 pazienti Duchenne e 4 pazienti Becker.

Questa ampia collezione di linee iPSC derivanti da pazienti con distrofia muscolare ci ha permesso di valutare le differenti disfunzioni presenti nei cardiomiociti dei pazienti DM. In particolare abbiamo osservato che i cardiomiociti derivanti da pazienti DMD, rispetto a cardiomiociti derivati da controlli sani, hanno una aumentato rilascio di troponina cardiaca I (marcatore di danno cellulare) e di fattore di necrosi tumorale α (un marcatore di infiammazione). Inoltre i cardiomiociti DMD presentano un’alterata omeostasi del calcio con un aumento dei livelli intracellulari rispetto ai controlli sani.

Caratterizzazione dei marcatori associati alla cardiomiopatia distrofica. Rilascio di cardiotroponina I (A) e fattore di necrosi tumorale α (B) da cardiomiociti di controllo (barra bianca) e derivanti da pazienti DMD (barra grigia). È possibile osservare come le cellule dei pazienti DMD hanno un aumento di entrambi i marcatori suggerendo un aumentato danno cellulare e di infiammazione. (C) Immagini rappresentative di cardiomiociti di controllo e DMD marcati con un colorate specifico per il calcio. I cardiomiociti DMD presentano un aumentato livello di calcio intracellulare come mostrato dai grafici. (Modificata da Farini et al., 2019)

Ulteriori studi sono in corso per valutare la partecipazione del sistema degli endocannabinoidi nella patogenesi della cardiomiopatia di Duchenne, e per approfondire l’aspetto della disfunzione endoteliale cardiaca in questi pazienti.