Unità di Ricerca Modelli sperimentali cardiocerebrovascolari e imaging in vivo

Responsabile

Luigi Sironi

L’attività di ricerca dell’Unità è focalizzata sull'Indagine dei meccanismi cellulari e molecolari che sono coinvolti nello sviluppo di patologie cardio- e cerebro-vascolari e nella ricerca di approcci farmacologici innovativi per la loro prevenzione e cura.

Particolare attenzione è rivolta ai processi degenerativi – infiammazione, ipertrofia, fibrosi e senescenza cellulare – che si istaurano in presenza di ipertensione grave o in seguito ad un insulto ischemico, sia a livello cardiaco che cerebrale, al fine di identificare i target molecolari coinvolti nella fase acuta del danno e nella fase tardiva di rimodellamento tessutale. La potenzialità terapeutica della modulazione farmacologica dei target molecolari identificati viene valutata indagando diversi outcome, che dipendono dal modello sperimentale utilizzato, quali la capacità di ridurre il volume del danno ischemico e di preservare la funzionalità d’organo.

Tutti gli studi sono condotti avvalendosi di modalità di imaging, quali la risonanza magnetica a immagini (MRI) e l'ecocardiografia ad alta risoluzione, due tecnologier sicure e non invasive che permettono lo studio longitudinale d modelli sperimentali in vivo. L'utilizzo di queste tecniche di imaging, impiegate anche nella pratica clinica, consente di effettuare studi traslazionali, per applicare in maniera più diretta le scoperte fatte negli studi di base alla clinica.

L'attività di ricerca dell'Unità si svolge presso il Dipartimento di Scienze farmacologiche e biomolecolari dell'Università degli Studi di Milano, dove sono allocati uno scanner MRI e una piattaforma ecocardiografica.

Progetti

  • Caratterizzazione e monitoraggio del danno ischemico cardiaco con risonanza magnetica cardiaca ed ecocardiografia ad alta risoluzione

    L’Unità ha recentemente sviluppato, in piccoli roditori, un’applicazione della risonanza magnetica cardiaca che permette di ottenere un’immagine precisa di quello che succede longitudinalmente – ovvero in uno stesso soggetto nel tempo – nelle diverse regioni del miocardio in seguito ad un insulto ischemico. Questo viene effettuato attraverso un indice, il regional fractional area change, RFAC, che suddividendo il cuore in settori (figura1) assegna a ognuno di essi un valore della performance funzionale.

    Tali valori sono quindi raffigurati attraverso rappresentazione bull’s eye che servendosi di una scala di colori da verde (funzionalità normale) a rosso (funzionalità ridotta) permette di avere un’immagine precisa dello stato funzionale di ogni regione del cuore. Associando la RFAC a un’analisi dell’espressione genica, è possibile identificare processi molecolari attivi “localmente” e responsabili del rimodellamento tessutale.

    Tali informazioni sono utilizzate per definire target molecolari che possono essere modulati con approcci terapeutici mirati. L’utilizzo dell’ecocardiografia permette infine di avere un quadro funzionale completo del cuore attraverso lo studio strutturale e funzionale di atrio e auricola, che nei roditori non sono facilmente visualizzabili con le tecniche MRI.


    Caratterizzazione dell'ischemia cerebrale acuta e valutazione dell'efficacia di trattamenti farmacologici tramite MRI

    Figura 2

    L’Unità è da tempo impegnata nella definizione dei meccanismi molecolari responsabili del rimodellamento tessutale successivo ad ischemia e nella ricerca di nuovi target farmacologici. In questi studi è risultato di fondamentale importanza l’uso della MRI, una tecnica che permette di visualizzare non solo l’andamento della variazione del volume del danno e lo sviluppo di atrofia cerebrale, ma anche come l’architettura delle fibre nervose (la figura 2 riporta la disposizione spaziale delle fibre in un cervello murino sano) venga alterata e rimodellata durante le fasi post-ischemia.


    Ruolo del recettore GPR17 nell'ischemia cerebrale e coronarica

    Negli ultimi anni un finanziamento ottenuto assieme a un consorzio di ricerca internazionale - di cui il Centro Cardiologico Monzino è capofila - nell’ambito dei progetti ERANET-Neuron, ha permesso di identificare il ruolo di GPR17, un recettore duale recentemente de-orfanizzato, nelle fasi di rimodellamento post-ischemia a breve e a lungo termine.

    Una nuova linea di ricerca, finanziata dalla Fondazione Cariplo e supportata dalla Fondazione IEO-CCM, riguarda lo studio dell’interazione tra GPR17 e le cellule della microglia, le “cellule spazzine” del cervello, la cui attività può essere modulata farmacologicamente con risultati, seppur ancora preliminari e che necessitano di ulteriori studi futuri, estremamente incoraggianti sulla riduzione del danno e sul recupero funzionale motorio dopo ischemia.



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