Alessandro Cannavo
Il blocco del β1 previene lo scompenso miocardico postischemico tramite la segnalazione del fosfato protettivo della sfingosina-1 dipendente dal β3ar
Premessa: i bloccanti dei recettori β adrenergici (βAR) svolgono un ruolo fondamentale nel trattamento dell’insufficienza cardiaca (IC), impedendo il bombardamento del cuore da parte delle catecolamine, sostanze come l’epinefrina e la noradrenalina, che sovraeccitano e stressano il cuore. Non tutti i pazienti con IC rispondono a questa classe di farmaci, sollevando quindi la questione di come esattamente i βAR-bloccanti attenuino la progressione dell’IC. La delineazione di questo meccanismo potrebbe spiegare il perché della mancata risposta in alcuni pazienti con IC e quindi portare alla messa a punto di una terapia personalizzata dell’IC. Questo studio ha valutato il ruolo del recettore 1 della sfingosina-1-fosfato (S1PR1), un recettore accoppiato a proteine G (GPCR) espresso nel cuore che media l’effetto cardioprotettivo della sfingosina-1-fosfato (S1P) un lisofosfolipide naturale strettamente legato alla segnalazione dei βAR. Ad esempio, i livelli di β1AR (l’isoforma 1 del βAR) sono ridotti in cellule cardiache in seguito alla stimolazione con S1P, analogamente la riduzione dei livelli di S1PR1 può essere innescata dal trattamento con isoproterenolo (ISO, un βAR-agonista). Questo cross-talk recettoriale diretto è anche fisiologicamente rilevante, poiché questi recettori interagiscono e mostrano una reciproca riduzione nei loro livelli cellulari e sulla membrana plasmatica anche in vivo come mostrato nel cuore di un modello di ratto con IC post-ischemica. Per questi motivi, abbiamo ipotizzato che, a parte gli effetti protettivi del β-bloccante contro il danno da catecolamine o la regolazione dei βAR nel miocardio, vi siano ulteriori effetti benefici che coinvolgono la segnalazione di S1P e S1PR1.
Metodi: Abbiamo testato gli effetti in vitro del bloccante β1AR Metoprololo (Meto) in cellule HEK293 (una linea cellulare derivante da rene embrionale umano) e cardiomiociti ventricolari isolati da ratti neonati (NRVM).
In vivo, abbiamo valutato l’impatto del Meto in topi wild type (WT) o mancanti (knockout) del recettore β3AR (l’isoforma 3 del βAR) sottoposti a infarto miocardico (MI) indotto chirurgicamente.
Risultati: Abbiamo utilizzato cellule HEK293 che esprimevano una β1AR marcata con un epitopo FLAG (β1ARFLAG) e una proteina fluorescente verde (GFP) marcata con S1PR1 (S1PR1-GFP) e abbiamo verificato l’internalizzazione di S1PR1. Abbiamo eseguito una valutazione temporale (da 0 a 30 minuti) dell’impatto del Meto sull’internalizzazione di S1PR1 indotta da ISO e S1P. È interessante notare che ISO e S1P hanno indotto una massiccia internalizzazione del recettore e che Meto ha impedito gli effetti indotti da ISO. Questi risultati sono stati osservati in modo analogo nelle NRVM. Successivamente, in vivo, abbiamo utilizzato un modello murino di MI per corroborare i nostri risultati, È importante notare che i nostri risultati hanno dimostrato che il Meto
blocca la progressione dell’IC post-ischemica nei topi tanto quanto il trattamento cronico con S1P. Inoltre, abbiamo riscontrato una significativa riduzione dei livelli di proteina β3AR cardiaca nei topi post-MI rispetto agli animali sham-operati. Tale effetto era invece abolito in seguito al trattamento con Meto. Successivamente, abbiamo verificato se la segnalazione dei β3AR fosse responsabile della cardioprotezione post-MI indotta dal Meto utilizzando topi β3AR KO e WT. Abbiamo quindi osservato che la SphK1 cardiaca e la S1P circolante erano tutte ridotte nei topi MI rispetto al gruppo di controllo sham. Tuttavia, il trattamento con Meto ha ripristinato l’espressione di SphK1 e i livelli di S1P. Al contrario, nei topi β3AR KO, l’espressione di SphK1 e la secrezione
di S1P risultavano ridotte sia ne gruppo MI che nel gruppo trattato con Meto. Infine, in pazienti affetti da IC post-ischemica abbiamo esaminato la variazione dei livelli di S1P in risposta alla terapia con βAR-bloccanti. I nostri dati dimostrano che i livelli circolanti di S1P sono significativamente più elevati nei pazienti con IC trattati con βAR-bloccanti rispetto a quelli osservati nei pazienti non trattati con tali farmaci. Conclusioni: il nostro studio documenta un nuovo meccanismo attraverso il quale i β1AR-bloccanti inducono una risposta terapeutica dopo l’MI: il blocco dei β1AR da parte del Meto porta a aumento del β3AR, seguita da una segnalazione protettiva innescata da S1P/S1PR1. Quest’ultimo evento è seguito dal rilascio di S1P β3AR-dipendente all’esterno dei cardiomiociti che, a sua volta, attiva l’S1PR1 salvato e allineato sulla membrana sarcolemmale dei miociti vicini per innescare la segnalazione protettiva intracellulare. Pertanto, Meto agendo sui β1AR miocardici influenza direttamente la segnalazione di 3 recettori distinti (riduzione di S1PR1) e indirettamente (aumento del β3AR e della secrezione di S1P). La scoperta di questo nuovo ciclo protettivo innescato dai bloccanti dei β1AR come il Meto fa progredire la nostra comprensione della fisiopatologia dell’HF ischemica.