La nuova ricerca della Scuola di Medicina dell’Università di Washington in St. Louis, Missouri, suggerisce che la radioterapia può riprogrammare le cellule del muscolo cardiaco in quello che sembra essere uno stato più giovane, risolvendo problemi elettrici che causano un’aritmia pericolosa per la vita.
L’aritmia è una condizione in cui il cuore batte in modo irregolare, può portare a problemi di salute potenzialmente pericolosi. La procedura per risolvere la condizione medica è invasiva, chiamata ablazione cardiaca, prevede l’inserimento di un catetere nel cuore e il tessuto che innesca il ritmo cardiaco irregolare pericoloso per la vita – la tachicardia ventricolare – viene bruciato, creando cicatrici che bloccano i segnali errati.
Il nuovo studio pubblicato nella rivista Nature Communications, mostra che la radioterapia non invasiva normalmente utilizzata per curare il cancro, può riprogrammare le cellule del muscolo cardiaco in uno stato più giovane e forse più sano, risolvendo il problema elettrico nelle cellule stesse senza bisogno di tessuto cicatriziale per bloccare i circuiti iperattivi. Lo studio suggerisce anche che lo stesso effetto di riprogrammazione cellulare potrebbe essere ottenuto con dosi più basse di radiazioni, aprendo la porta a possibilità di usi più ampi della radioterapia in diversi tipi di aritmie cardiache.
I medici-scienziati della Washington University nel 2017 hanno dimostrato che la radioterapia tipicamente riservata al trattamento del cancro, potrebbe essere diretta al cuore per trattare la tachicardia ventricolare. La radioterapia in teoria, potrebbe riprodurre il tessuto cicatriziale solitamente creato attraverso l’ablazione cardiaca, ma con una procedura più breve e totalmente non invasiva, rendendo il trattamento disponibile per i pazienti gravemente malati. I medici sorprendentemente hanno scoperto che i pazienti, dopo poche settimane di radioterapia, hanno avuto grandi miglioramenti nelle loro aritmie, molto più veloce rispetto ai mesi che può richiedere il tessuto cicatriziale a formarsi dopo la radioterapia, suggerendo che una singola dose di radiazioni riduce l’aritmia senza formare tessuto cicatriziale. I dati indicavano che la radioterapia funzionava altrettanto bene, se non meglio, dell’ablazione cardiaca con catetere per alcuni pazienti con tachicardia ventricolare, ma in un modo diverso e sconosciuto.
Stacey L. Rentschler cardiologo, professore associato di medicina, di biologia dello sviluppo e di ingegneria biomedica, tra gli autori dello studio, ha detto:
«Tradizionalmente, l’ablazione cardiaca crea tessuto cicatriziale per bloccare i circuiti elettrici che stanno causando la tachicardia ventricolare. Per aiutarci a capire se la stessa situazione stava accadendo con la radioterapia, alcuni dei primi pazienti che si sono sottoposti a questo nuovo trattamento ci hanno dato il permesso di studiare il loro tessuto cardiaco dopo un trapianto di cuore o se erano deceduti per un altro motivo. Abbiamo visto che il tessuto cicatriziale da solo non poteva spiegare i notevoli effetti clinici, suggerendo che le radiazioni migliorano l’aritmia in qualche altro modo, quindi abbiamo approfondito i dettagli di questo aspetto».
Gli scienziati hanno scoperto che il trattamento con le radiazioni ha innescato le cellule del muscolo cardiaco per iniziare a esprimere diversi geni. Hanno misurato un aumento dell’attività indicata come “via di segnalazione Notch”, che è nota per il suo ruolo vitale nello sviluppo precoce, anche nella formazione del sistema di conduzione elettrica del cuore.
La via di segnalazione Notch è di solito spento nelle cellule muscolari del cuore adulto, ma i ricercatori hanno scoperto che una singola dose di radiazioni l’attiva temporaneamente, portando a un aumento a lungo termine dei canali ionici del sodio nel muscolo cardiaco, un cambiamento fisiologico chiave che può ridurre le aritmie.
Stacey L. Rentschler ha detto:
«Le aritmie sono associate alla lentezza della conduzione elettrica. La radioterapia sembra accelerare la velocità attivando le prime vie di sviluppo che riportano il tessuto cardiaco in uno stato più sano».
I ricercatori hanno studiato questi effetti nei topi e nei cuori umani donati; nei campioni di cuore umano, hanno scoperto che questi cambiamenti nelle cellule del muscolo cardiaco erano presenti solo nelle aree del cuore che hanno ricevuto la dose di radiazioni mirata.
Julie K. Schwarz, medico-scienziata, oncologa, direttrice della divisione di biologia del cancro nel dipartimento di radio-oncologia alla Washington University, ha detto:
«Le radiazioni causano un tipo di lesione, ma è diverso dall’ablazione cardiaca con catetere. Come parte della risposta del corpo a quella ferita, le cellule nella porzione ferita del cuore sembrano attivare alcuni di questi programmi di sviluppo precoce per ripararsi. È importante capire come funziona perché, con questa conoscenza, possiamo migliorare il modo in cui stiamo trattando questi pazienti e poi applicarlo ad altre malattie».
I ricercatori hanno anche scoperto che gli effetti benefici delle radiazioni sono continuati per almeno due anni nei pazienti sopravvissuti. E soprattutto, sono stati in grado di dimostrare nei topi che una dose inferiore di radiazioni ha prodotto lo stesso effetto, ciò potrebbe minimizzare gli effetti collaterali a lungo termine e aprire la porta a questo tipo di trattamento in altri tipi di aritmie cardiache.
E mentre la via di segnalazione Notch, era un elemento importante in questi effetti, Julie K. Schwarz ha detto che non è l’unico percorso coinvolto. I ricercatori stanno continuando a studiare come la radiazione inneschi le cellule cardiache per tornare a uno stato più sano.
David M. Zhang della Scuola di Medicina dell’Università di Washington in St. Louis, Missouri, lavora nel laboratorio di Stacey L. Rentschler, ha detto:
«Questa è stata una collaborazione coinvolgente non solo tra scienziati di base e clinici, ma anche cardiologi e radio-oncologi. Storicamente, i radio-oncologi sono concentrati sul cancro e cercano di evitare di irradiare il cuore, quindi questo studio apre un’area completamente nuova di ricerca e collaborazione tra questi due campi».