Vi riporto la traduzione di un interessante articoletto di divulgazione, rivolto a quanti abbiano problemi di colesterolo, che troverete in originale nel prossimo numero di The Alchemist. La scoperta ivi descritta è un esempio illuminante di come il chimico ed il medico, facendo ognuno il proprio mestiere, possano collaborare per produrre risultati di grande interesse. Devo confessare che, da chimico, guardo sempre con grande sussiego (ma sono in ottima compagnia) alla ricerca fatta dai medici, specialmente quando essa si addentra nel campo delle molecole e delle loro interazioni. Mi spiego meglio. Per esempio, la risonanza magnetica, che oggi è ampiamente diffusa come mezzo diagnostico, è uno strumento di ricerca storicamente patrimonio dei chimici. Avrebbero mai potuto un medico, senza conoscerne i fondamenti teorici, o un chimico, chiuso nel microcosmo del suo laboratorio, pensare autonomamente ad un suo impiego nella pratica clinica? No, certo. Il segreto della buona scienza consiste pertanto nell’interesse e nella fiducia reciproca, scevra da insane competizioni, che devono animare ricercatori di discipline diverse per proporre lo sviluppo di soluzioni di interesse generale. Fermo restando il fatto che è la ricerca pura il terreno fertile per le grandi scoperte.

HDL sintetica: una nuova arma per combattere i problemi di colesterolo.

Burrosi dolci di Natale, zabaglione per le farciture, succosi arrosti, brodini ricchi di grasso, cremose torte di formaggio. Sfortunatamente, il cibo delle feste può mandare alle stelle il vostro colesterolo.

Di recente, gli scienziati della Northwestern University hanno sintetizzato un’arma promettente — la lipoproteina HDL, il colesterolo “buono”, — che potrebbe esser d’aiuto nel combattere i livelli elevati di colesterolo e gli effetti mortali che spesso ne conseguono.

Dopo aver progettato con successo HDL sintetica, questi ricercatori hanno dimostrato che essa, legata a nanoparticelle, è capace di catturare il colesterolo in maniera irreversibile. L’HDL sintetica, basata su nanoparticelle d’oro, ha dimensioni simili all’HDL naturale e ne imita la composizione superficiale. Lo studio è stato pubblicato su The Journal of the American Chemical Society (JACS).

“Abbiamo progettato e costruito una molecola che agisce come una spugna nei confronti del colesterolo. L’HDL sintetica riproduce le caratteristiche fondamentali che dovrebbe avere un’efficiente farmaco anti-colesterolo,” ha detto Chad A. Mirkin, professore di chimica al Weinberg College of Arts and Sciences, professore di medicina e professore di scienza ed ingegneria dei materiali. Lo studio è stato condotto da Mirkin e da Shad Thaxton, medico, assistente di urologia nella Feinberg School of Medicine della Northwestern.

“I farmaci che riducono il colesterolo cattivo, l’LDL, ci sono, e si può anche abbassare l’LDL mediante la dieta, ma è difficile far aumentare il colesterolo buono, l’HDL,” ha detto Mirkin. “Ho preso la niacina per tentare di far aumentare la mia HDL, ma gli effeti collaterali mi hanno costretto ad interrompere la terapia. Noi speriamo che l’HDL sintetica possa contribuire a colmare la mancanza di una terapia adeguata.”

Per creare l’HDL sintetica i ricercatori sono partiti da nanoparticelle d’oro. Le hanno successivamente ricoperte con due strati lipidici ed, infine, con una proteina, l’APOA1, che è il maggior componente dell’HDL naturale. Le nanoparticelle di HDL hanno un diametro di circa 18 nanometri (un nanometro è la miliardesima parte di un metro), che è prossimo alle dimensioni dell’HDL naturale.

“Il colesterolo è essenziale per le cellule, ma un eccesso cronico può portare alla formazione di placche nelle arterie,” ha detto Thaxton. “L’HDL, veicolando il colesterolo verso il fegato, ci protegge contro l’aterosclerosi. La nostra speranza è che, con ulteriori sviluppi, la forma sintetica dell’HDL possa essere adoperata per aumentare i livelli di HDL, promuovendone gli effetti benefici.”

“L’HDL è una nanoparticella naturale, e noi l’abbiamo imitata con successo,” ha detto Mirkin, direttore dell’International Institute for Nanotechnology della Northwestern. “L’oro è un materiale di supporto ideale, — le sue dimensioni e la sua forma possono essere modificate, — e può esser facilmente adattato per svolgere funzioni precise. L’uso di nanoparticelle d’oro, che non sono tossiche, per il trasporto di HDL sintetica promette bene per lo sviluppo di nuovi agenti terapeutici.”

Lo sviluppo dell’HDL sintetica è il risultato di una collaborazione tra gli scienziati del dipartimento di chimica della Northwestern e quelli della Feinberg School. “Il lavoro comune di questi due gruppi,” dice Mirkin, “dovrebbe condurre a importanti risultati nel campo della trasformazione di scoperte fondamentali in applicazioni cliniche”. I passi successivi saranno lo studio dell’HDL sintetica in condizioni biologiche e la valutazione della sua capacità di trasportare il colesterolo.

Prima di poter parlare di questa importante scoperta è bene richiamarne le sue funzioni.Il cuore è un organo situato nella cavità toracica, precisamente nel mediastino, costituito pressoché esclusivamente da tessuto muscolare striato, supportato da una struttura fibrosa detta pericardio.Il cuore è l’organo principale dell’apparato circolatorio; funge da pompa capace di permettere la circolazione del sangue. Con le sue contrazioni ritmiche ci consente di vivere e assicura la vita a tutte le cellule del nostro organismo. Gli stili di vita alimentari e le abitudini di vita, e l’età avanzata possono degenerare questo muscolo, con lo sviluppo di alcune patologie, come ad esempio l’infarto, che si intende la necrosi di un tessuto per ischemia, cioè per una grave riduzione di flusso sanguigno.

Da un punto di vista clinico l’infarto è una sindrome acuta provocata da una insufficiente irrorazione sanguigna (ischemia) ad un organo o a parte di esso, per una occlusione improvvisa o per una riduzione dellà pervietà delle arterie che portano il sangue in quel distretto dell’organismo.

La causa è costituita nella quasi totalità dei casi dall’aterosclerosi.

L’aterosclerosi è una forma di arteriosclerosi, che consiste nella formazione sulle pareti delle arterie di placche, dette ateromi o placche aterosclerotiche.Queste placche vanno incontro a una lenta degenerazione: dapprima sono costituite solamente da lipidi, come il colesterolo, con il tempo le placche diventano sempre più grandi e sviluppano una loro “struttura rigida”, composta da sostanze fibrose e cellule connettivali, da ultimo calcificano e degenerano andando incontro a necrosi.

Quando vanno incontro ad ulcerazione, le placche aterosclerotiche possono provocare riduzione di calibro arterioso coronarico (e quindi infarto), sia attraverso la formazione di trombi che attraverso la trombosi sovrapposta all’ulcerazione.

I sintomi sono diversi a seconda dell’organo interessato, tuttavia il sintomo principale è rappresentato da dolore acuto (ad insorgenza improvvisa), di varia intensità; è però possibile che l’infarto sia clinicamente asintomatico, soprattutto qualora sia di dimensioni molto piccole.

La regione colpita da infarto diviene necrotica (è questa

Fig.2

Gli scienziati del Massachusetts Institute of Technology di Boston (Mit) hanno creato un tessuto biologico che sarà utile per riparare il cuore colpito da patologie ischemiche e per curare malformazioni congenite: si tratta di un supporto a fisarmonica su cui vengono “impiantate” cellule staminali cardiache. Questa “struttura” si integra perfettamente con il muscolo cardiaco e crea un “cerotto” biologico che via via si riassorbe e ripara il muscolo cardiaco. George Engelmayr su “Nature Materials” ha spiegato che il vantaggio della struttura è che rispecchia fedelmente il tessuto cardiaco dal punto di vista funzionale, quindi si integra bene con esso, rispettandone la complessa struttura che vede le cellule cardiache disposte tutte con orientamento preciso per permettere la conduzione dell’impulso di contrazione in maniera sincrona.

Prima di poter parlare di questa importante scoperta, e bene porci una domanda:

Ma cos’è un Infarto?

Infarto cardiaco

Definizione

Per infarto al cuore s’intende la morte, per mancanza di ossigeno, del miocardio (il tessuto muscolare che costituisce la maggior parte del cuore stesso). Durante un infarto, al miocardio viene, in pratica, a mancare l’aria che normalmente gli viene portata dal sangue attraverso le arterie chiamate coronarie (si chiamano coronarie perché circondano appunto il cuore come una corona prima di distribuirsi a tutto il muscolo cardiaco).

Quando una o più di queste arterie si chiude, non arriva più sangue e quindi viene a mancare l’ossigeno. Se questa mancanza d’ossigeno è prolungata (a livello sperimentale si parla all’incirca di 40 minuti), si ha l’infarto.

La zona danneggiata è sostituita da una cicatrice e non è più in grado di contrarsi. Questo evento può essere anche molto grave in quanto, per far arrivare il sangue ricco di ossigeno e nutrimento ai diversi organi (cervello, fegato, rene, eccetera) il cuore deve contrarsi nella maniera più normale e utile possibile.

Il restringimento e la successiva chiusura delle coronarie sono prodotti, nella stragrande maggioranza dei casi, dall’aterosclerosi, una malattia le cui vere cause restano a tutt’oggi solo a livello di ipotesi. In questa malattia, si osserva la progressiva perdita di elasticità delle pareti delle coronarie a causa del depositarsi, nella parete stessa, di grassi, colesterolo, cellule muscolari e altre sostanze (calcio, piastrine, cellule infiammatorie, eccetera).

Questi depositi costituiscono le cosiddette placche aterosclerotiche che, a seconda della loro dimensione, vanno a restringere più o meno ampiamente il passaggio del sangue all’interno del vaso.

In più del 90 per cento dei casi di infarto, l’occlusione totale della coronaria è dovuta alla deposizione, su di una placca aterosclerotica che già restringeva parzialmente l’interno del vaso (lume), di un trombo. Il trombo non è altro che una specie di coagulo che può essere composto da grasso, calcio, sostanze presenti nel sangue quali le piastrine che servono per la coagulazione, cellule infiammatorie.

Il trombo può staccarsi dalla placca aterosclerotica stessa che ha subito una rottura, oppure nascere e crescere all’interno di una placca che ha subito una parziale lacerazione. In qualunque modo si formi, il trombo va comunque ad occludere il lume della coronaria e il sangue non arriva più al tessuto del cuore, con conseguente infarto.

Esistono tuttavia, anche casi di infarto in cui le coronarie sono sane, specie nelle donne.

In questo caso si pensa che la causa sia legata allo spasmo coronarico, cioè ad un’improvvisa, fortissima e prolungata contrazione di una coronaria che, pur non avendo nulla al suo interno che ostruisce il passaggio del sangue, improvvisamente si chiude e si riapre solo dopo che il tessuto cardiaco è andato incontro alla morte (necrosi).

Ancor più raramente l’infarto può avvenire a causa di arteriti (infiammazione delle arterie) oppure di traumi toracici che vanno direttamente a chiudere le coronarie.

Se diagnosticato immediatamente l’infarto viene trattato immediatamente con farmaci trombolizzanti (acido acetilsalicilico, eparina non frazionata), creando appunto una “Trombolisi” (scissione del trombo coronario).

Successivamente si ricorre ad un intervento chiamato, “Intervento di rivascolarizzazione cardiaca” che prende il nome di “Angioplastica”, con o senza “Stent”.

Cos’è l’angioplastica?

L’angioplastica o angioplastica coronarica percutanea transluminale (PTCA) è una tecnica utilizzata per dilatare i restringimenti delle arterie senza ricorrere alla chirurgia. Il concetto di fondo dell’angioplastica è posizionare un catetere con un piccolo palloncino gonfiabile sull’estremità all’interno della sezione ristretta dell’arteria coronarica. Il palloncino viene gonfiato, per esercitare pressione sul restringimento e sulle pareti circostanti dell’arteria. Il palloncino gonfiato apre l’arteria ristretta dividendo e comprimendo la placca e stirando lievemente la parete arteriosa.

Il palloncino può venire gonfiato diverse volte durante un intervento di angioplastica. Ogni palloncino è costituito di materiali speciali che ne consentono il gonfiaggio fino ad una specifica dimensione. È il medico a scegliere il palloncino che ha circa la stessa dimensione dell’arteria del paziente. Se possibile, il primo palloncino viene rimosso e altri, più ampi vengono utilizzati se è necessaria un’espansione supplementare.

Cateteri a palloncino

I cosiddetti “cateteri a palloncino” capaci di tollerare una pressione di gonfiaggio fino a 20 atmosfere, che consente loro di raggiungere, una volta completamente gonfi, un diametro variabile da 2 a 4 mm in base al diametro del vaso normale.
Questi cateteri, grazie ad una guida metallica di calibro estremamente ridotto, vengono fatti procedere all’interno delle coronarie fino a raggiungere il restringimento che occlude totalmente o parzialmente il vaso: a questo punto il palloncino viene gonfiato “modellando” e “frantumando” la placca aterosclerotica e restituendo in questo modo un adeguato diametro al vaso.

A. Un filo guida viene fatto avanzare attraverso il catetere guida e attraverso l’arteria fino a quando la punta è oltre la restrizione.

B. l catetere a palloncino scorre sul filo guida fino a quando non si trova all’interno del segmento ristretto. Raggiunta la posizione desiderata, il palloncino viene gonfiato.

C. Raggiunta la posizione desiderata, il palloncino viene gonfiato. È normale provare dolore in fase di gonfiaggio del palloncino, poiché il flusso sanguigno attraverso l’arteria viene temporaneamente ridotto o bloccato. Questo dolore dovrebbe diminuire quando il palloncino viene sgonfiato. È importante informare il medico se si prova dolore Quando il medico ritiene soddisfacente il livello di compressione della placca e considera sufficiente l’apertura dell’arteria, rimuove il catetere a palloncino sgonfiato. Una serie di immagini angiografiche dell’arteria consente al medico di esaminare l’entità del miglioramento nel flusso ematico.

Tecnica d’inserimento dello Stent

È possibile oggi applicare nel lume del vaso un particolare supporto metallico denominato “STENT”, che consente di ridurre l’incidenza della restenosi se utilizzato nel corso della prima procedura di angioplastica oppure di trattare con elevata percentuale di successo la lesione riformatasi nei sei mesi successivi alla PTCA.

A. Lo stent viene introdotto nel vaso sanguigno montato su un palloncino.

B. Il medico manovra il palloncino nell’area bloccata dell’ arteria e gonfia il palloncino. Il gonfiaggio del palloncino provoca l’espansione dello stent che va a premere contro la parete del vaso.

C. Il palloncino viene quindi sgonfiato ed estratto. Lo stent resta in posizione permanentemente, tenendo il vaso aperto e migliorando il flusso di sangue.

Il Futuro delle staminali….

C’e’ un aiuto volontario da parte delle cellule staminali nei confronti del cuore colpito da infarto: un segnale di sos a livello molecolare parte subito verso la produzione delle cellule staminali che si attivano dirigendosi verso l’organo danneggiato per tentare di ripararlo. Ma la risposta all’allarme differisce da malato a malato e ha una sua importanza nel processo di guarigione. E’ quanto hanno scoperto ricercatori dell’universita’ Cattolica di Roma coordinati dal professor Filippo Crea.

“Il nostro studio -spiega Crea che ha pubblicato lo studio sulla rivista European Heart Journal- indica che l’organismo attiva autonomamente un proprio pronto soccorso fisiologico basato sulla mobilitazione delle proprie cellule staminali, che potremmo in un prossimo futuro sostenere e potenziare con il semplice uso di farmaci, alla portata di tutti gli ospedali, senza dover ricorrere a sofisticate tecniche d’impianto delle cellule staminali”.

Secondo i ricercatori che hanno condotto lo studio, l’impiego di staminali per la terapia dell’infarto “potrebbe diventare un approccio gia’ vecchio ed essere sostituito dall’impiego di farmaci in grado di aumentare, in chi ne ha bisogno, la mobilitazione delle cellule staminali prodotte dal midollo osseo e richiamate dal cuore, nel tentativo di limitare i danni causati dall’infarto”.

“Nel nostro studio -spiega Crea, direttore dell’Unita’ Coronarica del Policlinico “A. Gemelli” di Roma- abbiamo osservato che il numero di cellule staminali mobilitate varia moltissimo nei diversi pazienti. A parita’ di gravita’ iniziale dell’infarto i ‘buoni produttori’ di cellule staminali hanno un’evoluzione clinica molto migliore dei ‘cattivi produttori’”.
In altre parole i primi sono in grado in qualche misura di curarsi da soli gli esiti dell’infarto, gli altri vanno incontro a una prognosi meno favorevole.

A oggi, secondo e’ questo l’identikit del buon mobilizzatore di cellule staminali: “si tratta di un paziente con un background genetico favorevole, che consente al cuore di inviare un segnale forte ed efficiente al midollo per la mobilitazione delle cellule staminali”.

L’infarto causa un trauma nel cuore che impone a medico e paziente di affrontare due fasi di lotta contro il danno prodotto: la prima e’ quella che si combatte, nella prime ore dopo l’insorgenza del dolore infartuale, con l’angioplastica coronarica e con la somministrazione di farmaci trombolitici (i quali sciolgono il coagulo che occlude le coronarie).
La seconda si combatte in tempi piu’ lunghi, i cui termini sono stati chiariti in numerosi studi condotti nell’Istituto di Cardiologia della Cattolica diretto dal Prof. Crea: “abbiamo visto che dopo l’infarto una certa quota di cellule cardiache va sorprendentemente incontro ad apoptosi, cioe’ a suicidio programmato. Anche in questo caso ci sono forti differenze fra pazienti: in alcuni il suicidio collettivo delle cellule cardiache ha proporzioni limitate, in altri, per motivi ancora non ben chiari, il suicidio e’ massivo”.

Le cellule staminali potrebbero aiutare anche contrastando la tendenza al suicidio. In sintesi l’infarto e’ seguito da un lungo periodo in cui si combatte nel cuore una complessa lotta fra vita (portata dalle cellule staminali) e morte (causata dall’apoptosi)”.

Secondo Crea sta in questo la principale novita’ che emerge dallo studio appena pubblicato: “Combinando le evidenze prodotte dalle nostre precedenti ricerche con lo scenario che abbiamo documentato in questo nuovo studio, la sfida che abbiamo di fronte per contrastare piu’ efficacemente il killer numero 1, l’infarto, e’ di ottimizzare meccanismi gia’ esistenti