Scoprono perché il coronavirus può causare aritmia e come può essere invertito

Il coronavirus può infettare cellule specializzate che mantengono il ritmo cardiaco. La loro alterazione può innescare un processo di autodistruzione all'interno delle cellule e generare aritmie, secondo uno studio preclinico co-guidato da ricercatori della Weill Cornell Medicine, del NewYork-Presbyterian e della NYU Grossman School of Medicine. I risultati offrono una possibile spiegazione per le aritmie cardiache comunemente osservate nei pazienti con infezione da SARS-CoV-2.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista specializzata Circulation Research dell'American Heart Association. I ricercatori hanno utilizzato un modello animale e cellule umane derivate da cellule staminali per dimostrare che il coronavirus SARS-CoV-2 può facilmente infettare le cellule che sono il pacemaker naturale del cuore e costituiscono il cosiddetto «nodo sinusale o senoatriale».

Sono un gruppo di cellule specializzate, situate nella parte superiore dell'atrio destro, che producono impulsi elettrici che si diffondono attraverso il cuore fino a raggiungere il muscolo ventricolare e stimolare la contrazione del cuore. Questo organo del corpo umano pompa quasi 5 litri di sangue attraverso il corpo al minuto. Anche a riposo, il cuore batte (si dilata e si contrae) tra le 60 e le 80 volte al minuto.

È noto che in alcune persone le aritmie sono un difetto congenito, cioè nascono con questo problema. Alcune malattie, ipertensione ed emocromatosi (accumulo di ferro nel corpo), possono contribuire alle aritmie. Inoltre, lo stress, la caffeina, il tabacco, l'alcol e alcuni farmaci da banco per la tosse e il raffreddore possono influenzare il ritmo naturale del battito cardiaco.

La nuova ricerca è stata sviluppata da scienziati dell'istituto Weill Cornell Medicine negli Stati Uniti. I risultati hanno stupito gli esperti. «Questa è una vulnerabilità sorprendente e apparentemente unica di queste cellule: abbiamo studiato altri tipi di cellule umane che possono essere infettate dal coronavirus SARS-CoV-2, comprese le cellule del muscolo cardiaco, ma abbiamo trovato solo segni di ferroptosi nelle cellule del pacemaker», afferma il dott. Shuibing Chen, coautore dello studio e professore di biologia chimica in chirurgia e biologia chimica in biochimica presso Weill Cornell Medicine.

Quello che hanno scoperto è che se una persona prende il coronavirus e sviluppa l'infezione, può innescare un processo chiamato «ferroptosi», in cui le cellule si auto -distruggono ma producono anche molecole di ossigeno reattive che possono influenzare le cellule vicine.

Casi di aritmie, inclusi ritmi cardiaci troppo veloci (tachicardia) e troppo lenti (bradicardia) sono stati precedentemente osservati in molti pazienti COVID-19 e diversi studi hanno collegato questi ritmi anormali a peggiori esiti COVID-19. Tuttavia, non era chiaro come l'infezione da coronavirus potesse causare queste aritmie.

Nel nuovo studio, i ricercatori, tra cui il dottor Benjamin TenoEver, che fa parte della Grossman School of Medicine della New York University, hanno esaminato i criceti dorati, uno dei pochi animali da laboratorio che sviluppano in modo affidabile segni simili a COVID. 19 a causa del coronavirus. Hanno trovato prove che, in seguito all'esposizione nasale, il virus può infettare le cellule dell'unità pacemaker cardiaca naturale, nota come nodo senoatriale.

Per studiare gli effetti del coronavirus sulle cellule del pacemaker in modo più dettagliato e con le cellule umane, i ricercatori hanno utilizzato tecniche avanzate di cellule staminali per indurre la maturazione delle cellule staminali embrionali umane in cellule molto simili a quelle del nodo seno-atriale.

Hanno dimostrato che queste cellule del pacemaker umano indotte esprimono il recettore ACE2 e altri fattori che il coronavirus utilizza per entrare nelle cellule e sono facilmente infettabili. I ricercatori hanno anche osservato un forte aumento dell'attività dei geni immunitari infiammatori nelle cellule infette.

Tuttavia, la scoperta più sorprendente del team è stata che le cellule del pacemaker, in risposta allo stress dell'infezione, hanno mostrato chiari segni di un processo di autodistruzione cellulare chiamato «ferroptosi». Questo processo comporta l'accumulo di ferro e la produzione sfrenata di molecole di ossigeno reattive che distruggono le cellule. Gli scienziati sono riusciti a invertire questi segni nelle cellule usando composti noti per legare il ferro e inibire la ferroptosi.

«Questa scoperta suggerisce che alcune delle aritmie cardiache rilevate nei pazienti con COVID-19 potrebbero essere causate da danni al nodo seno-atriale causati dalla ferroptosi», afferma il dott. Robert Schwartz, coautore dello studio, professore associato di medicina presso la Divisione di Gastroenterologia ed Epatologia presso Weill Cornell Medicine ed epatologo presso il NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.

Sebbene in linea di principio i pazienti con COVID-19 possano essere trattati con inibitori della ferroptosi specificamente per proteggere le cellule del nodo seno-atriale, sarebbero preferibili farmaci antivirali che bloccano gli effetti dell'infezione su tutti i tipi di cellule, hanno detto i ricercatori. I ricercatori hanno in programma di continuare a utilizzare i loro modelli cellulari e animali per indagare sui danni del nodo seno-atriale nel COVID-19.

«Ci sono altre sindromi di aritmia seno-atriale negli esseri umani che potremmo modellare con la nostra piattaforma», ha detto il dottor Todd Evans, un altro coautore dello studio, Peter I. Pressman professore di chirurgia e decano associato della ricerca presso Weill Cornell Medicine. «E mentre i medici possono ora utilizzare un pacemaker elettronico artificiale per sostituire la funzione di un nodo seno-atriale danneggiato, qui c'è il potenziale di utilizzare cellule seno-atriali come quelle che abbiamo sviluppato come terapia pacemaker alternativa basata su cellule».

Consultato da Infobae, il cardiologo Mario Boskis, della Società argentina di cardiologia, ha commentato: «Il nuovo studio condotto negli Stati Uniti ci aiuta a capire un po 'di più la capacità del coronavirus di generare aritmie. Infettando il nodo del seno, il centro «generatore» del nostro ritmo cardiaco, il coronavirus potrebbe essere responsabile di indurre danni significativi alla sua architettura cellulare. Ciò si traduce in una diminuzione della frequenza cardiaca o della bradicardia».

Per quanto riguarda i possibili trattamenti, il dottor Boskis ha dichiarato: «Se l'aritmia è molto grave, il trattamento è l'impianto di un pacemaker cardiaco. L'uso di farmaci come deferoxamina o imatinib ha dimostrato in questo studio in colture cellulari che potrebbero avere un effetto protettivo sul nodo seno-atriale, ma resta da dimostrare se questo effetto è vero nei pazienti. Per ora, occorre prestare attenzione nei pazienti con Covid, alla generazione di aritmie che possono essere potenzialmente maligne, ad esempio nei casi che scatenano miocardite infiammatoria».

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