A sinalização interrompida do cálcio pode desequilibrar o coração

Um estudo conjunto do Centro Médico Universitário de Göttingen (UMG) e do Hospital Universitário de Würzburg fornece novos insights sobre por que as células do músculo cardíaco perdem o ritmo na fibrilação atrial. A sinalização interrompida do cálcio entre as principais estruturas celulares do coração pode ser um mecanismo subjacente crítico. As descobertas são publicadas na revista Pesquisa de Circulação.

A fibrilação atrial é a forma mais comum de distúrbio persistente do ritmo cardíaco. De acordo com a Fundação Alemã do Coração, cerca de 2 milhões de pessoas na Alemanha são afetadas. A condição interrompe a atividade elétrica do coração e pode causar batimentos cardíacos irregulares, falta de ar e, com o tempo, complicações graves, como insuficiência cardíaca ou acidente vascular cerebral. Até agora, as razões pelas quais as células do músculo cardíaco perdem o ritmo na fibrilação atrial não eram totalmente compreendidas.

Uma equipe de pesquisa do Centro Médico Universitário de Göttingen (UMG), liderada pelo Prof. Niels Voigt, Professor de Farmacologia Molecular no Instituto de Farmacologia e Toxicologia da UMG, juntamente com o Hospital Universitário de Würzburg (UKW), liderado pelo Prof. as células do músculo cardíaco desempenham um papel crítico no desenvolvimento deste distúrbio do ritmo.

A pesquisa se concentra nas mitocôndrias – as “centrais de força da célula” – e no retículo sarcoplasmático, uma fina rede de túbulos dentro das células do músculo cardíaco que armazena cálcio e o libera a cada batimento cardíaco. Esse cálcio é o que faz com que o músculo cardíaco se contraia. As mitocôndrias utilizam esse sinal de cálcio para produzir energia, especialmente quando o coração está sob estresse.

Normalmente, o retículo sarcoplasmático e as mitocôndrias estão fortemente acoplados. Em pacientes com fibrilação atrial, entretanto, esse acoplamento parece ser interrompido. A equipe mostrou que a captação mitocondrial de cálcio é reduzida na fibrilação atrial, limitando a regeneração dos principais transportadores de energia. A microscopia de alta resolução revelou ainda que a proximidade espacial entre o retículo sarcoplasmático e as mitocôndrias é perdida nas células doentes, desequilibrando o suprimento de energia do músculo cardíaco.

“Suspeitamos que a perda da comunicação do cálcio contribui para a instabilidade elétrica do músculo cardíaco e é, portanto, um mecanismo central subjacente ao distúrbio do ritmo”, explicam o Prof. Voigt e o Prof.

Medicamento para baixar o colesterol apoia a absorção de cálcio

Nas suas investigações, a equipe analisou amostras de músculo cardíaco de pacientes com e sem fibrilação atrial. Além das medições bioquímicas, eles usaram técnicas de imagem de alta resolução, como tomografia eletrônica e nanoscopia STED. A tomografia eletrônica permite que estruturas celulares sejam visualizadas em três dimensões até a escala nanométrica. Usando este método, os pesquisadores puderam medir com precisão a proximidade espacial entre as mitocôndrias e o retículo sarcoplasmático.

A nanoscopia STED (Stimulated Emission Depletion Microscopy) proporcionou uma resolução ainda maior do que a microscopia óptica convencional, revelando a fina estrutura das células. Essas técnicas mostraram que na fibrilação atrial as mitocôndrias perdem sua estrutura organizada e se desprendem do retículo sarcoplasmático.

Os grupos de pesquisa também investigaram se a função cardíaca prejudicada poderia ser influenciada – e encontraram um resultado surpreendente: um medicamento para redução do colesterol já aprovado foi capaz de restaurar parcialmente a absorção mitocondrial de cálcio nas células do músculo cardíaco. Uma análise dos dados dos pacientes revelou ainda que as pessoas que tomavam este medicamento tinham menos probabilidade de desenvolver fibrilação atrial.

“Nossas descobertas abrem novas perspectivas para o tratamento da fibrilação atrial”, diz o primeiro autor, Dr. Julius Pronto, pesquisador de pós-doutorado no Instituto de Farmacologia e Toxicologia da UMG. “Se for possível estabilizar especificamente as mitocôndrias e melhorar a sua absorção de cálcio, isso poderá, em última análise, reduzir o risco de distúrbios do ritmo cardíaco”.

Cálcio em foco

Num estudo anterior em colaboração com o Hospital Universitário de Würzburg, a equipa de investigação mostrou que o cálcio também pode servir como um marcador para prever melhor o risco de perturbações perigosas do ritmo cardíaco após uma cirurgia cardíaca. O novo estudo vai um passo além, destacando os mecanismos celulares fundamentais que podem estar subjacentes a tais distúrbios.