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Cardiovascular Physiology

Attività

LABORATORIO FISIOLOGIA CARDIOVASCOLARE

RESEARCH ACTIVITY

Cardiovascular (heart and vessel) disaeases are the leading cause of morbidity and mortality worldwide. Intriguingly, the cardiovascular system has the intrinsic potential to protect itself against damage induced by ischemia/reperfusion and cardiotoxic substances.

In the Cardiovascular Physiology laboratories, research is carried out to clarify the mechanisms of cardiovascular protection against damage induced directly or indirectly by various factors [ischemia / reperfusion (I / R), chemical (Herbicides and derivatives)] and the endogenous repair potential of the myocardial injury in terms of endogenous molecules (e.g. apelin, gas transmitters Hydrogen sulphide) and potentially therapeutic protective protocols (e.g. remote conditioning). Cardioprotection by remote conditioning is induced with brief ischemia of the limbs.

Ischemia / reperfusion (I / R) damage repair project. The mechanisms of cardioprotection are studied through different experimental protocols (in vitro, ex vivo and in vivo murine models) in the presence of two or more diseases or medical conditions (co-morbidities) and compared with those present in healthy conditions (donor heart).  We aim to verify the molecular mechanisms that are the basis of the protective response induced by therapeutic experimental protocols (for example remote conditioning), endogenous biomaterials (e.g. platelets and extracellular vesicles) and exogenous nanomaterials (e.g. oxygen-charged nanocarriers).

Herbicides and derivatives project: Biological effects of sub-toxic levels of herbicides and derivatives on endothelial cells and cardiomyocytes. Role of mitochondria in the deleterious outcome of glyphosate and AMPA exposure.

Apelin-13 projects: Beside cardioprotective effect (inotropic positive effect and limitation of infarct size), the endogenous peptide Apelin-13 also displayed antiarrhythmic action. Altered Connexin-43 (cx-43) expression and distribution in the cardiac tissue has been observed in several cardiac diseases (such as myocardial infarction and diabetes) and this alteration is related to increased incidence of cardiac arrhythmias that can lead to sudden death; we aim to investigate: 1) the role of Apelina-13 in the regulation of cx-43 expression; 2) the molecular mechanism and the role of autophagic process in the regulation of cx-43 expression. In vitro experimental models for the morphological and functional study of cx-43 in both normoxic and hypoxic conditions.

ATTIVITÀ DI RICERCA

Le malattie cardiovascolari (del cuore e dei vasi) sono la principale causa di morbilità e mortalità nel mondo. Eppure il sistema cardiovascolare ha il potenziale intrinseco per proteggersi dai danni indotti dall'ischemia/riperfusione e dalle sostanze cardiotossiche.

Nei laboratori di Fisiologia Cardiovascolare vengono svolte ricerche per chiarire i meccanismi endogeni di protezione cardiovascolare nei confronti del danno indotto in via diretta o indiretta da diversi fattori [ischemia/riperfusione (I/R), chimico (glifosate)]. Le potenzialità endogene di riparazione della lesione miocardica vengono studiati in termini di protocolli sperimentali terapeutici di protezione (e.g. remote conditioning) e molecole endogene (e.g. apelina e H2S). Il remote conditioning è un fenomeno protettivo che si induce con delle brevi ischemie degli arti.

Progetto: Riparazione danno ischemia/riperfusione (I/R). I meccanismi di cardioprotezione sono studiati mediante diversi protocolli sperimentali (in vitro, ex vivo e in vivo in modelli murini). Gli studi vengono condotti in presenza di due o più patologie (comorbidità) e in cuori sani (cuori dei donatori). Nei nostri studi vengono verificati i meccanismi molecolari che sono alla base della risposta protettiva indotta da interventi terapeutici sperimentali (ad esempio, remote conditioning), biomateriali endogeni (e.g. piastrine e vescicole extracellulari) ed esogeni (Nanomateriali carichi con ossigeno).

Progetto: Azione cardioprotettiva del peptide endogeno Apelina-13: Oltre ad un’azione inotropa positiva e di riduzione dell’area d’infarto, l’Apelina-13 ha un’azione antiaritmica. Un’alterata espressione e distribuzione di connessina-43 (cx-43) nel tessuto miocardico risulta in varie patologie cardiache tra le quali l’infarto e diabete, e questa alterazione è responsabile di aritmie che possono essere fatali; questo studio vuole rivelare 1) il ruolo dell’Apelina-13 nella regolazione dell’espressione della proteina cx-43 e 2) il meccanismo molecolare e il ruolo dei processi autofagici nella regolazione dell’espressione proteina della cx-43. La ricerca prevede l’utilizzo di vari modelli sperimentali in vitro per lo studio morfologico e funzionale della cx-43, sia in condizioni normossiche che ipossiche.

Progetto: Effetti biologici di effetti sub-tossici di erbicidi e derivati sulle cellule endoteliali e cardiache. Ruolo dei mitocondri nell’effetto deleterio dell’esposizione a  glifosate e AMPA.

Prodotti della ricerca

PUBBLICAZIONI/PUBLICATIONS

  1. Zicola E, Arrigo E, Mancardi D. H2S Pretreatment Is Promigratory and Decreases Ischemia/Reperfusion Injury in Human Microvascular Endothelial Cells. Oxid Med Cell Longev. 2021 Apr 15;2021:8886666. doi: 10.1155/2021/8886666.
  2. Folino A, Accomasso L, Giachino C, Montarolo PG, Losano G, Pagliaro P, Rastaldo R. Apelin-induced cardioprotection against ischaemia/reperfusion injury: roles of epidermal growth factor and Src. Acta Physiol (Oxf). 2018 Feb;222(2). doi: 10.1111/apha.12924.
  3. Penna C, Femminò S, Caldera F, Rubin Pedrazzo A, Cecone C, Alfì E, Comità S, Higashiyama T, Trotta F, Pagliaro P, Cavalli R. Cyclic Nigerosyl-Nigerose as Oxygen Nanocarrier to Protect Cellular Models from Hypoxia/Reoxygenation Injury: Implications from an In Vitro Model. Int J Mol Sci. 2021 Apr 19;22(8):4208. doi: 10.3390/ijms22084208.
  4. Penna C, Sorge M, Tullio F, Comità S, Femminò S, Brancaccio M, Pagliaro P. A TRICk to Improve the Effectiveness of RIC: Role of Limb Temperature in Enhancing the Effectiveness of Remote Ischemic Conditioning. Biology (Basel). 2022 Jan 17;11(1):146. doi: 10.3390/biology11010146. PMID: 35053144; PMCID: PMC8773203.
  5. D'Ascenzo F, Femminò S, Ravera F, Angelini F, Caccioppo A, Franchin L, Grosso A, Comità S, Cavallari C, Penna C, De Ferrari GM, Camussi G, Pagliaro P, Brizzi MF. Extracellular vesicles from patients with Acute Coronary Syndrome impact on ischemia-reperfusion injury. Pharmacol Res. 2021 Aug;170:105715. doi: 10.1016/j.phrs.2021.105715.
Ultimo aggiornamento: 13/06/2023 14:56
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