Battito cardiaco e tumori: studio mostra una riduzione di oltre il 50%

Bum, bum, bum… il ritmo del cuore non serve solo a garantire la funzione cardiaca. Uno studio internazionale coordinato dall’Università di Trieste, con la collaborazione dell’International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology (ICGEB) e del Centro Cardiologico Monzino IRCCS, mette in evidenza un meccanismo inaspettato: le forze fisiche generate dalla pulsazione possono frenare la crescita dei tumori nel tessuto cardiaco, influenzando anche processi interni alle cellule tumorali.

Il lavoro, pubblicato su Science, focalizza l’attenzione su un aspetto finora poco esplorato, mostrando come l’ambiente meccanico del miocardio agisca non soltanto sulla fisiologia del cuore, ma anche sul comportamento delle cellule tumorali, con l’obiettivo di rallentarne la proliferazione.

pulsazione cardiaca e tumori nel miocardio: il ruolo delle forze meccaniche

La ricerca nasce da un’osservazione nota in medicina: il cuore sviluppa tumori molto raramente e, quando vengono colpiti da metastasi, queste tendono a presentarsi più piccole rispetto a quelle riscontrate in altri organi. I ricercatori hanno quindi investigato la possibile causa nella natura meccanica del tessuto cardiaco, continuamente sottoposto a contrazione, pressione e deformazione.

meccanismi sperimentali: dal “rilascio” meccanico ai tessuti cardiaci ingegnerizzati

Per testare l’ipotesi, lo studio ha utilizzato modelli sperimentali differenti e innovativi, affrontando due strade principali. La prima ha valutato cosa accade quando il cuore viene scaricato dal punto di vista meccanico: in tali condizioni, le cellule tumorali mostrano una proliferazione nettamente maggiore. La seconda ha impiegato tessuti cardiaci ingegnerizzati in laboratorio, nei quali è stato possibile modulare il carico meccanico e osservare direttamente la risposta delle cellule tumorali.

Il quadro complessivo risulta coerente: quando il tessuto cardiaco batte e genera carico meccanico, la crescita tumorale rallenta; quando lo stimolo meccanico viene ridotto, le cellule tumorali riprendono a proliferare.

non solo fisiologia: la pulsazione come soppressore naturale della crescita tumorale

Le evidenze emerse portano a interpretare la pulsazione come più di una semplice funzione fisiologica. Serena Zacchigna, docente di Biologia Molecolare dell’Università di Trieste e responsabile del laboratorio di Biologia Cardiovascolare dell’ICGEB, afferma che i risultati dimostrano come la pulsazione cardiaca possa agire come soppressore naturale della crescita tumorale.

Il meccanismo proposto integra più livelli di spiegazione: la sfavorevolezza dell’ambiente cardiaco verso le cellule tumorali non dipenderebbe soltanto da ragioni immunologiche o metaboliche, ma anche perché l’attività meccanica continua ne limita fisicamente l’espansione.

forze meccaniche e regolazione epigenetica

Un passaggio centrale riguarda il livello in cui l’effetto si manifesta. Le forze meccaniche generate dal cuore non si limitano alla superficie delle cellule tumorali: incidono anche su meccanismi interni che regolano la capacità di moltiplicarsi. Questo elemento collega in modo diretto la dimensione meccanica dell’ambiente cellulare con la regolazione epigenetica del tumore, rafforzando l’idea che l’ostilità del cuore alle cellule tumorali non sia attribuibile esclusivamente a fattori immunologici o metabolici, ma anche al vincolo fisico imposto dal movimento del tessuto.

validazione con metastasi cardiache umane e sviluppo del “manicotto” gonfiabile

Lo studio attribuisce un valore ulteriore alla capacità di collegare ricerca di base e osservazione clinica. I risultati ottenuti nei modelli sperimentali sono stati confrontati con metastasi cardiache umane, analizzate in parallelo a lesioni localizzate in altri organi degli stessi pazienti. Questo confronto consente di verificare che le firme molecolari individuate in laboratorio trovano riscontro anche nei campioni umani, aumentando la solidità del lavoro e il suo potenziale impatto.

stimolazione meccanica e riduzione della proliferazione tumorale

Alla luce di tali risultati, un team di scienziati italiani coordinato da Domenico Prattichizzo, direttore del Siena Robotics and Systems Lab (SIRSLab) dell’Università di Siena, e da Serena Zacchigna, ha sviluppato un dispositivo descritto come un “manicotto” gonfiabile. Il dispositivo simula il battito cardiaco e stimola i tessuti esterni colpiti dal tumore.

Gli esperimenti sono stati condotti su diversi modelli preclinici. I tumori esposti alla stimolazione meccanica hanno mostrato una riduzione della velocità di proliferazione superiore al 50% rispetto a quelli non stimolati.

ipotesi meccano-biologica: confusione dei meccanosensori

L’ipotesi meccano-biologica collega l’effetto a un’alterazione della percezione dell’ambiente da parte delle cellule tumorali. La stimolazione confonderebbe i meccanosensori, strutture che normalmente segnalano la presenza di spazio intercellulare sufficiente per duplicarsi. In un contesto reso artificialmente denso e in movimento costante, le cellule sarebbero indotte a rallentare la propria proliferazione.

collaborazione internazionale e competenze integrate

Il progetto si fonda su una rete ampia e integrata di partner provenienti da Italia, Austria, Germania, Norvegia e Regno Unito. Tra i soggetti coinvolti figurano Istituto Europeo di Oncologia, Medical University of Innsbruck, King’s College London, University Medical Center Hamburg-Eppendorf e Simula Research Laboratory di Oslo. La collaborazione ha unito competenze sperimentali, cliniche, bioingegneristiche e computazionali, con l’obiettivo di costruire un quadro coerente tra osservazioni e sperimentazione.

figure citate nello studio

• Serena Zacchigna
• Giulio Pompilio
• Domenico Prattichizzo

Valentina Arcovio.