Guardare il cuore in tempo reale. Una tecnica italiana su Nature Communications

Sono diversi gli strumenti di cui si sono serviti per arrivare al risultato, ma gli scienziati italiani del Massachusetts General Hospital, della Harvard University e dell’Università di Verona ci sono riusciti: hanno sviluppato una nuova tecnica di microscopia che genera immagini del cuore in tempo reale e ad altissima risoluzione, “congelando” virtualmente il movimento del cuore e fotografando i meccanismi biologici coinvolti a livello cellulare, senza alterarne il loro reale funzionamento. Per farlo hanno usato microscopi confocali e multi fotone, combinati con un ventilatore, un elettrocardiografo e un computer fornito di una potente scheda video per l’elaborazione in tempo reale delle immagini. Il risultato è stato pubblicato su Nature Communications.
 
L’acquisizione di immagini dei vari organi presenti all’interno di organismi viventi è sempre stata una sfida difficile da affrontare, ma comprendere il funzionamento del cuore può aiutare a prevenire e curare l’infarto ed è dunque un importante ambito di ricerca. Le diverse metodologie attualmente disponibili necessitano che l’organo o il paziente siano in uno stato di immobilità praticamente assoluta. Sia i movimenti causati dal respiro che quelli del sistema cardiovascolare, infatti, compromettono la qualità delle immagini acquisite.  La tecniche tradizionali, quindi, non sono utilizzabili sul cuore perché le forze in gioco ne comprometterebbero l’integrità alterando sia la fisiologia che la funzionalità del muscolo cardiaco.
 
La nuova metodica per lo studio dell’ischemia cardiaca, invece supera queste limitazioni. “Abbiamo dimostrato che è possibile visualizzare il cuore di un topo, in condizioni di anestesia totale, mentre batte normalmente all’interno della cavità toracica con una risoluzione sub-cellulare e in tempo reale”, ha spiegato Claudio Vinegoni, del Massachusetts General Hospital, coordinatore del progetto. “Per controllare il respiro abbiamo impiegato un ventilatore meccanico in combinazione con un nuovo dispositivo stabilizzante a forma di anello ancorato alla parete cardiaca. Questi accorgimenti ci hanno permesso di ridurre notevolmente gli artefatti indotti da movimento fisiologico, ma non di eliminarli completamente. I ricercatori hanno, quindi, individuato uno specifico periodo in cui acquisizioni ripetute risultavano ripetibili nel tempo. Tale finestra temporale, individuata alla fine della fase di espirazione, in coincidenza con la fase diastolica del ciclo cardiaco, si è dimostrata la più adatta per acquisizioni stabili e riproducibili nel tempo. Considerato che il tempo di acquisizione di una singola immagine supera di qualche volta il tempo della finestra individuata, è stato necessario acquisire più immagini consecutive per ottenerne una finale. Tale operazione può essere interpretata come una sorta di “collage”.
 
Ciò che la nuova tecnica è riuscita a visualizzare in tempo reale e per diverse ore è stato il reclutamento di globuli bianchi che durante l’attacco ischemico si dirigono verso la zona danneggiata del cuore. La metodica, inoltre si è rivelata poco invasiva perché utilizzabile sullo stesso soggetto a diversi giorni di distanza e versatile, cioè adattabile allo studio di tutti gli altri organi dove il movimento naturale è sicuramente inferiore a quello del cuore. “Abbiamo dato prova delle potenzialità della tecnica – ha aggiunto Vinegoni – dimostrando che è possibile seguire il percorso di cellule in tempo reale. Un aspetto sicuramente interessante è l’utilizzo della tecnica per vedere cosa accade immediatamente dopo un evento ischemico. Nessuno conosce cosa succeda a livello microscopico in tali situazioni.”