In un nuovo studio, i ricercatori della University of Maryland School of Medicine e di altri istituti di ricerca hanno scoperto per la prima volta che una proteina simile all'emoglobina, nota come citoglobina, svolge un ruolo importante nello sviluppo del cuore. In particolare, influenza il corretto schema sinistro-destro del cuore e di altri organi asimmetrici. Questa scoperta potrebbe in ultima analisi portare allo sviluppo di nuovi interventi terapeutici per modificare i processi che portano a questi difetti. I risultati sono stati pubblicati online il 14 dicembre 2023 sulla rivista Nature Communications in un articolo intitolato "La citoglobina regola la motilità delle ciglia dipendente da NO e la lateralità degli organi durante lo sviluppo".
Questi autori hanno utilizzato l'editing genetico CRISPR per eliminare il gene della citoglobulina nei pesci zebra. La mancanza di citoglobulina fa sì che gli embrioni sviluppino cuori speculari, in cui il modello sinistro-destro del cuore è invertito. Negli esseri umani, le citoglobuline sono coinvolte nella produzione di ossido nitrico, un composto che aiuta a regolare il flusso sanguigno sano verso gli organi.
Il dott. Mark T. Gladwin, coautore senior dell'articolo e preside della facoltà di medicina dell'Università del Maryland, studia gli effetti dell'ossido nitrico sui vasi sanguigni da oltre 20 anni, incluso questo nuovo studio.
"Dalla scoperta della citoglobulina due decenni fa, si è scoperto che è espressa in praticamente tutti i tessuti umani, ma il meccanismo con cui questa proteina funziona è stato in gran parte sconosciuto", ha affermato il dott. Gladwin. Sappiamo che la citoglobulina può svolgere un ruolo nella regolazione e nel mantenimento dei livelli di ossido nitrico, ma le nostre nuove scoperte suggeriscono che regola positivamente la produzione di ossido nitrico per garantire il corretto funzionamento delle ciglia e che la sua assenza porta a importanti anomalie organo-sbilanciate".
Per condurre questo nuovo studio, questi autori hanno eliminato il gene della citoglobina nel pesce zebra, il che, con loro sorpresa, ha portato a enormi difetti nella struttura e nella posizione degli organi nell'embrione in via di sviluppo. Ad esempio, il cuore è situato sul lato destro del pesce zebra anziché sul sinistro, e il cuore si piega a sinistra anziché a destra.
La Dott.ssa Paola Corti, co-autrice corrispondente dell'articolo e professoressa associata di biochimica e biologia molecolare presso la Facoltà di Medicina dell'Università del Maryland, ha affermato: "Abbiamo scoperto che le citoglobuline svolgono un ruolo cruciale nella struttura e nella funzione di minuscole strutture simili a peli chiamate ciglia, che determinano l'asimmetria dell'organo e il normale sviluppo".
I fenotipi mutanti Cygb2 presentano difetti organo-biased. Immagine da Nature Communications, 2023, doi:10.1038/s41467-023-43544-0.
Questa è la prima volta che si è scoperto che la citoglobulina, o qualsiasi tipo di globulina come l'emoglobina, è coinvolta nello sviluppo fetale e che la sua assenza può essere associata a difetti alla nascita. È anche la prima volta che si è scoperto che la citoglobulina è coinvolta nella funzione delle ciglia. La scoperta potrebbe aprire le porte allo sviluppo di farmaci per curare rari difetti alla nascita che influenzano il movimento delle ciglia.
Circa 1 su 10,000 a 1 su 30,000 persone nasce con la dicinesia ciliare primaria (PCD), un raro disturbo che colpisce le ciglia e che può causare problemi respiratori dovuti al muco denso che ostruisce le vie aeree", ha affermato il dott. Corti. La sindrome di Kartagener), una forma di PCD, è nota per causare difetti cardiaci nei pesci zebra, dove il cuore è inclinato e ruotato anomala verso destra. Non esiste una cura per questa malattia, solo un intervento chirurgico per riparare eventuali difetti cardiaci e trattamenti per controllare i sintomi".
Sebbene sia noto che alcuni geni causano circa il 70 percento dei casi di PCD, le citoglobuline potrebbero svolgere un ruolo chiave nel 30 percento dei casi senza una causa genetica nota.
La dott. ssa Elizabeth Rochon, prima autrice del documento e professoressa associata di medicina presso la facoltà di medicina dell'Università del Maryland, ha affermato: "Abbiamo scoperto il fenotipo e lo abbiamo collegato alle ciglia. In presenza di citoglobulina, abbiamo potuto tracciare la funzione della proteina e come porta alla normale funzione delle ciglia e allo sviluppo degli organi. In assenza di citoglobulina, abbiamo osservato questi difetti".