Rigenerazione dei nervi vaghi nei cuori trapiantati
Responsabili di circa 18 milioni di morti a livello globale, le malattie cardiovascolari sono la principale causa di morte nei paesi sviluppati e colpiscono oltre il 6,6 % della popolazione mondiale. Con sintomi che variano dall'ipertensione all'insufficienza cardiaca cronica, in casi estremi il trapianto di cuore è l'unica opzione possibile. Purtroppo, però, la tecnica preferita, un intervento noto come trapianto cardiaco ortotopico bicavale, richiede la rimozione o la recisione chirurgica dei nervi parasimpatici. «Ciò comporta un aumento della frequenza cardiaca, una ridotta reattività del cuore agli stimoli e un aumento della rigidità ventricolare. Quindi, ripristinare queste connessioni nervose rappresenterebbe una svolta», spiega Silvestro Micera, coordinatore del progetto NeuHeart, finanziato dall'UE, della Scuola Superiore Sant'Anna, sede del progetto. NeuHeart ha progettato, sviluppato e brevettato una neuroprotesi in grado di rigenerare le connessioni parasimpatiche nella regione cardiaca, in particolare del nervo vago cardiaco destro. «Oltre a migliorare la qualità della vita, i pazienti possono anche godere di un'aspettativa di vita più lunga», aggiunge Vincenzo Lionetti, ricercatore co-principale. La soluzione robusta e adattabile di NeuHeart ha anche il potenziale per ripristinare le connessioni nervose in altri organi trapiantati e nelle lesioni traumatiche in cui i nervi sono stati recisi.
Soluzione bioelettronica ad anello chiuso
Un canale rigenerativo (CR) fatto di polimeri morbidi e biodegradabili stampati in 3D insieme a un elettrodo intraneurale a film sottile viene impiantato tra i due monconi del nervo vago reciso. Il CR guida e modella la rigenerazione, mentre l'elettrodo eroga corrente al nervo ristabilendo la connessione elettrica. Ciò consente di modulare la frequenza cardiaca (FC). Il dispositivo viene quindi accoppiato a uno stimolatore impiantabile per erogare la corrente necessaria in base alle misurazioni della FC in tempo reale rilevate da un sensore ed elaborate da un software, offrendo una soluzione ad anello chiuso.
Un territorio inesplorato
Poiché in letteratura non esistevano studi rilevanti sulla rigenerazione del nervo vago, i ricercatori del progetto hanno condotto i propri su conigli e maialini nani. L'analisi immunoistochimica ha evidenziato che la rigenerazione del nervo vago può avvenire quando è guidata da una struttura, come il CR, e diversi test hanno anche confermato la funzionalità di diversi componenti del sistema. L'elettrodo intraneurale e un prototipo di stimolatore sono stati testati nel nervo vago di maialini nani, dove hanno controllato efficacemente la FC senza effetti collaterali visibili. È stata inoltre dimostrata la biocompatibilità del sensore cardiaco impiantato e il suo potenziale per valutare la rigidità cardiaca a lungo termine, così come l'algoritmo di controllo della frequenza cardiaca, in grado di gestire variazioni fino a un battito al minuto. «Nel complesso, questi test offrono una prova di principio positiva per tutti gli elementi del sistema NeuHeart», afferma Ciro Zinno, ricercatore del progetto.
Aprire una nuova strada
Esperimenti della durata di quattro mesi hanno valutato la rigenerazione dei nervi vaghi cardiaci sia negli animali trattati che in un gruppo di controllo con nervi vaghi recisi ma senza CR impiantato. È stata utilizzata una risonanza magnetica cardiaca per studiare i cambiamenti del cuore degli animali nel corso del tempo. «Abbiamo riscontrato una ridotta reattività cardiaca negli animali non trattati rispetto al gruppo trattato. L'analisi delle immagini ci ha anche rivelato per la prima volta che la riconnessione del cuore al nervo vago intratoracico destro protegge dallo sforzo del ventricolo sinistro. Mentre l'immunoistochimica ha indicato che i ventricoli sinistri degli animali trattati erano simili a quelli degli animali sani», spiega Lionetti. I ricercatori stanno ora lavorando per la sperimentazione sull'uomo, con l'obiettivo di condurre uno studio di fase uno su 30 pazienti, 15 dei quali saranno sottoposti a trapianto cardiaco ortotopico bicavale con rigenerazione del nervo vago, mentre gli altri non lo saranno. «La nostra innovazione potrebbe rivoluzionare le procedure di trapianto. Poiché i materiali sono facilmente fabbricabili, la soluzione è scalabile e potrebbe quindi garantire una fornitura affidabile di innesti nervosi, che possono essere scarsi», conclude Eugenio Redolfi Riva, ricercatore.
Parole chiave
NeuHeart, nervo vago, cuore, rigenerazione, cuore, cardiaco, trapianto, elettrodo
