Prof. Giovanni Esposito

 

Centro di Ricerca

  1. Laboratorio di Cardiologia Molecolare del Dipartimento di Scienze Biomediche Avanzate dell’Università Federico II di Napoli.

 

Il laboratorio di Cardiologia Molecolare dell’Università Federico II di Napoli utilizza modelli sperimentali in vitro ed in vivo mediante l’utilizzo animali di laboratorio wild-type o transgenici per lo studio di specifici aspetti della fisiopatologia cardiovascolare. Il Dipartimento di Scienze Biomediche Avanzate dell’Università degli Studi di Napoli Federico II dispone di un ampio stabulario per animali di laboratorio, capace di accogliere circa 1.000 topi, in condizioni di sterilità costantemente assicurata da programmi di controllo di qualità con la supervisione di veterinari dedicati. In tale struttura vengono osservate le raccomandazioni nazionali, europee ed internazionali riguardanti la fornitura, l’assistenza e gestione di tutti gli animali in specifici protocolli di ricerca.

 

Nei laboratori di microchirurgia sono riprodotti i seguenti modelli animali di patologia umana:

  1. Modello murino di infarto miocardico e ischemia/riperfusione indotto dalla legatura chirurgica della arteria coronaria discendente, con o senza riperfusione;
  2. Modello murino di ipertrofia cardiaca indotta dal sovraccarico di pressione tramite legatura della aorta toracica trasversa;
  3. Modello murino di ipertrofia cardiaca fisiologica indotta da esercizio fisico tramite nuoto o corsa;
  4. Modello murino di ischemia periferica indotta da legatura dell’arteria femorale;
  5. Modello di danno vasale indotto da catetere a palloncino nel ratto;
  6. Modello nel ratto di ipertrofia cardiaca indotta dal sovraccarico di pressione tramite bendaggio con clip dell’ aorta toracica trasversa;

 

Lo studio non invasivo della funzione cardiaca viene effettuato mediante:

1) ecocardiografia transtoracica bidimensionale e monodimensionale;

2) registrazione elettrocardiografica mediante telemetria;

3) tecniche di medicina nucleare ottimizzate per lo studio del piccolo animale.

 

Lo studio invasivo della funzione cardiaca viene effettuato mediante cateterismo cardiaco con successiva valutazione dei parametri emodinamici e della contrattilità intrinseca del ventricolo sinistro attraverso lo studio delle curve pressione/volume, sia in condizioni basali che dopo induzione di stress di tipo meccanico  che farmacologico.

 

Il laboratorio di Cardiologia Molecolare dell’Università Federico II di Napoli ospita inoltre:

– un laboratorio di istologia ed immunoistochimica attrezzato per l’allestimento di campioni ottenuti da tessuti (cuore, muscoli periferici etc…) inclusi in paraffina o congelati.

– un laboratorio per colture cellulari dotato di cappa sterile ed incubatore.

– un microscopio ottico e a fluorescenza per gli studi in vitro di immunoistochimica e immunofluorescenza.

– un laboratorio per l’effettuazione di saggi biochimici quali western blot, real time-PCR, citofluorimetria a flusso.

 

 

Temi di Ricerca

 

1) Meccanismi molecolari coinvolti nel danno cardiaco post-ischemico;

2) Studio della relazione tra arteriopatia periferica e patologia cardiovascolare;

3) Disturbi dell’aggregazione piastrinica in soggetti con cardiopatia stabile e sindromi coronariche acute;

4) Meccanismi molecolari coinvolti nell’ipertrofia e nello scompenso cardiaco;

5) Meccanismi intracellulari responsabili della proliferazione delle fibrocellule muscolari lisce e della formazione della neointima dopo danno vascolare (angioplastica/stenting);

6) Studio dei meccanismi molecolari coinvolti nell’invecchiamento cardiovascolare.

 

Progetti di ricerca

 

1) Studio di nuovi trattamenti farmacologici contro il rimodellamento cardiaco post-ischemico negativo in pazienti con ischemia cronica degli arti inferiori;

2) Ruolo del signalling linfocitario nell’arteriopatia obliterante degli arti inferiori;

3) Ruolo delle proteine chinasi attivate da mitogeni – MAPKs e delle alterazioni del segnale β-adrenergico nello sviluppo di ipertrofia e scompenso cardiaco nella stenosi valvolare aortica;

4) Studio delle alterazioni dell’aggregazione piastrinica in condizioni di iperglicemia Effetti del signalling adrenergico sull’aggregazione piastrinica nelle sindromi coronariche acute;

5) Ruolo del signaling dei recettori accoppiati a proteine G nell’ipertrofia cardiaca e nello scompenso: meccanismi proteine G dipendenti e indipendenti;

6) Studio dei meccanismi molecolari alla base della cardiomiopatia da antracicline;

7) Ruolo dei micro-RNA nell’ipertrofia e nello scompenso cardiaco;

 

Risultati

 

Tra i segnali molecolari maggiormente rappresentati nel cuore che va incontro a modificazioni in senso ipertrofico vi è quella a partenza dalle chinasi attivate da mitogeni (MAPKs). Recentemente abbiamo osservato che il sovraccarico cronico di pressione indotto dalla legatura dell’aorta trasversa (TAC) in topi wild-type con background genetico C57BL/6 determina un’induzione dell’attività delle MAPKs che è proporzionale all’entità del sovraccarico pressorio (Hypertension 2010). Tale induzione è stata osservata sia in campioni di tessuto cardiaco provenienti da animali TAC sia nei linfociti provenienti dai medesimi animali. Abbiamo inoltre valutato i livelli di attivazione delle MAPKs in linfociti provenienti dal sangue periferico di soggetti normotesi, ipertesi in terapia farmacologica ed in buon controllo pressorio ed ipertesi i cui valori pressori risultavano scarsamente controllati dalla terapia. Nei soggetti con buon controllo pressorio l’attivazione delle MAPKs è risultata notevolmente inferiore rispetto a quella osservata in pazienti con elevati livelli di pressione arteriosa, suggerendo un possibile uso clinico di queste ultime come biomarker di ipertensione non controllata.

Un’altra via di segnalazione intracellulare con dimostrata importanza nell’ipertrofia cardiaca è quella mediata dal recettore del fattore di crescita epidermico (EGFR), che è stato dimostrato attivarsi nelle fasi di rimodellamento cardiaco ed essere associato ad azioni di tipo cardioprotettivo. L’EGFR, oltre ad essere attivato dal proprio specifico ligando endogeno, può essere anche attivato con un meccanismo indipendente dal ligando (cioè trans-attivato) da altri recettori, come ad esempio dal recettore eta1-adrenergico (eta1AR) mediante l’interazione con la proteina -arrestina (eta-ARR). Poiché tale via di segnalazione ha dimostrato effetti benefici nel rimodellamento cardiovascolare, è di interesse critico ricercare strategie terapeutiche in grado di attivarlo. In studi recenti effettuati nel nostro laboratorio, abbiamo analizzato il ruolo del recettore del peptide Urotensina II (UTR), appartenente alla famiglia dei recettori a sette domini trans-membrana accoppiati a proteine G, nella trans-attivazione dell’EGFR. Studi precedenti hanno dimostrato che l’UTR è associato a pleiotropici effetti a livello cardiovascolare ancora non del tutto definiti, media effetti cardioprotettivi nell’ipertrofia cardiaca indotta dal sovraccarico di pressione, e nel nostro studio abbiamo ipotizzato che alcuni di questi effetti potessero essere mediati dall’interazione con l’EGFR (Basic Research in Cardiology 2011). Per testare la nostra ipotesi, abbiamo somministrato mediante micro-pompa in infusione il peptide Urantide, antagonista recettoriale dell’UTR, in topi wild-type con background genetico C57BL/6 sottoposti a procedura TAC, osservando un peggioramento statisticamente significativo della funzione cardiaca a riposo osservata mediante ecocardiografia. Tale effetto è risultato, dagli studi in vitro, essere legato al blocco Urantide-dipendente della trans-attivazione dell’EGFR indotta dall’Urotensina II attraverso un meccanismo intracellulare dipendente dalle isoforme 1 e 2 di eta-ARR . Nell’ambito della cardiopatia ischemica, abbiamo studiato con particolare interesse gli effetti avversi dello stress ossidativo e dalla disfunzione mitocondriale, ed analizzato il ruolo della proteina disaccoppiante di tipo 3, membro della superfamiglia delle proteine carrier di anioni a livello mitocondriale con funzione disaccoppiante la respirazione mitocondriale dalla produzione di ATP: in particolare abbiamo investigato il ruolo svolto dalla delezione del gene codificante tale proteina sulla funzione mitocondriale e la sopravvivenza cellulare in condizioni di ipossia in vitro e di ischemia/riperfusione o dopo infarto miocardico in vivo (Journal of the American Heart Association 2013). Nei fibroblasti embrionali provenienti da animali knockout per il gene ucp3 abbiamo osservato un aumento della disfunzione mitocondriale, della mortalità cellulare per apoptosi e della produzione di radicali liberi dell’ossigeno in condizioni di ipossia cellulare rispetto a cellule provenienti da animali wild-type; in vivo, dopo infarto miocardico abbiamo osservato una più estesa area infartuale, un aumento della mortalità cellulare per apoptosi, una significativa disfunzione respiratoria e una peggiore funzione cardiaca residua negli animali sottoposti a delezione del gene ucp3 rispetto agli animali di controllo; abbiamo pertanto concluso che la proteina ucp3 regola la produzione di radicali liberi dell’ossigeno e la sopravvivenza cellulare in condizioni di ipossia, modulando così l’infarct size nei cuori ischemici. Abbiamo inoltre studiato il ruolo protettivo della proteina protimosina alfa nella protezione dalla morte cellulare per apoptosi in condizioni di ipossia-ischemia9. Tale proteina, che normalmente presenta localizzazione nucleare, è secreta in condizioni di ridotta ossigenazione e, in tale condizione, sembra presentare rilevanti effetti cardioprotettivi. Infatti il trattamento con la proteina ricombinante determina una significativa riduzione della risposta apoptotica all’ipossia in vitro e una ridotta area infartuale in vivo a 24 ore dall’induzione dell’infarto miocardico. Tale effetto sembra essere legato all’attivazione della proteina Akt (Apoptosis 2013).

 

 

  1. Laboratorio di Angiologia e Patologia Vascolare del Dipartimento di Scienze Biomediche Avanzate dell’Università Federico II di Napoli.

 

Il laboratorio di Angiologia e Patologia Vascolare dell’Università Federico II di Napoli dispone di una ampia casistica di pazienti afferenti per lo screening e/o per il follow-up di patologie vascolari. In tale struttura vengono osservate le raccomandazioni nazionali, europee ed internazionali riguardanti l’assistenza e gestione dei pazienti inclusi in specifici protocolli di ricerca.

 

Nel Laboratorio di Angiologia e Patologia Vascolare sono studiate le seguenti condizioni patologiche:

  • Arteriopatia obliterante degli arti inferiori
  • Aterosclerosi dei tronchi sovraortici
  • Fisopatologia del flusso delle arterie renali in pazienti con sospetta ipertensione nefro-vascolare

 

 

Temi di Ricerca

 

1) Studio della strategia di prevenzione dell’embolizzazione distale in pazienti sottoposti a stenting carotideo;

2) Studio della relazione tra arteriopatia periferica e outcome clinico cardiovascolare;

3) Studio della relazione tra arteriopatia periferica e scompenso cardiaco a conservata frazione d’eiezione;

4) Studio della terapia antiaggregante nel paziente sottoposto ad angioplastica periferica.

5) Valutazione della placca aterosclerotica instabile mediante diverse tecniche di imaging

 

Progetti di ricerca

 

1) Studio di confronto tra sistemi di protezione prossimale e distale in pazienti sottoposti a stenting carotideo;

2) Ruolo del signaling linfocitario nell’arteriopatia obliterante degli arti inferiori;

3) Studio di confronto tra varie strategie antiaggreganti in pazienti sottoposti ad angioplastica periferica;

4) Multi-modality imaging nella prevenzione dell’instabilità di placca

 

Risultati

 

Dati provenienti da studi osservazionali e da studi randomizzati che hanno confrontato tipi differenti di EPD non hanno dato un risulatato univoco circa la loro efficacia sulla neuroprotezione, come rilevato tramite risonanza magnetica diffusion-weighted (DW-MRI). I risultati della nostra meta-analisi, comprendente sette studi e 324 pazienti, hanno indicato che, dopo il CAS, l’incidenza di nuove lesioni ischemiche per paziente, rilevato tramite DW-MRI era significativamente più bassa nel gruppo trattato con un sistema di protezione prossimale. Similmente, l’incidenza della lesione al luogo controlaterale era significativamente più bassa nel gruppo trattato con un sistema di protezione prossimale, dopo il CAS (JACC interventions 2014). Sul versante della valutazione della responsività piastrinica in pazienti sottoposti ad angioplastica percutanea con impianto di stent (PTCA), abbiamo pubblicato per Current opinion in Cardiology una review che descrive la variabilità della risposta individuale agli antiaggreganti piastrinici inbitori del recettore P2Y12 ed i più comuni test di valutazione della funzione piastrinica. Per quanto riguarda i pazienti con arteriopatia obliterante degli arti inferiori (PAD). Oggetto di interesse è stata la raccolta di informazioni cliniche riguardo la valutazione dell’impatto della cardiopatia ischemica nei pazienti PAD, e in particolare abbiamo ricercato parametri clinici in grado di individuare, tra i pazienti PAD, quelli a maggior rischio di eventi cardiovascolari. Si è studiato con particolare attenzione il ruolo svolto dall’infiammazione ed è stata dimostrata l’associazione statistica tra conta leucocitaria ematica in pazienti PAD con una contemporanea cardiopatia ischemica. Allo stesso modo, si è valutato il significato prognostico della sindrome metabolica e dell’obesità generale ed addominale in pazienti con arteriopatie periferiche osservando che come soprattutto quest’ultima ben correla col successivo sviluppo di eventi ischemici cardiaci, cerebrali e periferici . Abbiamo evidenziato il significativo potere predittivo dell’ecogenicità delle placche femorali nei riguardi del rischio di eventi cardiovascolari in pazienti con ischemia cronica degli arti inferiori (JACC Interventions 2013) . Infine abbiamo recentemente dimostrato che, in pazienti con arteriopatia obliterante degli arti inferiori sintomatici per claudicatio intermittens la rivascolarizzazione mediante procedura di angioplastica percutanea, oltre a migliorare significativamente lo stato funzionale e la sintomatologia, determina una riduzione dell’incidenza di successivi eventi cardiovascolari rispetto a pazienti con la medesima patologia non sottoposti a rivascolarizzazione (International journal of cardiology 2013). Infine per quanto riguarda lo studio di imaging della placca aterosclerotica, abbiamo recentemente pubblicato una review incentrata sul ruolo delle differenti modalità di imaging della placca instabile (Sannino A. et al, Eur Heart J Cardiovasc Imaging. 2014).

 

  1. Laboratorio di Cardiologia Invasiva del Dipartimento di Scienze Biomediche Avanzate dell’Università Federico II di Napoli.

 

Temi di Ricerca

 

  • Trattamento della stenosi aortica severa mediante impianto percutaneo di valvola aortica (TAVI)
  • Impianto percutaneo di endoprotesi per aneurismi dell’aorta addominale
  • Prevenzione dell’embolia sistemica mediante posizionamento di filtri cavali
  • Trattamento percutaneo dell’arteriopatia ostruttiva periferica
  • Trattamento percutaneo dell’arteriopatia carotidea extracranica
  • Trattamento percutaneo dell’ipertensione farmaco-resistente.

 

Progetti di ricerca

 

  • Studio dei predittori di outcome cardivascolare dopo impianto percutaneo di valvola aortica (TAVI);
  • Studio dell’impatto dell’insufficienza mitralica in pazienti sottoposti a TAVI;
  • Studio del fenomeno low flow-low gradient nei pazienti sottoposti a TAVI;
  • Valutazione a lungo termine dell’efficacia dell’impianto percutaneo di endoprotesi addominali;
  • Studio della composizione delle placche aterosclerotiche da arterie di gamba e correlazioni istopatologiche;
  • Il ruolo del Palloncino a rilascio di farmaco nel trattamento della ristenosi intrastent dell’arteria femorale superficiale;
  • Il ruolo del rapporto Palloncino arteria influenza l’outcome dell’angioplastica dell’arteria femorale superficiale;
  • Il ruolo degli stent medicati a polimero riassorbibile nel trattmento dell’arteriopatia infragenicolare;
  • Efficacia e sicurezza della simpaticectomia percutanea delle arterie renali nel trattamento dell’ipertensione farmacoresistente;

 

Risultati        

 

Nel corso degli ultimi anni abbiamo dimostrato che:

 

  • La scelta del sistema di protezione prossimale in corso di angioplastica carotidea è importante nella prevenzione degli eventi avversi (Cerebral Embolic Lesions detected with Diffusion-Weighted Magnetic Resonance Imaging following Carotid Artery Stenting: A Meta-analysis of 7 studies comparing Filter Cerebral Protection and Proximal Balloon Occlusion. Stabile, Sannino et al, JACC interv 2014.)

 

  • In pazienti sottoposti a impianto percutaneo di valvola aortica (TAVI) la presenza di una bassa frazione di eiezione è un predittore indipendente di mortalità (Sannino A, et al International Journal of Cardiology 2014)

 

  • La presenza di insufficienza mitralica in pazienti sottoposti a TAVI ne modifica l’outcome cardiovascolare (Sannino A, et al American Journal of Cardiology 2014).

 

  • l’impiego dell’impiego del palloncino a rilascio di farmaco (paclitaxel) è in grado di minimizzare il rischio di ricorrenza della ristenosi dell’arteria femorale superficiale (Franzone A, Stabile E, Carbone A, Scudiero F, Trimarco B, Esposito G. Management of in-stent restenosis in peripheral arteries: are DEBs sufficient as stand-alone treatment for femoro-popliteal in-stent restenosis? J Cardiovasc Surg (Torino). 2014 Jun;55(3):335-8).

 

  • L’impiego del catetere irrigato è in grado di minimizzare il rischio di danno della parete vasale dopo simpaticectomia percutanea delle arterie renali (Stabile E, Ambrosini V, Squarcia R, Salemme L, Popusoi G, Esposito G, Trimarco B, Rubino P. Percutaneous sympathectomy of the renal arteries: the OneShot Renal Denervation System is not associated with significant vessel wall injury. EuroIntervention. 2013 Oct 22;9(6):694-9).