Le forze meccaniche regolano la proliferazione delle cellule cardiache.

Le forze meccaniche svolgono un ruolo cruciale nella regolazione della proliferazione delle cellule cardiache e della crescita tumorale all'interno del cuore. Questo studio indaga come lo scarico meccanico promuova la proliferazione sia dei cardiomiociti che delle cellule tumorali, mentre il sovraccarico meccanico la sopprima. Abbiamo utilizzato due modelli sperimentali: il trapianto cardiaco eterotopico in vivo (HHT) e i tessuti cardiaci ingegnerizzati ex vivo (EHT). Dopo un addestramento specializzato a Innsbruck, abbiamo ottimizzato un protocollo microchirurgico per l'HHT, garantendo un trapianto efficace con complicazioni minime e risultati clinici favorevoli per gli animali. La nostra analisi trascrizionale ha rivelato che lo scarico meccanico induce cambiamenti epigenetici, tra cui una ridotta metilazione degli istoni e una destrutturazione della cromatina, facilitando la proliferazione delle cellule tumorali. Al contrario, il sovraccarico meccanico provoca una maggiore compattazione della cromatina attraverso un aumento della tri-metilazione di H3K9. Abbiamo identificato Nesprin-2 come un importante meccanosensore, in grado di mediare la meccanotrasduzione nucleare e inibire la proliferazione delle cellule tumorali nei tessuti sottoposti a carico meccanico. Questi risultati offrono nuove intuizioni sui meccanismi meccano-biologici alla base della resistenza del cuore alla crescita tumorale e potenziali bersagli terapeutici per il trattamento del cancro e per la rigenerazione cardiaca.

Mechanical forces play a crucial role in regulating cardiac cell proliferation and tumor growth within the heart. This study investigates how mechanical unloading promotes the proliferation of both cardiomyocytes and cancer cells, while mechanical overloading suppresses it. We employed two experimental models: in vivo heterotopic heart transplantation (HHT) and ex vivo engineered heart tissues (EHTs). After specialized training in Innsbruck, we optimized a micro-surgical protocol for HHT, ensuring successful transplantation with minimal complications and favorable animal outcomes. Our transcriptional analysis revealed that mechanical unloading induces epigenetic changes, including reduced histone methylation and chromatin relaxation, facilitating cancer cell proliferation. In contrast, mechanical overloading leads to increased chromatin compaction through elevated H3K9 tri-methylation. We identified Nesprin-2 as a key mechanosensor, mediating nuclear mechanotransduction and inhibiting cancer cell proliferation in mechanically loaded tissues. These findings offer new insights into the mechanobiological mechanisms underlying cardiac resistance to tumor growth and potential therapeutic targets for cancer and cardiac regenerative therapies.