calcio

Il calcio e le arterie: una combinazione da evitare

L’accumulo di sali di calcio-fosfato nella parete delle arterie grava sul sistema circolatorio. Dalla fisiologia alla patologia: la calcificazione vascolare simula la calcificazione ossea e impedisce il normale flusso sanguigno

Contenuti

Struttura del sistema circolatorio

Calcificazione vascolare riconosciuta come processo patobiologico

Correlazione tra senescenza (invecchiamento cellulare) e calcificazione vascolare

Il sistema circolatorio è l’insieme degli organi che permettono la circolazione del sangue nell’organismo per rifornire le cellule di nutrienti e ossigeno, ma anche consentire l’eliminazione di anidride carbonica e prodotti di scarto. Si compone di tre parti: il sangue, appunto, che passa attraverso una rete di vasi sanguigni, grazie alla forza esercitata dal cuore. In modo semplicistico, possiamo immaginare un sistema idraulico, in cui in cui una pompa (con la sua attività contrattile ritmica) fa circolare un fluido in un sistema chiuso di tubi. La circolazione sanguigna è divisa in sistemica (grande circolazione) e polmonare (piccola circolazione), separate dal cuore. La circolazione sistemica ha il compito di portare il sangue carico di ossigeno e nutrienti in ogni cellula del corpo e di riportarlo al lato destro cuore. La circolazione polmonare ha il principale compito di portare il sangue carico di anidride carbonica ai polmoni, dove viene depurato e riportato al lato sinistro del cuore, da cui riparte un nuovo ciclo di circolazione sistemica. I componenti del sistema circolatorio sono svariati e svolgono ruoli specifici:

  • Le arterie, con le loro pareti robuste ed elastiche trasportano il sangue ad elevata pressione (serbatoi di pressione);
  • Le arteriole, con pareti formate da muscolo, consentono le variazioni di calibro e controllano il passaggio del sangue da arterie a capillari;
  • I capillari, con pareti sottili e permeabili, permettono gli scambi con il plasma;
  • Le venule, raccolgono il sangue refluo dai capillari;
  • Le vene, con pareti sottili, elastiche e con componente muscolari, consentono la variazione di calibro e funzionano da serbatoi di volume.

calcio

La parete di tutte le arterie è costituita da tre tonache concentriche: l’intima, la media e l’avventizia. La tonaca intima rappresenta lo strato più interno della parete vasale, delimita il lume ed è formata da un sottile strato di cellule endoteliali che poggia su un altrettanto esiguo strato di tessuto connettivo; funge da rivestimento protettivo e assicura la regolazione del trasporto di materiale tra il sangue ed i tessuti. Le cellule che la compongono svolgono ruoli importantissimi, come il rilascio di sostanze paracrine (ovvero secrete per influenzare il funzionamento delle cellule vicine), capaci di regolare il flusso ematico. La tonaca media è costituita da fibrocellule muscolari lisce e fibre elastiche; è in genere la più spessa e variabile in base al calibro e al tipo di arteria ed ha lo scopo di conferire al vaso elasticità e contrattilità. La tonaca avventizia, più esterna, è costituita da connettivo lasso, con fascetti di fibrocellule muscolari lisce, con scopo contenitivo e controlla le fibre muscolari lisce della tonaca intermedia.

E’ frequente che gli individui in fascia d’età avanzata presentino depositi di minerali di calcio nelle arterie principali. Questa calcificazione vascolare riduce l’elasticità valvolare e arteriosa, che altera l’emodinamica cardiovascolare, con conseguente ipertensione, stenosi aortica (restringimento della valvola), ipertrofia cardiaca (ingrossamento delle pareti muscolari cardiache), ischemia del miocardio e degli arti inferiori, insufficienza cardiaca. Precedentemente considerata passiva e degenerativa, la calcificazione vascolare è ora riconosciuta come un processo patobiologico su cui la ricerca è aumentata notevolmente negli ultimi anni.

Una svolta in questo campo è stato il riconoscimento della sua somiglianza con lo sviluppo e il metabolismo osseo, in cui le cellule endoteliali (del tessuto dei vasi sanguigni), mesenchimali (staminali che permettono la formazione dei componenti del tessuto scheletrico) ed ematopoietiche (staminali da cui hanno origine le cellule del sangue) interagiscono e rispondono ai segnali meccanici, infiammatori, metabolici e morfogenetici che governano la mineralizzazione scheletrica; quindi, le loro controparti nella parete arteriosa governano la mineralizzazione arteriosa. Il calcio è il minerale più abbondante nell’organismo e il 99% della sua quantità totale è concentrata nelle ossa, dove si accumula sotto forma di carbonato di calcio.

calcio

Le ossa sono sottoposte ad un continuo processo di rimodellamento che prevede il riassorbimento e la deposizione di calcio nel nuovo tessuto osseo. Solo l’1% delle scorte totali partecipa ad altre funzioni, come la contrazione muscolare, la trasmissione nervosa, la secrezione di ormoni, la contrazione e dilatazione dei vasi sanguigni. La dose di calcio giornaliera consigliata è di 800mg (che, come per ogni cosa, varia con l’età e in base alle particolari condizioni individuali) e le principali fonti alimentari sono il latte e i suoi derivati, alcuni vegetali a foglie verde scuro, legumi secchi e molti pesci e molluschi. Se l’equilibrio tra il calcio e alcune sostanze chimiche si altera il minerale si deposita nei tessuti tra cui i polmoni, i reni, il cervello e, per l’appunto, le arterie, perturbandone la fisiologia. La calcificazione delle arterie è un esempio comune dell’alterazione del meccanismo regolatorio del metabolismo del calcio ed è costituita da precipitati di sali di calcio, in forma di apatite (simili all’idrossiapatite presente nell’osso). In passato era vista come una fase finale dell’aterosclerosi, ma si tratta di un processo che si verifica già nelle prime fasi delle lesioni aterosclerotiche.

Con il termine aterosclerosi si fa riferimento ad un indurimento e perdita di elasticità delle pareti arteriose a causa della formazione di placche, chiamate anche ateromi. Queste sono inizialmente costituite da lipidi e con il tempo tendono ad ingrandirsi fino a rappresentare una sorta di struttura di sostegno composta da sostanze fibrose e cellule connettivali. Queste cellule nella fase avanzata della malattia calcificano e vanno incontro a necrosi (morte cellulare). Le calcificazioni extrascheletriche sono il risultato di una precipitazione di calcio fosfato al di fuori del tessuto osseo (ectopiche), che si verificano quando i livelli sierici di calcio-fosfato superano i livelli fisiologici.

La deposizione di calcio e fosfato all’interno della tonaca arteriosa media è attivamente regolata da geni solitamente associati all’attività di cellule osteoblasti che (che elaborano la matrice del tessuto osseo). Possiamo ipotizzare un vero e proprio laboratorio ossificante all’interno dei vasi, finemente controllato da particolari geni. Osteocalcina, osteonectina, BMP (bone morphogenetic protein) e fosfatasi alcalina sembrerebbero indurre direttamente la formazione di calcificazioni extrascheletriche. Al contrario, altre proteine come MGP (matrix Gla protein), fetuina, osteoprotegerina e osteopontina sembrerebbero agire come agenti protettori, in grado di ridurre e forse di prevenire le calcificazioni vascolari.

Recenti studi hanno dimostrato che la senescenza (invecchiamento cellulare) è correlata alla calcificazione vascolare. L’invecchiamento cellulare è definito come l’insieme dei meccanismi che portano all’arresto della proliferazione cellulare e conseguentemente ad una ridotta capacità rigenerativa di cellule e tessuti. Si tratta di un processo biologico in cui le cellule, dopo un certo tempo e in presenza di determinati stimoli, smettono di replicarsi e vanno incontro a modificazioni caratteristiche, nella forma e nella attività.

calcio

È un meccanismo di difesa della cellula dai tumori, ma correlato anche all’invecchiamento dell’organismo. Interessando tutti i tipi di cellule, è un processo dinamico ed eterogeneo, di rimodellamento del tessuto, innescato da vari fattori, tra i quali lo stress ossidativo indotto da specie reattive dell’ossigeno (ROS) è considerato uno dei principali.

A livello molecolare infatti lo stress ossidativo causa danni al DNA, riduzione della lunghezza dei telomeri (piccole porzioni di DNA che si trovano alla fine di ogni cromosoma e impediscono all’elica di sfibrarsi, e determinano la durata di ciascuna cellula) e diminuzione della proliferazione cellulare. Inoltre le cellule senescenti sono responsabili della secrezione di citochine pro-infiammatorie, chemochine, fattori di crescita e proteasi; l’insieme di questi elementi viene chiamato fenotipo secretorio associato alla senescenza (SASP), il quale promuove l’infiammazione cronica alla base di diverse malattie legate all’età.

Recenti studi hanno individuato un legame tra senescenza, invecchiamento e patologie legate all’età. L’acquisizione di SASP, con le sue molecole come interleuchina 6 (IL-6), aumenta l’infiammazione e la propensione delle cellule vascolari muscolari lisce ad attuare la cosiddetta transizione osteoblastica. Infatti, le cellule muscolari senescenti sono caratterizzate dall’espressione di geni osteo-correlati e di conseguenza, durante l’invecchiamento, i meccanismi molecolari che favoriscono la senescenza delle cellule muscolari delle arterie promuovono anche la loro differenziazione osteogenica.

Altri studi hanno evidenziato come alla base della calcificazione vascolare ci possano essere anche alcuni tipi di microRNA, ovvero dei piccoli RNA che regolano l’attività dei loro geni target. Nello specifico, miR-34a associato all’età vascolare promuove l’attivazione di SASP nelle cellule muscolari aortiche, contribuendo così all’infiammazione dell’arteria e a disfunzioni come la calcificazione vascolare. Quindi, microRNA e altre molecole tipicamente espresse in queste condizioni patologiche potrebbero rappresentare biomarkers innovativi per terapie efficaci contro le complicanze vascolari legate all’età.

Ho conseguito la laurea magistrale in Medical Biotechnology and Molecular Medicine, presso l’Università degli Studi di Milano, corso di laurea svolto interamente in lingua inglese. Da sempre appassionata alla medicina e alla disciplina biomedica, ho frequentato per un anno un laboratorio di ricerca presso l’Istituto Nazionale dei Tumori di Milano, portando avanti il progetto di tesi relativo al tumore al seno HER2+. Attualmente lavoro come borsista di ricerca presso il Centro Cardiologico Monzino. Per me è importante leggere ed approfondire argomenti scientifici e trovo che la divulgazione scientifica debba essere svolta seriamente, evitando di fare arrivare messaggi sbagliati su temi così delicati.