Dirigente di Ricerca
Fisiopatologia Cardiovascolare | Cuore
Attività di Ricerca
Dirigo l’Unità di Ricerca presso Terzi (URT) OptoCARD all’interno del Dipartimento NEUROFARBA dell’Università degli Studi di Firenze. OptoCARD è un gruppo di ricerca altamente interdisciplinare, in cui vengono sviluppate metodologie ottiche innovative per approfondire la comprensione della fisiologia cardiaca. Recentemente, abbiamo sviluppato una nuova metodologia ottica in grado di misurare simultaneamente i potenziali d’azione e i transienti di calcio intracellulare in più siti del sarcolemma, su cardiomiociti sani e isolati da modelli patologici. Utilizzando questo approccio, abbiamo evidenziato l’inefficacia dei tubuli trasversi nella propagazione del potenziale d’azione nei cuori scompensati. Abbiamo inoltre dimostrato che tali difetti di conduzione elettrica intracellulare possono generare alterazioni nel rilascio locale di calcio, con conseguenti disfunzioni meccaniche, energetiche e una maggiore propensione alle aritmie.
Passando dalla singola cellula all’intero organo, il nostro laboratorio sta indagando anche la propagazione del potenziale d’azione a livello del cuore nel suo complesso. A questo scopo, abbiamo sviluppato un sistema ottico in grado di mappare e controllare la propagazione del potenziale d’azione in cuori perfusi. Il sistema è stato integrato con un dispositivo ottico avanzato, capace di generare pattern di stimolazione arbitrari, permettendo una manipolazione optogenetica precisa delle dinamiche elettriche in tempo reale. In un recente studio, abbiamo utilizzato questa piattaforma per manipolare le dinamiche oscillatorie associate a ritmi cardiaci accelerati, dimostrando un nuovo meccanismo di auto- terminazione delle tachicardie ventricolari.
Gli studi funzionali vengono inoltre combinati in maniera correlativa con l’analisi della citoarchitettura dell’intero cuore. Stiamo infatti integrando i recenti avanzamenti nella microscopia con tecniche di trasformazione tissutale (basate sulla tecnologia CLARITY/SHIELD), per ricostruire l’organizzazione tridimensionale del sistema di conduzione cardiaco con risoluzione micrometrica. Applichiamo questa metodologia per indagare i meccanismi alla base della propagazione trans-fibrotica in cuori infartuati o in modelli di cardiomiopatie aritmogene.
Personale afferente al laboratorio:
- Dr. Francesco Giardini (Research Fellow at the Institute for Experimental Cardiovascular Medicine, Germany)
- Dr. Chiara Palandri (Research Fellow at National Institute of Optics)
- Valentina Romanelli (PhD Student at University of Florence)
- Francesco Rezza (Scholarship at University of Florence)
Personale di supporto alle attività del laboratorio:
- Elisabetta Spagnolo
Collaborazioni
- Peter Kohl, University of Freiburg, Germany
- Elisabetta Cerbai, University of Florence, Italy
- Cecilia Ferrantini, University of Florence, Italy
- Chiara Tesi, University of Florence, Italy
- Leslie M. Loew, University of Connecticut Health Center, US
- Gil Bub, McGill University, Canada
- Alex Quinn, Dalhousie University, Canada
- Martin Bishop, King’s College London, UK
- Marina Campione, CNR, Italy
- Tania Zaglia, University of Padova, Italy
- Michael Regnier, University of Washington, US
- Francesco Regazzoni, Politecnico di Milano, Italy
- Karin Sipido, KU Leuven, Belgium
- Alessio Gizzi, Università Campus Bio-Medico di Roma, Italy
- Mauro Giacca, King’s College London, UK
- Nicole Fabbri, European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy, Italy
- Godfrey Smith, University of Glasgow, UK