Primo Ricercatore
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. Gerrit Adam Marchal (Marie Skłodowska-Curie Postdoctoral Fellowship)
- Dr. Francesco Giardini (Research Fellow at IEKM)
- Dr. Chiara Palandri (Research Fellow at INO)
- Dr. Giulia Arecchi (Research Fellow at IFC)
- Dr. Elena Guzzolino (Research Fellow at IFC)
- Valentina Romanelli (PhD Student at UNIFI)
Personale di supporto alle attività del laboratorio:
- Elisabetta Spagnolo
Collaborazioni
Prof.ssa Elisabetta Cerbai e Prof.ssa Cecilia Ferrantini (Università di Firenze)
Prof. Godfrey Smith (University of Glasgow, UK)
Prof. Peter Kohl (University of Freiburg)
Prof. Marco Mongillo e Prof.ssa Tania Zaglia (Università di Padova)
Prof.ss Karin Sipido e Prof. Rudi Vennekens (KU Leuven University, Belgium)
Prof. Gil Bub e Prof. Leon Glass (McGill University, Canada)
Prof. Stephan Lehnart e Prof. Tobias Brügmann (University of Göttingen, Germany)
Prof. Leslie Loew (UConn Health, US)
Prof. Daniël A. Pijnappels (Hart Long Centrum Leiden, The Netherlands)