N-methyl-D-aspartate receptors in rat and human heart

Il recettore N-Metil-D-Aspartato è un recettore dell'acido glutammico ampiamente studiato nel sistema nervoso centrale. È costituito da 4 subunità, le quali unite costituiscono il canale ionotropico che permette il flusso di vari ioni attraverso la membrana plasmatica. Parecchi studi hanno evidenziato l’importanza dei recettori NMDA nel processo di neurotrasmissione, mentre pochi studi sono stati eseguiti per valutare l’impatto della funzione del recettore nel sistema cardiovascolare. Il lavoro presentato in questa tesi è stato sviluppato come progetto di ricerca internazionale congiunto iniziato nell’anno 2012, con la collaborazione tra due gruppi di ricerca, quello della Sezione di Cardiochirurgia del Dipartimento di Chirurgia - Università di Verona (I) e dell'Istituto di Fisiologia Veterinaria - Università di Zurigo (CH). Il progetto di ricerca vuole indagare il ruolo dei recettori NMDA nel cuore del mammifero sano e nel cuore del mammifero malato. Gli obiettivi di questo lavoro sono stati: • caratterizzare la composizione del recettore NMDA nelle sue subunità; • descrivere la distribuzione dei recettori attivi nelle cavità del cuore sia umano che animale (ratto); • valutare il compito di questi recettori nel ratto giovanile e invecchiato; • definire se il rimodellamento miocardico post-patologico nell’uomo può essere collegato alla funzione dei recettori NMDA cardiaci. Nello studio del cuore isolato del ratto mediante la perfusione con il sangue dell’animale stesso è risultato evidente l’effetto della somministrazione dei farmaci agonisti/antagonisti dei recettori NMDA sull’attività elettrica miocardica. Si è notato come i farmaci agonisti provocano sul miocardio reazioni tipo tachiaritmiche mentre i farmaci antagonisti producono una lieve bradicardia e stabilizzano il ritmo cardiaco. Nello studio sul cuore umano si è osservato che l’espessione di subunità GluN2A e GluN2C risultava significativamente inferiore nei pazienti con fibrillazione atriale cronica che nei pazienti con ritmo sinusale.

The N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor is glutamate receptor that has been widely studied in central nervous system. It consists of 4 subunits that build ionotropic channel allowing ion flow through the cell membrane. Many studies showed the importance of NMDA receptors in the process of neurotransmission but few studies has been performed to evaluate the impact of receptors' function to cardiovascular system. The work presented in this doctoral thesis has been within the international joint research project established in 2012 between two scientific groups of Division of Cardiac Surgery, Department of Surgery at the University of Verona (Italy) and the Institute of Veterinary Physiology at the University of Zurich (Switzerland). The project focused on the role of receptors in healthy and diseased mammalian heart. The aims of current work were: • to perform a basic characterisation of the subunit composition of NMDA receptor; • to describe the distribution of the active receptors within the heart chambers of human and animal (rat); • to evaluate the role of these receptors in young and old rats; • to define if pathological remodelling of myocardium in human may be connected with cardiac receptors' properties. In the isolated blood perfused rat heart study evidenced the effect of intracoronary administration of agonists and antagonists of the NMDA receptors on electrical activity of myocardium. It has been shown that exposure to agonists provoke tachyarrhythmic reactions while antagonists produce mild bradycardia and stabilise the heart rhythm. In the study on the human heart it was observed that the expression of GluN2A and GluN2C subunits was significantly lower in patients with chronic atrial fibrillation rather than in patients with sinus rhythm.