Un gruppo di ricerca internazionale guidato dall’Istituto di fisiologia clinica del Consiglio nazionale delle ricerche di Firenze (Cnr-Ifc) ha svelato con precisione in che modo la fibrosi cardiaca, la sostituzione del tessuto muscolare del cuore con tessuto connettivo, possa alterare la propagazione degli impulsi elettrici, favorendo l’insorgenza di aritmie. Lo studio, pubblicato su Nature Cardiovascular Research, rappresenta un passo avanti cruciale nella comprensione dei meccanismi alla base di molte cardiopatie e apre la strada a nuove strategie di medicina personalizzata.

La fibrosi cardiaca è un processo comune a numerose malattie del cuore. Nel tempo, le cellule muscolari danneggiate vengono sostituite da tessuto connettivo, più rigido e meno capace di trasmettere segnali elettrici. Fino a oggi, però, non era chiaro in che modo queste alterazioni strutturali influenzassero la funzione elettrica del cuore e il rischio di aritmie.

Per rispondere a questa domanda, il team guidato da Leonardo Sacconi (Cnr-Ifc), premiato con un ERC Advanced Grant 2025 per il progetto HeartCORE, ha sviluppato un approccio di imaging senza precedenti, che combina la mappatura elettrofisiologica del cuore con ricostruzioni tridimensionali ad alta risoluzione. Utilizzando un protocollo ottico avanzato di clearing dei tessuti e un microscopio a foglio di luce mesoscopico, i ricercatori hanno ricostruito in 3D l’intera struttura dei ventricoli, individuando con precisione le zone fibrotiche e analizzando la loro interazione con i cardiomiociti, le cellule responsabili della contrazione cardiaca.

I risultati mostrano che la fibrosi non è un tessuto “inerte”. Può, infatti, promuovere un accoppiamento elettrico anomalo tra le cellule muscolari e i fibroblasti, generando le condizioni favorevoli all’insorgenza di aritmie da rientro, una delle forme più pericolose di disturbi del ritmo cardiaco.

“Le aree fibrotiche si comportano come un filtro”, spiega Sacconi. “Permettono la normale conduzione elettrica a frequenze fisiologiche, ma la bloccano o la rallentano a frequenze più elevate, come quelle che si verificano durante stress o tachicardia. Questo ci dice che non basta conoscere la struttura anatomica del cuore per valutare il rischio aritmico: è essenziale comprendere anche i processi elettrofisiologici che avvengono nelle zone fibrotiche”.

Il lavoro è stato condotto nell’ambito dell’Unità di Ricerca presso Terzi (URT) OptoCARD del Cnr-Ifc, attiva all’interno dell’Università di Firenze in collaborazione con la professoressa Elisabetta Cerbai, e ha coinvolto un’ampia rete internazionale di istituzioni: Università di Friburgo, King’s College London, Università di Padova, Florida State University, Politecnico di Milano, Karlsruhe Institute of Technology, University of Connecticut e il Laboratorio Europeo di Spettroscopie non Lineari.

Oltre a far luce sui meccanismi cellulari e biofisici della fibrosi, la ricerca apre la strada a nuovi modelli predittivi personalizzati – i cosiddetti digital twin del cuore – capaci di simulare in modo realistico il comportamento elettrico del tessuto cardiaco e di prevedere il rischio di aritmie in singoli pazienti. Queste simulazioni potranno orientare strategie di trattamento su misura, incluse le terapie geniche e gli approcci di medicina di precisione.