Los científicos han capturado el fugaz momento en que un corazón comienza a latir, una hazaña que se vuelve aún más notable si se considera la relativa brevedad de la vida de un pez cebra.
En un estrecho margen de aproximadamente 20 horas de desarrollo del pez cebra, los corazones en desarrollo de los embriones entraron en acción, emergiendo como uno solo de un conjunto de células individuales.
“Fue como si alguien hubiera accionado un interruptor”. dice El biofísico de la Universidad de Harvard Adam Cohen, autor principal del nuevo estudio, que tomó imágenes de embriones de pez cebra colocados en moldes de agarosa hechos a medida para capturar este evento único en la vida.
Utilizando imágenes de microscopio de alta velocidad, los investigadores de la Universidad de Harvard se basaron en estudios de décadas de antigüedad sobre los primeros latidos del corazón en pollo, ratas y ratones para observar los embriones de pez cebra de horas de vida y señalar el momento en que las células del corazón comienzan a latir.
A partir de estudios anteriores, ha quedado claro que el primer latido del corazón ocurre incluso antes de que se forme la primera estructura del corazón, un tubo primitivo. Los primeros signos de actividad se encuentran dentro de poblaciones de células del músculo cardíaco, llamadas cardiomiocitos, que los científicos han descubierto. inundado de iones de calciopero no de forma organizada.
En el corazón maduro, los iones de calcio entran y salen de los cardiomiocitos, generando los potenciales de acción (picos de actividad eléctrica) que desencadenan las contracciones del corazón.
El investigador principal, Bill Jia, junto con Cohen y su equipo continuaron ese trabajo anterior midiendo cómo las ondas de iones de calcio se organizan y se propagan en embriones de pez cebra en desarrollo para desencadenar el primer pulso unificado del corazón.
“El corazón late alrededor de 3 mil millones de veces durante una vida humana típica y nunca debe tomar un descanso”, dice Cohen. “Queríamos ver cómo se enciende por primera vez esta increíble máquina”.
Las ondas de calcio lentas y escasas se hicieron más grandes y más frecuentes a medida que los cardiomiocitos en desarrollo se ensamblaban en forma de anillo en la línea media de los embriones de pez cebra. Luego, de repente, los niveles de calcio se dispararon y las células del corazón liberaron ráfagas de actividad eléctrica que barrieron el tejido.
Los primeros latidos fueron un poco irregulares, pero pronto se convirtieron en contracciones sincronizadas. “Mucho antes de la conexión con el sistema circulatorio y el bombeo de la sangre se produce un latido rítmico y espacialmente estructurado”, afirman los investigadores. observado.
Además, Jia y compañía. notó cómo las células del corazón del pez cebra entraron en un estado excitable unos 90 minutos antes del primer latido, como si se prepararan para la acción.
Curiosamente, las ondas de iones de calcio que preceden al primer latido del corazón no siempre se originaron en el mismo lugar en diferentes embriones de pez cebra, lo que sugiere que no hay nada único en las células que se activan primero.
El llamado lugar de iniciación se produjo con mayor frecuencia en una región central del anillo cardíaco, y no en sus bordes exteriores, donde residen las células marcapasos que mantienen el corazón adulto en funcionamiento.
Jia y compañía. Pienso que la actividad temprana de las células del corazón, antes de la primera contracción, podría estimular el desarrollo cardiovascular.
Y dadas las similitudes entre el pez cebra y los embriones de pollo, rata y ratón, los investigadores creen que los mecanismos subyacentes de la formación del corazón podrían ser compartidos entre los vertebrados, ese grupo de animales con columna vertebral que incluye a los humanos.
De ser así, el estudio podría conducir a más investigaciones que analicen cómo surgen las irregularidades cardíacas, como las arritmias, en los humanos.
“Observando cómo se desarrolla el corazón”, explica El biólogo de sistemas Sean Megason, de la Facultad de Medicina de Harvard, “podemos ver cómo se superponen diferentes mecanismos de control, lo que puede decirnos algo sobre lo que sucede si se estropean”.
El estudio ha sido publicado en Naturaleza.