MADRID 29 Sep. (EUROPA PRESS) -
Una colaboración interdisciplinar dirigida por investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard y de la Universidad de Harvard, en Estados Unidos, ha permitido vislumbrar exactamente cómo empiezan a latir las células del corazón, según publican en la revista 'Nature'.
Convertirse en un organismo completo a partir de un puñado de células, con tejidos y órganos funcionales, es un proceso desordenado pero altamente sincronizado que requiere que las células se organicen de manera precisa y empiecen a trabajar juntas. Este proceso es especialmente dramático en el corazón, donde las células estáticas deben empezar a latir al unísono perfecto.
En un estudio realizado en peces cebra, el equipo descubrió que las células cardiacas empiezan a latir de repente y todas a la vez, a medida que aumentan los niveles de calcio y las señales eléctricas. Además, cada célula cardiaca tiene la capacidad de latir por sí sola, sin marcapasos, y el latido puede iniciarse en distintos lugares, descubrieron los investigadores.
"La gente da tanta importancia a los latidos del corazón que han sido objeto de investigación durante mucho tiempo, pero ésta es la primera vez que hemos podido estudiarlos en profundidad con tanta resolución", afirma Sean Megason, coautor principal y profesor de biología de sistemas en el Instituto Blavatnik del HMS.
Conocer los mecanismos fundamentales que subyacen al latido del corazón puede ser intrínsecamente interesante para el biólogo curioso, pero también es fundamental para entender lo que ocurre en situaciones en las que el sistema cardíaco que regula el latido no se desarrolla correctamente o empieza a funcionar mal.
"El corazón late unos 3.000 millones de veces a lo largo de la vida de un ser humano y nunca debe descansar --explica Adam Cohen, coautor del estudio y profesor de Química y Biología Química y de Física en Harvard--. Queríamos ver cómo se enciende por primera vez esta increíble máquina".
Los investigadores no se propusieron estudiar cómo empieza a latir el corazón, sino que más bien buscaban una cuestión científica que combinara la experiencia del laboratorio de Cohen en la obtención de imágenes de la actividad eléctrica con el interés del laboratorio de Megason por estudiar cómo las células del pez cebra en desarrollo aprenden a comunicarse y cooperar.
Su búsqueda les llevó directamente al corazón y se dieron cuenta de que, a pesar de los milenios de investigación sobre el corazón en desarrollo, que se remontaban a las observaciones de Aristóteles sobre los pollitos, los detalles de cómo empiezan a latir las células del corazón seguían siendo un misterio que ellos podrían resolver.
"Queríamos responder a una pregunta básica: ¿Cómo pasan las células cardiacas del silencio al latido? --explica Megason--. Que tu corazón empiece a latir es un acontecimiento único en la vida, pero no está claro cómo ocurre".
Se trataba de un estudio exploratorio, señalaron los investigadores, por lo que no sabían qué descubrirían. Tal vez unas pocas células empezarían a latir y la zona latiente crecería lentamente, especularon, o distintas partes del corazón empezarían a latir de forma independiente y acabarían fusionándose, o el corazón empezaría con latidos débiles que se fortalecerían con el tiempo, pero la respuesta no era ninguna de las anteriores.
Utilizando proteínas fluorescentes e imágenes microscópicas de alta velocidad, los investigadores captaron los cambios en los niveles de calcio y la actividad eléctrica de las células cardiacas de embriones de pez cebra en desarrollo.
Para su sorpresa, descubrieron que todas las células cardiacas pasaban bruscamente de no latir a latir --caracterizadas por picos simultáneos de calcio y señales eléctricas-- e inmediatamente empezaban a latir de forma sincronizada. "Era como si alguien hubiera encendido un interruptor", describe Cohen.
Otros experimentos revelaron que, en cada latido, una región del corazón se dispara primero, iniciando una oleada de electricidad que fluye rápidamente por el resto de las células y las impulsa a dispararse.
Curiosamente, los latidos partían de puntos distintos en cada pez cebra, lo que sugiere que no hay nada único en las células que se disparan primero. Este hallazgo era contrario a la intuición, ya que las células de los corazones adultos se comportan de forma diferente.
"A diferencia del corazón adulto, donde una población especializada de células marcapasos impulsa el latido, la mayoría de las células del corazón embrionario tienen la capacidad de latir por sí solas, lo que dificulta la predicción de la ubicación de los primeros latidos", explica Bill Jia, autor principal y coautor del estudio.
Como las células cardiacas empiezan a latir instantáneamente, deben desarrollar la capacidad de latir y percibir los latidos de sus vecinas antes de su primer latido, algo que Megason compara con un ejército que tiene que empezar a marchar en sincronía sin haber practicado antes.
"El corazón aprende primero a seguir el ritmo sin un reloj, y las células individuales aprenden primero a cooperar sin ponerse de acuerdo sobre cuáles son sus funciones --añade Jia--. Es muy importante que el latido del corazón sea regular, pero se organiza muy rápidamente al principio de la vida a partir de lo que parece ser un desorden total".
Los peces cebra en desarrollo ofrecen un modelo conveniente para estudiar el corazón porque son transparentes, crecen con rapidez --desarrollan un latido cardíaco en sólo 24 horas-- y se les puede tomar una docena de imágenes. Sin embargo, Megason cree que el mismo proceso de desarrollo puede conservarse en todas las especies, incluida la humana.
Según el equipo, este hallazgo abre la puerta a conocer mejor el desarrollo de los latidos del corazón en las distintas especies y algún día podría aclarar cómo surgen irregularidades cardiacas como las arritmias en los seres humanos.
"Observando cómo se desarrolla el corazón, podemos ver cómo se superponen los distintos mecanismos de control, lo que puede decirnos algo sobre lo que ocurre si se rompen", afirma Megason.
