Capturan el instante preciso en que comienza a latir el corazón en el embrión de un animal.

Un nuevo estudio revela cómo las células cardíacas en los peces cebra comienzan a latir de repente y todas al mismo tiempo, formando un ritmo cardíaco sincronizado.

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Un corazón de pez cebra en desarrollo. Crédito: Jia et al., Nature, 2023. ​

Liderada por colaboradores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard y publicada esta semana en Nature, la investigación proporciona una visión detallada de los mecanismos fundamentales que inician los latidos del corazón.

En el estudio realizado en peces cebra, el equipo descubrió que las células cardíacas comienzan a latir de manera abrupta y simultánea a medida que aumentan los niveles de calcio y las señales eléctricas. Además, cada célula cardíaca tiene la capacidad de latir de manera independiente, sin un marcapasos, y el latido puede comenzar en diferentes lugares.

Comunicación y cooperación.

Aunque el latido del corazón puede ser inherentemente interesante para los biólogos curiosos, entender los mecanismos fundamentales es esencial para comprender situaciones en las que el sistema cardíaco que regula el latido no se desarrolla correctamente o comienza a funcionar de manera incorrecta.

Este estudio no buscaba inicialmente investigar cómo comienza el latido del corazón, sino que surgió de la colaboración entre el laboratorio de imágenes de actividad eléctrica del biólogo físico Adam Cohen y el interés del laboratorio del biólogo Sean Megason en estudiar cómo las células en peces cebra en desarrollo aprenden a comunicarse y cooperar.

El proceso que descubrieron fue sorprendente: mediante el uso de proteínas fluorescentes y microscopía de alta velocidad, capturaron los cambios en los niveles de calcio y la actividad eléctrica en células cardíacas de embriones de peces cebra. Así, identificaron que todas las células cardíacas hacen la transición abrupta de no latir a latir, caracterizado por picos simultáneos en las señales de calcio y eléctricas, comenzando a latir en perfecta sincronización.

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«Fue como si alguien hubiera encendido un interruptor», describió Cohen.

Los experimentos adicionales revelaron que, para cada latido, una región del corazón dispara primero, iniciando una onda de electricidad que fluye rápidamente a través de las demás células y las impulsa a latir.

Este estudio sugiere que, a diferencia del corazón adulto, donde una población especializada de células marcapasos impulsa el latido, la mayoría de las células en el corazón embrionario tienen la capacidad de latir por sí mismas. Este hallazgo es relevante porque, a diferencia de los corazones adultos, es difícil predecir la ubicación de los primeros latidos en el corazón embrionario.

Antes del primer latido.

El equipo concluye que, dado que las células cardíacas comienzan a latir instantáneamente, deben desarrollar la capacidad de latir y percibir el latido de sus vecinas antes de su primer latido. Este proceso, comparado por Megason con un ejército que debe comenzar a marchar sincronizado sin práctica previa, subraya cómo el corazón aprende a mantener un ritmo regular y cómo las células aprenden a cooperar desde el principio de la vida, a pesar de lo aparentemente caótico del inicio.

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Las imágenes de calcio multiplexadas en lapso de tiempo capturan los primeros latidos del corazón de los embriones de pez cebra. Crédito: Jia et al., Nature, 2023. ​

Aunque los peces cebra son un modelo conveniente para estudiar el corazón debido a su transparencia y rápido desarrollo, el equipo sugiere que estos procesos de desarrollo pueden conservarse en diversas especies, incluidos los humanos.

El hallazgo abre la puerta para aprender más sobre el desarrollo del latido del corazón en diversas especies y podría arrojar luz sobre irregularidades cardíacas como las arritmias en humanos en el futuro.

Fuente: https://www.eurekalert.org/news-releases/1002398