El corazón comienza a funcionar incluso antes de que esté completamente formado.

El número de contracciones del músculo cardíaco de una persona a lo largo de su vida es de aproximadamente 2.500 millones. No es tan difícil saber cuándo se está contrayendo el corazón por última vez, desafortunadamente los médicos hacen esto. ¿Pero cuándo comienza a latir el corazón de una persona? No se sabe mucho sobre esto.

Ahora los científicos han decidido rastrear la formación del corazón, comenzando desde las primeras etapas del desarrollo embrionario. Los expertos publicaron los resultados de su investigación en la revista científica eLIFE . El estudio, según los participantes del proyecto, será importante para el desarrollo de la medicina regenerativa y también ayudará a comprender cómo puede crecer un corazón en un laboratorio.

El corazón se forma primero en el embrión. Este órgano que ya se encuentra en las primeras etapas del desarrollo embrionario comienza a funcionar, enviando oxígeno y nutrientes a todos los tejidos del organismo en crecimiento. En ratones, por ejemplo, el corazón aparece dentro de una semana después de la concepción. Este no es un órgano de pleno derecho, sino un conjunto de células que se desarrollan gradualmente a partir de células madre, formando un corazón. Después de otro día, aparece un corazón completamente reconocible en el embrión del ratón, que comienza a funcionar en beneficio de todo el organismo.

Inicialmente, se creía que el latido cardíaco comienza inmediatamente después de la formación del tubo cardíaco. Pero, como resultó, esto no es así. Los tejidos de la futura "bomba de sangre" están activos cuando aparecen los primeros cardiomiocitos, células cardíacas que aún no han formado un órgano de pleno derecho.

Primero, los cardiomiocitos funcionan de manera diferente, la contracción sincrónica comienza después de que las células individuales se combinan en un tejido completo del músculo cardíaco. La reducción de los cardiomiocitos se debe a la transición de iones de calcio a través de la membrana celular. Las primeras contracciones se pueden observar ya 12 horas después de la concepción. Los embriones de ratón se desarrollan muy rápidamente, mucho más rápido que los embriones humanos. La hora 12 del desarrollo del feto de ratón corresponde al día 20 del embrión humano. En este momento (día 20), el embrión de una persona ya tiene forma de gusano, todavía no tiene brazos, piernas ni cabeza. Es cierto que el cerebro ya está empezando a formarse. Y en este momento, los cardiomiocitos comienzan a funcionar.

Con un aumento en la concentración de calcio en los cardiomiocitos, la célula se contrae, con una disminución, se relaja. El sistema de tales células es un músculo cardíaco que se contrae sincrónicamente. Para rastrear las primeras contracciones de cardiomiocitos, los científicos monitorearon constantemente los embriones de ratones. El efecto de control es un aumento en los niveles de calcio, lo que debería haber llevado a una reducción en las células del corazón. En las primeras etapas, este mecanismo clave del corazón está ausente: el calcio casi no tiene efecto en las células.

Para detectar la manifestación de los primeros focos de actividad de los cardiomicetos, los expertos inyectaron una solución fluorescente de calcio. Tan pronto como se hizo esto, inmediatamente se hizo posible observar el trabajo de los cardiomiocitos, tanto las células individuales como su totalidad.

"Nos sorprendió el hecho de que las células cambian la concentración de calcio dentro de sí mismas, incluso antes de que el mecanismo de contracción" calcio "de las células comience a funcionar. Es de esperar que el mecanismo de contracción celular se forme primero, después de lo cual todo esto comienza a funcionar bajo la influencia del calcio, pero no, el sistema de circulación de iones de calcio aparece antes ", dice Sankar Srinivas, profesor de biología de la Universidad de Oxford.

El cuerpo necesita un ciclo de cambios en la concentración de iones de calcio por una razón. Parece que la presencia de un ciclo de calcio es importante incluso para el proceso de formación del corazón en sí. Al bloquear la ingesta de calcio en los cardiomiocitos con la ayuda de preparaciones especiales, los científicos observaron la ausencia de la formación de células musculares cardíacas completas.

Este descubrimiento arroja luz sobre el comienzo mismo de la formación de varios órganos del embrión. Como podemos ver, en algunos casos, la acción molecular de compuestos o elementos específicos es necesaria para la formación de un órgano.

En el caso de la formación del corazón, el "ciclo del calcio" comienza a funcionar en varios lugares del futuro corazón. Pero después de unas horas (en el caso de observar el embrión del ratón), la operación sincrónica ya comienza. Los cardiomiocitos gradualmente "aprenden" a trabajar sincrónicamente, comienzan a pulsar y esta pulsación ya se nota. Los científicos aún continúan investigando en esta dirección, para comprender mejor el mecanismo de formación de tejido cardíaco. Quizás esto ayude a crecer, si no corazones enteros, entonces el tejido cardíaco en condiciones de laboratorio. Además, los resultados de las observaciones pueden ser útiles para el estudio de la enfermedad cardíaca.

“Uno de los principales problemas de la medicina regenerativa es el desarrollo de un mecanismo que pueda hacer que las células del músculo cardíaco laten sincronizadas. Si entendemos mejor este mecanismo, habiéndolo estudiado durante el proceso de formación, podremos crear telas con trabajo sincrónico ”, dicen los participantes del estudio.

DOI: http://dx.doi.org/10.7554/eLife.17113

Source: https://habr.com/ru/post/es398273/