VIDEO Cum începe să bată inima - Moment de performanță medicală surprins de cercetători

Oamenii de știință au surprins momentul în care o inimă începe să bată într-un embrion de pește zebră. Performanță este considerată remarcabilă ținând cont de durata relativ scurtă a vieții a acestui animal, potrivit 360medical.ro

Un nou studiu al cercetătorilor de la Harvard  arată că celulele cardiace în curs de dezvoltare ale peștilor zebră încep să bată brusc, la unison, pentru a forma un ritm cardiac sincronizat.

Într-o fereastră restrânsă de aproximativ 20 de ore în dezvoltarea peștilor zebră, inimile în curs de dezvoltare ale embrionilor au fost surprinse în acțiune, ieșind în evidență printr-o bătaie unică a unui ansamblu de celule.

„A fost ca și cum cineva ar fi apăsat pe un întrerupător”, a descris momentul unic biofizicianul Adam Cohen, într-un comunicat al universității. Cohen este autorul principal al noii cercetări, care a studiat embrioni de pești zebră în matrițe de agaroză – o polizaharida din alge roșii – comandate special pentru a surprinde acest eveniment unic.

Folosind imagistica cu microscopică de mare viteză, cercetătorii de la Universitatea Harvard s-au bazat pe studii vechi realizate cu zeci de ani în urmă, privind primele bătăi de inimă la pui, șobolani și șoareci pentru a observa timp de câteva ore embrionii de pește zebră în dezvoltare și a surprinde momentul în care celulele cardiace încep să bată.

Inima bate înainte să...existe...

Din studiile anterioare, a devenit clar că prima bătaie a inimii are loc chiar înainte ca prima structură a inimii, un tub primitiv, să se formeze.

Primele semne de activitate sunt în cadrul populațiilor de celule musculare cardiace, numite cardiomiocite, pe care oamenii de știință le-au găsit inundate de ioni de calciu, dar nu în mod organizat.

În inima matură, ionii de calciu se grăbesc să intre și să iasă din cardiomiocite, generând potențiale de activitate (vârfuri de activitate electrică) care declanșează contracțiile inimii.

Echipa de la Harvard a continuat această cercetare anterioară măsurând modul în care valurile de ioni de calciu se organizează și se propagă în embrionii de pește zebră în curs de dezvoltare, pentru a declanșa primul puls unificat al inimii.

„Inima bate de aproximativ 3 miliarde de ori în timpul unei vieți umane obișnuite și nu trebuie să ia niciodată o pauză”, explică Cohen.

„Am vrut să vedem cum se pornește pentru prima dată această mașină incredibilă”, povestește el entuziasmat.

Valurile de calciu lente și rare au devenit mai intense și mai frecvente pe măsură ce cardiomiocitele în curs de dezvoltare se asamblau în formă de inel la linia mediană a embrionilor de pește zebră.

Apoi, nivelurile de calciu au crescut brusc și celulele cardiace au eliberat explozii de activitate electrică care au măturat țesutul.

Primele câteva bătăi ale inimii au fost puțin neregulate, dar în curând s-au stabilit în contracții sincronizate.

„O bătaie ritmică, structurată spațial, apare cu mult înainte de conectarea la sistemul circulator și de pomparea sângelui”, au observat cercetătorii.

Mai mult, echipa a observat cum celulele cardiace ale peștilor zebră au intrat într-o stare de excitabilitate cu aproximativ 90 de minute înainte de prima bătaie a inimii, ca și cum s-ar fi pregătit pentru acțiune.

Interesant este faptul că valurile de ioni de calciu care au precedat prima bătaie a inimii nu proveneau întotdeauna din același loc la embrioni diferiți de pește zebră, ceea ce sugerează că nu există nimic unic în ceea ce privește celulele care se activează primele.

Așa-numitul loc de inițiere a avut loc cel mai adesea într-o regiune centrală a inelului cardiac, și nu la marginile sale exterioare, unde se află celulele pacemaker care mențin inima adultă în funcțiune.

Cercetătorii au fost surprinși să descopere că celulele cardiace ale peștilor zebră în curs de dezvoltare încep brusc să bată dintr-o dată și devin rapid reglate. Aici, celulele cardiace sunt marcate cu proteină fluorescentă verde, care devine mai strălucitoare atunci când nivelul de calciu crește în timpul fiecărei bătăi a inimii. Imagine: Bill Jia

Echipa de la Harvard consideră că activitatea timpurie a celulelor cardiace, înainte de prima contracție, ar putea stimula dezvoltarea cardiovasculară.

„Privind modul în care se dezvoltă inima putem vedea cum sunt stratificate diferite mecanisme de control, ceea ce ne poate spune ceva despre ce se întâmplă dacă acestea se strică”, explică biologul de sisteme Sean Megason, de la facultatea de medicină a universității Harvard.

Și având în vedere asemănările dintre peștele zebră și embrionii de pui, șobolan și șoarece, cercetătorii cred că mecanismele care stau la baza formării inimii ar putea fi împărtășite de toate vertebratele – acel grup de animale cu coloană vertebrală care ne include și pe noi, oamenii.

Dacă este așa, studiul ar putea conduce la cercetări ulterioare care să analizeze modul în care apar neregulile cardiace, cum ar fi aritmiile, la oameni.

Studiul a fost publicat miercuri, 27 septembrie, în revista Nature.