Los bioingenieros imperiales han descubierto un nuevo mecanismo que impulsa el crecimiento de válvulas cardíacas en embriones de pez cebra.
Los hallazgos, de un artículo del Instituto Nacional de Salud e Investigación Médica (Inserm) en Francia, la Universidad de Estrasburgo y el Imperial College de Londres, arrojan luz sobre cómo las válvulas cardíacas crecen y encuentran su forma en los embriones. También podrían ayudarnos a comprender por qué algunas válvulas no se desarrollan correctamente, lo que podría conducir a nuevas vías de tratamiento.
En los seres humanos, el corazón se divide en cuatro cámaras: dos aurículas en la parte superior, que reciben sangre, y dos ventrículos en la parte inferior, que bombean sangre de regreso al cuerpo. La sangre bombea alrededor del corazón a través de un sistema unidireccional de cuatro válvulas que previenen el reflujo. A medida que el corazón se contrae y se relaja, las válvulas se abren y cierran, permitiendo que la sangre fluya hacia las aurículas y salga de los ventrículos en momentos alternos.
Las válvulas cardíacas se ven constantemente desafiadas por las fuerzas mecánicas generadas por los latidos del corazón, y las enfermedades de las válvulas cardíacas pueden hacer que la sangre no circule correctamente, lo que podría causar insuficiencia cardíaca , accidente cerebrovascular y muerte. Algunas personas nacen con válvulas cardíacas enfermas, conocidas como defectos congénitos de las válvulas cardíacas, pero no se comprende exactamente cómo crecen las válvulas en los embriones.
El equipo de investigación utilizó el pez cebra para identificar los procesos mecanosensibles en juego durante el desarrollo de las válvulas que se encuentran entre las aurículas y los ventrículos, conocidas como válvulas auriculoventriculares.
Descubrieron que junto con los mecanismos que ya se conocían para generar tejido de válvulas cardíacas, otro mecanismo trabaja en paralelo para determinar la forma y función del canal auriculoventricular (AVC), a partir del cual se desarrollan las válvulas auriculoventriculares. Estudiar más a fondo el papel de las fuerzas mecánicas en los defectos congénitos de las válvulas podría eventualmente ayudar a comprender cómo prevenirlos y tratarlos.
El coautor, el Dr. Julien Vermot del Departamento de Bioingeniería de Imperial, dijo que «las fuerzas mecánicas en los embriones pueden determinar la forma de muchos órganos en el cuerpo. Hemos descubierto una vía que es crucial para el desarrollo de las válvulas cardíacas, y nuestros hallazgos podrían ayudar a informar a la futura prevención y tratamiento de enfermedades de las válvulas cardíacas «.
Corazones latiendo
Para llevar a cabo el estudio, los investigadores estudiaron las funciones de los iones de calcio (Ca 2+ ) y el trifosfato de adenosina (ATP), y establecieron que estas moléculas de señalización son activadas por fuerzas mecánicas en el corazón del pez cebra. Descubrieron que estos factores contribuyen a los mecanismos en la creación de las células de la válvula cardíaca que son impulsados por las fuerzas mecánicas activadas por los latidos del corazón.
El Dr. Vermot agregó que «este trabajo revela aún más cómo las fuerzas mecánicas pueden influir en la remodelación de los tejidos en los órganos en desarrollo».
Los investigadores dicen que sus hallazgos podrían ayudarnos a comprender mejor cómo las fuerzas mecánicas afectan la diferenciación celular y cuál podría ser su papel en la producción de válvulas malformadas. Podrían conducir a medicamentos, tratamientos e incluso usarse para ayudar al crecimiento de la válvula de reemplazo en pacientes con defectos en las válvulas.
A continuación, los investigadores observarán cómo la vía interactúa con otros y cómo sus hallazgos podrían traducirse en ingeniería de tejidos y en otros organismos como ratones y humanos.
«La señalización bioeléctrica controla la posición de la válvula cardíaca y el destino de la célula en respuesta a fuerzas mecánicas » por Hajime Fukui, Renee Wei-Yan Chow, Jing Xie, Yoke Yin Foo, Choon Hwai Yap, Nicolas Minc, Naoki Mochizuki y Julien Vermot. Publicado el 15 de octubre de 2021 en Science .
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