L'atles cardíac més complet: així es forma el cor humà
Un estudi descriu la coordinació de les cèl·lules de l'òrgan en els fetus i obre la porta a comprendre l'origen de les malalties cardíaques
BarcelonaEl cor és el primer òrgan que es desenvolupa en humans i el seu funcionament depèn, sobretot, de la seva forma. És el nostre motor, l'encarregat d'enviar la sang a la resta de sistemes que ens permeten viure. Però per rendir correctament, totes les seves estructures han de treballar en absoluta coordinació. Quan això no passa, apareixen alteracions en nadons, el defecte de naixement més comú és la malaltia cardíaca congènita, i disfuncions en adults, com les arrítmies i la malaltia valvular greu. Per prevenir aquestes patologies, cal entendre com s'organitzen les diferents cèl·lules que creen aquestes estructures tan complexes i que són crucials per al funcionament del nostre motor. Ara, investigadors de la Universitat de Califòrnia San Diego han elaborat un atles exhaustiu del desenvolupament del cor humà a partir d'òrgans de fetus d'entre 9 i 16 setmanes.
L'estudi, publicat aquest dimecres a la revista Nature,revela com interactuen les cèl·lules a través d'una sèrie de mapes en volum, que no només han de guiar a una millor comprensió dels mecanismes d'aquestes malalties, sinó també a elaborar noves estratègies per a la reparació cardíaca. En els últims anys, la literatura científica ha publicat una llista dels diferents tipus de cèl·lules del cor humà adult i els progenitors cardíacs mitjançant la seqüenciació de l'ARN. Ara, però, els investigadors han combinat aquesta anàlisi d'expressió gènica amb una tecnologia d'imatge de les molècules anomenada MERFISH, que ha permès descobrir com es distribueixen les subpoblacions de cèl·lules del cor i com interactuen entre elles quan l'òrgan es desenvolupa.
Amb tot plegat, els investigadors han creat un mapa en volum de la pedra angular del sistema circulatori. Mitjançant aquesta doble anàlisi, els científics nord-americans han constatat que hi ha fins a 75 tipus de cèl·lules diferents, que tot i tenir característiques similars, no es distribueixen de manera uniforme. De fet, han demostrat que s'organitzen en 14 subpoblacions o comunitats cel·lulars que, durant la formació embrionària, donen lloc als teixits que acabaran configurant el cor.
Amb el MERFISH, els investigadors han observat, simultàniament, centenars de milers de gens en una sola cèl·lula cardíaca. I amb la combinació de l'estudi molecular de cèl·lules individuals, han creat aquest mapa en volum que permet tenir una resolució i profunditat de comprensió sense precedents d'aquestes cèl·lules cardíaques; també de com resideixen dins el cor. Els autors han descobert interaccions entre combinacions específiques de poblacions cel·lulars. Per exemple, interaccions que poden tenir un paper clau en la formació de la paret ventricular entre cèl·lules musculars cardíaques ventriculars, cèl·lules del teixit connectiu conegudes com a fibroblasts i cèl·lules endotelials, que recobreixen els vasos sanguinis.
Assaig en animals i cèl·lules mare
El cor està format per quatre grans parts: les aurícules, que reben sang dels vasos sanguinis, i els ventricles, que la bombegen a tot el cos. La majoria de les comunitats cel·lulars es troben en aquestes cavitats, si bé també n'hi ha que s'amaguen darrere la formació de les vàlvules tricúspide i mitral, que són les que s'encarreguen d'afavorir la fluïdesa de sang d'una cavitat a una altra. Entre totes les parts que conformen el cor, els ventricles presenten l'organització cel·lular més complexa. Per entendre com els diversos tipus de cèl·lules cardiovasculars es coordinen per formar les estructures clau que regulen la funció del cor, els investigadors van analitzar cors d'animals i, després, assajos in vitro amb cèl·lules mare cardíaques d'origen humà.
Els investigadors han estudiat i identificat els llinatges cel·lulars específics que constitueixen l'òrgan quan aquest s'està desenvolupant. En total, van fer la seqüenciació d'ARN de fins a 142.946 cèl·lules individuals recol·lectades. Un cop analitzades, les van agrupar en funció de les seves característiques i les van dividir en fins a 75 subpoblacions en funció de la seva ubicació anatòmica i l'etapa de desenvolupament.