Revelan la función de una malla en el corazón
Recubre las fibras musculares en la superficie interna del órgano
Un nuevo trabajo de equipo internacional de investigadores que han estudiado la función de una compleja malla de fibras musculares que recubren la superficie interna del corazón arroja luz sobre las preguntas formuladas por Leonardo da Vinci hace 500 años y muestra cómo la forma de estos músculos afecta el rendimiento cardíaco y la insuficiencia cardíaca, según publican en la revista 'Nature'.
En los humanos, el corazón es el primer órgano funcional que se desarrolla y comienza a latir espontáneamente solo cuatro semanas después de la concepción.
Al principio del desarrollo, el corazón desarrolla una intrincada red de fibras musculares, llamadas trabéculas, que forman patrones geométricos en la superficie interna del corazón. Se cree que ayudan a oxigenar el corazón en desarrollo, pero su función en los adultos sigue siendo un rompecabezas sin resolver desde el siglo XVI.
“Nuestro trabajo avanzó significativamente nuestra comprensión de la importancia de las trabéculas del miocardio”, explica Hannah Meyer, miembro del laboratorio Cold Spring Harbor, en Estados Unidos. “Quizás aún más importante, también mostramos el valor de un equipo de investigadores verdaderamente multidisciplinario. Solo la combinación de genética, investigación clínica y bioingeniería nos llevó a descubrir el papel inesperado de las trabéculas del miocardio en la función del corazón adulto”.
Para comprender las funciones y el desarrollo de las trabéculas, un equipo internacional de investigadores utilizó inteligencia artificial para analizar 25,000 imágenes por resonancia magnética (IRM) del corazón, junto con la morfología cardíaca asociada y los datos genéticos.
El estudio revela cómo funcionan y se desarrollan las trabéculas, y cómo su forma puede influir en las enfermedades cardíacas. El Biobanco del Reino Unido ha permitido que los datos del estudio estén disponibles abiertamente.
Leonardo da Vinci fue el primero en dibujar trabéculas y sus patrones fractales en forma de copo de nieve en el siglo XVI. Especuló que calientan la sangre a medida que fluye por el corazón, pero su verdadera importancia no se ha reconocido hasta ahora.
“Nuestros hallazgos responden preguntas muy antiguas en biología humana básica. A medida que avanzan los análisis genéticos a gran escala y la inteligencia artificial, estamos reiniciando nuestra comprensión de la fisiología a una escala sin precedentes”, dice Ewan Birney, subdirector general del Instituto Europeo de Bioinformática de EMBL (EMBL-EBI), en Reino Unido.
La investigación sugiere que la superficie rugosa de los ventrículos del corazón permite que la sangre fluya de manera más eficiente durante cada latido, al igual que los hoyuelos de una pelota de golf reducen la resistencia del aire y ayudan a que la pelota viaje más lejos.
El estudio también destaca seis regiones en el ADN humano que afectan cómo se desarrollan los patrones fractales en estas fibras musculares. Curiosamente, los investigadores encontraron que dos de estas regiones también regulan la ramificación de las células nerviosas, lo que sugiere que un mecanismo similar puede estar funcionando en el cerebro en desarrollo.
Los investigadores descubrieron que la forma de las trabéculas afecta el funcionamiento del corazón, lo que sugiere un posible vínculo con la enfermedad cardíaca. Para confirmar esto, analizaron datos genéticos de 50.000 pacientes y encontraron que diferentes patrones fractales en estas fibras musculares afectaban el riesgo de desarrollar insuficiencia cardíaca.
La investigación adicional sobre las trabéculas puede ayudar a los científicos a comprender mejor cómo se desarrollan las enfermedades cardíacas comunes y explorar nuevos enfoques de tratamiento.
“Leonardo da Vinci esbozó estos intrincados músculos dentro del corazón hace 500 años, y recién ahora comenzamos a comprender lo importantes que son para la salud humana. Este trabajo ofrece una nueva dirección emocionante para la investigación de la insuficiencia cardíaca”, destaca Declan O'Regan, científico clínico y radiólogo consultor del MRC London Institute of Medical Sciences, en Reino Unido.
Este proyecto también han participado colaboradores de la Universidad de Heidelberg, en Alemania, y el Politécnico de Milán, en Italia.l