El atlas cardíaco más completo: así se forma el corazón humano

BarcelonaEl corazón es el primer órgano que se desarrolla en humanos y su funcionamiento depende sobre todo de su forma. Es nuestro motor, el encargado de enviar sangre al resto de sistemas que nos permiten vivir. Pero para rendir correctamente, todas sus estructuras deben trabajar en absoluta coordinación. Cuando esto no ocurre, aparecen alteraciones en bebés, el defecto de nacimiento más común es la enfermedad cardíaca congénita, y disfunciones en adultos, como las arritmias y la enfermedad valvular grave. Para prevenir estas patologías, es necesario entender cómo se organizan las diferentes células que crean estas estructuras tan complejas y que son cruciales para el funcionamiento de nuestro motor. Ahora, investigadores de la Universidad de California San Diego han elaborado un atlas exhaustivo del desarrollo del corazón humano a partir de órganos de feto de entre 9 y 16 semanas.

El estudio, publicado este miércoles en la revista Nature, revela cómo interactúan las células a través de una serie de mapas en volumen, que no sólo deben guiar a una mejor comprensión de los mecanismos de estas enfermedades, sino también a elaborar nuevas estrategias para la reparación cardíaca. En los últimos años, la literatura científica ha publicado una lista de los distintos tipos de células del corazón humano adulto y los progenitores cardíacos mediante la secuenciación del ARN. Ahora, los investigadores han combinado este análisis de expresión génica con una tecnología de imagen de las moléculas llamada MERFISH, que ha permitido descubrir cómo se distribuyen las subpoblaciones de células del corazón y cómo interactúan entre ellas cuando el órgano se desarrolla.

Con todo ello, los investigadores han creado un mapa en volumen de la piedra angular del sistema circulatorio. Mediante este doble análisis, los científicos estadounidenses han constatado que existen hasta 75 tipos de células diferentes, que a pesar de tener características similares, no se distribuyen de forma uniforme. De hecho, han demostrado que se organizan en 14 subpoblaciones o comunidades celulares que, durante la formación embrionaria, dan lugar a los tejidos que acabarán configurando su corazón.

Con el MERFISH, los investigadores han observado, simultáneamente, cientos de miles de genes en una sola célula cardíaca. Y con la combinación del estudio molecular de células individuales, han creado este mapa en volumen que permite tener una resolución y profundidad de comprensión sin precedentes de estas células cardíacas; también de cómo residen en el corazón. Los autores han descubierto interacciones entre combinaciones específicas de poblaciones celulares. Por ejemplo, interacciones que pueden desempeñar un papel clave en la formación de la pared ventricular entre células musculares cardíacas ventriculares, células del tejido conectivo conocidas como fibroblastos y células endoteliales, que recubren los vasos sanguíneos.

Ensayo en animales y células madre

El corazón está formado por cuatro grandes partes: las aurículas, que reciben sangre de los vasos sanguíneos, y los ventrículos, que la bombean en todo el cuerpo. La mayoría de las comunidades celulares se encuentran en estas cavidades, si bien también las hay que se esconden detrás de la formación de las válvulas tricúspide y mitral, que son las que se encargan de favorecer la fluidez de sangre una cavidad a otra. Entre todas las partes que conforman el corazón, los ventrículos presentan la organización celular más compleja. Para entender cómo los distintos tipos de células cardiovasculares se coordinan para formar las estructuras clave que regulan la función del corazón, los investigadores analizaron corazones de animales y, después, ensayos in vitro con células madre cardíacas de origen humano.

Los investigadores han estudiado e identificado los linajes celulares específicos que constituyen el órgano cuando éste se está desarrollando. En total, realizaron la secuenciación de ARN de hasta 142.946 células individuales recolectadas. Una vez analizadas, las agruparon en función de sus características y las dividieron en hasta 75 subpoblaciones en función de su ubicación anatómica y su etapa de desarrollo.