El corazón presenta una asimetría en el tracto de entrada que hasta ahora no había sido descrita, según han observado investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), quienes han creado un atlas 3D del proceso de formación del corazón en su fase embrionaria, una potente herramienta que puede ayudar a identificar cómo y dónde se producen las malformaciones congénitas cardíacas.
Así lo ha destacado Miguel Torres, jefe del grupo Control Genético del Desarrollo y Regeneración de Órganos del CNIC y director del estudio que se publica en Nature Cardiovascular Research, quien señala que el trabajo "será de gran ayuda para comprender el desarrollo del corazón", y también para el estudio de la formación de otros órganos y tejidos.
Una pregunta fundamental en biología del desarrollo, según explican los investigadores del CNIC, es cómo adquieren los tejidos sus formas complejas a partir de geometrías simples, un proceso llamado morfogénesis.
Esta tarea es relativamente accesible para los órganos que se desarrollan siguiendo un patrón muy reproducible, como en las extremidades o los ojos, y se pueden visualizar fácilmente; sin embargo, es más difícil en órganos como el corazón de los mamíferos, con una variabilidad morfológica extrema y poco accesibles a la videomicroscopía, según señalan los investigadores del CNIC.
Divergencias que convergen
El desarrollo del corazón presenta así particularidades, respecto a lo que es característico en la formación de otros órganos. Así, durante la cardiogénesis temprana no hay dos corazones embrionarios que se parezcan mucho, hasta el punto de ser tan diferentes que es difícil decidir cuál se encuentra en una etapa de desarrollo más avanzada. Con el tiempo, esas primeras morfologías aparentemente divergentes convergen para producir un corazón típico de recién nacido, explica Torres
El desafío es capturar la evolución promedio de la geometría del tejido cardíaco a partir de su amplia gama de variabilidad natural y poder discriminar entre variaciones morfológicas fisiológicas y anormales de entre una muestra lo suficientemente grande. "Solo entonces seríamos capaces de comprender las propiedades de la morfogénesis fisiológica e identificar cuándo y cómo ocurren las anomalías", explica este experto.
Para la creación del atlas dinámico en 3D ahora presentado y superar las limitaciones a la hora de obtener imágenes en vivo, el equipo del CNIC adquirió imágenes de alta resolución de una colección amplia de corazones embrionarios de ratón recogidos durante etapas clave de su desarrollo y con una alta densidad temporal.
En este proceso, "nos dimos cuenta de que la morfogénesis del corazón no podía aislarse de la de los tejidos circundantes, ya que la formación del tubo cardíaco se asemeja a un pliegue geológico producido en una capa continua del mesodermo, es decir, la capa celular que constituye el embrión, de la cavidad pericárdica”, explica Torres. Por lo tanto, según añade el primer autor del estudio, Isaac Esteban, "capturamos todos los tejidos de la cavidad pericárdica y el endodermo del intestino anterior subyacente".
Posteriormente, los investigadores transformaron las imágenes en versiones digitales y, gracias a un sistema de estadiaje morfométrico, las ordenaron temporalmente, ya que el momento de la obtención de embriones no se corresponde necesariamente con el tiempo de desarrollo morfológico real.
Los científicos del CNIC han empleado un enfoque desarrollado recientemente: el mapeo entre superficies, que genera mapas de puntos correspondientes entre formas similares con una densidad de puntos suficiente para reconstruir toda la superficie de los objetos.
"Este método permitió identificar posiciones equivalentes entre grupos de especímenes en una etapa similar y en etapas de desarrollo consecutivas", señala Esteban. Así crearon un atlas temporal en 3D que muestra la trayectoria de la formación del tubo cardíaco y la variabilidad morfológica local en cada etapa.
Asimetría temprana
Con esta herramienta se puede realizar un mejor estudio cuantitativo del desarrollo de un órgano, así como de cómo se empiezan a desarrollar los defectos asociados a una mutación genética.
"En el caso del corazón las observaciones hasta ahora han sido más bien cualitativas. Ahora podemos desarrollar un análisis cuantitativo, que ya no va a depender del ojo del investigador, y además con nuestra herramienta hemos realizado un estudio no solo de la morfología global del corazón sino mapeado localmente", subraya Torres.
El profesional destaca la importancia de conocer la nueva asimetría hasta ahora no descrita, a pesar de que son muy numerosos los laboratorios que llevan estudiando el desarrollo del corazón desde los inicios del siglo pasado. Los investigadores del CNIC han comprobado además que esa asimetría en el tracto de entrada del corazón se produce de forma muy temprana.
Los autores de este trabajo analizaron también una serie de mutantes en los que la curvatura ya conocida del corazón embrionario hacia la derecha estaba alterada y comprobaron que la nueva asimetría ahora descrita estaba revertida en esas imágenes de mutantes, lo que lleva a concluir que "la asimetría ahora descrita está relacionada con la asimetría normal del corazón adulto".
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