Un atlas en 3D muestra una anomalía que no se conocía hasta ahora en el corazón

A partir de una colección de muestras de ratón, varios investigadores del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC), han creado un atlas en 3D del proceso de formación del corazón en su fase embrionaria, con el que han identificado una asimetría izquierda-derecha del corazón que no sabían que existía.

El estudio, dirigido por el jefe del grupo Control Genético del Desarrollo y Regeneración de Órganos del CNIC, Miguel Torres, ha sido publicado en Nature Cardiovascular Research, y aporta información relevante sobre el desarrollo de las malformaciones cardíacas.

La investigación, señala el doctor Torres, “será de gran ayuda para comprender el desarrollo del corazón”.

La importancia de la morfogénesis
Gracias al proceso de la morfogénesis (proceso biológico que lleva a que un organismo desarrolle su forma) la Biología del Desarrollo estudia cómo los tejidos adquieren sus formas complejas a partir de geometrías simples. Esta tarea es relativamente accesible para los órganos que se desarrollan siguiendo un patrón muy reproducible, como es el caso de las extremidades o los ojos, ya que se pueden visualizar fácilmente. Sin embargo, la morfogénesis es más difícil de observar a través de videomicroscopía en órganos como el corazón de los mamíferos, como señalan los investigadores del CNIC.

Durante la cardiogénesis, o desarrollo embriológico del corazón, 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. Sin embargo, asegura el Dr. Torres, “las primeras morfologías aparentemente divergentes convergen más tarde para producir un corazón típico de recién nacido”.

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 el Dr. Torres.

Para 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.

“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 -capa celular que constituye el embrión- de la cavidad pericárdica”, explica el Dr. Torres.

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”, explica Isaac Esteban, primer autor del estudio. 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.

La información obtenida muestra que las regiones habitualmente involucradas en malformaciones cardíacas coincidían con regiones de alta heterogeneidad morfológica. “Esta observación sugiere que la variabilidad morfológica puede ser la base de la alta incidencia natural de malformaciones congénitas cardíacas, que afectan al 1% de los nacidos vivos”, asegura Esteban.

Si una imagen vale más que mil palabras, “una película proporciona mucha más información que mil imágenes aisladas”, señala el Dr. Torres. Por ello, “el atlas dinámico generado y el sistema de estadificación morfométrico descrito serán de gran ayuda y una fuente de inspiración para los científicos interesados en comprender el desarrollo del corazón".

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