Ti tamén debuxas corazóns simétricos?
2024/09/02 Ochandorena Saa, Amaia - Pasteur Institutuko doktorego ikaslea, bihotz garapenaren biologian Iturria: Elhuyar aldizkaria
De cando en vez, nunha carta de aniversarios ou no vapor que a ducha deixou no espello, seguro que debuxaches un corazón. Ou iso que nos contaron que é un corazón.
Observe con atención (Figura 1). Vostede sabe, por suposto, que se trata dunha simplificación do órgano chamado corazón e que en realidade o utilizamos para mostrar conceptos máis complexos que os que se lle poden asignar ao órgano. Pero pensaches algunha vez en máis aló? Cales son as características que dalgunha maneira converten este debuxo nunha mentira redonda? A partir de hoxe quizá debuxes corazóns simplificados pero polo menos asimétricos como xesto de agradecemento ao teu corazón.
Asimetría esquerda-dereita do corpo humano
Tendemos a pensar que os rostros e corpos simétricos son máis fermosos, pero a asimetría é unha característica arraigada no corpo humano en termos de anatomía interna. Prodúcese en dous niveis: no que se refire á localización xeral e aos órganos illados. Tomemos como exemplo o volume do corpo no seu conxunto e debuxemos un eixo esquerda-dereita (figura 2).
Neste momento hai que sinalar que na linguaxe médica, a dereita e a esquerda asíntanse desde o punto de vista do corpo que se está describindo. Si miramos a un individuo cara a cara (como na figura 2) a dereita do individuo atópase na nosa esquerda e viceversa. Tendo isto en conta, na figura 2 podemos ver que o fígado se sitúa na parte dereita, o estómago e o bazo na parte esquerda. Por exemplo, si miramos aos órganos internos en solitario, os pulmóns teñen tres lóbulos no lado dereito e dous no esquerdo. O corazón é asimétrico para ambos os criterios. Por unha banda, o de maior volume na marxe esquerda. Ademais, presenta inclinación, é dicir, o eixo esquerda-dereita do corazón non é paralelo ao eixo vertical do corpo (figura 3). Doutra banda, a pesar de contar con catro cámaras, as de dereita e as de esquerda son diferentes, tanto pola súa histología como polas conexións de tráfico (arterias e veas). Hai que ter en conta, por exemplo, que a válvula tricúspide que separa a aurícula dereita do ventrículo dereito, é dicir, que está formada por tres segmentos, e a vicúscula (ou mitral) entre a aurícula esquerda e o ventrículo está formada por dous segmentos.
Importancia fisiolóxica da asimetría cardíaca
Por suposto, a atención á asimetría vai máis aló de subliñar as características obvias, xa que ten unha gran importancia fisiolóxica. A estrutura asimétrica do corazón é necesaria para establecer o que chamamos dobre circulación, e así o órgano cumpre a súa función: propagar o sangue oxigenada a todas as partes do corpo (Figura 4).
O ventrículo esquerdo bombea con forza o sangue oxigenada á aorta (número 1 da Figura 4), que se ramificará unha e outra vez até formar arterias máis pequenas e capilar que chegarán a todas as células (número 2). Cando as células tomaron osíxeno, o sangue baixo en osíxeno volve ao corazón a través das veas cava (número 3). Este primeiro ciclo denomínase circulación sistémica á dispersión de sangue oxigenada ao corpo e á restitución de sangue ao corazón de “residuos” con baixo contido en osíxeno. Unha vez que o sangue baixo en osíxeno chegou á aurícula dereita, pásase ao ventrículo dereito a través do cal se bombea a través da arteria pulmonar (número 4) para que o sangue se oxigene nos pulmóns e volva á aurícula esquerda nas veas pulmonares (número 5). Este segundo ciclo, é dicir, o desprazamento aos pulmóns para restablecer a oxigenación, denomínase circulación pulmonar.
Volvamos, pois, ao papel no que xoga a asimetría para que a dobre circulación prodúzase correctamente. Por unha banda, no que se refire ás características histolóxicas, é necesario que o ventrículo esquerdo sexa máis musculoso, xa que a forza de bombeo debe proporcionar suficiente presión ao sangue para chegar ás células máis remotas do corpo (e, pola contra, a forza de bombeo do ventrículo dereito non debe ser máis que suficiente para chegar do corazón ao pulmón). Doutra banda, a citada arteria de cámara, tal e como se explicou en todas as conexións de espera de cámara, só debe producirse desta maneira, para que a circulación sexa axeitada.
Xénese da asimetría no desenvolvemento embrionario
Tomando como referencia os tres eixos que definen o espazo tridimensional, o eixo esquerda-dereita é o último definido no desenvolvemento embrionario. Un embrión é ao principio unha esfera perfecta na que as células se colocan de maneira homoxénea. Vai crecendo, duplicando as células, pero non é máis que unha masa sen orde coñecida. Se non hai asimetría non se pode definir ningún eixo ou, mellor dito, os eixos pódense definir de calquera xeito. Ao longo do desenvolvemento, algúns sinais moleculares permiten a aparición de estruturas características no embrión que definan o eixo superior inferior e o eixo de avance. Entre outras, a creación da liña primitiva deixa establecida esta estructuración [1] (figura 5).
Cando se definiron dous eixos, o terceiro queda establecido con forza, xa que só existe unha forma de establecer unha terceira recta perpendicular a dúas rectas no espazo. Nese momento, a parte esquerda e dereita do organismo quedan definidas, pero, de momento, son totalmente simétricas. Na terceira semana de desenvolvemento do embrión humano, as células precursoras do corazón comezan a formar un tubo cardíaco no centro do eixo esquerdo e dereito do embrión [2], [3]. Esta tubaxe sitúase ao principio de forma recta e vertical. A continuación, comeza a encartarse até adoptar a forma de bucle (loop en inglés) (Figura 6). Este feito é de gran importancia, xa que (1) establece unha forma precursora do corazón (morfología), que é o primeiro órgano funcional que se produce no organismo, e (3) é a primeira asimetría da esquerda á dereita que se observa no embrión.
A medida que se desenvolve o bucle cardíaco, prodúcese, finalmente, un corazón maduro coa anatomía exacta descrita anteriormente. Así mesmo, todos os órganos asimétricos mencionados anteriormente crearán a súa propia forma e desenvolverán as súas propias características asimétricas. Todos estes procesos son obxecto de estudo na ciencia embrionaria - morfogénica e teñen unha importancia non só porque nos proporcionan información básica sobre a nosa orixe, senón tamén porque nos axudan a comprender as causas dun desenvolvemento erróneo.
Defectos de desenvolvemento e síntomas patolóxicos
O descrito até agora é unha explicación do que ocorre nos seres humanos sans. Na linguaxe médica utilizamos a expresión latina situs solitus para referirnos á distribución de órganos dun ser humano que se desenvolveu de forma habitual (Figura 7). No desenvolvemento embrionario poden aparecer defectos que alteran a asimetría esquerda a dereita. A frecuencia media é de 1 caso por cada 2000 habitantes [2]. Estes trastornos poden ter un impacto sistémico, é dicir, poden producir malformacións en todos os órganos asimétricos do corpo, ou nalgúns casos. Se se produce un desprazamento total, é dicir, se un individuo ten desprazados a esquerda e a dereita, describímolo como unha imaxe de espello coa expresión situs inversus totalis. Se uns órganos si e outros non, trasládanse de maneira confusa e sen concordancia, atoparemos un estado de situs ambiguus ou heterotaxis [4].
Describimos de forma xeral as posibles patoloxías dos órganos internos, pero o mesmo principio pode aplicarse en concreto ao caso do corazón. Se un individuo presenta situs inversus totalis, por definición, todos os órganos, incluído o corazón, serán desprazados. Se a imaxe do espello é perfecta e, por tanto, todas as arterias e veas están conectadas á cámara correspondente, a función do corazón cúmprese xeralmente de forma normal. A casuística da heterotaxia, pola contra, é moi extensa, polo que o prognóstico é moi variado [5]. En ocasións, podemos atopar malformacións cardíacas graves. Denomínanse cardiopatías conxénitas e teñen a súa orixe, polo menos en parte, en formas inadecuadas de lazo cardíaco. Por citar dous exemplos, o intercambio de posición da aorta e a arteria pulmonar, ou o feito de que a parede muscular que separa as partes esquerda e dereita do corazón non estea completamente pecha e teña “buracos” (Figura 8). Afortunadamente, algunhas malformacións foron resoltas cirurxicamente, mentres que outras son excesivamente complexas, polo que o paciente terá que vivir con ese defecto e, con frecuencia, provocarán unha morte prematura.
Que pode facer a ciencia por todo isto?
Unha mellor comprensión das causas das cardiopatías conxénitas é imprescindible para poder realizar un diagnóstico máis rápido nos recentemente nados e ofrecer tratamentos cirúrxicos máis eficaces. O medicamento percorreu un longo camiño até hoxe, pero aínda se atopan moitos casos que non se poden solucionar.
Para profundar neste coñecemento, como é habitual no estudo das biociencias, utilízanse modelos animais. No estudo do desenvolvemento cardíaco, os investigadores estudan modelos de animais con variacións xenéticas (mutacións) e miden a excitación concreta que cada variante produce no desenvolvemento. Estes recursos permiten coñecer de maneira cada vez máis precisa este proceso de conversión do lazo cardíaco nun corazón maduro. Ademais, a homologación dos xenes animal e humano permite predicir o efecto das mutacións humanas no desenvolvemento, o que pode permitir un diagnóstico precoz nalgún momento. A investigación require, con todo, dun investimento considerable en tempo e diñeiro. A cambio, temos unha boa viaxe para comprender a retribución do desenvolvemento dos avances médicos e a complexidade da bioloxía. Se a beleza está no interior podemos afirmar que a beleza é asimétrica.
Bibliografía
1] Shahbazi MN. Mechanisms of human embryo development: from cell fate to tissue shape and back. (2020) Development. 147(14):dev190629.
[2] Desgrange A, et ao. (2018) Left-right asymmetry in heart development and disease: forming the right loop. Development.145(22):dev162776.
[3] Desgrange A, et ao. (2020) Transient Nodal Signaling in Left Precursors Coordinates Opposed Asymmetries Shaping the Heart Loop. Dev Cell. 55(4):413-431.e6
[4] Djenoune L, et ao. (2022) A change of heart: new roles for cilia in cardiac development and disease. Nat Rev Cardiol. 19(4):211-227.
[5] Lin AE, et ao. (2014) Laterality defects in the national birth defects ion study (1998-2007): birth prevalence and descriptive epidemiology. Am J Med Genet A. 164A(10):2581-91.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
