Os cientistas capturaram o momento fugaz em que um coração começa a bater, um feito que se torna ainda mais notável quando se considera a relativa brevidade da vida de um peixe-zebra.
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Num curto espaço de tempo, cerca de 20 horas após o desenvolvimento do peixe-zebra, os corações em desenvolvimento dos embriões entraram em ação, emergindo de um conjunto de células únicas.
“Foi como se alguém tivesse ligado um interruptor”, diz Adam Cohen, biofísico da Universidade de Harvard, autor sénior do novo estudo, que imaginou embriões de peixe-zebra acondicionados em moldes de agarose feitos à medida para capturar este evento único na vida.
Usando imagens de microscópio de alta velocidade, os pesquisadores da Universidade de Harvard basearam-se em estudos de décadas sobre os primeiros batimentos cardíacos em galinhas, ratos e camundongos para examinar os embriões de peixe-zebra com horas de idade e identificar o momento em que as células cardíacas começam a bater.
A partir de estudos anteriores, ficou claro que o primeiro batimento cardíaco ocorre antes mesmo da formação da primeira estrutura cardíaca, um tubo primitivo. Os primeiros sinais de atividade estão nas populações de células do músculo cardíaco, chamadas cardiomiócitos, que os cientistas descobriram repletas de íons de cálcio, mas não de forma organizada.
No coração maduro, os íons de cálcio entram e saem dos cardiomiócitos, gerando potenciais de ação (picos de atividade elétrica) que desencadeiam contrações cardíacas.
O pesquisador principal Bill Jia, juntamente com Cohen e a equipe, continuaram o trabalho anterior medindo como as ondas de íons de cálcio se organizam e se propagam no desenvolvimento de embriões de peixe-zebra para acionar o primeiro pulso unificado do coração.
“O coração bate cerca de 3 bilhões de vezes numa vida humana típica e nunca deve parar”, diz Cohen. “Queríamos ver como esta máquina incrível liga pela primeira vez.”
Ondas lentas e esparsas de cálcio tornaram-se maiores e mais frequentes à medida que os cardiomiócitos em desenvolvimento se reuniam em forma de anel na linha média dos embriões do peixe-zebra. Então, de repente, os níveis de cálcio dispararam e as células do coração libertaram explosões de atividade elétrica que varreram o tecido.
Os primeiros batimentos cardíacos foram um pouco irregulares, mas logo se transformaram em contrações sincronizadas. “Uma batida rítmica e espacialmente estruturada surge bem antes da conexão com o sistema circulatório e do bombeamento do sangue”, observaram os pesquisadores.
Além disso, Jia e a equipe notou como as células cardíacas do peixe-zebra entraram em um estado excitável cerca de 90 minutos antes do primeiro batimento cardíaco, como se estivessem se preparando para a ação.
Curiosamente, as ondas crescentes de iões de cálcio que precedem o primeiro batimento cardíaco nem sempre se originaram no mesmo local em diferentes embriões de peixe-zebra, sugerindo que não há nada de único nas células que disparam primeiro.
O chamado locus de iniciação ocorreu mais frequentemente em uma região central do anel cardíaco, e não em suas bordas externas, onde residem as células marca-passo que mantêm o coração adulto funcionando.
Jia e companhia. pensam que a atividade precoce nas células cardíacas, antes da primeira contração, pode estimular o desenvolvimento cardiovascular.
E dadas as semelhanças entre o peixe-zebra e os embriões de pintinhos, ratos e camundongos, os pesquisadores acreditam que os mecanismos subjacentes à formação do coração podem ser compartilhados entre os vertebrados – aquele grupo de animais com espinha dorsal que inclui nós, humanos.
Se assim for, o estudo poderá levar a mais pesquisas sobre como surgem irregularidades cardíacas, como arritmias, em humanos.
“Observando como o coração se desenvolve”, explica o biólogo de sistemas Sean Megason, da Harvard Medical School, “podemos ver como diferentes mecanismos de controle estão dispostos, o que pode nos dizer algo sobre o que acontece se eles falharem”.
Traduzido por Mateus Lynniker de ScienceAlert
