Cómo un tubo cardíaco embrionario sin válvulas bombea sangre es un misterio científico de larga data. Gracias a las innovaciones en tecnología basada en la luz, Ahora se dispone de nuevos conocimientos sobre la biomecánica de la cardiogénesis de mamíferos y, en particular, la dinámica de bombeo del corazón embrionario tubular de mamífero.

4-D OCT (3-D + tiempo)

Shang Wang del Stevens Institute of Technology e Irina Larina del Baylor College of Medicine utilizaron la tomografía de coherencia óptica (OCT) 4-D de vanguardia para estudiar el mecanismo de bombeo subyacente al corazón de los mamíferos en desarrollo por primera vez. Su informe, publicado en el acceso abierto revisado por pares Revista de óptica biomédica , demuestra que la obtención de imágenes 4-D OCT del corazón embrionario de ratón puede proporcionar información sin precedentes sobre cómo funciona el corazón de los mamíferos primitivos.

El estudio demuestra la riqueza de datos proporcionados por este enfoque y su viabilidad para investigar la relación funcional entre el flujo sanguíneo y la dinámica de la pared cardíaca dentro de diferentes regiones del corazón embrionario de mamíferos, una posibilidad a la que actualmente no se puede acceder por otros métodos. El enfoque puede usarse potencialmente para evaluar el bombeo cardíaco sobre el desarrollo embrionario a medida que se remodela el tubo cardíaco, lo que podría revelar cambios funcionales durante la cardiogénesis temprana.

Biomecánica del pequeño corazón del ratón

Las escalas de imagen únicas y los contrastes dinámicos que ofrece OCT permiten una profundidad de imagen de nivel milimétrico con una resolución de microescala que es ideal para capturar todo el corazón del ratón en las etapas de gestación media. La OCT también proporciona una visión clara de las estructuras cardíacas finas y del flujo sanguíneo. La alta velocidad de obtención de imágenes de OCT junto con la sincronización posterior a la adquisición permite reconstruir la dinámica rápida del corazón que late.

Amy L. Oldenburg, director del Laboratorio de Imágenes de Coherencia Óptica de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, remarcó, "El método innovador ofrece una nueva forma de estudiar la biomecánica cardíaca del desarrollo. El análisis de las imágenes OCT 4-D permitió a Wang y Larina relacionar el flujo sanguíneo, resistencia al flujo, y gradientes de presión inducidos por los movimientos de la pared del corazón ".

Hay mucho que aprender. Aunque tradicionalmente se ha pensado que el mecanismo que bombea sangre dentro del tubo cardíaco embrionario son contracciones peristálticas en forma de ondas, Wang y Larina pudieron ofrecer una evaluación más detallada utilizando 4-D OCT para integrar cardiodinámica y hemodinámica. Sus observaciones piloto sugieren que el bombeo localizado del tubo cardíaco en los ventrículos funciona a través de una combinación de mecanismos de succión y empuje.

Mayor comprensión de los defectos cardíacos congénitos

Los factores biomecánicos son cada vez más reconocidos por su papel esencial en la estimulación y regulación del desarrollo del corazón. Los autores esperan que su enfoque pueda inspirar nuevas ideas y diseños innovadores en técnicas de imagen y medición para evaluar la biomecánica cardíaca embrionaria. En particular, el método puede proporcionar formas útiles de comprender mejor los mecanismos que contribuyen a los defectos cardíacos congénitos, que son formaciones anormales del corazón que se desarrollan antes del nacimiento. Según Oldenburg, los resultados de este estudio "muestran la utilidad de estos métodos para estudiar los cambios biomecánicos en corazones embrionarios mutantes que modelan defectos cardíacos congénitos". Como las líneas de ratones mutantes que modelan defectos cardíacos congénitos están ampliamente disponibles, el método puede contribuir a una mayor comprensión del desarrollo más temprano de la forma más común de defecto congénito en los seres humanos.