Revelaciones sobre el “minicerebro” del corazón gracias al pez cebra

Aunque está controlado por el cerebro, el corazón tiene un sistema nervioso intracardíaco (SCI) distinto y más pequeño incrustado en las capas superficiales de la pared del corazón.

Apodado el minicerebro por los investigadores hace varias décadas, el SNiC se consideraba hasta entonces una estructura capaz únicamente de transmitir información sencilla del cerebro al corazón.

Gracias a un nuevo trabajo sobre las neuronas intracardíacas del pez cebra adulto, investigadores del Instituto Karolinska de Estocolmo (Suecia) han desafiado este dogma y han demostrado que su papel es mucho más amplio.

Este minicerebro tiene varios tipos de neuronas, incluidas neuronas simpáticas y parasimpáticas y neuronas sensoriales con aparente diversidad neuroquímica y funcional. Tiene una acción independiente del sistema nervioso central (SNC) y juega un papel clave en el control del ritmo cardíaco.

Estos datos, publicados en Comunicaciones de la naturaleza , podría conducir a nuevas investigaciones sobre arritmias, demencia o incluso la enfermedad de Parkinson.

Poco trabajo sobre el sistema nervioso intracardíaco.

Las minineuronas del cerebro no han sido suficientemente investigadas, afirma Konstantinos Ampatzisinvestigador principal del estudio y profesor asistente de neurociencia en el Instituto Karolinska.

“Los cardiólogos saben que las neuronas existen, pero nunca las estudian, porque lo que les interesa principalmente son las células del músculo cardíaco, o cardiomiocitos, que son responsables de los latidos del corazón”, explicó. Y al mismo tiempo, “los neurocientíficos entienden y decodifican las neuronas, pero no conocen las del corazón. »

Un estudio innovador utilizando pez cebra

El equipo del Dr. Ampatzis trazó la composición, organización y función exacta de las neuronas en el SNiC utilizando el pez cebra como modelo animal.

“El corazón del pez cebra se parece más al de los humanos que al de los ratones”, explicó. “El ritmo cardíaco del pez cebra es exactamente el mismo. »

Se han utilizado varias técnicas para caracterizar estas neuronas. La electrofisiología determinó su función y los investigadores de la Universidad de Columbia (Nueva York, EE. UU.) ayudaron a identificar sus firmas moleculares mediante secuenciación de ARN unicelular.

El Dr. Ampatzis y su equipo también analizaron los neurotransmisores que liberan las neuronas para comunicarse entre sí. Investigadores de Suecia y Nueva York trabajaron en este proyecto en su tiempo libre, ya que no contaban con financiación adicional.

El Dr. Ampatzis esperaba ver ganglios o neuronas de retransmisión capaces sólo de recibir o enviar información.

“Pero encontramos un conjunto muy diverso de neuronas en una red pequeña”, dijo.

Sus hallazgos incluyeron neuronas simpáticas, parasimpáticas y sensoriales con aparente diversidad neuroquímica y funcional.

Neuronas marcapasos esenciales

Lo más sorprendente fue un subconjunto de neuronas marcapasos.

“Es imposible tener una red que produzca un ritmo sin estas neuronas y, para ser honesto, no esperábamos esto”, dijo el Dr. Ampatzis.

Las neuronas marcapasos cardíacos generalmente están asociadas con lo que se denominan redes generadoras de patrones centrales dentro del sistema nervioso central.

“Sin embargo, descubrimos que esta red neuronal funciona en un corazón aislado, sin información cerebral, y que puede modificar por sí sola el ritmo del corazón y su regularidad”, afirma el doctor Ampatzis.

Otros estudios han confirmado que las neuronas no producen el ritmo, que está controlado por los cardiomiocitos. La función principal de las neuronas es regular la velocidad de los latidos del corazón. En otras palabras, esta pequeña red localizada actúa como una especie de sistema para proteger el control de los latidos del corazón por parte del cerebro. “Desde un punto de vista evolutivo, creo que el sistema está configurado de esta manera porque el latido del corazón define la vida”, añade.

Hacia terapias menos invasivas

Una vez que se mapean las neuronas del corazón, los investigadores médicos ahora tienen una caja de herramientas de marcadores moleculares, neurotransmisores y otra información sobre cómo funcionan estas neuronas. Estos resultados podrían servir como base para futuras investigaciones.

Podría ser posible estudiar la arritmia cardíaca modulando las neuronas marcapasos, sugiere el Dr. Ampatzis. “Incluso podríamos encontrar medicamentos específicos que puedan interferir con esta red local del corazón”, dijo, y agregó que esta podría ser una opción menos invasiva que la actual.

La arritmia afecta a millones de personas, recordó el Dr. Oliver Guttmanncardiólogo consultor del Hospital Wellington y profesor honorario de cardiología en el University College London, ambos en Londres, Inglaterra. Y algunas opciones de tratamiento pueden ser invasivas.

“Hacemos ablaciones para intentar quemar o congelar ciertas áreas del corazón para eliminar el ritmo, porque a menudo proviene de células hiperactivas en alguna parte”, dijo.

También se necesitan marcapasos y desfibriladores para modular los ritmos peligrosos. La innovación tiene como objetivo hacer que las intervenciones sean mucho menos invasivas de lo que son hoy mediante la creación de marcapasos cada vez más pequeños, por ejemplo.

Pasar del pez cebra a sistemas de mamíferos más complejos será el próximo gran paso, afirmó David PatersonJefe del Departamento de Fisiología, Anatomía y Genética y Director Honorario del Centro de Ciencias Cardíacas Burdon Sanderson de la Universidad de Oxford (Oxford, Inglaterra). “Si se puede encontrar la vía molecular de la desregulación, ese podría ser un objetivo potencial para la terapia génica, la terapia celular o la terapia de neuromodulación”, explicó. Este campo, a veces llamado medicina bioelectrónica, está atrayendo un interés creciente. “Es como la farmacología, pero no hay medicina. Se trata de aprovechar el cableado del sistema nervioso”, añadió.

Líneas de investigación más radicales podrían ayudar a abordar los trastornos neurodegenerativos, desde la demencia hasta la enfermedad de Parkinson. “Si las neuronas mueren en el cerebro, mueren en el corazón y pueden afectar el ritmo cardíaco”, dijo el Dr. Ampatzis. Sin embargo, ahora se sabe que las neuronas del pez cebra producen sustancias que inducen la proliferación de células madre en los huesos, la piel e incluso el sistema nervioso. “Creemos que estas neuronas del corazón tal vez podrían contribuir a la regeneración del corazón”, afirmó.

Este artículo fue traducido de la edición portuguesa de Medscape.com parte de la red profesional de Medscape, utilizando varias herramientas editoriales, incluida la inteligencia artificial, en el proceso. El contenido fue revisado por el personal editorial antes de su publicación.