O desenvolvimento do coração de peixe-zebra revela uma visão chave sobre defeitos cardíacos hereditários

Kent Hovind - Seminar 4 - Lies in the textbooks [MULTISUBS] (Junho 2019).

Anonim

Os cientistas mostraram pela primeira vez que o modelo para as quatro câmaras do coração humano existe no humilde peixe-zebra, segundo um estudo publicado pela eLife .

A descoberta fornece insights importantes sobre processos que dão errado em defeitos cardíacos congênitos e significa que os pesquisadores agora têm um modelo simples para futuras pesquisas que reflete mais de perto o que acontece no desenvolvimento do coração humano.

Durante o desenvolvimento, o coração forma quatro câmaras que suportam o fluxo sanguíneo para os pulmões e o resto do corpo. O arranjo desses sistemas sanguíneos paralelos foi essencial para a evolução dos mamíferos a partir de ancestrais aquáticos, mas os processos pelos quais os compartimentos cardíacos esquerdo e direito estão separados permanecem pouco compreendidos.

A pesquisa mostrou que a formação do coração do adulto ocorre em parte a partir de dois conjuntos de células precursoras chamadas primeiro campo do coração (FHF) e segundo campo do coração (SHF). As células FHF formam a maior parte do ventrículo esquerdo, enquanto as células dos SHFs estão envolvidas na formação do ventrículo direito. Por outro lado, os átrios esquerdo e direito envolvem células de ambos os grupos.

"Isso sugeriu que os lados esquerdo e direito do ventrículo e do átrio do coração são desenvolvidos por diferentes processos biológicos, para garantir a distinção entre o lado que suporta os pulmões e o lado que suporta o fluxo sanguíneo para o resto do corpo". explicou o Dr. Almary Guerra, estudante de pós-graduação no Instituto Max Planck de Pesquisa do Coração e Pulmão, na Alemanha, e principal autor do estudo. "Mas, considerando que as mesmas células estão envolvidas em ambos os lados do átrio, ainda não entendemos como as partes esquerda e direita do átrio se desenvolvem separadamente umas das outras."

Estudos de zebrafish contribuíram significativamente para o nosso entendimento do desenvolvimento do coração, e o Dr. Guerra e colegas usaram este organismo para investigar se havia diferenças nas moléculas e células entre os dois lados do átrio único.

Primeiro, eles observaram quais genes eram mais ativos no átrio e encontraram dois de interesse chamados pitx2c e meis2b. Sabe-se que as mutações nas versões humanas de ambos os genes causam defeitos na formação do septo do coração, uma condição séria que exige intervenção cirúrgica. o meis2b foi encontrado em diferentes quantidades nos lados esquerdo e direito do coração, e tanto o pitx2c quanto o meis2b foram mais encontrados no mesmo local. Análises posteriores revelaram que o meis2b controla a expressão do pitx2c, revelando uma visão importante para o potencial tratamento de defeitos cardíacos.

Para descobrir a origem desse padrão genético, a equipe estudou genes em diferentes regiões do coração, conforme o zebrafish se desenvolveu ao longo do tempo. Eles descobriram que meis2b era mais ativo em um grupo de células que formam o lado esquerdo do coração durante o estágio inicial de desenvolvimento e isso foi mantido até a idade adulta. Além disso, as células precursoras SHF envolvidas na formação atrial estavam presentes em regiões onde o meis2b estava presente e ausente, confirmando que o FSH contribui igualmente para ambos os lados do átrio e não está envolvido no desenvolvimento assimétrico dos átrios.

Finalmente, para entender se o meis2b era essencial para a função atrial correta, eles modificaram o gene do zebrafish e estudaram seus efeitos. No desenvolvimento inicial, houve um crescimento excessivo do átrio em relação ao ventrículo, que foi devido a um aumento na divisão de células do coração. Testes de ECG no peixe-zebra revelaram que a mutação afetou negativamente a atividade elétrica do coração, similarmente ao que é conhecido em humanos.

"Nós mostramos pela primeira vez que a compartimentalização atrial ocorre no peixe-zebra", disse o autor sênior Dr. Sven Reischauer, líder do Grupo Júnior no Instituto Max Planck de Pesquisa do Coração e Pulmão. "O próximo passo é identificar os elementos específicos que controlam a assimetria atrial e usar o modelo para revelar mais insights sobre o desenvolvimento do coração, que será inestimável para a compreensão e tratamento de defeitos cardíacos."