Επιστήμονες κατέγραψαν για πρώτη φορά σε εικόνες τον σχηματισμό καρδιάς σε έμβρυο (βίντεο)

Ερευνητές από το UCL και το Ινστιτούτο Francis Crick κατάφεραν, για πρώτη φορά, να εντοπίσουν την προέλευση των καρδιακών κυττάρων χρησιμοποιώντας 3D εικόνες μιας καρδιάς που σχηματίζεται σε πραγματικό χρόνο μέσα σε έμβρυο ποντικού.

Για τη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The EMBO Journal, η ομάδα χρησιμοποίησε μια τεχνική που ονομάζεται "advanced light-sheet microscopy". Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα λεπτό φύλλο φωτός για να φωτίσει και να τραβήξει λεπτομερείς εικόνες μικροσκοπικών δειγμάτων, δημιουργώντας καθαρές 3D εικόνες χωρίς να προκαλεί βλάβη στους ζωντανούς ιστούς.

Με αυτόν τον τρόπο, αναφέρει το news-medical.net κατάφεραν να παρακολουθήσουν μεμονωμένα κύτταρα καθώς κινούνταν και διαιρούνταν κατά τη διάρκεια δύο ημερών – από ένα κρίσιμο στάδιο ανάπτυξης γνωστό ως γαστρίλωση έως το σημείο όπου αρχίζει να διαμορφώνεται η πρωτόγονη καρδιά. Αυτό επέτρεψε στους ερευνητές να εντοπίσουν την κυτταρική προέλευσή της.

Η γαστρίλωση είναι η διαδικασία κατά την οποία τα κύτταρα αρχίζουν να εξειδικεύονται και να οργανώνονται στις βασικές δομές του σώματος, συμπεριλαμβανομένης της καρδιάς. Στους ανθρώπους, αυτό συμβαίνει κατά τη δεύτερη εβδομάδα της εγκυμοσύνης.

Η σπουδαιότητα των ευρημάτων της μελέτης

Τα ευρήματα της μελέτης θα μπορούσαν να φέρουν επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες κατανοούν και θεραπεύουν τις συγγενείς καρδιοπάθειες, αναφέρουν οι ερευνητές.

Χρησιμοποιώντας φθορίζοντες δείκτες, η ομάδα χρωμάτισε τα καρδιακά μυϊκά κύτταρα (καρδιομυοκύτταρα) προκαλώντας τα να λάμψουν σε διακριτά χρώματα. Σε συνδυασμό με τη μικροσκοπία φωτεινού φύλλου, αυτή η καινοτομία επέτρεψε στους ερευνητές να δημιουργήσουν ένα λεπτομερές βίντεο με χρονοπαράθυρο.

Τα στιγμιότυπα καταγράφηκαν κάθε δύο λεπτά για 40 ώρες, παράγοντας εικόνες με ανεπανάληπτη χωρική ανάλυση.

Το αποτέλεσμα έδειξε πώς τα κύτταρα κινούνται, διαιρούνται και σχηματίζουν τα πρώτα μέρη ενός εμβρύου, όπως η καρδιά. Κάθε φωτεινό καρδιομυοκύτταρο μπορούσε στη συνέχεια να εντοπιστεί πίσω σε προγενέστερα κύτταρα, επιτρέποντας στους επιστήμονες να δημιουργήσουν ένα "οικογενειακό δέντρο" των κυττάρων. Αυτό τους βοήθησε να δουν ακριβώς πότε και πού εμφανίστηκαν για πρώτη φορά τα κύτταρα που σχηματίζουν μόνο την καρδιά στο έμβρυο.

Τι μπορεί να δυσκολέψει την εμφύτευση και την ανάπτυξη του εμβρύου στη μήτρα

Στα πρώτα στάδια, τα εμβρυϊκά κύτταρα ήταν πολυδύναμα (ικανά να εξελιχθούν σε διάφορους τύπους κυττάρων). Αυτά περιλάμβαναν όχι μόνο καρδιακά κύτταρα αλλά και άλλα, όπως ενδοκαρδιακά κύτταρα, ένα είδος κυττάρου που επενδύει τις εσωτερικές επιφάνειες των αιμοφόρων αγγείων και των θαλάμων της καρδιάς.

Ωστόσο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι κατά τη διάρκεια της γαστρίλωσης (τυπικά εντός των πρώτων τεσσάρων έως πέντε ωρών, μετά την πρώτη κυτταρική διαίρεση), τα κύτταρα που συμβάλλουν αποκλειστικά στην καρδιά εμφανίζονται γρήγορα και δρουν με ιδιαίτερα οργανωμένο τρόπο.

Αντί να κινούνται τυχαία, ακολουθούν συγκεκριμένα μονοπάτια – σχεδόν σαν να γνωρίζουν ήδη πού κατευθύνονται και ποιο ρόλο θα διαδραματίσουν, είτε συμβάλλοντας στις κοιλίες (τους θαλάμους άντλησης της καρδιάς) είτε στους κόλπους (όπου το αίμα εισέρχεται στην καρδιά από το σώμα και τους πνεύμονες).

Ο Dr. Kenzo Ivanovitch, ερευνητής του British Heart Foundation ανέφερε πώς τα «ευρήματά μας δείχνουν ότι ο καθορισμός της καρδιακής μοίρας και η κατευθυνόμενη κίνηση των κυττάρων μπορεί να ρυθμίζονται πολύ νωρίτερα στο έμβρυο από ό,τι υποδεικνύουν τα τρέχοντα μοντέλα. Αυτό αλλάζει ριζικά την κατανόησή μας για την ανάπτυξη της καρδιάς, δείχνοντας ότι αυτό που φαίνεται ως χαοτική κυτταρική μετανάστευση, στην πραγματικότητα, καθοδηγείται από κρυμμένα μοτίβα που εξασφαλίζουν τον σωστό σχηματισμό της καρδιάς».

Πώς μπορώ να ακούσω την καρδιά του εμβρύου;

Από την πλευρά της, η επικεφαλής συγγραφέας, υποψήφια διδάκτορας Shayma Abukar (Ινστιτούτο Υγείας του Παιδιού UCL Great Ormond Street και Ινστιτούτο Καρδιαγγειακής Επιστήμης UCL) δήλωσε: «Αυτή τη στιγμή εργαζόμαστε για να κατανοήσουμε τα σήματα που συντονίζουν αυτήν την περίπλοκη χορογραφία των κυτταρικών κινήσεων κατά την πρώιμη ανάπτυξη της καρδιάς. Η καρδιά δεν προέρχεται από μια ενιαία ομάδα κυττάρων, σχηματίζεται από μια συμμαχία διακριτών ομάδων κυττάρων που εμφανίζονται σε διαφορετικούς χρόνους και τόπους κατά τη γαστρίλωση».

Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το British Heart Foundation.