Una nueva investigación de la Universidad de Pittsburgh y su centro médico, en Estados Unidos, explica por qué el corazón de los adultos no se regenera, según publican sus autores en la revista 'Developmental Cell'.
A medida que las células del corazón maduran en los ratones, el número de vías de comunicación denominadas poros nucleares disminuye drásticamente. Si bien esto podría proteger al órgano de señales dañinas, también podría impedir que las células cardíacas adultas se regeneren, según los investigadores.
"Estos hallazgos suponen un importante avance en la comprensión fundamental de cómo se desarrolla el corazón con la edad y cómo ha evolucionado para hacer frente al estrés"
El estudio sugiere que silenciar la comunicación entre las células del corazón y su entorno protege a este órgano de las señales perjudiciales relacionadas con el estrés, como la presión arterial alta, pero a costa de impedir que las células del corazón reciban señales que promuevan la regeneración.
"Este trabajo ofrece una explicación de por qué los corazones adultos no se regeneran por sí mismos, pero los corazones de ratones y humanos recién nacidos sí lo hacen. Estos hallazgos suponen un importante avance en la comprensión fundamental de cómo se desarrolla el corazón con la edad y cómo ha evolucionado para hacer frente al estrés", afirma el autor principal, el doctor Bernhard Kühn, profesor de pediatría y director del Instituto Pediátrico de Regeneración Cardíaca y Terapéutica de la Facultad de Medicina de Pitt y el Hospital Infantil UPMC de Pittsburgh.
Mientras que la piel y muchos otros tejidos del cuerpo humano conservan la capacidad de repararse tras una lesión, no ocurre lo mismo con el corazón. Durante el desarrollo embrionario y fetal humano, las células del corazón se dividen para formar el músculo cardíaco. Pero cuando las células cardíacas maduran en la edad adulta, entran en un estado terminal en el que ya no pueden dividirse.
Para comprender mejor cómo y por qué las células cardíacas cambian con la edad, Kühn se asoció con otros investigadores de Pitt y con expertos en imágenes biomédicas, el doctor Yang Liu, profesor asociado de medicina y bioingeniería, y la doctora Donna Stolz, profesora asociada de biología celular y patología y directora asociada del Centro de Imágenes Biológicas, para observar los poros nucleares. Estas perforaciones en la membrana lipídica que rodea el ADN de una célula regulan el paso de moléculas hacia y desde el núcleo.
"La envoltura nuclear es una capa impermeable que protege el núcleo como el asfalto de una autopista. Al igual que las bocas de inspección de este asfalto, los poros nucleares son vías que permiten que la información atraviese la barrera y llegue al núcleo", explica Kühn, que también es miembro del Instituto McGowan de Medicina Regenerativa.
"Estos resultados demuestran que el número de poros nucleares controla el flujo de información hacia el núcleo. A medida que las células cardíacas maduran y los poros nucleares disminuyen, llega menos información al núcleo"
Mediante el uso de microscopía de superresolución, Liu visualizó y contó el número de poros nucleares en células cardíacas de ratón, o cardiomiocitos. El número de poros disminuyó en un 63% a lo largo del desarrollo, pasando de una media de 1.856 en las células fetales a 1.040 en las infantiles y a sólo 678 en las adultas. Estos resultados fueron validados por Stolz, que utilizó la microscopía electrónica para demostrar que la densidad de los poros nucleares disminuía a lo largo del desarrollo de las células cardíacas.
En investigaciones anteriores, Kühn y su equipo demostraron que un gen llamado Lamin b2, que se expresa mucho en los ratones recién nacidos pero disminuye con la edad, es importante para la regeneración de los cardiomiocitos.
En el nuevo estudio, demuestran que el bloqueo de la expresión de Lamin b2 en los ratones provocó una disminución del número de poros nucleares. Los ratones con menos poros nucleares tenían un menor transporte de proteínas de señalización al núcleo y una menor expresión génica, lo que sugiere que la reducción de la comunicación con la edad puede impulsar una disminución de la capacidad de regeneración de los cardiomiocitos.
En respuesta al estrés, como la presión arterial alta, el núcleo de un cardiomiocito recibe señales que modifican las vías genéticas, lo que conduce a la remodelación estructural del corazón. Esta remodelación es una de las principales causas de la insuficiencia cardíaca.
"Nos sorprendió la magnitud del efecto protector de tener menos poros nucleares en los ratones con hipertensión"
Los investigadores utilizaron un modelo de ratón de presión arterial alta para entender cómo los poros nucleares contribuyen a este proceso de remodelación. Los ratones modificados para que expresaran menos poros nucleares mostraron una menor modulación de las vías génicas implicadas en el remodelado cardíaco perjudicial. Estos ratones también tenían una mejor función cardíaca y supervivencia que sus compañeros con más poros nucleares.
"Nos sorprendió la magnitud del efecto protector de tener menos poros nucleares en los ratones con hipertensión, sin embargo, tener menos vías de comunicación también limita las señales beneficiosas, como las que promueven la regeneración", recuerda Kühn.