Una técnica de vanguardia que permite a los científicos hacer zoom en pequeños detalles en una imagen 3D de un corazón de animal completo puede conducir a nuevos conocimientos sobre las enfermedades cardíacas congénitas.

La cirugía y otras intervenciones pueden ayudar a reparar los defectos cardíacos estructurales en muchos del 1% de los bebés que nacen con cardiopatías congénitas. Pero el 10-25% de estos niños todavía no sobrevive su primer año y el 44% no sobrevive hasta los 18 años. La nueva técnica, originalmente descrita en un artículo publicado en bioRxiv * y ahora publicado en eLife, revela defectos en las células y el componentes dentro de ellos que se encuentran en corazones afectados por enfermedades cardíacas congénitas. Esto puede conducir a tratamientos para corregir estos defectos y mejorar aún más la supervivencia.

Al bombear sangre, las cámaras del corazón se llenan y luego se contraen para hacer que la sangre vuelva a circular. Para contraerse de manera eficiente, las células cardíacas y las diminutas fibras musculares dentro de ellas deben organizarse con precisión.

«Cuando el corazón está enfermo o tiene defectos, esta organización puede perderse o perderse parcialmente, y es posible que el corazón ya no bombee sangre de manera eficiente, lo que lleva a complicaciones e incluso a la muerte», explica el autor principal Graham Rykiel, MS, ingeniero biomédico que realizó el estudio como estudiante de posgrado en un equipo de investigación dirigido por la autora principal Sandra Rugonyi en la Universidad de Salud y Ciencias de Oregón (OHSU), Portland, Oregón, EE. UU.

Al combinar dos técnicas de imágenes, tomografía microcomputada 3D y microscopía electrónica de barrido 3D, el equipo de OHSU pudo crear imágenes 3D de alta resolución de todo el corazón de un embrión de pollo y hacer zoom para estudiar la organización dentro de las células del corazón. Luego utilizaron esta herramienta para examinar las diferencias en las células y las estructuras dentro de ellas entre un corazón de pollo sano y en desarrollo normal y uno con un defecto llamado tetralogía de Fallot, una forma relativamente común de enfermedad cardíaca congénita en humanos. Esto reveló diferencias estructurales entre los componentes celulares dentro del corazón sano del pollo y el corazón con el defecto.

«Nuestra tecnología de imágenes nos permitirá estudiar exactamente lo que sucede dentro del corazón y sus células cuando el corazón tiene un defecto o está enfermo», dice Rykiel. «Este conocimiento nos dará pistas para diseñar mejores tratamientos para pacientes con defectos cardíacos y otras anomalías».

La técnica será útil para estudiar el desarrollo normal del corazón en pollos y otros animales, y cómo factores como las drogas o las diferencias ambientales pueden influir en la cardiopatía congénita, un foco del grupo de Rugonyi durante más de 15 años. Esto, a su vez, puede ayudar a explicar cómo las pequeñas diferencias estructurales en las células cardíacas pueden causar problemas cardíacos o insuficiencia cardíaca en personas con cardiopatías congénitas incluso después de una cirugía exitosa.

«Al utilizar nuestra tecnología de imágenes en pollos con defectos cardíacos, podemos comenzar a comprender cómo los corazones de bebés humanos con defectos similares se diferencian de los corazones normales y qué se debe hacer más allá de la cirugía para repararlos y evitar su falla», concluye la autora principal Sandra. Rugonyi, PhD, profesor de Ingeniería Biomédica en OHSU.