Si sa: più cellule creano un tessuto, più tessuti creano organi, più organi creano un organismo. Per questo lavoraccio però bisogna iniziare dalle cellule, le quali hanno biogno di una forte organizzazione per creare la meraviglia della vita.
Questo processo è particolarmente drammatico nel cuore: tale organo ha bisogno che le cellule statiche inizino a battere all’unisono tra loro e in maniera perfetta. Adesso, una collaborazione interscolastica guidata da ricercatori della Harvard Medical School e dell’Università di Harvard ha fornito uno sguardo su come le cellule cardiache iniziano a battere.
In uno studio sul cuore del pesce zebra si è notato come le cellule del cuore iniziano a battere man mano che aumentano i livelli di calcio ed i segnali elettrici.
La scoperta dei ricercatori
Come se questo non bastasse, i ricercatori hanno scoperto che ogni cellula cardiaca ha la capacità di battere da sola, senza pacemaker, e il battito cardiaco può iniziare in punti diversi. I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla rivista Nature.
Sean Megason è docente di biologia dei sistemi presso l’Istituto Blavatnik dell’HMS. L’esperto ha spiegato tramite alcune dichiarazioni riportate da SciTechDaily: “Le persone attribuiscono una tale importanza al battito cardiaco che è stato un punto focale delle indagini per molto tempo, ma questa è la prima volta che siamo riusciti a esaminarlo in profondità con così tanta risoluzione”.
I segreti del cuore
Conoscere i meccanismi fondamentali alla base del battito cardiaco può essere intrinsecamente interessante per ogni biologo curioso, ma è anche fondamentale per capire cosa sta succedendo in situazioni in cui il sistema cardiaco che regola il battito cardiaco non si sviluppa correttamente o inizia a funzionare male.
“Il cuore batte circa 3 miliardi di volte in una vita umana tipica, e non deve mai fermarsi”, ha detto Adam Cohen, coautore senior dello studio, professore di chimica e biologia chimica e di fisica ad Harvard. “Volevamo vedere come si accende per la prima volta questa incredibile macchina”.
I battiti cardiaci
I ricercatori non si proponevano di studiare come inizia a battere il cuore. Piuttosto, stavano cercando una questione scientifica che unisse l’esperienza del laboratorio Cohen nell’imaging dell’attività elettrica con l’interesse del laboratorio Megason nello studio di come le cellule nello sviluppo del pesce zebra imparano a comunicare e cooperare. La loro ricerca li ha portati dritti al cuore. Si sono resi conto che, nonostante millenni di ricerca sullo sviluppo del cuore, che risalgono alle osservazioni di Aristotele sui pulcini, i dettagli di come le cellule cardiache iniziano a battere erano ancora un mistero, che avrebbero potuto potenzialmente risolvere.
Le cellule cardiache: dal silenzio al battito
“Volevamo rispondere a una domanda fondamentale: come fanno le cellule cardiache a passare dal silenzio al battito?” Ha spiegato Megason. “Quando il tuo cuore inizia a battere è un evento irripetibile, ma non è ovvio come ciò accada”.
Si trattava di uno studio esplorativo, hanno osservato i ricercatori, quindi non sapevano cosa avrebbero scoperto. Forse alcune cellule avrebbero iniziato a battere e l’area pulsante sarebbe cresciuta lentamente, hanno ipotizzato, oppure diverse parti del cuore avrebbero iniziato a battere in modo indipendente e alla fine si sarebbero unite, oppure il cuore avrebbe iniziato con battiti deboli che si sarebbero rafforzati nel tempo. A quanto pare, la risposta non era nessuna delle precedenti.
Sorprese da parte del pesce zebra
Utilizzando proteine fluorescenti e imaging al microscopio ad alta velocità, i ricercatori hanno catturato i cambiamenti nei livelli di calcio e nell’attività elettrica nelle cellule cardiache degli embrioni di pesce zebra in via di sviluppo. Con loro sorpresa, hanno scoperto che tutte le cellule cardiache sono passate improvvisamente dal non battere al battere – caratterizzato da picchi simultanei di calcio e segnali elettrici – e hanno immediatamente iniziato a battere in sincronia.
