El misterio del corazón que dibujó da Vinci hace 500 años

Los investigadores han averiguado la función de una compleja malla de fibras musculares que recubren la superficie interna del corazón.

 El estudio —publicado en la revista Nature—, nos arroja luz sobre algunas preguntas que Leonardo da Vinci se hacía 500 años atrás, y muestra como la forma de estos músculos nos afecta en el rendimiento cardíaco.

El corazón, es el primer órgano funcional que se desarrolla y comienza a latir espontáneamente solo cuatro semanas después del nacimiento. Al principio del desarrollo, el corazón desarrolla una compleja red de fibras musculares, llamadas trabéculas, que forman patrones geométricos en la superficie interna del corazón. Se cree que ayudan a oxigenar el corazón en desarrollo, pero hasta ahora su función en los adultos seguía siendo un rompecabezas sin resolver desde el siglo XVI.

“Nuestro trabajo avanzó significativamente en nuestra comprensión de la importancia de las trabéculas del miocardio“, explica Hannah Meyer, miembro del laboratorio Cold Spring Harbor.

 “Quizás aún más importante, también mostramos el valor de un equipo de investigadores verdaderamente multidisciplinario. Solo la combinación de genética, investigación clínica y bioingeniería nos llevó a descubrir el papel inesperado de las trabéculas del miocardio en la función del corazón adulto”.

Para conseguir comprender las funciones y el desarrollo de las trabéculas, un equipo internacional de investigadores utilizó inteligencia artificial para analizar 25.000 imágenes por resonancia magnética (IRM) del corazón, junto con la morfología del corazón y los datos genéticos asociados. Este estudio revela el funcionamiento y el desarrollo de las trabéculas, y cómo su forma puede influir en las enfermedades cardíacas.

Leonardo da Vinci fue el primero en dibujar las trabéculas y sus patrones fractales en forma de copo de nieve en el siglo XVI. Reflexionó que calientan la sangre a medida que fluye por el corazón, pero su verdadera importancia no se ha reconocido hasta ahora.

“Nuestros hallazgos responden preguntas muy antiguas en biología humana básica. A medida que avanzan los análisis genéticos a gran escala y la inteligencia artificial, estamos reiniciando nuestra comprensión de la fisiología a una escala sin precedentes“, dice Ewan Birney, subdirector general de EMBL.

Esta investigación nos sugiere que la superficie rugosa de los ventrículos del corazón permite que la sangre fluya de manera más eficiente durante cada latido, al igual que los hoyuelos de una pelota de golf reducen la resistencia del aire y ayudan a que la pelota pueda viajar más lejos.

En el estudio también se destacan seis regiones en el ADN humano que afectan a cómo se desarrollan los patrones fractales en estas fibras musculares. Curiosamente, los investigadores lograron encontrar que dos de estas regiones también regulan la ramificación de las células nerviosas, lo que sugiere que un mecanismo similar puede estar funcionando en el cerebro en desarrollo.

Los investigadores descubrieron que la forma de las trabéculas afecta a el funcionamiento del corazón, lo que sugiere un posible vínculo con la enfermedad cardíaca. Para poder confirmar esto, se analizaron datos genéticos de unos 50.000 pacientes y se encontraron que diferentes patrones fractales en estas fibras musculares propiciaban al riesgo de desarrollar insuficiencia cardiaca.

La investigación adicional sobre las trabéculas puede ayudar a los científicos a comprender mejor como se desarrollan las enfermedades cardíacas comunes y explorar nuevos enfoques de tratamiento.

“Leonardo da Vinci esbozó estos intrincados músculos dentro del corazón hace 500 años, y recién ahora comenzamos a comprender lo importantes que son para la salud humana. Este trabajo ofrece una nueva dirección emocionante para la investigación de la insuficiencia cardíaca”, dice Declan. O’Regan, científico clínico y radiólogo consultor del MRC London Institute of Medical Sciences.

 Este proyecto incluyó a colaboradores en Cold Spring Harbor Laboratory, el Instituto Europeo de Bioinformática de EMBL (EMBL-EBI), el MRC London Institute of Medical Sciences, la Universidad de Heidelberg y el Politecnico di Milano.