El 'minicerebro' del corazón

Aunque está controlado por el cerebro, el corazón tiene un sistema nervioso intracardíaco (IcNS) separado y más pequeño incrustado dentro de las capas superficiales de la pared del corazón

Aunque está controlado por el cerebro, el corazón tiene un sistema nervioso intracardíaco (IcNS) separado y más pequeño incrustado dentro de las capas superficiales de la pared del corazón. Apodado el minicerebro por los investigadores hace décadas, se asumió que el IcNS era una estructura simple capaz solo de transmitir información desde el cerebro al corazón.

Según Konstantinos Ampatzis, investigador principal y profesor asistente de neurociencia en el Instituto Karolinska, las neuronas en el minicerebro han sido poco investigadas, los cardiólogos saben que las neuronas existen, pero nunca las estudian porque su primera preocupación son las células del músculo cardiaco o cardiomiocitos, que son las responsables de los latidos del corazón, los neurocientíficos entienden y decodifican las neuronas, pero no saben sobre las neuronas en el corazón.

Los investigadores del Instituto Karolinska en Estocolmo, Suecia señalan que el "minicerebro" del corazón es independiente y altamente localizado, los hallazgos podrían conducir a nuevas investigaciones sobre la arritmia, la demencia y la enfermedad de Parkinson.

Los investigadores mapearon la composición, organización y función exactas de las neuronas en el IcNS utilizando el pez cebra como modelo animal. El corazón del pez cebra está más cerca del de los humanos que el corazón del ratón, la frecuencia cardíaca de un pez cebra es exactamente la misma.

Los científicos utilizaron varias técnicas para caracterizar estas neuronas. La electrofisiología determinó su función, y los investigadores de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York ayudaron a identificar sus firmas moleculares mediante la secuenciación de ARN de una sola célula. Analizaron también los neurotransmisores que las neuronas liberan para comunicarse entre sí. Ampatzis esperaba ver ganglios o neuronas de relevo capaces solo de recibir o enviar información. "Pero encontramos un conjunto muy diverso de neuronas en una red pequeña". Sus hallazgos incluyeron neuronas simpáticas, parasimpáticas y sensoriales con aparente diversidad neuroquímica y funcional. Lo más sorprendente fue un subconjunto de neuronas marcapasos. No se puede tener una red que produzca un ritmo sin estas neuronas, y no esperában exactamente eso.

Las neuronas marcapasos generalmente se asocian con las llamadas redes generadoras de patrones centrales dentro del sistema nervioso central. Estas redes neuronales independientes y altamente localizadas generan y controlan comportamientos rítmicos complejos como la respiración, la masticación, la micción y la eyaculación. "Lo más importante es que descubrimos que esta red neuronal funciona en un corazón aislado, sin información cerebral, y puede cambiar el ritmo del corazón y la regularidad por sí misma", dijo Ampatzis.

Estudios posteriores confirmaron que las neuronas no producen el ritmo, que está controlado por los cardiomiocitos. La función principal de las neuronas es regular la velocidad de los latidos del corazón. En otras palabras, esta red localizada más pequeña actúa como una especie de sistema de seguro para salvaguardar el control del cerebro sobre los latidos del corazón.

Con las neuronas del corazón mapeadas, los investigadores médicos ahora tienen una caja de herramientas de marcadores moleculares, neurotransmisores y otra información sobre cómo funcionan dichas neuronas. Estos hallazgos podrían convertirse en la base de nuevas investigaciones. Podría ser posible investigar la arritmia cardiaca modulando las neuronas marcapasos, sugirió Ampatzis. Incluso se podría reutilizar o encontrar medicamentos específicos que puedan interferir con esta red local del corazón y añadió que esta podría ser una opción menos invasiva de lo que es posible hoy en día.

El Dr. Oliver Guttmann, cardiólogo consultor del Hospital Wellington y profesor asociado honorario de cardiología en el University College London, ambos en Londres, Inglaterra, señala que la arritmia afecta a millones de personas. Los betabloqueantes siguen siendo el fármaco de elección para la arritmia, pero otras opciones pueden ser invasivas. "Hacemos ablaciones para tratar de quemar o congelar ciertas áreas del corazón para deshacernos de un ritmo, porque a menudo esto proviene de células hiperactivas en algún lugar". También se necesitan marcapasos y desfibriladores para modular los ritmos peligrosos. La innovación se está centrando en hacer que las intervenciones sean mucho menos invasivas de lo que son hoy en día, por ejemplo, creando marcapasos cada vez más pequeños.

Pasar del pez cebra a sistemas de mamíferos más complejos será el próximo gran paso, dijo David Paterson, jefe del Departamento de Fisiología, Anatomía y Genética y director honorario del Centro de Ciencias Cardíacas Burdon Sanderson de la Universidad de Oxford, Oxford, Inglaterra. Si se puede encontrar la hoja de ruta molecular de la desregulación, entonces podría ser un objetivo potencial para una terapia génica o una terapia celular o para la terapia de neuromodulación. El interés en este campo, que a veces se denomina medicina bioelectrónica, está aumentando. Es como la farmacia, pero no hay medicamento. Estás conectando el cableado del sistema nervioso", añadió.

Las vías de investigación más radicales podrían buscar formas de abordar los trastornos neurodegenerativos, desde la demencia hasta la enfermedad de Parkinson. Si las neuronas mueren en el cerebro, entonces mueren en el corazón y pueden afectar el ritmo del corazón, dijo Ampatzis. Pero ahora se sabe que las neuronas del pez cebra producen sustancias que inducen la proliferación de células madre en los huesos, la piel e incluso el sistema nervioso. Creemos que esas neuronas del corazón podrían quizás contribuir a la regeneración del corazón, concluyeron los investigadores.