Le tecniche di imaging dal vivo hanno fornito ai ricercatori spagnoli una visione più approfondita dello sviluppo del cuore embrionale nei topi. La loro analisi rivela il coordinamento che si verifica tra le cellule progenitrici cardiache, cellule simili alle cellule staminali che possono trasformarsi in un altro tipo specifico di cellula durante lo sviluppo del cuore. Hanno scoperto che le cellule progenitrici attraversano fasi alterne di trasformazione nel muscolo cardiaco (differenziazione) per iniziare la funzione cardiaca precoce, e contribuiscono alla morfogenesi cardiaca. Lo studio, che è stato originariamente pubblicato come preprint in bioRxiv, appare oggi sul giornale eLife .
"Studi precedenti hanno dimostrato che due popolazioni di cellule progenitrici sono coinvolte nello sviluppo del cuore dei vertebrati:le cellule del primo campo cardiaco (FHF) e le cellule del secondo campo cardiaco (SHF), " spiega l'autore principale Kenzo Ivanovic del Centro nazionale spagnolo di ricerca cardiovascolare (CNIC). "Gli FHF vengono reclutati nelle prime fasi dello sviluppo per formare la forma iniziale del tubo cardiaco, e gli SHF vengono introdotti in seguito per estendere la lunghezza del tubo. Però, fino ad ora, sia il ruolo esatto della differenziazione cellulare che i movimenti cellulari durante lo sviluppo del cuore non sono stati catturati".
Per approfondire questo processo, Ivanovich e il suo team, tra cui Susana Temino, un tecnico del CNIC, stabilito un embrione intero, metodo di live-imaging basato sulla microscopia a due fotoni che consente di tracciare i tessuti a livello cellulare. Utilizzando vari strumenti di tracciamento genetico, hanno etichettato le cellule progenitrici e differenziate e le hanno seguite in 3-D nel tempo. Hanno quindi combinato queste immagini con ricostruzioni 3D del tubo cardiaco in più fasi di sviluppo.
"Le nostre immagini hanno mostrato tre fasi distinte della formazione del tubo cardiaco, " spiega Ivanovic. "Durante una fase iniziale, Le cellule FHF si differenziano rapidamente per formare una mezzaluna cardiaca, mentre ha luogo una morfogenesi limitata. Nella seconda fase, non ci sono eventi di differenziazione, ma la morfogenesi estesa determina il tubo cardiaco completamente formato. E nella terza e ultima fase, la differenziazione delle cellule cardiache riprende e contribuisce alle note regioni del cuore derivate da SHF. Questo programma strettamente regolato consente al cuore giovane di iniziare a lavorare come richiede l'embrione, costruendo contemporaneamente la complessa architettura del finale, organo definitivo».
Questi risultati evidenziano il ruolo essenziale che le cellule FHF e SHF svolgono nello sviluppo del cuore embrionale e rivelano la coordinazione a livello tissutale tra fasi alternate di differenziazione e morfogenesi durante la formazione del tubo cardiaco.
L'autore senior Miguel Torres, Capogruppo presso CNIC, dice, "Nel futuro, speriamo che costruire su questo lavoro aiuterà a rivelare nuovi meccanismi di organogenesi. Ciò avrebbe importanti implicazioni per una maggiore comprensione sia del normale sviluppo del cuore che delle origini delle anomalie nei neonati".
