Mapeo de las neuronas del corazón de rata en 3-D

Esta imagen muestra una vista de corazón completo del corazón de rata macho reconstruido en 3D, que muestra la extensión y distribución de las neuronas cardíacas intrínsecas Crédito: Achanta et al. – iScience

Un equipo interdisciplinario de investigadores ha desarrollado un corazón virtual en 3D, mostrando digitalmente la red única de neuronas del corazón por primera vez. Utilizando el corazón de rata como modelo, los investigadores de este estudio que aparece el 26 de mayo en la revista iScience crearon un mapa completo del sistema nervioso cardíaco intrínseco (CIE) a escala celular. Este mapa permite superponer datos de expresión génica dentro de él, lo que puede ayudar a determinar el papel funcional que desempeñan grupos de neuronas específicos. Los investigadores dicen que este mapa permitirá a los neurólogos y cardiólogos estudiar con mayor precisión la neuroanatomía del corazón y sienta las bases para desarrollar mapas virtuales para otros órganos principales.

Si bien las personas normalmente asocian las neuronas con el cerebro, también desempeñan funciones importantes en otros órganos. «Muchos cardiólogos ni siquiera saben que hay neuronas en el corazón, y mucho menos que son fundamentales para la salud del corazón», dice el autor principal James Schwaber, director del Instituto Daniel Baugh de Genómica Funcional y Biología Computacional de la Universidad Thomas Jefferson. Con el marco virtual recientemente desarrollado, los científicos pueden estudiar la organización y función de las neuronas del corazón a un nivel de detalle sin precedentes. «Al usar este espacio de referencia en 3D, podemos crear una imagen integral de la estructura del corazón, que es fundamental para abordar varios problemas de salud».

El modelo en 3D es posible al entrelazar imágenes, recopilar , cartografía anatómica y técnicas de expresión génica. Primero, se usa un bisturí de diamante para crear cortes finos a lo largo del corazón, donde se toman imágenes microscópicas y muestras de tejido en cada corte usando el software 3Scan. Estas imágenes se utilizan para crear la base de la reconstrucción en 3D. Paralelamente, la microdisección de captura láser se usa para eliminar neuronas individuales de las muestras recolectadas, mientras se registra su ubicación precisa dentro de la anatomía del corazón. Luego, los investigadores utilizaron la transcriptómica unicelular para determinar los perfiles de expresión génica de cada una de estas neuronas recolectadas. Una vez recopilados todos los datos, se ajustan al modelo 3D para crear una imagen completa de la red neuronal del corazón.

Esta imagen muestra una proyección parcial de los contornos y el ICN en una losa de imagen sagital de 3 mm de grosor que ilustra la distribución. de neuronas a lo largo de la extensión superior-inferior del corazón Crédito: Achanta et al. – iScience

«Con el mapeo espacial de la expresión génica, podemos comenzar a discutir los roles precisos que desempeñan estas neuronas. ¿Los grupos separados de las neuronas ICN tienen funciones diferentes, o funcionan de manera integrada para influir en el corazón? Ahora podemos abordar estas preguntas de una manera que antes no era posible», dice el coautor Zixi Jack Cheng, anatomista cardiovascular y fisiólogo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Florida Central.

El mapa reveló un patrón espacial consistente del sistema nervioso cardíaco intrínseco moviéndose desde la parte superior a la inferior del corazón. Y aunque el mapa 3-D se construyó usando corazones de ratas, los investigadores dicen que los protocolos generados para crearlo probablemente tendrán un impacto a largo plazo en la medicina humana. Por ejemplo, algunos casos de enfermedades cardíacas graves se han revertido o remediado mediante la estimulación del nervio vago, aunque no está claro por qué este tratamiento es eficaz en algunos pacientes y no en otros. «La evaluación de estas neuronas cardíacas desde una perspectiva anatómica y molecular puede ayudarnos a comprender mejor su función y desarrollar terapias que puedan producir estos efectos protectores del nervio vago en los corazones de más pacientes», dice el coautor Jonathan Gorky, MD/ Doctor. graduado de la Universidad Thomas Jefferson y residente médico en el Hospital General de Massachusetts.

«Ahora que tenemos un mapa completo del corazón, la forma en que buscamos la medicina bioelectrónica cambiará significativamente a medida que tengamos información disponible a un nivel de resolución que simplemente no era accesible antes de esto», dice el coautor Rajanikanth Vadigepalli, biólogo de sistemas con un pedigrí de ingeniería de sistemas de control y químicos en la Universidad Thomas Jefferson.

Este video muestra un modelo 3D en rotación que muestra la disposición de neuronas cardíacas intrínsecas en el corazón de rata. Crédito: Achanta et al. – iScience

Todas las técnicas y tecnologías utilizadas para crear el atlas están disponibles a través del programa Estimulación de la actividad periférica para aliviar las condiciones (SPARC), para que otros investigadores puedan recrear y desarrollar el marco 3-D, ya sea con otros animales. corazones o con otros órganos como el hígado o los pulmones. «El programa SPARC ha creado un portal en línea que permite que otros equipos de investigación accedan a nuestros datos y a los de otros, permitiéndoles comprender, expandir, explorar y contribuir a nuestra forma de pensar sobre los aspectos de la inervación de cada órgano del cuerpo. Por lo tanto, puede comenzar a crear una comunidad que se extienda más allá de una sola área de enfoque hacia todos los aspectos integradores del cerebro y el cuerpo», dice la coautora Susan Tappan, neurocientífica del desarrollo y directora científica de MBF Bioscience.

Ya, los esfuerzos combinados de este equipo de investigación y el programa SPARC han generado nuevos proyectos en varios laboratorios que están trabajando para comprender el sistema nervioso autónomo de otros órganos del cuerpo. Aunque queda mucha investigación por hacer, estos esfuerzos apuntan hacia el objetivo más amplio de crear tratamientos efectivos utilizando la neuromodulación.

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El primer mapa tridimensional de las neuronas del corazón Más información: iScience, Achanta et al.: «A Comprehensive Integrated Anatomical And Molecular Atlas Of Rat Intrinsic Cardiac Nervous System » www.cell.com/iscience/fulltext … 2589-0042(20)30325-4 , DOI: 10.1016/j.isci.2020.101140 Información de la revista: iScience

Proporcionado por Cell Press Cita: Mapeo de las neuronas of the rat heart in 3-D (26 de mayo de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2020-05-neurons-rat-heart-d.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.