Rozwój ludzkiej tkanki mięśnia sercowego wolniejszy, niż u innych zwierząt

Najnowsze badania wykazały, że ściany serca ludzkiego płodu, pomimo szybkiego osiągnięcia kształtu w pełni rozwiniętego organu, pozostają chaotyczną i nieskładną mieszanką tkanki aż do czasu zaawansowanej ciąży matki.

Grupa badaczy z Uniwersytetu w Leeds opracowała pierwszy wierny model przedstawiający proces rozwoju ludzkiego serca. Obserwacje żywych serc płodów doprowadziły do odkrycia zaskakujących różnic pomiędzy tempem wykształcania się w pełni rozwiniętego mięśnia sercowego u ludzi i u innych zwierząt.

Serce ludzkiego płodu od ósmego tygodnia ciąży ma wyraźnie rozgraniczone cztery komory. Dokładne oględziny pozwoliły jednak stwierdzić, że dopiero w 20 tygodniu pojawia się w pełni wykształcona tkanka mięśniowa- znacznie później, niż podejrzewano.

Opracowanie dokładnej, przestrzennej symulacji serca płodu ma ogromne znaczenie dla zrozumienia procesu rozwoju mięśnia sercowego w macicy i w efekcie dla stworzenia nowych możliwości wykrywania i leczenia niektórych wad serca już we wczesnym stadium ciąży.

Badania nad rozwojem serca były wcześniej oparte w dużej mierze na próbkach pobranych od innych ssakach takich jak myszy czy też świnie, na sercach dorosłych i na podstawie badań histopatologicznych. Naukowcy z Leeds bazują natomiast przede wszystkim na zdjęciach zdrowych płodów w macicy. Szczególnie przydatne okazały się informacje zebrane dzięki współpracy jednej z matek. Wyraziła ona zgodę na przeprowadzanie cotygodniowego, szczegółowego EKG ( elektrokardiografii) od 18tego tygodnia ciąży aż do samego porodu.

Wszystkie zebrane dane zostały wykorzystane do stworzenia nowoczesnego modelu 3D, w którym ujęto dokładne informacje o strukturze, kształcie i wielkości różnych elementów serca. Szczególnie przydatne przy tworzeniu modelu okazały się wyniki badań rezonansu magnetycznego.

Pierwsze rezultaty projektu, w który zaangażowani są badacze z Uniwersytetów z Leeds, Edynburgu, Nottigham, Manchesteru i z Sheffield dowodzą, że ludzkie serce może rozwijać się w tempie odmiennym od tego zaobserwowanego u innych ssaków.

Zobacz również:

Tkanka w ścianach serca świni staje się w pełni wykształconą strukturą już we wczesnym stadium życia płodowego. Wyniki badań opublikowane przez naukowców z Leeds w Journal of the Royal Society Interface Focus dowodzą natomiast, że w ludzkim sercu aż do 20 tygodnia ciąży komórki serca są bardzo słabo wykształcone.

Ciąża świni trwa około 90 dni, w pełni wykształcona ściana serca pojawia się już w pierwszym miesiącu. Najnowsze badania wykazały, że podobne stadium rozwoju ludzki mięsień sercowy osiąga dopiero w drugim trymestrze ciąży (mimo, że można zaobserwować regularne bicie serca już od 22 dnia).

Dr Eleftheria Pervolaraki z Uniwersytetu Nauk Biomedycznych w Leeds przyznała: „Myśleliśmy, że aby rytm serca był prawidłowy, niezbędne jest równomierne przemieszczanie się komórek mięśnia przez ściany komór serca. Taki proces zaobserwowano w mięśniach sercowych wszystkich zdrowych, dorosłych ssaków.

Serca płodów u ssaków takich jak świnie, które wcześniej służyły za podstawowy model do badań, charakteryzowały się właśnie tymi wspomnianymi cechami już w bardzo wczesnym okresie ciąży. Dzięki najnowszym badaniom dowiedziono, że tego typu procesy nie zachodzą w sercach ludzkich płodów aż do 20 tygodnia ciąży”.

Profesor Arun Holden, również z Uniwersytetu Nauk Biomedycznych w Leeds powiedziała, że: „rozwój serca ludzkiego płodu przebiega w rzeczywistości w całkowicie odmiennym, wolniejszym tempie, od tego który przyjmowany był w poprzednich modelach. Fakt ten znacznie komplikuje kwestię stosowanych dotychczas założeń i powoduje narastanie nowych wątpliwości. W okresie, kiedy ściana serca nie jest w pełni wykształcona, możliwe jest występowanie arytmii, które niekoniecznie są trwałym uszkodzeniem organu.

Szczegółowy komputerowy model przedstawiający działanie i strukturę rozwijającego się serca pomoże w efektywnym wykorzystaniu tych nielicznych informacji, które lekarze mogą otrzymać na temat płodu dzięki wykorzystaniu metody nieinwazyjnej obserwacji ciężarnej kobiety.

Profesor Holden stwierdził, że: „zupełnie inaczej przebiega leczenie chorób serca u dorosłych, gdzie możemy dokładnie przyjrzeć się geometrii mięśnia sercowego dzięki zastosowaniu rezonansu magnetycznego (MRI) lub tomografii komputerowej. Nie można natomiast stosować promieni rentgena na płodzie, odchodzi się też od wykonywania na nienarodzonych dzieciach badań MRI. Potrzebujemy modelu, który pomoże nam w wykorzystaniu tych informacji, do których mamy dostęp bez stosowania wymienionych metod.

Obecnie praktycznie nie wykonuje się EKG płodu. Podręcznikowe opisy rozwoju ludzkiego serca wciąż oparte są na modelach zwierzęcych i XIX-wiecznych kolekcjach muzealnych anomalii. Jeśli mówimy o próbach wykrycia wady serca płodu, mamy na myśli jedynie okres trzeciego trymestru ciąży bądź też przypadki już narodzonych wcześniaków. Dokładne poznanie procesu rozwoju ludzkiego serca i stworzenie wiernego modelu jego struktury i działania w okresie od początku ciąży aż do porodu, mogłoby umożliwić zastosowanie elektrokardiologii na płodzie.”

Opracowała:

Aleksandra Piechel