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Meu coração, graças ao colágeno, bate feliz quando te vê…

Pesquisadores aplicaram um marcador fluorescente em células dos corações de frangos embrionários para estudar a influência da rigidez do colágeno sobre o desenvolvimento cardíaco. Crédito: Universidade da Pensilvânia

Pesquisadores aplicaram um marcador fluorescente em células dos corações de frangos embrionários para estudar a influência da rigidez do colágeno sobre o desenvolvimento cardíaco. Crédito: Universidade da Pensilvânia

O coração mantém um equilíbrio delicado: se os batimentos forem suaves demais, ele não bombeará o sangue; se forem fortes demais, ele se sobrecarrega e para completamente. Existe uma quantidade ótima de esforço que um coração pode produzir e ainda bater no seu ritmo usual, de 60 a 100 vezes por minuto (em repouso).

Em estudo publicado no periódico Current Biology, pesquisadores da Universidade da Pensilvânia demonstraram que este ponto ótimo depende da rigidez da estrutura de colágeno na qual vivem as células cardíacas. O trabalho ainda indicou que outros fatores biofísicos que contribuem para a força da pulsação cardíaca se ajustam pari passu com o enrijecimento natural do colágeno durante o desenvolvimento embrionário, mantendo o coração dentro dessa zona ótima.

Levar em conta o papel que esta matriz de colágeno tem na pulsação ótima poderia ajudar cardiologistas a reparar o tecido exposto à cicatrização em decorrência de um ataque cardíaco, evento que endurece o colágeno do coração.

“Se pudermos entender mais claramente os efeitos sobre as células de estruturas de colágeno normais e danificadas, então poderemos desenvolver melhores tratamentos para as estruturas, bem como para as células ali contidas”, afirma Dennis Discher, professor do Departamento de Engenharia Química e Biomolecular da Faculdade de Engenharia e Ciência Aplicada.

Discher conduziu o estudo junto a Stephanie Majkute outros membros de seu laboratório, Christine KriegerJoe Swift. Também colaboraram a professora de física Andrea Liu e Timon Idema, membro do laboratório dela.

Os experimentos foram realizados em corações de frango embrionários, anatomicamente similares a corações humanos no começo de seu desenvolvimento. Os cientistas trataram quimicamente os corações para que, ou enrijecessem, ou amolecessem a matriz de colágeno que cerca as células. O tratamento fez com que ficasse mais difícil (ou mais fácil) para os motores moleculares das células, proteínas conhecidas como miosinas, contraírem o músculo cardíaco. 

Depois de confirmarem que os corações tratados haviam sido suficientemente amolecidos ou enrijecidos, os pesquisadores “rotularam”, com fluorescência, uma pequena quantidade de células neles, para que pudessem mensurar quão vigorosamente batiam os corações enquanto os observavam sob um microscópio.

“Quando tratamos os corações com um produto químico que quebra o colágeno”, explica Majkut, “podemos ver diretamente que eles não se contraem tanto, porque as células marcadas não ficam tão próximas umas das outras quanto faziam antes”.

“O mesmo efeito também foi visto quando tratamos os corações com um produto químico que ajuda o colágeno a formar ligações cruzadas e enrijecer. Por fim, esses corações simplesmente param de bater ao todo”, disse a pesquisadora.

Observou-se que, quanto mais maduro o estágio de desenvolvimento do embrião, mais firme era o ponto ótimo para seu batimento cardíaco. Conforme a matriz de colágeno do coração endurece, a concentração de miosina, responsável por contrair o músculo, aumentava para manter o ritmo.

“Também mostramos esta dinâmica ao nível da célula individual com células cardíacas e células cardíacas derivadas de células-tronco”, disse Discher. “Nós pusemos células isoladas em géis que têm a rigidez do coração nativo, ou então, fizemos o gel mais mole ou mais duro, e vimos o mesmo ótimo. Surpreendentemente, as células trabalhando juntas no tecido cardíaco são ainda mais sensíveis à rigidez do seu ambiente”.

Cardiologistas poderão, um dia, utilizar tais substâncias de rigidez otimizada na criação de culturas de tecido cardíaco, a partir de células-tronco, para substituírem apenas as porções cicatrizadas e danificadas do coração de um paciente, e uma melhor compreensão da função da firmeza do colágeno no batimento cardíaco poderia aprimorar outros tratamentos.

“Havia pistas deste efeito da rigidez com corações adultos, mas este estudo deixou bem claro que as células do músculo cardíaco são otimizadas, desde o ‘primeiro dia’, para trabalharem contra a rigidez nativa que veem no colágeno, e que todos os fatores que determinam esta relação mudam de maneira coordenada conforme o coração se desenvolve, a fim de que ele possa ficar nesse ponto ótimo”, conclui Discher.

Fonte: Medical Xpress

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This entry was posted on 9 de Dezembro de 2013 by in Medicina and tagged , , , , .

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