Como um tubo cardíaco embrionário sem válvula bombeia sangue é um mistério científico antigo. Graças às inovações em tecnologia baseada em luz, novos insights estão agora disponíveis na biomecânica da cardiogênese dos mamíferos - e, em particular, a dinâmica de bombeamento do coração embrionário tubular dos mamíferos.

4-D OCT (3-D + hora)

Shang Wang do Stevens Institute of Technology e Irina Larina do Baylor College of Medicine usaram tomografia de coerência óptica 4-D (OCT) de ponta para estudar o mecanismo de bombeamento subjacente ao desenvolvimento do coração de mamífero pela primeira vez. Seu relatório, publicado no acesso aberto revisado por pares Journal of Biomedical Optics , demonstra que a imagem 4-D OCT do coração embrionário de camundongo pode fornecer informações sem precedentes sobre como funciona o coração dos primeiros mamíferos.

O estudo demonstra a riqueza de dados fornecidos por esta abordagem e sua viabilidade para investigar a relação funcional entre o fluxo sanguíneo e a dinâmica da parede do coração em diferentes regiões do coração embrionário de mamíferos - uma possibilidade não acessível atualmente por outros métodos. A abordagem pode ser potencialmente usada para avaliar o bombeamento cardíaco sobre o desenvolvimento embrionário à medida que o tubo cardíaco se remodela, o que poderia revelar alterações funcionais durante o início da cardiogênese.

Biomecânica do minúsculo coração de camundongo

As escalas de imagem exclusivas e contrastes dinâmicos oferecidos pela OCT permitem uma profundidade de imagem em nível de milímetro com uma resolução em microescala que é ideal para capturar todo o coração do mouse em estágios intermediários de gestação. O OCT também fornece uma visão clara das estruturas cardíacas finas, bem como do fluxo sanguíneo. A alta velocidade de imagem da OCT, juntamente com a sincronização pós-aquisição, permite reconstruir a dinâmica rápida do coração batendo.

Amy L. Oldenburg, diretor do Laboratório de Imagens de Coerência Óptica da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, comentou, "O método inovador oferece uma nova maneira de estudar a biomecânica cardíaca do desenvolvimento. A análise das imagens 4-D OCT permitiu que Wang e Larina relacionassem o fluxo sanguíneo, resistência ao fluxo, e gradientes de pressão induzidos por movimentos da parede do coração. "

Há muito a aprender. Embora o mecanismo que bombeia o sangue dentro do tubo do coração embrionário seja tradicionalmente considerado como contrações peristálticas em forma de onda, Wang e Larina foram capazes de oferecer uma avaliação mais detalhada usando OCT 4-D para integrar cardiodinâmica e hemodinâmica. Suas observações piloto sugerem que o bombeamento localizado do tubo cardíaco nos ventrículos funciona por meio de uma combinação de sucção e mecanismos de pressão.

Aumento da compreensão dos defeitos cardíacos congênitos

Os fatores biomecânicos são cada vez mais reconhecidos por seus papéis essenciais na estimulação e regulação do desenvolvimento cardíaco. Os autores esperam que sua abordagem possa inspirar novas idéias e designs inovadores em técnicas de imagem e medição para avaliar a biomecânica cardíaca embrionária. Em particular, o método pode fornecer maneiras úteis para compreender melhor os mecanismos que contribuem para defeitos cardíacos congênitos, que são formações anormais do coração que se desenvolvem antes do nascimento. De acordo com Oldenburg, os resultados deste estudo "mostram a utilidade desses métodos para estudar mudanças biomecânicas em corações embrionários mutantes que modelam defeitos cardíacos congênitos." Como linhas de camundongos mutantes que modelam defeitos cardíacos congênitos estão amplamente disponíveis, o método pode contribuir para uma maior compreensão do desenvolvimento inicial da forma mais comum de defeito de nascença em humanos.