Revelados nuevos datos sobre el origen del sistema circulatorio durante el desarrollo

Los investigadores están más cerca de comprender los comienzos más tempranos del sistema circulatorio durante el desarrollo embrionario, un descubrimiento que podría conducir a formas de reparar el daño en el cuerpo humano después de un accidente cerebrovascular o un ataque cardíaco.

Usando imágenes de lapso de tiempo de alta resolución y una técnica llamada perfil transcripcional para comprender las relaciones entre las células, los científicos del Instituto de Investigación Biomédica Fralin en VTC encontraron tipos de células separadas pero estrechamente conectadas que trabajan juntas para construir sangre y otros vasos circulatorios en un modelo de ratón. y en cultivos celulares.

El hallazgo es sorprendente. En lugar de confirmar la noción de que diferentes tipos de células se unieron al proceso de construcción en diferentes momentos para construir los tubos que transportan la sangre por el cuerpo, los investigadores descubrieron que las células comienzan a funcionar aproximadamente al mismo tiempo durante el desarrollo embrionario.

El descubrimiento, que aparece en la portada de la edición actual de Arteriosclerosis, trombosis y biología vascular—puede remodelar las teorías actuales del desarrollo vascular e informar las estrategias médicas para restaurar la circulación en el tejido dañado en caso de accidente cerebrovascular o ataque cardíaco.

«Estamos interesados ​​en comprender la parte fundamental de la formación de vasos sanguíneos para que cuando ocurra a la inversa en los estados de enfermedad y las células se deshagan y se separen unas de otras, podamos encontrar oportunidades para abordar eso con enfoques farmacológicos», dijo John Chappell, profesor asociado del Centro de Investigación Vascular y Cardíaca del Instituto de Investigación Biomédica Fralin. «Queremos saber el impacto traslacional de estos procesos fundamentales para inspirar nuevas formas de regenerar el tejido vascular y restaurar el flujo sanguíneo en personas con problemas cardíacos o accidentes cerebrovasculares».

Durante el estudio, los investigadores observaron células llamadas pericitos y específicamente sus células precursoras, que pueden considerarse sus padres o ancestros. Los pericitos envuelven el interior de pequeños vasos sanguíneos llamados capilares para agregar estabilidad y mantener la función. Los científicos también estudiaron las células endoteliales, que son esenciales para la formación del sistema circulatorio y se encuentran entre las primeras células presentes muy temprano en el desarrollo de la mayoría de los animales.

«Una de las cosas que hace que esto sea tan emocionante es que proporciona información sobre cómo y cuándo los precursores de pericitos interactúan por primera vez con las células endoteliales, que son el tipo de célula principal de los capilares», dijo Laura Beth Payne, científica investigadora de Fralin Biomedical. Instituto de Investigación. «Es importante porque comprender la relación entre los tipos de células nos ayudará a avanzar en la terapia para diversas patologías relacionadas con la vasculatura».

Se puede pensar en la vasculatura como tubos por los que fluye sangre. Los pericitos forman una capa externa de los tubos para estabilizar y posiblemente cambiar el diámetro de los conductos, y toda esta tubería biológica debe estar en su lugar antes de que el corazón comience a latir.

Los investigadores mostraron que las células con un linaje de pericito emergen junto con la creación del sistema vascular en el cuerpo, no más tarde durante el desarrollo, como generalmente se piensa.

Observaron que los progenitores de células lisas vasculares y pericitos se involucran físicamente y experimentan un acoplamiento directo de célula a célula con células endoteliales durante la génesis del sistema vascular. También encontraron una proteína, la conexina 43, que puede ser vital durante la formación temprana de vasos.

El descubrimiento dependía de la capacidad del investigador para obtener imágenes de lapso de tiempo ultralargo de hasta 140 horas para mostrar la diferenciación celular y la organización de los vasos en la diferenciación de células madre embrionarias, que se tomaron de un modelo de ratón criado con proteínas fluorescentes codificadas en su genoma. La tarea fue ejecutada por Payne, el primer autor del estudio, utilizando un microscopio confocal que es compatible con el núcleo de imágenes del instituto de investigación.

«Pudimos generar videos donde lo que parece ser nada, de repente ves una señal fluorescente, y luego ves tipos de células marcadas con rojo o verde migrando», dijo Chappell, el autor principal y correspondiente del estudio que también es un miembro de la facultad en el Departamento de Ingeniería Biomédica y Mecánica de la Facultad de Ingeniería de Virginia Tech. «Nunca hubiéramos tenido esta resolución temporal o detección en tiempo real de cada célula progenitora sin el Dr. Payne decidido a obtener estas películas de imágenes en vivo. Nos dio una aproximación de lo que sucede dentro del animal a medida que se desarrolla».