Ο πρώτος παλμός: Επιστήμονες κατέγραψαν την στιγμή που η καρδιά αρχίζει να χτυπά

Επιστήμονες κατάφεραν να καταγράψουν για πρώτη φορά τη στιγμή κατά την οποία μια καρδιά αρχίζει να χτυπάει.

Ο πρώτος καρδιακός παλμός υπάρχει ακόμη και πριν σχηματιστεί η πρώτη καρδιακή δομή, που είναι σαν ένας πρωτόγονος σωλήνας. Τα πρώτα σημάδια δραστηριότητας εμφανίζονται σε πληθυσμούς κυττάρων του καρδιακού μυός, που ονομάζονται κύτταρα του μυοκαρδίου, τα οποία οι επιστήμονες έχουν βρει γεμάτα με ιόντα ασβεστίου, αλλά όχι σε οργανωμένη δομή.

Στην σχηματισμένη καρδιά, τα ιόντα ασβεστίου εισέρχονται και εξέρχονται από τα κύτταρα του μυοκαρδίου, δημιουργώντας ηλεκτρική δραστηριότητα που πυροδοτεί τις συσπάσεις της καρδιάς.

The very first beat: How a heart starts to pulse
Σε ένα στενό χρονικό περιθώριο, περίπου 20 ωρών, από την ανάπτυξη του ψαριού ζέβρα, η καρδιά του εμβρύου αρχίζει να χτυπά, καθώς σχηματίζεται στο σύνολο, από μεμονωμένα κύτταρα.

«Ήταν σαν κάποιος να είχε γυρίσει έναν διακόπτη», λέει ο βιοφυσικός του Πανεπιστημίου Harvard Adam Cohen, συγγραφέας της νέας μελέτης, η οποία αποτύπωσε σε εικόνα, έμβρυα ψαριών ζέβρα που βρίσκονταν σε ειδικά κατασκευασμένα καλούπια αλόης για να καταγράψει αυτό το μοναδικό γεγονός.

Σύμφωνα με το Nature, χρησιμοποιώντας μικροσκόπιο με απεικόνιση υψηλής ταχύτητας, οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Harvard βασίστηκαν σε παλαιότερες μελέτες για τους πρώτους καρδιακούς παλμούς σε κοτόπουλα, αρουραίους και ποντίκια προκειμένου να εξερευνήσουν τα έμβρυα ψαριών-ζέβρα ηλικίας λίγων ωρών και να εντοπίσουν τη στιγμή κατά την οποία αρχίζουν να λειτουργούν τα κύτταρα της καρδιάς.

Ο επικεφαλής ερευνητής Bill Jia, μαζί με τον Cohen και την υπόλοιπη ομάδα, συνέχισαν την προηγούμενη έρευνα μετρώντας τον τρόπο με τον οποίο τα ιόντα ασβεστίου οργανώνονται και διαδίδονται σε αναπτυσσόμενα έμβρυα ψαριών – ζέβρα για να πυροδοτήσουν τον πρώτο, ενιαίο παλμό της καρδιάς.

«Η καρδιά χτυπά περίπου 3 δισεκατομμύρια φορές κατά τη διάρκεια της ανθρώπινης ζωής και δεν πρέπει ποτέ να σταματά», λέει ο Cohen. «Θέλαμε να δούμε πώς ενεργοποιείται για πρώτη φορά αυτός ο απίστευτος μηχανισμός».

Σιγά σιγά, αραιά κύματα ασβεστίου έγιναν μεγαλύτερα και πιο συχνά καθώς τα αναπτυσσόμενα κύτταρα του μυοκαρδίου συνδέθηκαν σε σχήμα δακτυλίου στη μέση των εμβρύων ψαριών-ζέβρα. Στη συνέχεια, ξαφνικά, τα επίπεδα ασβεστίου αυξήθηκαν πολύ και τα κύτταρα της καρδιάς απελευθέρωσαν ριπές ηλεκτρικής δραστηριότητας που σάρωσαν τον ιστό.