¿En qué se diferencia la circulación de la sangre en los peces de la de los humanos?

El pez biohíbrido desarrollado por el equipo se basa en investigaciones anteriores del Grupo de Biofísica de Enfermedades de Parker. En 2012, el laboratorio utilizó células musculares cardíacas de ratas para construir una bomba biohíbrida similar a la de las medusas y en 2016 los investigadores desarrollaron una raya artificial nadadora también a partir de células musculares cardíacas de rata.

En esta investigación, el equipo construyó el primer dispositivo biohíbrido autónomo fabricado a partir de cardiomiocitos derivados de células madre humanas. Este dispositivo se inspiró en la forma y el movimiento de natación de un pez cebra. A diferencia de los dispositivos anteriores, el pez cebra biohíbrido tiene dos capas de células musculares, una a cada lado de la aleta caudal. Cuando un lado se contrae, el otro se estira. Ese estiramiento desencadena la apertura de un canal de proteína mecanosensible, que provoca una contracción, que desencadena un estiramiento y así sucesivamente, dando lugar a un sistema de bucle cerrado que puede impulsar al pez durante más de 100 días.

“Aprovechando la señalización mecanoeléctrica cardíaca entre dos capas de músculo, recreamos el ciclo en el que cada contracción resulta automáticamente como respuesta al estiramiento del lado opuesto”, afirma Keel Yong Lee, becario postdoctoral en SEAS y coprimer autor del estudio. “Los resultados ponen de manifiesto el papel de los mecanismos de retroalimentación en las bombas musculares, como el corazón”.

Sistema circulatorio de los peces

Anatomía externa de un pez óseo (pez linterna de Héctor): 1. opérculo (cubierta de las branquias), 2. línea lateral, 3. aleta dorsal, 4. aleta adiposa, 5. pedúnculo caudal, 6. aleta caudal, 7. aleta anal, 8. fotóforos, 9. aletas pélvicas (pareadas), 10. aletas pectorales (pareadas)Anatomía interna de un pez óseo

La anatomía de los peces es el estudio de su forma o morfología. En la práctica, la anatomía y la fisiología de los peces se complementan, ya que la primera se ocupa de la estructura de los peces, sus órganos o sus componentes y de cómo se unen, como se puede observar en la mesa de disección o en el microscopio, y la segunda se ocupa de cómo funcionan esos componentes en los peces vivos.

La anatomía de los peces suele estar condicionada por las características físicas del agua, el medio en el que viven los peces. El agua es mucho más densa que el aire, contiene una cantidad relativamente pequeña de oxígeno disuelto y absorbe más luz que el aire. El cuerpo de un pez se divide en cabeza, tronco y cola, aunque las divisiones entre los tres no siempre son visibles externamente. El esqueleto, que constituye la estructura de soporte en el interior del pez, es de cartílago (peces cartilaginosos) o de hueso (peces óseos). El principal elemento del esqueleto es la columna vertebral, compuesta por vértebras articuladas que son ligeras pero fuertes. Las costillas se unen a la columna vertebral y no hay extremidades ni fajas de extremidades. Los principales elementos externos del pez, las aletas, se componen de espinas óseas o blandas llamadas radios que, a excepción de las aletas caudales, no tienen conexión directa con la columna vertebral. Se apoyan en los músculos que componen la parte principal del tronco[2].

Corazón de pez cuántas cámaras

La función del sistema circulatorio es distribuir los nutrientes, el oxígeno y las hormonas a todas las partes del cuerpo y eliminar los desechos metabólicos que son transportados a los órganos excretores. El sistema circulatorio está formado por dos circuitos anatómicamente definidos e intercomunicados: el sistema sanguíneo, arterial-venoso o vascular primario, por el que fluye la sangre, y el sistema vascular secundario o linfático, por el que fluye la linfa.

La circulación sanguínea en los teleósteos es sencilla, ya que la sangre pasa una vez por el corazón durante cada circuito (Fig. 1). La sangre bombeada por el corazón circula en el sentido de las agujas del reloj (pez en vista lateral izquierda) y se distribuye por vasos, es decir, arterias, venas y capilares. El diámetro de las arterias es casi uniforme y distribuyen la sangre a todo el cuerpo perdiendo muy poca presión. Las venas recogen la sangre de los capilares y la llevan al corazón, y actúan como un depósito donde la sangre puede acumularse, formando un sistema de baja presión sanguínea. Los capilares forman redes que irrigan los órganos y tejidos, y sus finas paredes favorecen el intercambio gaseoso. Las paredes de las venas y arterias constan de tres capas: la capa externa (túnica adventicia), la capa media (túnica media) y la capa interna (túnica íntima), con diferentes grados de desarrollo según el tipo de vaso. La túnica íntima está formada por un epitelio simple de células planas llamado endotelio y puede tener válvulas en algunas venas. La túnica media es la capa más gruesa y está formada por tejido conjuntivo y fibras musculares lisas dispuestas circularmente; puede ser fina o estar ausente en algunas venas. La túnica adventicia está formada por tejido conectivo que ayuda a unir los vasos a los tejidos circundantes. A diferencia de otros vasos, los capilares están formados por una fina capa de células endoteliales.

Describa en qué se diferencia la estructura de un corazón de pez de la de un corazón humano

El corazón, como cualquier otro músculo del cuerpo, necesita un suministro constante de oxígeno y nutrientes para sobrevivir. Por esta razón, hay dos grandes arterias coronarias que suministran continuamente sangre oxigenada al corazón, y si una de estas arterias se bloquea, una parte del corazón puede sufrir de “isquemia cardíaca” debido a la falta de oxígeno. Si la isquemia cardíaca dura mucho tiempo, el tejido del corazón puede morir. Esta condición se conoce como “ataque cardíaco” o “infarto de miocardio” o “muerte del músculo cardíaco”. Desde un punto de vista patológico, el infarto de miocardio (IM) provoca la muerte de aproximadamente mil millones de células cardíacas del ventrículo izquierdo (alrededor del 25% de los cardiomiocitos del corazón) y la formación irreversible de tejido cicatricial fibrótico no contráctil (1). La cicatrización fibrótica preserva la integridad de la pared ventricular pero, al mismo tiempo, socava la función de la bomba, lo que conduce a la insuficiencia cardíaca congestiva (2).

El corazón humano no siempre se ha considerado un órgano no regenerativo. De hecho, en el pasado se aceptaba mayoritariamente que el miocardio tenía cierta capacidad regenerativa. Se creía que la hipertrofia cardíaca se debía a la producción de nuevos cardiomiocitos, y esta idea sólo cambió cuando diferentes estudios detallados demostraron que el crecimiento cardíaco patológico se debía al aumento del tamaño de los cardiomiocitos, y no por división celular (13). Múltiples estudios han analizado el corazón de los mamíferos después de diferentes lesiones (14), y estos experimentos han demostrado que, en general, el corazón de los mamíferos adultos no presenta capacidad de regeneración. Sin embargo, este punto de vista clásico ha vuelto a cambiar gracias a los descubrimientos fundamentales de la última década. Porrello et al. demostraron una capacidad transitoria de regeneración del corazón neonatal de ratón en la primera semana de vida postnatal (15-17). Además, otros estudios realizados mediante la incorporación de isótopos estables durante la replicación del ADN han demostrado que un pequeño número de células cardíacas se renueva durante la vida adulta en los mamíferos (18-21). Está claro que la tasa de renovación de cardiomiocitos en los corazones adultos de los mamíferos no es suficiente para compensar la pérdida de miocardio tras un IM, pero las implicaciones resultantes de estos experimentos son prometedoras.