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La geometría es la base de la vida del corazón

La forma helicoidal de sus fibras musculares es la que lo mantiene estable toda la vida


El corazón puede mantener su equilibrio gracias a la geometría helicoidal de las fibras musculares de sus paredes, ha descubierto una investigación. La misma forma geométrica que proporciona fuerza a los materiales biológicos, es la que satisface las exigencias mecánicas y eléctricas del músculo cardiaco, posibilitando su equilibrio.




En esta imagen se aprecia, en colores vivos, la orientación helicoidal de las fibras de la pared ventricular en el tejido cardiaco de una rata, examinado mediante imágenes de resonancia magnética. Foto: Shape Analysis Group/McGill University.
En esta imagen se aprecia, en colores vivos, la orientación helicoidal de las fibras de la pared ventricular en el tejido cardiaco de una rata, examinado mediante imágenes de resonancia magnética. Foto: Shape Analysis Group/McGill University.
El corazón, un aparato a la vez mecánico y eléctrico, puede mantener su equilibrio y no caer en peligrosas irregularidades gracias a la especial geometría de las fibras musculares de sus paredes, ha descubierto un estudio.

El corazón se contrae e impulsa la sangre en el organismo miles de millones de veces a lo largo de la vida, pero hasta ahora se desconocía cómo era posible mantener ese ritmo y regularidad, del que depende la vida de un organismo, a lo largo del tiempo.

En un estudio anterior, el mismo grupo de investigadores, dirigido por Kaleem Siddiqi, de la Universidad McGill, ya había establecido que las fibras musculares de la pared cardiaca presentan una “superficie mínima particular” llamada helicoide general, la misma forma geométrica que proporciona una fuerza mecánica para los materiales biológicos. Es el caso de la capa exterior de los insectos.

Aquel descubrimiento, realizado en 2012, añadió una nueva dimensión a la comprensión de la estructura y función de las fibras musculares cardiacas, ya que las superficies mínimas constituyen, en la naturaleza, soluciones óptimas para los problemas físicos.

El término "superficie mínima" se aplica a aquellas superficies que minimizan el área total de un conjunto de superficies que cumplen una serie de condiciones de contorno. Modelos físicos de superficies que minimizan un área pueden visualizarse introduciendo un bastidor de alambre en una solución de jabón. Se forma entonces una película de jabón sobre la cual aparece una superficie mínima cuya frontera es el bastidor de alambre. Algo así es lo que ocurre en las fibras cardiacas.

Cuestión helicoidal

La nueva investigación, publicada en Scientific Reports, añade algo no menos significativo a aquel descubrimiento: esa disposición de las fibras cardiacas es la que favorece la fiabilidad de la conducción eléctrica en el tejido cardiaco.

Kaleem Siddiqi lo  explica así en un comunicado : “el tejido cardiaco es único en su género, porque debe presentar una resiliencia mecánica siendo capaz al mismo tiempo de contraerse y de propagar una señala eléctrica. Nuestro análisis revela que la naturaleza recurre a la geometría helicoidal para satisfacer las exigencias tanto mecánicas como eléctricas del corazón”, añade.

Este descubrimiento ayudará a explorar nuevos métodos para la reparación del músculo cardiaco después de un infarto de miocardio.

Aunque la regeneración del tejido muscular constituye un importante campo de investigación para la bioingeniería, la mayoría de los avances conseguidos hasta ahora en este campo se han centrado en el músculo esquelético (como el de los brazos y las piernas), que presentan una estructura diferente y más lineal. El cuerpo humano está formado aproximadamente de un 90% de músculo esquelético  y un 10% de músculo cardíaco y visceral.

Referencia

Conduction in the Heart Wall: Helicoidal Fibers Minimize Diffusion Bias.  Tristan Aumentado-Armstrong et al. Scientific Reports, DOI:10.1038/s41598-018-25334-7


Lunes, 14 de Mayo 2018
Redacción T21
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