As células cardíacas são propensas à auto-organização

No coração, algumas células perdem periodicamente a capacidade de conduzir impulsos. Para não interromper a atividade cardíaca, os cardiomiócitos conseguem formar um sistema de condução ramificado separado.

Os cardiomiócitos são responsáveis pela função contrátil do coração. Estamos falando de células especiais capazes de gerar e transmitir impulsos elétricos. No entanto, além dessas estruturas, o tecido cardíaco é representado por células do tecido conjuntivo que não transmitem a onda de excitação – por exemplo, os fibroblastos.

Normalmente, os fibroblastos sustentam a estrutura do coração e participam da cicatrização de áreas de tecido danificadas. Em um ataque cardíaco e outras lesões e doenças, alguns cardiomiócitos morrem: suas células ficam repletas de fibroblastos, como uma cicatrização tecidual. Com um grande acúmulo de fibroblastos, a passagem de uma onda elétrica se agrava: essa condição em cardiologia é chamada de cardiofibrose.

Células incapazes de conduzir um impulso bloqueiam a atividade normal do coração. Como resultado, a onda é direcionada ao redor do obstáculo, o que pode levar a uma via circulatória de excitação: forma-se uma onda espiral rotacional. Essa condição é chamada de curso reverso do impulso – a chamada reentrada, que provoca o desenvolvimento de um distúrbio do ritmo cardíaco.

Provavelmente, fibroblastos de alta densidade causam a formação de um pulso reverso pelos seguintes motivos:

- células não condutoras apresentam estrutura heterogênea;

- um grande número de fibroblastos formados são uma espécie de labirinto para fluxos de ondas, que são forçados a seguir um caminho mais longo e curvo.

A densidade máxima das estruturas dos fibroblastos é chamada de limiar de percolação. Este indicador é calculado utilizando a teoria da percolação – um método matemático para avaliar o surgimento de conexões estruturais. Essas conexões, atualmente, são cardiomiócitos condutores e não condutores.

Segundo cálculos científicos, o tecido cardíaco deve perder sua capacidade de condução quando o número de fibroblastos aumenta em 40%. Vale ressaltar que, na prática, a condutividade é observada mesmo quando o número de células não condutoras aumenta em 70%. Esse fenômeno está associado à capacidade dos cardiomiócitos de se auto-organizarem.

Segundo os cientistas, as células condutoras organizam seu próprio citoesqueleto dentro do tecido fibroso de tal forma que podem entrar em sincício comum com outros tecidos cardíacos. Especialistas avaliaram a passagem de um impulso elétrico em 25 amostras de tecido conjuntivo com diferentes porcentagens de estruturas condutoras e não condutoras. Como resultado, foi calculado um pico de percolação de 75%. Ao mesmo tempo, os cientistas notaram que os cardiomiócitos não estavam dispostos em uma ordem caótica, mas sim organizados em um sistema condutor ramificado. Hoje, os pesquisadores continuam trabalhando no projeto: eles têm como objetivo criar novos métodos para eliminar arritmias, que se basearão nas informações obtidas durante os experimentos.

Detalhes do trabalho podem ser encontrados em journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006597