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As células cardíacas são propensas a auto-organização
Última revisão: 16.10.2021
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No coração, algumas células perdem periodicamente a capacidade de conduzir um impulso. Para não perturbar a atividade cardíaca, os cardiomiócitos são capazes de formar um sistema condutor ramificado separado.
Os cardiomiócitos são responsáveis pela função contrátil do coração. Estamos falando de células especiais que podem gerar e passar por elas mesmas impulsos elétricos. No entanto, além dessas estruturas, o tecido cardíaco é representado por células do tecido conjuntivo que não transmitem uma onda de excitação - por exemplo, fibroblastos.
Normalmente, os fibroblastos retêm a estrutura estrutural do coração e participam da cicatrização dos locais danificados dos tecidos. Com um ataque cardíaco e outras lesões e doenças, parte dos cardiomiócitos morre: suas células são preenchidas com fibroblastos, pelo tipo de cicatrização do tecido. Com um grande acúmulo de fibroblastos, a passagem de uma onda elétrica piora: essa condição é chamada cardiofibrose na cardiologia.
Células que são incapazes de conduzir um impulso bloqueiam a atividade normal do coração. Como resultado, a onda é direcionada para contornar o obstáculo, o que pode levar a um caminho circulatório de excitação: uma onda espiral rotacional é formada. Essa condição é chamada de curso de impulso reverso - é a chamada reentrada, que provoca o desenvolvimento de distúrbios do ritmo cardíaco.
Provavelmente, os fibroblastos de alta densidade causam a formação de um curso de impulso reverso pelos seguintes motivos:
- células não condutoras têm uma estrutura heterogênea;
- Um grande número de fibroblastos formados é uma espécie de labirinto para fluxos de ondas que são forçados a seguir um caminho mais longo e curvo.
O pico de densidade das estruturas de fibroblastos é chamado limiar de percolação. Este indicador é calculado usando a teoria da percolação, um método matemático para avaliar a aparência de ligações estruturais. Os cardiomiócitos condutores e não condutores estão atualmente se tornando tais ligações.
Segundo os cientistas, o tecido cardíaco deve perder a possibilidade de condução com um aumento no número de fibroblastos em 40%. Notavelmente, na prática, a condutividade é observada mesmo no caso de um aumento no número de células não condutoras em 70%. Esse fenômeno está associado à capacidade de os cardiomiócitos se auto-organizarem.
Segundo os cientistas, as células condutoras organizam seu próprio citoesqueleto dentro do tecido fibroso, de modo que possam entrar em sincício comum com outros tecidos cardíacos. Especialistas estimaram a passagem de um pulso elétrico em 25 amostras de tecido conjuntivo com um nível percentual diferente de estruturas condutoras e não condutoras. Como resultado, o pico de percolação foi calculado em 75%. Ao mesmo tempo, os cientistas notaram que os cardiomiócitos não estavam dispostos em uma ordem caótica, mas em um sistema condutor de ramificação. Até o momento, os pesquisadores continuam seu trabalho no projeto: eles enfrentam o objetivo de criar novos métodos para eliminar arritmias, que serão baseados nas informações obtidas durante os experimentos.
Detalhes do trabalho podem ser encontrados na página journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006597