Novas pistas sobre como o coração produz artérias

Uma equipe liderada pela Dra. Elena Cano no Laboratório de Biologia Vascular Integrativa do Professor Holger Gerhardt no Centro Max Delbrück em Berlim elucidou o mecanismo pelo qual novas artérias se formam no coração. A descoberta, publicada em Pesquisa de Circulaçãopreenche uma lacuna importante em nossa compreensão de como as artérias coronárias se desenvolvem e pode ajudar a melhorar os tratamentos que visam curar danos ao músculo cardíaco causados ​​por um ataque cardíaco ou derrame — principais causas de morte e incapacidade em todo o mundo.

Um ataque cardíaco ou derrame pode causar a morte do tecido dentro do músculo cardíaco. Como resultado, o suprimento de sangue para o coração diminui, levando à incapacidade permanente. Embora alguns tecidos se curem espontaneamente ao desenvolver novos vasos sanguíneos, a extensão é frequentemente inadequada para restaurar completamente o suprimento de sangue. As terapias atuais se concentram em controlar os sintomas e desacelerar a doença cardíaca.

Pesquisadores tentaram vários métodos para induzir novos vasos sanguíneos a crescerem em tecido cardíaco danificado. No entanto, eles não conseguiram estabelecer uma rede vascular estável e madura que melhorasse a função do coração, diz Cano. Uma grande desvantagem tem sido a falta de compreensão mais profunda das intrincadas pistas moleculares, celulares e estruturais que as células vasculares usam para construir uma rede hierárquica de vasos sanguíneos.

Aplicando sequenciamento de células únicas ao problema

Ao estudar como os tecidos vascularizam, Cano descobriu um tipo de célula pré-arterial em suas amostras que parecia desempenhar um papel importante no crescimento de novas artérias. Essas células pré-arteriais já haviam sido relatadas por outros pesquisadores. Mas Cano queria estudá-las com uma nova tecnologia.

Usando sequenciamento de célula única para analisar o transcriptoma de células cardíacas retiradas de camundongos em diferentes estágios de desenvolvimento, a equipe de pesquisadores mostrou que essas células pré-arteriais cardíacas se desenvolvem a partir de “células de ponta” — células especializadas que detectam sinais ambientais para direcionar vasos em crescimento para direções específicas. A equipe também usou mapeamento espaço-temporal 3D para confirmar seus resultados. Além disso, eles mostraram que essas células pré-arteriais já estavam “marcadas” para se desenvolverem em células arteriais, o que desmente o pensamento atual sobre como as artérias se desenvolvem.

Pensava-se que novas artérias formam suas características únicas, como comprimento e diâmetro, com base puramente em pistas mecânicas, como a velocidade do fluido que flui por elas. No entanto, “este estudo mostra que as células pré-arteriais já têm características de artérias antes de qualquer fluido fluir por elas”, diz Cano.

Os pesquisadores também reanalisaram dados de células únicas previamente publicados coletados por pesquisadores no Reino Unido de tecido cardíaco embrionário humano. Eles então os compararam com seus próprios dados coletados de tecido cardíaco de camundongo danificado por ataque cardíaco. Eles descobriram que novas artérias se formaram no tecido embrionário humano através do mesmo mecanismo que após danos de um ataque cardíaco em camundongos.

“Mostramos que esse mecanismo não apenas é conservado entre camundongos e humanos durante o desenvolvimento, mas também persiste ao longo da vida e é ativado após um ataque cardíaco”, diz Cano.

Implicações para o tratamento

Entender como as artérias coronárias se formam e se regeneram naturalmente abre a possibilidade de desenvolver tratamentos que estimulem essas vias regenerativas, potencialmente revertendo danos ao músculo cardíaco, diz Cano.

“Agora sabemos que não é apenas o fluxo que sinaliza às células endoteliais vasculares para se tornarem artérias, mas que as células da ponta fazem a transição para células pré-arteriais para eventualmente se tornarem artérias”, diz Gerhardt. “Surpreendentemente, descobrimos que nem todas as células da ponta têm a capacidade de formar artérias, aumentando a perspectiva de aumentar seletivamente esse conjunto de células para fins terapêuticos.”

“Este é um passo à frente”, acrescenta Cano. “É um novo mecanismo que podemos potencialmente ajustar durante a regeneração para ver se podemos formar novas artérias para a restauração ideal do suprimento de sangue.”