Naučnici su uhvatili prolazni trenutak kada srce počne da kuca, podvig koji je još izuzetniji kada se uzme u obzir relativna kratkoća života zebrice.
U tesnom prozoru oko 20 sati od razvoja zebrice, srca embriona u razvoju su skočila u akciju, nastajući kao jedno iz grupe pojedinačnih ćelija.
„Bilo je kao da je neko uključio prekidač“, kaže biofizičar sa Harvardskog univerziteta Adam Koen, viši autor nove studije, koja je prikazala embrione zebrice u kalupima agaroze napravljenim po meri kako bi se zabeležio ovaj događaj koji se dešava jednom u životu.
Koristeći snimanje mikroskopom velike brzine, istraživači sa Univerziteta Harvard su izgradili decenijama stara istraživanja prvih otkucaja srca kod pilića, pacova i miševa kako bi zavirili u embrione zebrice stare nekoliko sati i odredili trenutak kada srčane ćelije počinju da kucaju.
Iz prethodnih studija postalo je jasno da se prvi otkucaji srca dešavaju čak i pre nego što se formira prva srčana struktura, primitivna cev. Prvi znaci aktivnosti su unutar populacija ćelija srčanog mišića, zvanih kardiomiociti, za koje su naučnici otkrili da su preplavljene jonima kalcijuma, ali ne na bilo koji organizovan način.
U zrelom srcu, joni kalcijuma jure u kardiomiocite i izlaze iz njih, stvarajući akcione potencijale (pikove električne aktivnosti) koji pokreću kontrakcije srca.
Vodeći istraživač Bill Jia zajedno sa Cohenom i timom nastavio je taj prethodni rad mereći kako se talasi jona kalcijuma organizuju i šire u razvoju embriona zebrice da bi pokrenuli prvi, ujedinjeni puls srca.
„Srce kuca oko 3 milijarde puta u tipičnom ljudskom životu i nikada ne sme da pravi pauzu“, kaže Koen. „Želeli smo da vidimo kako se ova neverovatna mašina prvi put uključuje.
Spori, retki talasi kalcijuma postali su veći i češći kako su se kardiomiociti u razvoju okupljali u prstenasti oblik na srednjoj liniji embriona zebrice. Zatim je iznenada nivo kalcijuma skočio i ćelije srca su ispustile naletove električne aktivnosti koje su zahvatile tkivo.
Prvih nekoliko otkucaja srca bili su malo nepravilni, ali su se ubrzo smirili u sinhronizovane kontrakcije. „Ritmički, prostorno strukturirani otkucaji nastaju mnogo pre povezivanja sa cirkulatornim sistemom i pumpanjem krvi“, primetili su istraživači.
Štaviše, Jia i co. primetio kako su srčane ćelije zebrice ušle u uzbudljivo stanje oko 90 minuta pre prvog otkucaja srca, kao da se spremaju za akciju.
Zanimljivo je da talasi jona kalcijuma koji su prethodili prvom otkucaju srca nisu uvek nastajali na istom mestu u različitim embrionima zebrice, što sugeriše da nema ničeg jedinstvenog u ćelijama koje se prve pale.
Takozvani lokus inicijacije najčešće se javlja u centralnom delu srčanog prstena, a ne na njegovim spoljnim ivicama, gde se nalaze ćelije pejsmejkera koje održavaju otkucaje srca odraslih.
Jia and co. misle da bi rana aktivnost u srčanim ćelijama, pre prve kontrakcije, mogla da stimuliše kardiovaskularni razvoj.
A s obzirom na sličnosti između zebrice i embriona pilića, pacova i miša, istraživači misle da bi osnovni mehanizmi formiranja srca mogli biti zajednički među kičmenjacima – toj grupi životinja sa kičmom koja uključuje nas ljude.
Ako je tako, studija bi mogla da dovede do daljeg istraživanja o tome kako nastaju srčane nepravilnosti kao što su aritmije kod ljudi.
„Gledajući kako se srce razvija“, objašnjava sistemski biolog Šon Megason, sa Harvardske medicinske škole, „možemo videti kako su različiti kontrolni mehanizmi slojeviti, što nam može reći nešto o tome šta se dešava ako se pokvare“.
