Los mamíferos y los caimanes de sangre fría comparten una estructura de corazón común de cuatro cámaras, única entre los reptiles, pero ahí es donde terminan las similitudes. A diferencia de los humanos y otros mamíferos, cuyos corazones pueden fibrilar bajo estrés, los caimanes tienen protección antiarrítmica incorporada. Los hallazgos de una nueva investigación se publicaron el 27 de enero en la revista Biología Organismal Integrativa .
"Los corazones de cocodrilo no fibrilan, no importa lo que hagamos. Son muy resistentes", dijo Flavio Fenton, profesor de la Facultad de Física del Instituto de Tecnología de Georgia, investigador del Petit Institute for Bioengineering yBioscience, y el autor correspondiente del informe. La fibrilación es una de las arritmias más peligrosas, que produce coágulos de sangre y derrames cerebrales cuando ocurre en las aurículas y la muerte en cuestión de minutos cuando ocurre en los ventrículos.
El estudio analizó las longitudes de onda del potencial de acción de corazones de conejo y cocodrilo joven. Ambas especies tienen corazones de cuatro cámaras de tamaño similar aproximadamente 3 cm; sin embargo, mientras que los conejos mantienen una temperatura cardíaca constante de 38 grados Celsius, la temperatura corporalde caimanes salvajes activos varía entre 10 y 37 grados centígrados. El bombeo del corazón está controlado por una onda eléctrica que indica a las células musculares que se contraigan. Una señal eléctrica impulsa esta onda, que debe producirse en el mismo patrón para mantener el bombeo normal de la sangre.una arritmia mortal, esta señal eléctrica ya no es coherente.
"Una arritmia puede ocurrir por muchas razones, incluida la bajada de temperatura. Por ejemplo, si alguien se cae al agua fría y tiene hipotermia, muy a menudo esta persona desarrollará una arritmia y luego se ahogará", dijo Fenton.
Durante el estudio, los investigadores registraron cambios en los patrones de ondas cardíacas a 38 C y 23 C. "La onda de excitación en el corazón del conejo se redujo en más de la mitad durante las temperaturas extremas, mientras que el corazón del cocodrilo mostró cambios de solo un 10% aproximadamente enla mayoría ", dijo Conner Herndon, coautor y asistente de investigación graduado en la Facultad de Física." Descubrimos que cuando la longitud de onda espacial alcanza el tamaño del corazón, el conejo puede sufrir una fibrilación espontánea, pero el cocodrilo siempre mantendráesta longitud de onda dentro de un régimen seguro ", agregó.
Si bien los caimanes pueden funcionar en un amplio rango de temperatura sin riesgo de trauma cardíaco, su protección incorporada tiene un inconveniente: limita su frecuencia cardíaca máxima, lo que los hace incapaces de gastar energía adicional en una emergencia.
Los conejos y otros mamíferos de sangre caliente, por otro lado, pueden adaptarse a las frecuencias cardíacas más altas necesarias para mantener un metabolismo endotérmico activo, pero enfrentan un mayor riesgo de arritmia cardíaca y vulnerabilidad crítica a los cambios de temperatura.
Los físicos de Georgia Tech colaboraron con dos biólogos en el estudio, incluido el ex becario postdoctoral de Georgia Tech Henry Astley, ahora profesor asistente en el Centro de Investigación e Innovación Biomimética en el Departamento de Biología de la Universidad de Akron.
"Me sorprendió un poco lo enorme que era la diferencia: la gran resistencia del corazón de cocodrilo y la fragilidad del corazón de conejo. No esperaba que el corazón de conejo se rompiera en las costuras tan fácilmente como lo hizo,"señaló Astley.
Las temperaturas más bajas son una causa de arritmias electrofisiológicas cardíacas, en las que las ondas eléctricas de rotación rápida pueden hacer que el corazón lata cada vez más rápido, lo que da lugar a una función cardíaca comprometida y una muerte cardíaca potencialmente súbita. Bajar la temperatura del cuerpo, hecho con frecuencia parapacientes antes de ciertas cirugías, también puede inducir una arritmia.
Los investigadores están de acuerdo en que este estudio podría ayudar a comprender mejor cómo funciona el corazón y qué puede causar una arritmia mortal, que fundamentalmente ocurre cuando el corazón ya no bombea la sangre correctamente.
Los autores también consideran que la investigación es un paso prometedor hacia una mejor comprensión de la electrofisiología del corazón y cómo ayudar a minimizar el riesgo de fibrilación. Hasta diciembre de 2020, cuando Covid-19 ocupó el primer lugar, la enfermedad cardíaca era la principal causa de muerte en los Estados Unidos.y en la mayoría de los países industrializados, mueren más personas de enfermedades cardíacas que las dos siguientes causas de muerte combinadas.
Astley dijo que la investigación proporciona una comprensión más profunda del mundo natural y una visión de los diferentes mecanismos de supervivencia de los animales de sangre fría y caliente.
El coautor Tomasz Owerkowicz, profesor asociado en el Departamento de Biología de la Universidad Estatal de California, San Bernardino, considera los hallazgos como "otra pieza del rompecabezas que nos ayuda a darnos cuenta de lo geniales que son los animales no humanos y cuántos trucos diferentestienen bajo la manga. "
Expresó su esperanza de que más investigadores sigan su ejemplo y utilicen un modelo animal no tradicional en investigaciones futuras.
"Todo el mundo estudia los mamíferos, las moscas de la fruta y el pez cebra. Existe una enorme riqueza de recursos entre los animales salvajes que no se han llevado al laboratorio y que tienen fisiologías tan nítidas que esperan ser descubiertas. Todo lo que tenemos que hacerhacer es mirar ", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por Anne Wainscott-Sargent. Nota: el contenido puede editarse por estilo y longitud.
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