¿Tú también dibujas corazones simétricos?
De vez en cuando, en una carta de cumpleaños o en el vapor que la ducha ha dejado en el espejo, seguro que has dibujado un corazón. O eso que nos han contado que es un corazón.
Observe con atención (Figura 1). Usted sabe, por supuesto, que se trata de una simplificación del órgano llamado corazón y que en realidad lo utilizamos para mostrar conceptos más complejos que los que se le pueden asignar al órgano. ¿Pero has pensado alguna vez en más allá? ¿Cuáles son las características que de alguna manera convierten este dibujo en una mentira redonda? A partir de hoy quizá dibujes corazones simplificados pero al menos asimétricos como gesto de agradecimiento a tu corazón.
Asimetría izquierda-derecha del cuerpo humano
Tendemos a pensar que los rostros y cuerpos simétricos son más hermosos, pero la asimetría es una característica arraigada en el cuerpo humano en términos de anatomía interna. Se produce en dos niveles: en lo que se refiere a la ubicación general y a los órganos aislados. Tomemos como ejemplo el volumen del cuerpo en su conjunto y dibujemos un eje izquierda-derecha (figura 2).
En este momento hay que señalar que en el lenguaje médico, la derecha y la izquierda se asientan desde el punto de vista del cuerpo que se está describiendo. Si miramos a un individuo cara a cara (como en la figura 2) la derecha del individuo se encuentra en nuestra izquierda y viceversa. Teniendo esto en cuenta, en la figura 2 podemos ver que el hígado se sitúa en la parte derecha, el estómago y el bazo en la parte izquierda. Por ejemplo, si miramos a los órganos internos en solitario, los pulmones tienen tres lóbulos en el lado derecho y dos en el izquierdo. El corazón es asimétrico para ambos criterios. Por un lado, el de mayor volumen en la margen izquierda. Además, presenta inclinación, es decir, el eje izquierda-derecha del corazón no es paralelo al eje vertical del cuerpo (figura 3). Por otro lado, a pesar de contar con cuatro cámaras, las de derecha y las de izquierda son diferentes, tanto por su histología como por las conexiones de tráfico (arterias y venas). Hay que tener en cuenta, por ejemplo, que la válvula tricúspide que separa la aurícula derecha del ventrículo derecho, es decir, que está formada por tres segmentos, y la vicúscula (o mitral) entre la aurícula izquierda y el ventrículo está formada por dos segmentos.
Importancia fisiológica de la asimetría cardíaca
Por supuesto, la atención a la asimetría va más allá de subrayar las características obvias, ya que tiene una gran importancia fisiológica. La estructura asimétrica del corazón es necesaria para establecer lo que llamamos doble circulación, y así el órgano cumple su función: propagar la sangre oxigenada a todas las partes del cuerpo (Figura 4).
El ventrículo izquierdo bombea con fuerza la sangre oxigenada a la aorta (número 1 de la Figura 4), que se ramificará una y otra vez hasta formar arterias más pequeñas y capilares que llegarán a todas las células (número 2). Cuando las células han tomado oxígeno, la sangre baja en oxígeno vuelve al corazón a través de las venas cava (número 3). Este primer ciclo se denomina circulación sistémica a la dispersión de sangre oxigenada al cuerpo y a la restitución de sangre al corazón de “residuos” con bajo contenido en oxígeno. Una vez que la sangre baja en oxígeno ha llegado a la aurícula derecha, se pasa al ventrículo derecho a través del cual se bombea a través de la arteria pulmonar (número 4) para que la sangre se oxigene en los pulmones y vuelva a la aurícula izquierda en las venas pulmonares (número 5). Este segundo ciclo, es decir, el desplazamiento a los pulmones para restablecer la oxigenación, se denomina circulación pulmonar.
Volvamos, pues, al papel en el que juega la asimetría para que la doble circulación se produzca correctamente. Por un lado, en lo que se refiere a las características histológicas, es necesario que el ventrículo izquierdo sea más musculoso, ya que la fuerza de bombeo ha de proporcionar suficiente presión a la sangre para llegar a las células más remotas del cuerpo (y, por el contrario, la fuerza de bombeo del ventrículo derecho no debe ser más que suficiente para llegar del corazón al pulmón). Por otro lado, la citada arteria de cámara, tal y como se ha explicado en todas las conexiones de espera de cámara, solo debe producirse de esta manera, para que la circulación sea adecuada.
Génesis de la asimetría en el desarrollo embrionario
Tomando como referencia los tres ejes que definen el espacio tridimensional, el eje izquierda-derecha es el último definido en el desarrollo embrionario. Un embrión es al principio una esfera perfecta en la que las células se colocan de manera homogénea. Va creciendo, duplicando las células, pero no es más que una masa sin orden conocido. Si no hay asimetría no se puede definir ningún eje o, mejor dicho, los ejes se pueden definir de cualquier manera. A lo largo del desarrollo, algunas señales moleculares permiten la aparición de estructuras características en el embrión que definan el eje superior inferior y el eje de avance. Entre otras, la creación de la línea primitiva deja establecida esta estructuración [1] (figura 5).
Cuando se han definido dos ejes, el tercero queda establecido con fuerza, ya que sólo existe una forma de establecer una tercera recta perpendicular a dos rectas en el espacio. En ese momento, la parte izquierda y derecha del organismo quedan definidas, pero, de momento, son totalmente simétricas. En la tercera semana de desarrollo del embrión humano, las células precursoras del corazón comienzan a formar un tubo cardíaco en el centro del eje izquierdo y derecho del embrión [2], [3]. Esta tubería se sitúa al principio de forma recta y vertical. A continuación, comienza a plegarse hasta adoptar la forma de bucle (loop en inglés) (Figura 6). Este hecho es de gran importancia, ya que (1) establece una forma precursora del corazón (morfología), que es el primer órgano funcional que se produce en el organismo, y (3) es la primera asimetría de la izquierda a la derecha que se observa en el embrión.
A medida que se desarrolla el bucle cardíaco, se produce, finalmente, un corazón maduro con la anatomía exacta descrita anteriormente. Asimismo, todos los órganos asimétricos mencionados anteriormente crearán su propia forma y desarrollarán sus propias características asimétricas. Todos estos procesos son objeto de estudio en la ciencia embrionaria - morfogénica y tienen una importancia no sólo porque nos proporcionan información básica sobre nuestro origen, sino también porque nos ayudan a comprender las causas de un desarrollo erróneo.
Defectos de desarrollo y síntomas patológicos
Lo descrito hasta ahora es una explicación de lo que ocurre en los seres humanos sanos. En el lenguaje médico utilizamos la expresión latina situs solitus para referirnos a la distribución de órganos de un ser humano que se ha desarrollado de forma habitual (Figura 7). En el desarrollo embrionario pueden aparecer defectos que alteran la asimetría izquierda a derecha. La frecuencia media es de 1 caso por cada 2000 habitantes [2]. Estos trastornos pueden tener un impacto sistémico, es decir, pueden producir malformaciones en todos los órganos asimétricos del cuerpo, o en algunos casos. Si se produce un desplazamiento total, es decir, si un individuo tiene desplazados la izquierda y la derecha, lo describimos como una imagen de espejo con la expresión situs inversus totalis. Si unos órganos sí y otros no, se trasladan de manera confusa y sin concordancia, encontraremos un estado de situs ambiguus o heterotaxis [4].
Hemos descrito de forma general las posibles patologías de los órganos internos, pero el mismo principio puede aplicarse en concreto al caso del corazón. Si un individuo presenta situs inversus totalis, por definición, todos los órganos, incluido el corazón, serán desplazados. Si la imagen del espejo es perfecta y, por tanto, todas las arterias y venas están conectadas a la cámara correspondiente, la función del corazón se cumple generalmente de forma normal. La casuística de la heterotaxia, por el contrario, es muy extensa, por lo que el pronóstico es muy variado [5]. En ocasiones, podemos encontrar malformaciones cardíacas graves. Se denominan cardiopatías congénitas y tienen su origen, al menos en parte, en formas inadecuadas de lazo cardíaco. Por citar dos ejemplos, el intercambio de posición de la aorta y la arteria pulmonar, o el hecho de que la pared muscular que separa las partes izquierda y derecha del corazón no esté completamente cerrada y tenga “agujeros” (Figura 8). Afortunadamente, algunas malformaciones han sido resueltas quirúrgicamente, mientras que otras son excesivamente complejas, por lo que el paciente tendrá que vivir con ese defecto y, con frecuencia, provocarán una muerte prematura.
¿Qué puede hacer la ciencia por todo esto?
Una mejor comprensión de las causas de las cardiopatías congénitas es imprescindible para poder realizar un diagnóstico más rápido en los recién nacidos y ofrecer tratamientos quirúrgicos más eficaces. La medicina ha recorrido un largo camino hasta hoy, pero todavía se encuentran muchos casos que no se pueden solucionar.
Para profundizar en este conocimiento, como es habitual en el estudio de las biociencias, se utilizan modelos animales. En el estudio del desarrollo cardíaco, los investigadores estudian modelos de animales con variaciones genéticas (mutaciones) y miden la excitación concreta que cada variante produce en el desarrollo. Estos recursos permiten conocer de manera cada vez más precisa este proceso de conversión del lazo cardíaco en un corazón maduro. Además, la homologación de los genes animal y humano permite predecir el efecto de las mutaciones humanas en el desarrollo, lo que puede permitir un diagnóstico precoz en algún momento. La investigación requiere, sin embargo, de una inversión considerable en tiempo y dinero. A cambio, tenemos un buen viaje para comprender la retribución del desarrollo de los avances médicos y la complejidad de la biología. Si la belleza está en el interior podemos afirmar que la belleza es asimétrica.
Bibliografía
1] Shahbazi MN. Mechanisms of human embryo development: from cell fate to tissue shape and back. (2020) Development. 147(14):dev190629.
[2] Desgrange A, et al. (2018) Left-right asymmetry in heart development and disease: forming the right loop. Development.145(22):dev162776.
[3] Desgrange A, et al. (2020) Transient Nodal Signaling in Left Precursors Coordinates Opposed Asymmetries Shaping the Heart Loop. Dev Cell. 55(4):413-431.e6
[4] Djenoune L, et al. (2022) A change of heart: new roles for cilia in cardiac development and disease. Nat Rev Cardiol. 19(4):211-227.
[5] Lin AE, et al. (2014) Laterality defects in the national birth defects ion study (1998-2007): birth prevalence and descriptive epidemiology. Am J Med Genet A. 164A(10):2581-91.
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