El sistema de conducción cardíaco está constituido por las estructuras encargadas de producir y transmitir el impulso eléctrico necesario para la contracción del corazón y la propulsión de la sangre hacia las arterias y el resto del cuerpo. Para que se pueda contraer el músculo cardíaco, los ventrículos tienen tejidos especializados en la conducción del impulso eléctrico desde el nodo atrioventricular a otras regiones del miocardio. El potencial de acción, que se genera de forma automática en el nodo sinoatrial, se propaga como impulso eléctrico por el músculo cardíaco. Las fibras de Purkinje son una de las estructuras que conducen a gran velocidad este impulso eléctrico al resto de las células musculares del ventrículo. Uno de los retos que se plantea en esta área del conocimiento es establecer las características anatómicas de estos tejidos conductores y, más concretamente, los que corresponden a las fibras de Purkinje, el último escalón del sistema de conducción cardíaco.
El objetivo de un trabajo publicado el 7 de octubre en la revista PLOS One ha sido caracterizar la arquitectura de la sección distal de la red de Purkinje para diferenciar las células de Purkinje de las de los tejidos circundantes. Para llevarlo a cabo, se ha hecho una segmentación de las fibras de Purkinje a nivel celular y una descripción matemática de su morfología y sus conexiones. De esta manera, por primera vez, se ha podido conseguir una caracterización tridimensional de la red cardiaca de Purkinje, una estructura de capital importancia que se ve involucrada en las arritmias cardíacas.
Esta investigación la han han llevado a cabo Daniel Romero yOscar Camara, miembros del Grupo de Investigación Physense del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, conjuntamente con Rafael Sebastián, investigador de la Universidad de Valencia y Frank Sachse, investigador de la Universidad de Utah (Salt Lake City, EE.UU). Para realizar este estudio se adquirieron imágenes de microscopia confocal de alta resolución de corazones de conejos, durante la estancia que Daniel Romero, primer autor del trabajo, hizo en el laboratorio del profesor Frank Sachse en la University de Utah.
El análisis de los datos de imágenes en 3D confirma algo que se había sugerido con anterioridad pero que no se había podido demostrar experimentalmente. Se dan dos tipos de conexiones Purkinje-miocardio, una interconexión bidimensional y otra en la que la parte estrecha de una fibra de Purkinje conecta progresivamente con las fibras musculares.
Ahora, toda esta información está disponible para construir sistemas computacionales de la red de Purkinje más realistas y de alta resolución que tengan en cuenta diferentes configuraciones de las fibras de Purkinje a nivel celular. Esto ayudará a comprender mejor cómo se organiza la red y los efectos que pueden tener varios tratamientos, como la ablación por radiofrecuencia utilizada para combatir las arritmias ventriculares, una afección grave que puede causar la muerte súbita del paciente.
Trabajo de referencia:
Daniel Romero, Oscar Camara, Frank Sachse, Rafael Sebastián (2016), “Analysis of Microstructure of the Cardiac Conduction System Based on Three-Dimensional Confocal Microscopy”, 7 de octubre, PLOS One, http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0164093.
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