Le cellule cardiache sono inclini all'auto-organizzazione

Nel cuore, alcune cellule perdono periodicamente la capacità di condurre gli impulsi. Per non interrompere l'attività cardiaca, i cardiomiociti sono in grado di formare un sistema di conduzione ramificato separato.

I cardiomiociti sono responsabili della funzione contrattile del cuore. Si tratta di cellule speciali in grado di generare e trasmettere impulsi elettrici. Tuttavia, oltre a queste strutture, il tessuto cardiaco è rappresentato da cellule del tessuto connettivo che non trasmettono l'onda di eccitazione, come i fibroblasti.

Normalmente, i fibroblasti costituiscono la struttura portante del cuore e partecipano alla guarigione delle aree tissutali danneggiate. In caso di infarto e altre lesioni e malattie, alcuni cardiomiociti muoiono: le loro cellule si riempiono di fibroblasti, come se si formassero cicatrici tissutali. Con un accumulo eccessivo di fibroblasti, il passaggio di un'onda elettrica peggiora: questa condizione in cardiologia è chiamata cardiofibrosi.

Le cellule incapaci di trasmettere un impulso bloccano la normale attività cardiaca. Di conseguenza, l'onda viene deviata intorno all'ostacolo, il che può portare a un percorso circolatorio di eccitazione: si forma un'onda a spirale rotazionale. Questa condizione è chiamata inversione del percorso dell'impulso, il cosiddetto rientro, che provoca lo sviluppo di un disturbo del ritmo cardiaco.

Molto probabilmente, i fibroblasti ad alta densità causano la formazione di un ictus a impulso inverso per i seguenti motivi:

- le cellule non conduttive hanno una struttura eterogenea;

- un gran numero di fibroblasti formati costituiscono una specie di labirinto per i flussi ondosi, che sono costretti a seguire un percorso più lungo e curvilineo.

La densità massima delle strutture fibroblastiche è chiamata soglia di percolazione. Questo indicatore viene calcolato utilizzando la teoria della percolazione, un metodo matematico per valutare l'emergere di connessioni strutturali. Tali connessioni, al momento, sono cardiomiociti conduttivi e non conduttivi.

Secondo i calcoli degli scienziati, il tessuto cardiaco dovrebbe perdere la sua capacità di condurre quando il numero di fibroblasti aumenta del 40%. È interessante notare che, in pratica, la conduttività si osserva anche quando il numero di cellule non conduttive aumenta del 70%. Questo fenomeno è associato alla capacità dei cardiomiociti di auto-organizzarsi.

Secondo gli scienziati, le cellule conduttive organizzano il proprio citoscheletro all'interno del tessuto fibroso in modo tale da poter entrare in un sincizio comune con altri tessuti cardiaci. Gli specialisti hanno valutato il passaggio di un impulso elettrico in 25 campioni di tessuto connettivo con diverse percentuali di strutture conduttive e non conduttive. Di conseguenza, è stato calcolato un picco di percolazione del 75%. Allo stesso tempo, gli scienziati hanno notato che i cardiomiociti non erano disposti in un ordine caotico, ma erano organizzati in un sistema conduttivo ramificato. Oggi i ricercatori continuano il loro lavoro sul progetto: si trovano di fronte all'obiettivo di creare nuovi metodi per eliminare le aritmie, che si baseranno sulle informazioni ottenute durante gli esperimenti.

I dettagli del lavoro sono disponibili su journals.plos.org/ploscompbiol/article?id=10.1371/journal.pcbi.1006597