p>>cientistas do Gladstone Institute of Cardiovascular Disease traçaram a evolução do coração humano de quatro câmaras a um factor genético comum ligado ao desenvolvimento de corações em tartarugas e outros répteis.
A investigação, publicada na edição de 3 de Setembro da revista Nature, mostra como uma proteína específica que liga genes está envolvida na formação do coração em tartarugas, lagartos e humanos.
“Esta é a primeira ligação genética à evolução de duas, em vez de uma, câmara de bombeamento no coração, o que é um evento chave na evolução para se tornar de sangue quente”, disse o investigador de Gladstone Benoit Bruneau, PhD, que liderou o estudo. “O gene envolvido, Tbx5, está também implicado em doenças cardíacas congénitas humanas, pelo que os nossos resultados também trazem uma visão da doença humana”.
De um ponto de vista evolutivo, os répteis ocupam um ponto crítico na evolução do coração.
Enquanto os corações de aves e mamíferos têm quatro câmaras, as rãs e outros anfíbios têm três. “Como é que os corações evoluíram de três para quatro câmaras”? disse Bruneau. “Os diferentes répteis oferecem uma espécie de continuum de três para quatro câmaras. Ao examiná-los, aprendemos muito sobre como as câmaras do coração humano se formam normalmente”.
Ele explicou que com quatro câmaras – dois átrios e dois ventrículos-humanos e todos os outros mamíferos têm fluxos de sangue completamente separados para os pulmões e para o resto do corpo, o que é essencial para sermos de sangue quente.
Quando se trata de répteis, tais como tartarugas e lagartos, há debate sobre se têm um ou dois ventrículos, que são as câmaras de bombeamento. “A principal questão para compreendermos a evolução do coração era identificar a verdadeira natureza destes primeiros ventrículos de répteis e descobrir o que controla a separação do coração em lados esquerdo e direito”, disse o Dr. Bruneau.
Para compreender melhor a evolução do coração dos répteis, a equipa do Dr. Bruneau utilizou a genética molecular moderna para examinar o Tbx5. As mutações no gene humano que codifica Tbx5 resultam em doenças cardíacas congénitas e, em particular, defeitos no septo ventricular, a parede muscular que separa o ventrículo em duas secções. O Tbx5 é um factor de transcrição, uma proteína que liga ou desliga outros genes. Nos seres humanos e outros mamíferos, os níveis de Tbx5 são altos no ventrículo esquerdo e baixos no direito. O limite dos níveis altos e baixos é o limite onde o septo se forma para dividir o ventrículo em duas partes. “Com base nestas observações”, disse o Dr. Bruneau, “pensámos que o Tbx5 era um bom candidato como um jogador chave na evolução da septação”.
A equipa analisou a distribuição do Tbx5 na tartaruga e na lagartixa verde. Durante as fases iniciais da formação do coração em ambos os répteis, a actividade do Tbx5 é encontrada em toda a câmara ventricular embrionária. Na lagartixa, que forma apenas um ventrículo, este padrão permanece o mesmo que o coração se desenvolve. No entanto, na tartaruga, que tem um septo primitivo que separa parcialmente os ventrículos em lados esquerdo e direito, a distribuição de Tbx5 é mais tarde gradualmente restringida à área do ventrículo esquerdo, resultando num gradiente esquerda-direita de actividade de Tbx5. Isto significa que o gradiente de Tbx5 se forma mais tarde e menos acentuadamente na tartaruga do que em espécies com um septo claro, como os mamíferos, fornecendo uma pista tentadora sobre como a separação evoluiu.
Queriam então determinar se o Tbx5 era realmente um regulador principal da septação ou apenas um espectador. Os ratos foram geneticamente concebidos para exprimir Tbx5 a um nível moderado em todo o coração em desenvolvimento, tal como nos corações de tartaruga. Ao imitar o padrão de tartaruga, os corações de rato assemelhavam-se agora a corações de tartaruga. A descendência destes ratos morreu jovem e tinha apenas um único ventrículo. Este resultado impressionante mostrou conclusivamente que uma linha afiada delineando uma área de alto nível de Tbx5 é fundamental para induzir a formação de um septo entre os dois ventrículos.
“Isto realmente pregou a importância do Tbx5 em remendar o coração para permitir a septação”, disse o Dr. Bruneau.
Durante a evolução, novos elementos reguladores genéticos evoluíram para dizer ao gene Tbx5 para formar um limite agudo de expressão do Tbx5. Isto resultou em dois ventrículos. Os investigadores irão agora trabalhar para identificar esses mecanismos reguladores genéticos durante a evolução dos répteis. O trabalho também tem implicações importantes para a compreensão dos defeitos cardíacos congénitos, que são o defeito de nascimento humano mais comum, ocorrendo em um em cada cem nascimentos em todo o mundo. Os seres humanos nascidos com apenas uma câmara de bombeamento, parecendo corações de rãs, sofrem a mortalidade mais elevada e requerem uma cirurgia extensa como recém-nascidos.
“O nosso estudo proporciona novos e excitantes conhecimentos sobre a evolução do coração, que não era examinado há mais de 100 anos”, explicou o Dr. Bruneau. “Num contexto mais amplo, fornece um bom apoio ao conceito de que as mudanças nos níveis de expressão de várias moléculas reguladoras são importantes na evolução. A partir destes estudos esperamos também compreender melhor como os defeitos na septação ocorrem em seres humanos com doenças cardíacas congénitas”.