Un modelo innovador para estudiar células decisivas en el desarrollo y la reparación del corazón

Los fibroblastos constituyen un componente esencial del corazón, ya que cumplen funciones clave en su arquitectura, desarrollo y respuesta frente al daño cardíaco. En este contexto, un estudio reciente liderado por la Universidad de Barcelona presenta un modelo in vitro innovador que permite analizar con precisión los mecanismos de activación, la identidad celular y las propiedades funcionales de los fibroblastos cardíacos. Estas células no solo son fundamentales durante la formación embrionaria del corazón, sino que también desempeñan un papel determinante en los procesos de fibrosis asociados a diversas enfermedades cardiovasculares.

Este avance, publicado en la revista Disease Models and Mechanisms, representa el primer modelo in vitro desarrollado a partir de ratones transgénicos que permite aislar de manera específica los fibroblastos derivados de la capa externa del corazón (epicardio).

Esta innovadora herramienta posibilita un análisis más preciso del papel de estas células en la fibrosis cardíaca y, además, abre la puerta al cribado y desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas destinadas a revertir las patologías que todavía carecen de tratamientos farmacológicos plenamente eficaces.

Lidera el estudio la profesora Ofelia Martínez-Estrada, investigadora principal del Instituto de Biomedicina de la UB (IBUB) y miembro del grupo de investigación Celltec UB, del Departamento de Biología Celular, Fisiología e Inmunología de la Facultad de Biología. Las primeras autoras son Claudia Müller-Sánchez y María Gertrudis Muñiz-Banciella, también del grupo Celltec UB y el IBUB. Asimismo, son coautores los profesores Manuel Reina, de Celltec UB, y Francesc X. Soriano, del mismo grupo de investigación y del Instituto de Neurociencias de la UB (UBneuro).

Unas células decisivas en el desarrollo del corazón

En las últimas décadas, se han desarrollado diversos modelos de ratones transgénicos basados en la expresión del gen WT1. Este gen se expresa en el epicardio y las células derivadas del epicardio durante el desarrollo cardíaco y es decisivo también en el desarrollo de la vasculatura coronaria.

En el marco de la investigación, el equipo ha desarrollado un modelo de ratón triple transgénico que permite trazar y caracterizar los fibroblastos derivados del epicardio mediante moléculas indicadoras (reporteras) de la actividad del gen WT1.

«Los fibroblastos derivados del epicardio son células clave tanto en la formación del corazón embrionario como en la fibrosis cardíaca», detalla la profesora Ofelia Martínez-Estrada, que lidera investigaciones en biología celular y desarrollo cardiovascular en el Departamento de Biología Celular, Inmunología y Fisiología de la UB y el IBUB.

«A partir de este modelo animal, hemos conseguido obtener fibroblastos inmortalizados de manera selectiva. De esta manera, el resultado final es una plataforma in vitro valiosa y versátil que permite estudiar la activación, diferenciación y plasticidad de estas células, unos procesos que son decisivos en la fibrosis del corazón adulto», indican las primeras autoras Claudia Müller-Sánchez y María Gertrudis Muñiz-Banciella, que han sido seleccionadas para la sección «First Person» de la revista científica.

Reparar las cicatrices del corazón infartado

Además de estos resultados, el equipo ha conseguido ajustar y optimizar las condiciones de cultivo celular para promover de forma selectiva el crecimiento de subpoblaciones específicas de fibroblastos y potenciar, así, la flexibilidad del modelo presentado en el artículo. A su vez, estos progresos pueden proporcionar una comprensión más profunda de las funciones de estas células.

«Los fibroblastos inmortalizados que se han generado en este estudio proporcionan una valiosa vía para la detección de vías de activación de la fibrosis inducida por estímulos en fibroblastos cardíacos. Esta contribución científica representa una herramienta complementaria a los estudios que se realizan in vivo», detallan Claudia Müller-Sánchez y María Gertrudis Muñiz-Banciella.

La capacidad de modificar genéticamente estas células abre nuevas opciones para desarrollar modelos específicos para diferentes marcadores. «Este avance ayudaría a comprender mejor los procesos celulares y moleculares que impulsan la fibrosis en el corazón y facilitarían el desarrollo de tratamientos más específicos y eficaces», apuntan las expertas.

«El interés científico de este modelo también se extiende más allá de los estudios del desarrollo del corazón», continúan. «Los fibroblastos proliferantes tras un infarto de miocardio se asemejan mucho a los fibroblastos neonatales, y esta característica subraya la relevancia de nuestro modelo, ya que en los mamíferos adultos el corazón tiene una capacidad limitada de regeneración».

«Además, la recuperación tras un infarto se produce mediante la formación de cicatrices, en las que los fibroblastos residentes de origen epicárdico desempeñan un papel central», indican las autoras.

Comprender los mecanismos reguladores que rigen la expansión y diferenciación de los fibroblastos cardíacos en subpoblaciones específicas podría ayudar a desarrollar estrategias terapéuticas que mitiguen los efectos de la fibrosis patológica, «preservando al mismo tiempo los procesos esenciales de cicatrización de heridas tras las lesiones cardíacas», concluyen las investigadoras.