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Embriogénesis del Aparato Cardiovascular Andrea Michelle Fuentes1, Laura Isabel Mondino1, Diego Eduardo Montañola 1, Ishell Evangelina Pinel1 1. Bachiller en Ciencias y Letras Resumen El desarrollo cardíaco se da en forma temprana durante el desarrollo embrionario, pues el embrión crece rápidamente y ya no es posible una obtención satisfactoria de nutrientes a través de la difusión. Por esta razón, es necesario un método para adquirir oxígeno y nutrientes de la sangre materna y eliminar los productos de desecho. La embriogénesis del aparato cardiovascular implica varios procesos complejos, como la angiogénesis y la vasculogénesis en el desarrollo del sistema arterial, y varias estructuras embrionarias así como factores genéticos y moleculares involucrados en el desarrollo de este importante sistema corporal. No obstante, se pueden dar anomalías en la formación alguna estructura en el sistema cardiovascular, como la agenesia del ductus venoso, las cuales pueden asociarse a otras enfermedades y cardiopatías congénitas. Palabras clave: desarrollo cardíaco, embriogénesis, aparato cardiovascular, factores genéticos, anomalías Introducción Al igual que todos los sistemas del cuerpo humano, el sistema cardiovascular tiene su origen en una serie de eventos de naturaleza específica y complejidades (producto todo de la evolución) que hacen que éste sea como se conoce actualmente. La razón de los numerosos estudios realizados acerca del desarrollo del sistema cardiovascular es que para poder explicar muchas enfermedades y malformaciones congénitas que afectan a la población actualmente, hay que dar un vistazo hacia atrás y lograr reconocer patrones en la formación de los órganos que probablemente sean los causantes. No debemos olvidar, que el cuerpo humano se considera sagrado, debido a que representa el máximo derecho de los hombres: la vida. Así que se ha utilizado, desde la antigüedad la embriología comparada (examinar mamíferos que tienen ciertas características similares a nosotros) y esto ha ayudado a comprender el funcionamiento y desarrollo de nuestro propio cuerpo, siempre tomando en cuenta que existirán ciertas diferencias. A través de este trabajo, analizaremos, compararemos y entenderemos en desarrollo normal del sistema cardiovascular, así mismo anomalías congénitas y enfermedades y su origen embriológico y también factores moleculares que toman un gran papel tanto en la anormalidad como lo común. Objetivos Comprender mediante instrumentos didácticos como ser libros de texto y artículos, la formación del corazón, del sistema venoso y sistema arterial y demás estructuras relacionadas con la embriogénesis del aparato cardiovascular. Describir las anormalidades provocadas por la falla en la atresia de la vena cardinal anterior izquierda en el desarrollo del sistema venoso en el embrión. Determinar la influencia de la Neuregulina 1 (NRG1) en la diferenciación de miocitos y su efecto en su formación de las trabéculas carnosas del corazón. Analizar la influencia de los ARN no codificantes largos en la regulación de la cardiogénesis en los mamíferos y en la patogénesis de las enfermedades cardíacas congénitas así como en las enfermedades cardíacas en el adulto. Comparar la relación entre el enfriamiento y la altitud durante la incubación y el desarrollo cardíaco embrionario. Identificar las estructuras implicadas en la formación del epicardio presente en el corazón humano y de otras especies y su relación con el desarrollo del miocardio. Materiales y Métodos El método utilizado para elaborar el siguiente artículo de revisión fue a través de una recopilación de diferentes fuentes bibliográficas, entre ellas libros de texto, artículos de revistas médicas electrónicas, y varios artículos publicados sobre investigaciones recientes relacionadas al desarrollo cardiaco embrionario. Siendo todas estas fuentes válidas de información y con fechas de publicación autorizadas. Embriogénesis Del Aparato Cardiovascular El génesis del sistema cardiovascular inicia a la mitad de la tercera semana, cuando el embrión ya no es capaz de satisfacer sus necesidades nutricionales por medio de difusión.1 Las cavidades presentes en el corazón adulto, se forman en su totalidad en el periodo embrionario4, estableciendo así la circulación sanguínea en el periodo prenatal. La señal más temprana del desarrollo cardiaco es la aparición de dos bandas de endotelio a ambos lados del embrión. Se conocen como el nombre de cordones angioblasticos3 que luego se canalizan y al momento de la plegacion lateral del embrión se fusionan para formar un único tubo cardiaco. Esto va ocurriendo en sentido cráneo-caudal.2 Dentro de poco tiempo se hacen visibles cinco dilataciones a lo largo del tubo cardiaco. Cada dilatación formara posteriormente estructuras específicas del corazón. Estas dilataciones son: el tronco arterioso, el ventrículo primitivo, el atrio primitivo, el seno venoso y el bulbo arterioso (véase figura 1).3 Este proceso por el cual el corazón tubular se expande para formar estas dilataciones asemeja la inflación de un globo y por ende se puede conocer como el modelo “globo” en la formación cardiaca. 4 El tubo cardíaco empieza a alargarse y al día 23 se curva, tanto su porción craneal como su porción caudal. Estas curvaturas originaran el asa cardiaca.1 La porción caudal del asa se le denomina porción auricular debido a que formara una aurícula común que luego se incorporará a la cavidad pericárdica3 a medida que se curve hacia sentido craneal y así quedando en una posición superior a la dilatación ventricular.1 Existe una comunicación estrecha entre este atrio común y la dilatación del ventrículo primitivo1 y se llama conducto auriculoventriuclar.2 A medida finaliza la formación del asa, el tubo cardiaco empieza a formar trabéculas en el ventrículo primitivo que luego se convierte en el ventrículo izquierdo y así mismo aparecen en el tercio proximal del bulbo arterial al que ahora se le puede llamar ventrículo derecho.1 Las aurículas están situadas por detrás de los ventrículos. Aurícula Derecha: de forma ovoide irregular y en donde encontramos una pared externa, interna, superior, inferior, anterior y posterior. Aurícula Izquierda: es irregularmente redondeada y posee la misma configuración que la derecha. Los ventrículos son dos cavidades piramidales colocadas hacia delante de las aurículas. El vértice de los ventrículos corresponde al vértice de corazón y su base está ocupada por un orificio auriculoventricular y otro arterial. Orificios Auriculoventriculares: cada uno de ellos posee válvulas que tienen el aspecto de embudo membranoso. Orificios Arteriales: cada uno tiene tres válvulas, las válvulas sigmoideas, que son repliegues delgados y membranosos. Las arterias del corazón son dos: Coronaria Izquierda: nace de la aorta y termina en el surco interventricular. Da numerosas ramas. Coronaria Derecha: es más voluminosa que la anterior y nace de la parte media de la válvula sigmoidea derecha. Cuando el tubo cardiaco forma el asa bulbo- ventricular, se fusionan las dos aurículas primitivas formando una sola y se ubica en sentido craneal hacia el ventrículo primitivo y dorsal: en el bulbus cordis. La participación de la aurícula con la aparición del septum primum en el día 28 se da cuando se origina una cresta de tejido que crece a partir de la pared dorsal de la aurícula, hacia los cojinetes endocárdicos: formando el ostium primum. Entre los 29 y 35 días de desarrollo embrionario los ventrículos izquierdo y derecho y el tabique ventricular, continúan su crecimiento y desarrollo. Existe una aproximación de la aorta al foramen interventricular,la válvula mitral y el ventrículo izquierdo. Ocurre la separación de la ahora ascendente y arteria pulmonar principal. Se logra ya la separación de las válvulas mitral y tricúspide. Se amplía el ventrículo derecho. Se asocia con la ampliación ventricular derecha que el tabique ventricular muscular se mueve de derecha a izquierda debajo del canal AV. La válvula tricúspide se abre en el ventrículo derecho. El ostium primum está cerrado por el tejido de los cojines endocárdiacos del canal AV, con lo que separan las aurículas.7 El corazón comienza a latir desde el principio de su desarrollo, lo cual en el humano ocurre aproximadamente los días 21-22. En estudios ya realizados se puede observar que la aurícula toma el control del ritmo cardiaco funcionando como marcapasos6 Figura 1. Formación de las dilataciones del tubo cardiaco (imagen tomada de articulo Embriología del Sistema Circulatorio, Dr. Sebastián San Martin, 2009) Desarrollo de Los Vasos Sanguíneos Los primeros vasos sanguíneos surgen fuera del embrión, los cuales constituye el sistema circulatorio primitivo. Las células del mesodermo esplácnico que rodean al saco vitelino forman acúmulos denominados islotes sanguíneos. Al inicio los islotes sanguíneos son compactos, pero después sus células periféricas sufren cambios mediados por factores de crecimiento y pasan a ser células planas. Las células planas externas forman el endotelio vascular, mientras que las células centrales formaran los precursores de los eritrocitos embrionarios. La formación de los vasos sanguíneos ocurre en dos pasos secuenciales denominados vasculogénesis y angiogénesis. La vasculogénesis es la formación de los primitivos vasos a partir de islotes sanguíneos y comienza alrededor de la tercera semana de gestación. La angiogénesis consiste en el brote y crecimiento de nuevos vasos a partir de los vasos preexistentes. Este proceso es de fundamental importancia para el desarrollo embrionario y continúa durante la vida posnatal, siendo además decisivo en la reparación de los tejidos lesionados. Otros mecanismos de angiogenésis involucran el remodelado de vasos preexistentes. Los vasos sanguíneos que se desarrollan en las membranas fetales son vasos extraembrionarios, los cuales consisten en un par de arterias vitelinas, un par de arterias umbilicales (alantoicas) y sus correspondientes venas. Después los vasos intraembrionarios y extraembrionarios se anastomosan, completando así el sistema circulatorio rudimentario de embrión .5 Tabiques Del Corazón El corazón es una bomba muscular que se contrae a un ritmo específico que propulsiona la sangre por todo el cuerpo. Para esto necesita de dos aurículas y dos ventrículos separados entre si por tabiques para evitar la combinación entre la sangre oxigenada y la que carece de oxigeno.4 Los principales tabiques del corazón se desarrollan entre los días 27 y 37 del desarrollo.1 Al final de la cuarta semana crece una cresta en forma de hoz dentro del espacio auricular común. Esta cresta crece hasta convertirse en el septum primum o tabique primario que divide la aurícula primaria en derecha e izquierda. La parte dorsal del espacio atrio ventricular y la porción ventral se aproximan entre si hasta fusionarse y formar el tabique atrio ventricular, el cual divide el canal atrio ventricular común en una porción derecha y otra izquierda . Al finalizar este proceso empieza la formación del tabique interventricular que inicia con una proliferación muscular en el suelo del ventrículo primitivo y crece hasta llegar al tabique atrio ventricular formando así las cuatro cavidades del corazón. 3 Formación del Corazón en Cuatro Cámaras 1. Se produce un alargamiento del tubo cardíaco y un plegamiento sobre sí mismo en forma de “S” (asa cardíaca). El plegamiento hace que el bulbo cardíaco se ubique ahora por debajo y el atrio por encima (véase figura 2). 2. 2. El retorno venoso se desplaza hacia el lado derecho. El seno venoso derecho se agranda y se incorpora a la futura aurícula derecha. El seno venoso izquierdo surge de la aurícula derecha como seno coronario. (véase figura 2). Figura2. Formación del Asa Cardiaca (Imagen tomada de articulo Desarrollo del Sistema Cardiovascular, Dr. Juan A. Claver, 2012) Formación de los troncos aórticos y pulmonares Los troncos aórtico y pulmonar se forman por partición del tronco arterioso y región adyacente del bulbo cardíaco. Aparecen crestas en las paredes de esta región, que siguen un curso espiralado. Al completar su crecimiento, las crestas forman el tabique aortopulmonar, (tabique espiral o tabique tronco-conal) Un fallo en la formación de este tabique ocasiona que la aorta quede comunicada con el ventrículo derecho y la arteria pulmonar con el izquierdo, esto se traduce en un grave defecto congénito.5 Formación de las válvulas semilunares aórtica y pulmonar. Se forman por crecimiento de la íntima y posterior erosión, de la misma forma que las válvulas aurículo-ventriculares. Una erosión inapropiada producirá una insuficiencia valvular en caso de exceso, o una estenosis valvular, en caso de defecto.5 Contribución de las crestas neurales al desarrollo cardíaco Un grupo especializado de células provenientes de las crestas neurales, denominadas células cardíacas de las crestas neurales, son las responsables de formar las paredes musculo- conectivas de las grandes arterias que surgen del corazón, de la porción membranosa del tabique interventricular y del tabique aorto-pulmonar5 Desarrollo del Sistema Arterial Aortas dorsal y ventral En el embrión se desarrollan aortas dorsales y ventrales. Las dos aortas ventrales reciben sangre del tronco arterioso. Ambas aortas (dorsales y ventrales) se comunican por seis pares de arcos aórticos. Cada arco aórtico se sitúa en el seno de un arco branquial (o faríngeo) Las aortas ventrales se fusionan antes de entrar al corazón formando el tronco braquiocefálico. Por detrás de los arcos aórticos, las aortas dorsales (al principio pares) también se fusionan para formar una única aorta descendente, tal como se encuentra en adultos. En su recorrido origina ramas dorsales, laterales y ventrales, algunas de las cuales persisten como vasos del adulto.5 Arcos Aórticos Cuando se forman los arcos faríngeos durante la cuarta y quinta semana2 cada arco tiene su propia arteria. Estas arterias se llaman arcos aórticos1 y parten de la parte mas distal del tronco arterial. Los arcos aórticos están inmersos en el mesénquima de los arcos faríngeos y terminan en la aorta dorsal derecha e izquierda (véase figura 3).2 En la región de los arcos la aorta dorsal sigue siendo una estructura par pero de allí hacia la parte caudal se fusiona en un solo vaso.3 Debido a que no se forma el quinto par de arcos faringeos2 por consiguiente solo contamos con cinco arcos aórticos que vienen de cada arco faringeo1. El primer arco aórtico desaparece casi en su totalidad en el día 271 pero una pequeña parte persiste que se convierte en la arteria maxilar. El segundo arco aórtico forma las arterias hioidea y estapedia. El tercer arco es grande y forma la arteria carótida común, la primera parte de la carótida interna y la arteria carótida externa. El cuarto arco aórtico en el lado izquierdo forma parte de la aorta y en el lado derecho forma parte de la arteria subclavia derecha. Finalmente el sexto arco aórtico formara las arterias pulmonares. 1 Figura 3. Situación de los arcos aórticos con relación a la faringe (Imagen tomada de articulo Desarrollo del Sistema Cardiovascular, Dr. Juan A. Claver, 2012 Desarrollo del Sistema Venoso Seno Venoso En un embrión de 4 semanassu corazón recibe sangre de dos astas venosas, La derecha y la izquierda. A su vez cada asta recibe sangre de 3 venas importantes 1: Venas vitelinas Venas umbilicales que se encargan de transportar sangre bien oxigenada desde el saco corionico Venas cardinales que cumplen la función de devolver la sangre pobre en oxigeno del cuerpo del embrión Las venas vitelinas, u onfalo-mesentéricas provienen de la esplacnopleura vitelina y llegan al seno venoso atravesando el septum transversus. En su trayecto forman plexos intestinales, y en su paso por el hígado quedan incluidas en su seno y forman el plexo vascular intrahepático. Salen del hígado como venas hepáticas derecha e izquierda que confluyen luego en la vena cava caudal. La vena vitelina izquierda pronto involuciona y la derecha involuciona en su porción proximal (vitelina). Sólo permanece la porción distal, que se transformará en la vena porta. Las venas umbilicales, o alantoideas, provienen de la vascularización placentaria y llevan sangre oxigenada. Entran al embrión por medio del cordón umbilical, cuando el hígado todavía no está totalmente formado, la vena umbilical pasa por fuera de este, pero cuando crece este órgano envía ramas comunicantes que se integran a la circulación hepática. Las porciones extra- hepáticas derecha e izquierda rápidamente involucionan, esto causa que toda la sangre a ingrese al hígado. La vena umbilical derecha involuciona rápidamente. La izquierda, en cambio se convertirá en la principal vía de oxigenación y nutrición del embrión al recoger toda la sangre proveniente de la placenta. En el tiempo en que el hígado no es todavía funcional, se establece un cortocircuito o un vaso derivador, el conducto venoso, que atraviesa oblicuamente el hígado y drena directamente en la cava caudal. 5 La vena cava superior se forma por la unión de la vena cardinal derecha y la vena cardinal anterior, mientras que la vena cava inferior se forma a partir de cuatro segmentos de las siguientes venas2: Vena vitelina derecha Vena subcardinal derecha Anastomosis entre las venas subcardinales y supracardinales Vena supracardinal derecha Formación de las Arterias Coronarias La formación de las arterias coronarias conlleva una serie de eventos regulados que incluye vasculogénesis, angiogénesis y arteriogenesis8. Células madre progenitoras migran del hígado hacia el corazón tubular primitivo y se alojan por debajo del epicardio. Estas células madre progenitoras forman canalesvasculares que crecen hacia los troncos arteriosos y forman un anillo capilar alrededor del tronco arterioso. Solo dos de estos capilares sobreviven y se convierten en las arterias coronarias.3 La necesidad de la circulación coronaria es indispensable desde el momento en que las paredes del ventrículo se engrosan e incrementan las distancia para la difusión de oxigeno hacia el miocardio8 el cual ahora tendrá su propia vascularización y recibirá oxigeno por estas arterias coronarias. Formación del Epicardio La mayor parte del epicardio deriva de una estructura transitoria denominada proepicardio (PE), que se desarrolla a partir de células del mesotelio celómico a nivel del tracto de entrada. El miocardio induce la diferenciación hacia miocardiocitos sobre el mesénquima pericárdico. Las células proepicárdicas se adhieren a la superficie del corazón a la altura del canal auriculoventricular y del tracto de entrada y forman una envuelta epitelial que se conoce como epicardio primitivo. Algunas células epicárdicas sufren una transición epitelio- mesénquima (TEM) y delaminan del epicardio primitivo para invadir el espacio subepicárdico. Algunas de las células derivadas de epicardio (CDEP) permanecen como células mesenquimáticas en el espacio subepicárdico, mientras que otras migran entre los miocardiocitos, y en determinadas localizaciones llegan a alcanzar el espacio subendocárdico. El correcto desarrollo del miocardio requiere la presencia del epicardio. En su ausencia, el crecimiento de la capa compacta del miocardio no progresa, y se ven comprometidos el desarrollo de las válvulas auriculoventriculares y el septo interventricular Adicionalmente, se ha demostrado recientemente que los fibroblastos intermiocárdicos, que son, al menos parcialmente, derivados epicárdicos, promueven la proliferación del miocardio durante el desarrollo cardiaco.Hasta la fecha, se desconoce si el epicardio contribuye exclusivamente de una forma paracrina, estimulando la proliferación miocárdica o como una fuente de células, proveyendo CDEP que se incorporan a la pared miocárdica. Clásicamente, el epicardio se había considerado una capa inerte de recubrimiento, cuyo único cometido era la protección mecánica de la superficie miocárdica. Sin embargo, estudios destinados a descifrar el origen y el desarrollo de la vasculatura cardíaca aportaron las primeras evidencias de su implicación en la morfogénesis coronaria. La caracterización inicial del epicardio primitivo permitió describir la presencia de islotes sanguíneos y de infiltrados mesenquimáticos subepicárdicos, sin que se especificara ni discutiera su origen. La marcación retroviral se realizó exclusivamente en el PE de embriones de pollo, lo que permitió concluir que esta estructura daba lugar al epicardio, células mesenquimales subepicárdicas, músculo liso y células endoteliales de la vasculatura coronaria, así como pericitos y fibroblastos intersticiales del miocardio.9 Circulación Fetal Durante el embarazo la manera en que funciona el aparato cardiovascular en el feto es diferente con respecto a un recién nacido. El feto en su estancia en el vientre materno está conectado por el cordón umbilical a la placenta, el cual es un órgano feto-materno que funciona como el lugar principal para el intercambio de nutrientes. A través de la vena umbilical el feto recibe la sangre rica en nutrientes, oxígeno y todas las sustancias necesarias para la conservar la vida del producto. Parte de la sangre oxigenada de la vena umbilical entra a la vena cava inferior a través de conducto venoso, (vaso que pasa la sangre a través del hígado hacia la VCI) y solo una pequeña parte se va directamente al hígado para darle los nutrientes que necesita. De igual manera, Los productos de desecho y el dióxido de carbono del feto pasan a la sangre maternal a través de la placenta para su eliminación. El Sistema circulatorio fetal utiliza vasos derivadores (shunts) los cuales direccionan la sangre que necesita ser oxigenada. Estos shunts desvían la sangre de su paso por ciertos órganos como el hígado o los pulmones. El shunt que desvía la sangre de los pulmones es el foramen oval el cual mueve la sangre del atrio derecho al izquierdo, y también el ducto arterioso que mueve la sangre de la arteria pulmonar hacia la aorta. Dentro del Corazón Fetal: La sangre entra a la aurícula derecha y pasa a la aurícula izquierda por medio del foramen oval. Después entra la sangre al ventrículo izquierdo y drena en la arteria aorta que irriga el musculo cardiaco y el cerebro. Después de pasar por estos órganos, la sangre regresa a la aurícula derecha a través de la vena cava superior. Aproximadamente 2/3 de la sangre va a pasar por el foramen oval hacia la aurícula izquierda, pero el tercio restante que entro en la aurícula derecha fluirá hacia el ventrículo derecho para luego dirigirse a los pulmones. En el feto la placenta es la encargada de la respiración en lugar de los pulmones. Por este motivo, gran parte de la sangre es desviada por el ducto arterioso hacia la aorta, la mayoría de la circulación de la parte inferior del cuerpo del feto es propiciada por el ductoarterioso. Después esta sangre entra a las arterias umbilicales y pasa a la placenta, en donde el dióxido de carbono y los productos de desecho entran a la circulación materna. Así mismo, en la placenta los nutrientes pasan de la sangre materna a la sangre fetal. Después del nacimiento el bebé ya no recibe oxigeno ni nutrientes de la madre. Con las primeras respiraciones los pulmones se van expandiendo y el líquido de los alveolos se va desapareciendo. El incremento de la presión arterial y la reducción de la presión pulmonar en el bebé hacen que ya no sea necesario que el ducto arterioso desvié la sangre y en consecuencia se oblitera. También el aumento de la presión en la aurícula izquierda hace que se aumente la presión en la aurícula derecha, lo que resulta en el cierre del foramen oval. La obliteración del ducto arterioso y el foramen oval, marcan la transición de la circulación fetal a la neonatal.10 Embriología Comparada Siguiendo con la embriología comparada, se han descubierto muchos genes y factores específicos que afectan el desarrollo normal del sistema cardiovascular en diferentes especies. El corazón es el primer órgano que se forma en el desarrollo mamífero.11 Tenemos por ejemplo la miocardina, una proteína de transcripción, que se encuentra expresada específicamente en la embriogénesis del músculo cardíaco y el músculo liso.12 En la investigación realizada en el Centro de Biología Cardiovascular de Carolina de la Universidad de Carolina del Norte, en USA, se utilizaron embriones de pollos para demostrar la expresión de este gen en diferentes especies, no solo en la de los roedores (los más utilizados en el campo de la biología comparada en general) y de los humanos. Se descubrió que la miocardina aviar está en realidad en el linaje de la embriogénesis del músculo liso y cardiaco y que similar a la del roedor y al humano, induce a la expresión de genes musculares en células no musculares. Se descubrió, así mismo, que la secuencia proteica de miocardina comparte un 64% de secuencia de amino ácidos con la de la rata y un 67% con la del humano.12 Es muy cierto que algunas especies comparten similitudes, pero también tienen necesidades diferentes y específicas para su desarrollo óptimo y normal. Por ejemplo, en la embriogénesis del pollo, se realizó un estudio de la relación entre el enfriamiento y altitud en la incubación y desarrollo del sistema cardiovascular del embrión.13 Se incubaron huevos de pollos a 2,250 metros de altura con do etapas de temperatura diferentes. En la primera etapa, los huevos estuvieron sin enfriar, y luego fueron enfriados a temperatura ambiente de los días 10 al 18. Al día 19 se sacrificaron 24 huevos y fueron comparados con otra muestra de huevos incubados en condiciones comerciales a 900 metros.13 Al final del experimento se descubrió que el peso de los embriones era normal, sin embargo, los embriones sometidos a hipoxia severa, por la falta de O2 en la altitud y la baja temperatura, presentaron compensaciones adaptativas como el reajuste vascular del flujo sanguíneo, especialmente en la membrana corioalantoidea y existió un incremento en el gasto cardíaco.13 También se encontraron diferencias significativas en el peso de huevos sometidos a condiciones de hipoxia moderada o severa, por la misma razón de que estos embriones aumentan considerablemente su gasto cardíaco, provocando una hipertrofia.14 El campo de la embriología comparada aumenta a medida pasan los años y cada día nuevos estudios de la embriogénesis del sistema cardiovascular de mamíferos y aves, especialmente, nos ayudarán a comprender mejor nuestro propio desarrollo. Biología Molecular y Factores Genéticos Genes y moléculas específicas determinan todo el proceso de formación de todas las estructuras biológicas de los seres vivos. Alteraciones o carencias de éstas, pueden causar anomalías congénitas en la morfogénesis de órganos y sistemas, desde leves hasta alteraciones tan graves que llegan a ser incompatibles con la vida. Así es el caso de los defectos septales ventriculares graves, que pueden este asociados a ventrículos hipo e hiperplásicos o con la ausencia total del tabique interventricular, los cuales son incompatibles con la vida.15 Se realizó un experimento donde se disecaron corazones de embriones de rata con el propósito de confirmar el papel de las células productoras de serotonina en el desarrollo del tejido cardíaco fetal. Los resultados demostraron la existencia de mastocistos que durante la cadiogénesis producen serotonina y que probablemente junto con su interacción con las fibras nerviosas participen en la proliferación y diferenciación de miocardiocitos. También estas células serotoninérgicas pueden estar asociadas a mecanismos fisiopatológicos de los defectos cardiacos estructurales o en la predisposición a enfermedades cardiovasculares en el adulto.16 Por la manipulación genética de aves y ratones, se descubrió que la ausencia de la Neuregulina 1 (NRG1) y sus receptores, puede causar poca diferenciación de los miocitos ventriculares con consecuencia de una pobre formación de trabéculas carnosas que provoca la muerte prematura del embrión. Este tipo de malformaciones congénitas son de las más comunes y se aproxima a 0.8 muertes por cada 100 nacidos.17 Para demostrar la importancia de la Neuregulina 1, se cultivaron corazones de pollos in vitro y se rastreo y manipulo este gen para detectar su función por medio de la inmunocitoquímica. Se encontró que el trabeculado ventricular sirve para incrementar la oxigenación del tejido cardíaco previo a la formación de arterias coronarias y para separar el flujo sanguíneo en las cámaras cardíacas. La NRG1 afecta enormemente en la trabeculogénesis, ya que ayuda a controlar la actividad mitótica del miocardio y tanto su deficiencia como su exceso provoca una proliferación insuficiente o desordenada de las trabéculas.15 Dicho anteriormente, la cardiogénesis requiere de muchos factores y genes que coordinen todas las interacciones y procesos requeridos. Tal es el caso de los factores de crecimiento Drosophila Wnt4 (llamado así por su descubrimiento en esta especie), el cual controla la especificación y diferenciación de células cardíacas.18 Estos dos factores de crecimiento tienen un rol crucial en el señalamiento desde el ectodermo hasta el mesodermo cardiogénico. El campo de la genética a penas emerge y todavía hay cientos de interrogantes que resolver para entender muchas de las anomalías congénitas que se viven actualmente. Se sabe que muchas enfermedades cardíacas del adulto involucran cambios transcripcionales y tienen orígenes en el desarrollo temprano del humano. Por ejemplo, se encuentran las largas cadenas no codificantes de ARNs que regulan los procesos celulares por medio de la expresión de genes.18 Lamentablemente, solo se ha podido estudiar una diminuta porción de estos genes no codificantes, pero la identificación de los mismos abre nuevas puertas para entender los complejos mecanismos de regulación por los genes en la organogénesis y homeostasis de los tejidos cardiovasculares y al igual como conllevan a enfermedades cardiacas.18 Al igual que el corazón mismo, la vascularización cardíaca está regida por muchos factores y genes, y gracias a estudios realizados acerca de ellos, se ha podido reorientar la ingeniería tisular, para la reconstrucción de vasos sanguíneos destruidos, la revascularización de un miocardio dañado y trasplantes de parches cardiacos para remuscularizar el corazón.19 Anomalías en el Desarrollo del Sistema Cardiovascular Durante el desarrollo prenatal del sistema cardiovascularpueden ocurrir ciertas anomalías como la persistencia de una estructura o su agenesia. Estas pueden presentarse de forma aislada o encontrarse asociadas a cardiopatías congénitas por lo que el estudio de las anomalías y variaciones es de suma importancia pues pueden servir de marcadores de otros defectos cardiovasculares o alteraciones cromosómicas en el feto. Dentro de las anomalías del sistema venoso torácico, las más frecuentes son la persistencia de la vena cava superior izquierda (VCSIP) y la interrupción de la vena cava inferior (VCI) con continuidad de la ácigos mayor. La VCSIP está presente en el 0,3-0,5 % de la población general, mientras que su frecuencia en pacientes con cardiopatías congénitas es tan alta como del 2-10 %. Esta drena en la aurícula derecha vía seno coronario en la mayoría de los casos (92 %) y en el 8 % restante, en la aurícula izquierda, ya sea por ausencia o destecho del seno coronario, o a través de una vena pulmonar izquierda (VCSIP parcial). La interrupción de la VCI infrahepática y su continuación por el sistema venoso ácigos se define como la ausencia de la VCI entre las venas renales y las venas hepáticas, con una prevalencia de aproximadamente 0,6 % entre los pacientes con cardiopatías congénitas, y menos del 0,3 % entre los que no la tienen. Durante la octava semana de vida embrionaria, la vena cardinal anterior izquierda se atresia. Por lo tanto, solo persiste la vena cardinal derecha. La porción cefálica de esta vena cardinal derecha forma los vasos cefálicos, como la vena yugular interna; su porción caudal forma la vena cava superior derecha (VCSD). Una falla en la atresia de la vena cardinal anterior izquierda origina la VCSIP; en consecuencia, hay 2 venas cavas superiores. También puede ser atribuido a la persistencia de la porción cefálica la vena cardinal izquierda. La VCSIP puede drenar directamente en la aurícula izquierda, cruzando por delante de la arteria pulmonar izquierda, entre la vena pulmonar superior izquierda y la orejuela izquierda. Con menos frecuencia la VCSIP se presenta con ausencia de vena cava superior derecha. La vena cardinal anterior izquierda drena su sangre a la vena cardinal derecha a través de la vena innominada, favoreciendo el desarrollo de la VCSD. Pero cuando la porción cefálica de la vena cardinal anterior izquierda persiste, si el flujo a través de la vena innominada es reverso, la región cefálica derecha drena a la vena cardinal anterior izquierda, y provoca una VCSD atrésica o ausente. Existe también la posibilidad de que se interrumpa el flujo sanguíneo en la vena cava inferior. Esta vena se forma como resultado de la aparición y regresión de 3 pares de venas embrionarias. La vena ácigos mayor en la vida fetal es la cardinal posterior derecha, que luego se acopla a la cardinal anterior derecha (futura cava superior). Para formar la cava inferior intervienen las venas vitelinas (onfalomesentéricas) y las umbilicales (alantoideas), que drenan en la vida fetal en el seno venoso (futura aurícula derecha). También colaboran en la formación de la VCI otras venas que pueden fusionarse, y luego drenan anómalamente en la cardinal posterior derecha, y así la cava superior tiene mayor tamaño. Esto provoca que la VCI se interrumpa, pues se queda sin sangre que circular. Este suceso es extremadamente raro en pacientes con corazón normal, está presente en casi el 80 % de los casos con isomerismo izquierdo. También está asociada a otras anomalías y cardiopatías congénitas. Diversas publicaciones avalan esto, como la referida por Berg y otros en la que las anomalías del situs comprendieron 47 % de todas las malformaciones asociadas con la VCSIP. En la misma revisión se encontró que las anomalías cromosómicas ocurrieron en 9 % de todos los casos hallados, y fue la trisomía 18 la más común. Se reportaron otros síndromes como Smith-Lemli-Opitz, Marden-Walker y velocardiofacial. También se describieron algunas anomalías como atresia esofágica, hernia diafragmática y agenesia renal, entre las más comunes. La asociación de la interrupción de la VCI con canal aurículoventricular, bloqueo aurículoventricular y poliesplenia se relacionan con una elevada mortalidad perinatal.20 Otro tipo de anomalía que puede ocurrir en el desarrollo del sistema venoso es la agenesia del ductus venoso (DV). Este es un shunt único que permite el paso directo de sangre bien oxigenada desde la vena umbilical (VU) a la circulación coronaria y cerebral a través de un paso preferencial por el foramen oval. La ADV se ha asociado con anomalías cromosómicas y síndromes genéticos raros, defectos estructurales, RCIU e incluso muerte fetal anteparto. Es una anomalía rara y de difícil diagnóstico, aunque algunas series publicadas por grupos muy expertos y en población de alto riesgo lo describen en hasta 6/1000 exploraciones y una tasa de malformaciones asociadas muy variable (25-65%) de cardiopatías, así como de aneuploidías y síndromes genéticos como el de Noonan. La ADV es consecuencia de un fallo en la formación de la anastomosis entre el sistema umbilical y el vitelino. En consecuencia de la inexistente comunicación directa entre la VU y el corazón derecho, y la sangre toma vías alternativas o fluye hacia las venas extrahepáticas (shunt portosistémico) como la iliaca, vena cava inferior, vena cava superior o venas suprahepáticas. Bien hacia la AD o directamente al seno coronario o a través de una red venosa intrahepática (shunt umbilico- hepático). La interrupción se de la VCI también se ha asociado a la agenesia parcial o total del sistema porta. 21 También existen anomalías después del nacimiento en las estructuras del corazón. Entre estas se encuentran el foramen oval permeable (FOP) el cual resulta de la falta de fusión del septum primum y secundum postnatal. Con una incidencia del 25% en adultos, la mayoría no presenta síntomas clínicos.Sin embargo, su presencia se ha relacionado con varias enfermedades, como el ictus criptogénico, la migraña, el síndrome de platipnea ortodesoxia y la enfermedad por descompresión . El FOP tiene un papel importante en la circulación fetal, en la que la sangre oxigenada que proviene de las venas umbilicales y la cava inferior se dirige a través de la válvula de Eustaquio y el foramen hacia la aurícula izquierda y la circulación sistémica. Algunos rasgos anatómicos del FOP como grandes defectos (> 5 mm), cortocircuito persistente de derecha a izquierda en reposo, aneurisma del septo interauricular (ASI) y la presencia de una válvula de Eustaquio prominente, se han relacionado con mayor riesgo de embolia paradójica. El ASI se encuentra aproximadamente en el 35% de los pacientes con FOP.22 Fisiopatología del Ventrículo Derecho del Corazón Durante mucho tiempo los estudios sobre la fisiopatología cardiaca han sido enfatizados en el ventrículo izquierdo. Sin embargo, en los últimos cinco años, ha habido un renovado interés en incrementar el conocimiento sobre el VD, produciéndose cambios significativos en lo conceptual, en los métodos de estudio y en las proyecciones de tratamiento. El VD y el VI provienen de células progenitoras diferentes. Entre la 5a y 8a semanas el tubo cardíaco primitivo se remodela, generando una serie de surcos y prolongaciones que originan las cavidades cardíacas primitivas. De este modo se forman las astas del seno venoso, la aurícula primitiva, el ventrículo y el bulbo cardíaco. El ventrículo primitivo origina gran parte del VI. El extremo superior del bulbo se diferencia en conus coráis y tronco arterioso, (que se dividen en aorta ascendente y tronco de arteria pulmonar), mientras que el extremo inferior origina elVD.23 A través del foramen oval el flujo se dirige de derecha a izquierda y las presiones de arteria pulmonar y aórtica están ecualizadas en un ambiente de hipoxemia. Tanto el VD como la pared libre del VI tienen un grosor y una fuerza semejantes durante la vida fetal, con un septum flaccido y en la línea media. Después del nacimiento y en la infancia, la hipertrofia del VD regresa y el corazón se remodela a su configuración característica: un VI elíptico y un VD crescéntico. La función principal del VD es recibir el retorno venoso y bombearlo hacia las arterias pulmonares. el VD está conectado en serie con el VI y está obligado a bombear el mismo volumen, en este caso para mantener el intercambio gaseoso, sobre una circulación con escaso músculo liso y baja resistencia, que permite distribuir la sangre en las paredes alveolares. El VD bombea el mismo volumen que el VI, sin embargo efectúa el 25% del trabajo ventricular. Su pared es delgada y complaciente y su geometría es compleja. Al igual que en el VI la función sistólica del VD es un reflejo de la contractilidad, pre y post carga. También está influenciada por el ritmo, la sincronía, la interdependencia de la contracción, el papel del pericardio y la relación fuerza/interval. Un llene excesivo del VD puede comprimir el VI y deteriorar la función global a través de la interdependencia ventricular y el saco pericárdico común.La post carga del VD sus presiones son significativamente más bajas que las del lado izquierdo. El VD genera presión en forma de peak, con un trazado de ascenso y descenso rápido, a diferencia de la morfología de domo del VI. El VD está acoplado a un circuito pulmonar altamente distensible. A diferencia la circulación sistémica, tiene mucha menor resistencia vascular, mayor distensibilidad arterial y bajo coeficiente de reflexión del pulso. La interdependencia se refiere a que el tamaño, la silueta y la distensibilidad de un ventrículo puede alterar el tamaño, la silueta y la relación presión/volumen del otro a través de interacciones mecánicas. En la sobrecarga aguda de presión o de volumen del VD, su dilatación desvía el septum hacia la izquierda, altera la geometría del VI y aumenta la compresión pericárdica. Como consecuencia la curva presión volumen diastólica del VI es menos eficiente por disminución de la distensibilidad, aumento de la presión de fin de diastole, reducción de la precarga y disminución del débito.La insuficiencia cardíaca izquierda afecta la mecánica pulmonar y el intercambio de gases, disminuye los volúmenes pulmonares, la distensibilidad y la capacidad de difusión. 23 Ventrículo Derecho y Cardiopatías Congénitas en el Adulto La disfunción ventricular derecha no es infrecuente en adultos con cardiopatías congénitas. Algunas cardiopatías del VD son: ventrículo derecho con sobrecarga: el más frecuente son la obstrucción del tracto de salida del VD (TSVD) y el VD sistémico.Obstrucción Del Tracto De Salida Ventricular Derecho: La obstrucción congénita del TSVD se debe en la mayoría de los casos a una estenosis pulmonar Estenosis valvular pulmonar: Se puede identificar tres tipos morfológicos de válvula pulmonar estenótica: a) en forma de cúpula b) displásica, y c) bicúspide o unicúspide. Ventrículo derecho con doble cámara: El VD con doble cámara (VDDC) con frecuencia se asocia a una comunicación interventricular (CIV). Se caracteriza por la presencia de bandas musculares aberrantes hipertrofiadas que dividen la cavidad ventricular en una cámara proximal de alta presión y una cámara distal de baja presión. Transposición corregida congénitamente: Consiste en una discordancia auriculoventricular (AV) y ventriculoarterial (VA): la aurícula derecha está conectada al ventrículo morfológicamente izquierdo, el cual da origen a la arteria pulmonar, mientras que la aurícula izquierda está conectada al ventrículo morfológicamente derecho, el cual da origen a la aorta. Transposición completa de grandes vasos: La transposición completa de grandes vasos se da en aproximadamente un 5% del total de recién nacidos con malformaciones congénitas cardiacas. En estos casos, la aorta tiene su origen en el ventrículo morfológicamente derecho y la arteria pulmonar, en el ventrículo morfológicamente izquierdo. 24 Métodos de Estudio del Corazón Fetal La resonancia magnética es un complemento útil de la ecocardiografía para la evaluación del corazón. Sin embargo hay dos factores que limitan la utilización de la resonancia magnética en cardiología fetal. Primero está el movimiento rápido del corazón fetal y segundo la presencia de movimientos fetales. Por ahora se debe utilizar el ultrasonido para estudiar el funcionamiento cardiaco fetal mediante la medición del volumen expulsado por el ventrículo en un cierto periodo de tiempo.25 Conclusiones Mediante los diversos instrumentos didácticos,se logró comprender la génesis normal del sistema cardiovascular y todos sus elementos. Desde la necesidad del embrión de establecer su propia circulación sanguínea para su nutrición debido a la incapacidad de hacerlo por la difusión hasta la formación de los grandes vasos que irrigan todo el cuerpo y el corazón, por medio de procesos secuenciales como la angiogénesis y la vasculogénesis y derivados de estructuras embrionarias como el mesodermo esplácnico. También se asimiló la importancia de cada una de estas estructuras a partir de su morfogénesis. Una falla en la atresia de la vena cardinal anterior izquierda da lugar a la vena cava superior izquierda persistente, como resultado hay 2 venas cavas superiores. Las investigaciones demuestran que la frecuencia de esta anomalía del sistema venoso es más alta entre las personas que presentan cardiopatías congénitas. La VCSIP puede drenar directamente en la aurícula izquierda, cruzando por delante de la arteria pulmonar izquierda, entre la vena pulmonar superior izquierda y la orejuela izquierda. Se encontró que la relación entre la altura y el enfriamiento afecta de manera considerable al desarrollo cardiovascular de los pollos, con consecuencias como la hipertrofia por el mayor gasto cardiaco que debían de hacer estos embriones, a comparación de embriones de pollo con una altura y temperatura adecuada. La Neuregulina 1 dirige la diferenciación de los miocitos ventriculares y en la formación de trabéculas carnosas, y de no ser así, puede ocasionar la muerte prematura del embrión debido a que el trabeculado ventricular sirve para la incrementación de la oxigenación del tejido cardíaco. Debido a los pocos estudios realizados sobre los ARN´s no codificantes y su importancia en la cardiogénesis, todavía no se determina su verdadera función, pero se sabe que estas grande cadenas regulan muchos procesos celulares por medio de la expresión genética. Su ausencia o disfunción puede ocasionar muchos enfermedades cardíacas cuando se es adulto. El epicardio es una capa epitelial, donde la mayor parte de su formación deriva del proepicardio que se desarrolla a partir de células del mesotelio celomico. El correcto desarrollo del miocardio requiere la presencia del epicardio. En su ausencia,el crecimiento de la capa compacta del miocardio no progresa, y se ven comprometidos el desarrollo de las válvulas auriculoventriculares y el septo interventricular. Referencias Bibliográficas 1. Sadler TW. Embriología Médica de Langman. 11a ed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2009. 2. Moore KL, Persaud TVN, Torchia MG. Embriología Clínica. 9a ed. Barcelona: Elsevier España, S.L.; 2013. 3. Dudek R. Embryology. 5aed. Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins; 2011. 4. Rana MS, Christoffels VM, Moorman AFM. A molecular and genetic outline of cardiac morphogenesis. Acta Physiol. 2012;(207):588-615. 5. Dr. Juan A Claver. Desarrollo del Sistema Cardiovascular [monografía en Internet]. Buenos Aires: Facultad de Ciencias Veterinarias-UBA; 2012[accesado 5 Sep 2014]. Disponible en: http://dpd.fvet.uba.ar/cartelera/00010345.pdf 6. Giuffrida M. Desarrollo embriológico y funcionamiento del corazón.Portales Medicos[serie en Internet]. 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