Il sangue come forza dello sviluppo embrionale
Le conoscenze di cui disponiamo ci dicono che nell’embrione in crescita le cellule si dividono, migrano e si differenziano in risposta a stimoli ambientali, tuttavia non è chiaro in che modo i sistemi biologici siano sensibili all’ambiente e quale sia il rapporto tra le informazioni posizionali e i vincoli geometrici. Il primo organo funzionale dell’embrione in fase di sviluppo è il cuore e questo evidenzia la grande importanza del sistema cardiovascolare e del flusso sanguigno nella crescita. Il progetto FLOWBUILT (“Biological flows and embryonic development”), finanziato dall’UE, si proponeva di chiarire il ruolo del flusso sanguigno all’inizio dello sviluppo e di identificare i percorsi molecolari che esso attiva. In particolare, gli scienziati erano interessati a studiare la formazione dei vasi sanguigni durante l’embriogenesi. A questo scopo, la scelta dell’organismo modello è caduta sul pesce zebra, per la sua trasparenza ottica e per la facilità di manipolazione genetica. Durante i primi cinque giorni di sviluppo, inoltre, gli embrioni di pesce zebra non hanno bisogno della funzione cardiaca e questo li rende modelli eccellenti per studiare il ruolo delle forze che agiscono nel flusso vascolare durante l’angiogenesi. Combinando nuovi metodi di imaging e la modellazione del flusso sanguigno, il team è riuscito a caratterizzare la biomeccanica dei vasi durante la loro formazione. I modelli di tutta la rete vascolare dei pesci zebra indicano che vi è una forte influenza dei globuli rossi del sangue sullo stress esercitato sui vasi di nuova formazione. A livello molecolare, è emerso anche che il flusso sanguigno influisce sulla maturazione dell’endotelio. Studiando mutanti di valvole cardiache, il consorzio ha chiarito gli effetti del flusso sanguigno su alcune riorganizzazioni cellulari che avvengono durante la formazione delle valvole. In particolare, il team ha cercato di identificare i meccanismi che rendono l’endotelio in fase di sviluppo sensibile al flusso sanguigno, scoprendo che durante l’angiogenesi dalle cellule endoteliali fuoriescono protrusioni cellulari chiamate ciglia che fungono da rilevatori delle forze del flusso. In tal modo è stato possibile chiarire il ruolo del flusso del sangue nello sviluppo cardiaco in condizioni di salute e di malattia. Nel complesso, i risultati del progetto FLOWBUILT hanno fornito informazioni fondamentali su alcuni meccanismi chiave che determinano lo sviluppo embrionale. I dati ottenuti sottolineano il ruolo del flusso sanguigno nella formazione dei vasi e nella crescita cardiaca e potranno essere utili per comprendere meglio le cardiomiopatie congenite.
Parole chiave
Pesce zebra, flusso sanguigno, sviluppo embrionale, cuore, flussi biologici
