O estudo, liderado por pesquisadores do Instituto de Ciências Manãdicas de Londres do Conselho de Pesquisa Manãdica (MRC) do Imperial College London, éo primeiro a mostrar como uma malha complexa de fibras musculares que revestem asuperfÍcie interna do coração desempenha um papel vital em sua função, aumentando a eficiência do fluxo sangua­neo atravanãs do a³rga£o.

A equipe espera que as descobertas, publicadas na revista Nature,  possam ajudar a identificar aqueles com maior risco de insuficiência carda­aca, uma das principais causas de morte em todo o mundo, e informar a pesquisa de novos tratamentos para a doena§a.

O Dr. Declan O'Regan do MRC London Institute of Medical Sciences, Diretor de Imaging Research do Imperial College Healthcare NHS Trust e principal autor do estudo, disse: “Leonardo da Vinci desenhou esses intrincados maºsculos dentro do coração meio milaªnio atrás, e são agora comea§amos a compreender a importa¢ncia deles para a saúde humana.

“Da Vinci também ficou intrigado com a ligação entre matemática e natureza, então éapropriado termos descoberto que os padraµes fractais no coração são tão importantes para sua função. Este trabalho oferece uma direção nova e empolgante para a compreensão do coração e mostra o potencial de reunir ideias em matemática e biologia com a pesquisa médica. 

A equipe usou inteligaªncia artificial (IA) para analisar 25.000 varreduras de ressonância magnanãtica de corações de pacientes do estudo UK Biobank (de 2014 a 2020. Outros 1.129 corações de voluntários sauda¡veis ​​foram examinados no Imperial College Healthcare NHS Trust e 510 pacientes com cardiomiopatia dilatada- a condição em que o coração aumenta de tamanho e não consegue bombear o sangue de maneira eficaz - no Royal Brompton Hospital .

As imagens mostraram a intrincada estrutura dessas fibras musculares, chamadas trabanãculas. A equipe queria investigar melhor seu papel na função carda­aca.

As descobertas mostram como os maºsculos das trabanãculas formam um padrãogeomanãtrico repetitivo conhecido como fractal, que évisto em outras estruturas de a¡rvores a flocos de neve. Da Vinci foi o primeiro a esboa§ar esses maºsculos no século 16, especulando na anãpoca que eles aqueciam o sangue conforme ele flua­a pelo coração, mas sua verdadeira importa¢ncia não foi reconhecida atéagora.

Os pesquisadores descobriram como essa rede de fibras musculares, que cobrem asuperfÍcie interna das ca¢maras do coração, são essenciais para o desempenho do coração. Os pesquisadores sugerem que essas fibras permitem que o sangue flua com mais eficiência durante cada batimento carda­aco, de forma semelhante a como as covinhas em uma bola de golfe a ajudam a viajar ainda mais no ar.

A equipe descobriu seis regiaµes no DNA que afetam o desenvolvimento dos padraµes fractais nessas fibras musculares. Os pesquisadores também descobriram que dois desses genes também regulam a ramificação das células nervosas, sugerindo um mecanismo semelhante em funcionamento no cérebro em desenvolvimento, bem como no coração.

Os pesquisadores descobriram que as trabanãculas podem influenciar o risco de doenças carda­acas. Usando a genanãtica para analisar dados de 50.000 pacientes, eles descobriram que diferentes padraµes fractais nesses maºsculos afetavam o risco de desenvolver insuficiência carda­aca. Espera-se que isso possibilite pesquisas futuras sobre a doena§a, que afeta cerca de 920.000 pessoas no Reino Unido.

O Dr. O'Regan disse: “Esta rede de maºsculos fica entre o fluxo rápido do sangue dentro do coração e o maºsculo carda­aco em contração. Os pra³ximos passos de nossa pesquisa são entender como essas fibras afetam a 'aerodina¢mica' do fluxo sangua­neo no coração e como isso pode informar a pesquisa de novos tratamentos para doenças carda­acas.

“Tambanãm descobrimos que essas fibras influenciam a velocidade com que os impulsos elanãtricos viajam pelo coração - portanto, podem ser importantes para mais de um aspecto do funcionamento do coração.”

A Dra. Hannah Meyer, que colaborou com a Dra. O'Regan no estudo do Laborata³rio Cold Spring Harbor nos Estados Unidos, acrescentou: “Nosso trabalho aumentou significativamente nossa compreensão da importa¢ncia das trabanãculas mioca¡rdicas. Mas talvez ainda mais importante, também mostramos o valor de uma equipe verdadeiramente multidisciplinar de pesquisadores.

“Apenas a combinação de genanãtica quantitativa, pesquisa cla­nica e bioengenharia nos levou a descobrir o papel inesperado das trabanãculas do mioca¡rdio na função do coração adulto”.

Ewan Birney, Diretor Geral Adjunto do Laborata³rio "Instituto Europeu de Bioinforma¡tica do EMBL (EMBL-EBI)", que também colaborou no estudo, disse: “Nossas descobertas respondem a questões muito antigas na biologia humana ba¡sica. Conforme as análises genanãticas em grande escala e a inteligaªncia artificial progridem, estamos reiniciando nossa compreensão da fisiologia para uma escala sem precedentes. ”

Os pesquisadores realizara£o mais pesquisas sobre esses maºsculos dentro do coração, na esperana§a de que isso possa levar a novos rumos para a compreensão de como as doenças carda­acas comuns se desenvolvem e como são tratadas.