Latidos de corazón controlados por láser

Una nueva técnica para regular el ritmo de los latidos del corazón con cortos destellos de luz podría conducir a un tipo menos intrusiva de marcapasos, dicen investigadores de EE.UU.. Un equipo liderado por Andrew Rollins, de la Case Western Reserve University en Cleveland, EE.UU., ha conseguido por primera vez sincronizar el corazón de una codorniz embrionaria con pulsos de luz láser infrarrojo.

La puerta a la utilización de estos dispositivos se abrió en 2008, cuando se consiguió  regular la actividad de pequeños grupos de cardiomiocitos, células especializadas del músculo cardíaco que se contraen al unísono para crear un latido del corazón. Por desgracia, el precio a pagar por el avance era la posibilidad de dañar las células durante el proceso.

En esta nueva investigación, el grupo de Rollins se inspiró de un estudio que muestra cómo impulsos de luz infrarroja puede influir en una celda de “potencial de acción”, el nombre dado a los rápidos cambios en la diferencia de potencial dentro de una célula, que se cree que es el primer paso hacia la contracción muscular. Estos efectos se realizaron con exposiciones muy por debajo del umbral de daño.

Se intensificó  la fuente de luz infrarroja para un diodo láser de pulso que funciona a una longitud de onda de 1,88 micras, en una zona muy específica a 0,3 mm² del conducto del corazón de un embrión de codorniz. El corazón en los embriones comienza a latir a las 40 horas de incubación, por lo que el equipo de Cleveland utilizó embriones a las 53 y 59 horas de incubación. La luz fue emitida a través de diámetro de fibra de 400 micras, colocado lejos del embrión, y el tubo de corazón se iluminó dos veces por segundo.

El resultado fue la sincronización entre el pulso de láser y  la frecuencia cardíaca del embrión, con cada pulso de inducción. El aumento de la frecuencia de la iluminación a 3 pulsos por segundo provocó la frecuencia cardíaca, y cuando el láser se apagó el latido del corazón se dejó caer a casi su nivel original. Mientras la intensidad de la exposición se mantuvo por debajo de un umbral superior, por lo que el equipo determinó que cerca de 0,81 cm J^-2, el ritmo era consistente y no presentaba signos de daños.

Los embriones aviares son modelos importantes para el estudio general de crecimiento cardíaco y defectos congénitos, un terreno todavía desconocido en gran parte. Eso se debe a que las aves tienden a tener una anatomía relativamente simple que se desarrolla rápidamente, y todavía hay severas reglamentaciones para controlar el trabajo de “animales vivos, vertebrados”. Una forma no invasiva para controlar la frecuencia cardíaca daría a los investigadores un modo de manipular las fuerzas que actúan en el “bucle” del corazón, y proporcionar nuevos métodos de exploración de lo que sucede durante el proceso.

Sin embargo, la perspectiva de reemplazar marcapasos eléctricos en los seres humanos por sus equivalentes equipados con láser está todavía muy lejos, sobre todo porque las razones por las que el láser produce el efecto no están aún claras. El equipo de EE.UU. cree que el láser causa un gradiente térmico, la apertura de canales iónicos y la inducción de potenciales de acción en las condiciones adecuadas.En cualquier caso, su aplicación en  tejidos de un corazón humano no es seguro.

El equipo cree que los marcapasos ópticos podría tener ventajas sobre la variedad eléctrica. Estos no necesitan estar en contacto físico con el corazón, y así se evitaría el daño que los electrodos pueden provocar en ocasiones al órgano al que está prestando ayuda. Además, el láser puede ser una fuerte fácilmente orientable en un área particular de interés

Autor: Tim Hayes.

Enlace original: Controlling heart beats with lasers.