El funcionamiento óptimo del tejido cardíaco depende en gran medida del equilibrio homeostático de las concentraciones intracelulares de sodio, potasio y calcio. En algunas condiciones patológicas, como la isquemia y la insuficiencia cardiaca, ocurren variaciones en las concentraciones intracelulares de estos iones, o en sus mecanismos de regulación, que provocan una disfunción mecánico-eléctricas._x000D_ _x000D_ Los cultivos celulares primarios de cardiomiocitos embrionarios representan un modelo experimental de gran utilidad para estudiar la actividad de las células cardíacas. Es útil para evaluar y analizar la actividad individual y/o colectiva de pequeñas poblaciones celulares con base en el proceso de entrada y liberación calcio que ocurre durante la contracción de las células, y la señal que este ion genera al estar en contacto con un sensor fluorescente. _x000D_ _x000D_ Sin embargo, los miocitos cardiacos están sujetos a influencias reguladoras de los sistemas nervioso y endócrino, cada una de estas células debe integrar dichos estímulos y responder de manera individual pero coordinada con el resto de las células. Se sabe además, que el acoplamiento eléctrico de las células cardiacas es un factor necesario para su sincronización y coordinación durante la contracción del músculo cardiaco._x000D_ _x000D_ Asimismo, la función cardiaca como la de otros órganos, depende de la interacción entre las células del mismo tipo y con otros tipos celulares. En particular la actividad electro-mecánica en el corazón depende del tamaño y orientación de los cardiomiocitos, de la distribución de uniones comunicantes y de la matriz extracelular. El empleo de métodos de estudio que preserven la organización celular puede ayudarnos a tener una mejor comprensión, no sólo de las características celulares individuales, sino también de su integración en un contexto tisular. _x000D_ _x000D_ Las fluctuaciones espontáneas de [Ca2+]i en la rebanada de corazón deben seguir patrones característicos, pero también presentar diferencias respecto a los que se observan en cultivo primario, debido a la forma cómo se establecieron las interacciones intercelulares. Estas diferencias podrían manifestarse en los niveles basales de calcio, en las características de las fluctuaciones y en la complejidad de las respuestas a nivel poblacional: coordinación global o local, grados de agrupamiento, secuencias de activación, sincronización._x000D_ _x000D_ Este proyecto se propone estudiar la dinámica de Ca2+ intracelular de cardiomiocitos individuales en rebanadas in vivo, agregados celulares y cultivos primarios de corazón de pollo in ovo, relacionando los cambios a nivel celular con los cambios poblacionales en las propiedades de conducción y generación de patrones de ondas de calcio. Empleando para ello, técnicas de microespectrofluorimetria y de imagenología de calcio, así como registros electrofisiológicos (Vm y PA). Lo mismo en condiciones normales como fisiopatológicas por el empleo de disolventes orgánicos. Para ello, se registrará la dinámica de calcio intracelular en células individuales y poblaciones de cardiomiocitos en rebanadas de corazón, agregados celulares y/o cultivadas con diferente acomodo espacial (línea, círculo), estableciendo posibles diferencias cualitativas y cuantitativas: frecuencia y amplitud de las fluctuaciones espontáneas de [Ca2+]i, y dentro de los grupos celulares que se puedan identificar en la propia rebanada o agregados celulares. Además, se seguirán los patrones de actividad eléctrica utilizando registros de Vm y Potenciales de Acción cardiacos de rebanadas in vivo e in vitro. _x000D_

El proyecto que se presenta, tiene un sustento no sólo teórico, sino de observaciones previas y preliminares, que la Dra. responsable y el grupo del Dr. Humberto Arce del Departamento de Biofísica de la Facultad de Ciencias han realizado. Los objetivos de este trabajo y la hipótesis tienen la importancia relativa de determinar mecanismos básicos de la regulación, establecimiento y dinámica de las ondas de calcio que se generan en la población de cardiomiocitos y que son necesarios para el funcionamiento de este órgano. La visión y la metodología que se plantea seguir, constituye un nuevo enfoque para estudiar e intentar esclarecer la complejidad de dichos mecanismos en condiciones normales y fisiopatológicas. Recurrir a un nuevo enfoque nos permite replantear la posible solución de problemas no resueltos cabalmente, tales como la de los mecanismos involucrados en el establecimiento de "marcapasos" que generan el inicio de de ondas de calcio en células en cultivo, los mecanismos asociados a nivel celular y poblacional, la naturaleza de los factores involucrados y la posible participación de dichos mecanismos en condiciones patológicas como el empleo de disolvente orgánicos que pueden producir “muerte súbita” por un paro cardiaco. El empleo de estas sustancias cobra interés social tanto por la exposición laboral a que se someten trabajadores de diversas industrias, como jóvenes en situación de calle que realizan una inhalación voluntaria, e incluso adolescentes de todo nivel social que recurren a la inhalación de limpiadores de aparatos electrodomésticos o barnices decorativos._x000D_ _x000D_ La experiencia para trabajar en este proyecto, tanto desde el punto de vista conceptual como técnico existe en el laboratorio, y los recursos solicitados serian utilizados principalmente, para material y reactivos, animales, renovar algún equipo menor y la optimización del equipo de microscopía con el que se cuenta actualmente. Por su parte, la institución cuenta con diferentes departamentos y laboratorios, con los cuales podemos colaborar. Finalmente, se cuentan con la participación de un investigador titular y un asociado, dos técnicas académicas que apoyarían directamente el trabajo experimental; así como de tres estudiantes de licenciatura y uno que presentará su examen de admisión al doctorado en el programa de Ciencias Biológicas de la Facultad de Ciencias de la UNAM. Todo este personal estará involucrado tiempo completo en la ejecución del proyecto. En el curso del proyecto, será posible también, una vez graduados los alumnos de licenciatura, que éstos se incorporen al programa de doctorado e incorporar nuevos alumnos de posgrado y/o de licenciatura. _x000D_