Un nuovo sguardo alla fisiologia comparata dei cuori di insetti e umani

Recenti studi elettrocardiografici (ECG) di cuori di insetti hanno rivelato la presenza di cuori simil-umani, involontari e puramente miogenici. Alcuni insetti, come una piccola specie leggera di sirfide (Episyrphus balteatus), hanno evoluto un sistema cardiaco molto efficiente composto da un ventricolo cardiaco compatto e uno stretto tubo di aorta, che si è evoluto come un adattamento ai voli in bilico sostenuti. L’applicazione di metodi ECG termocardiografici e optocardiografici ha rivelato che le mosche adulte di questa specie utilizzano la camera cardiaca muscolare compatta (ventricolo cardiaco) per il pompaggio intensivo del “sangue” dell’insetto (emolinfa) nella testa e nel torace che è circondato da tutta la muscolatura di volo indiretto. Le registrazioni di questi cuori hanno rivelato tassi record estremamente elevati di battito cardiaco anterogrado diretto in avanti (fino a 10Hz), associati a una propagazione sincronica (non peristaltica) estremamente migliorata delle contrazioni miocardiche sistoliche (32,2 mm/s a temperatura ambiente). Le contrazioni cardiache relativamente lente, dirette all’indietro o retrograde si sono verificate solo sporadicamente sotto forma di impulsi singoli o gemelli che sostituiscono occasionalmente i periodi di riposo. Il compatto ventricolo cardiaco conteneva aperture laterali bidirezionali, la cui apertura e chiusura deviava i flussi di “sangue” intracardiaci anterogradi tra la cavità emocoelica addominale e l’arteria aortica, rispettivamente. Gli organi viscerali di questa macchina volante (gozzo, midgut) presentavano pulsazioni peristaltiche extracardiache e miogeniche simili al battito cardiaco, compresa la direzione periodicamente invertita in avanti e indietro delle onde peristaltiche. La coltura tubolare si è contratta con una periodicità di 1Hz, sia in avanti che all’indietro, con propagazione delle onde peristaltiche a 4.4mm/s. Il midgut gonfiato ad aria e terminato alla cieca si è contratto a 0.2Hz, con una propagazione delle onde di contrazione peristaltica a 0.9mm/s. Il sistema neurogenico di pulsazioni emocoeliche extracardiache, ampiamente impegnato nella regolazione delle funzioni circolatorie e respiratorie in altre specie di insetti, è stato sostituito qui da una pulsazione più economica e miogenica degli organi viscerali come un leggero adattamento evolutivo al volo librato prolungato. Le sorprendenti somiglianze strutturali, funzionali e persino genetiche trovate tra i cuori di Episyrphus, Drosophila e i cuori umani, sono state praticamente utilizzate per testare in modo economico nuovi farmaci cardioattivi o cardioinibitori sul cuore degli insetti.