MADRID, 26 Sep. (EUROPA PRESS) -
Al grabar vídeos del diminuto corazón del pez cebra mientras reconstruye su cobertura en una placa de Petri, científicos han capturado dinámicas inesperadas de células involucradas en la regeneración de tejidos. Descubrieron que el tejido cardiaco empobrecido se regenera en una onda, conducida por un frente de células de rápido movimiento, superpuestas y arrastradas por células más pequeñas que se multiplican para producir otras.
La naturaleza de este frente de onda --y el éxito de la regeneración del tejido que le sigue-- está determinada por la tensión mecánica que actúa sobre las células. Los resultados, publicados este lunes en la revista 'Developmental Cell', indican un nuevo paradigma de cómo las fuerzas que actúan en los tejidos pueden dirigir las decisiones que hacen las células para regenerar los tejidos perdidos.
"Nuestros descubrimientos abren caminos para estudiar la dinámica del ciclo celular en la regeneración de tejido", señala el autor principal, Jingli Cao, investigador postdoctoral en el laboratorio de Ken Poss en la Escuela de Medicina de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos. "Al manipular la tensión mecánica de las células, también podríamos ser capaces de desarrollar nuevos enfoques de bioingeniería o translacionales", agrega.
Aunque el corazón humano no puede curarse completamente después de un ataque del corazón, el corazón del pez cebra puede sustituir fácilmente las células perdidas por daño o enfermedad. Los científicos han pasado muchos años estudiando los poderes regenerativos de este pequeño pez rayado con la esperanza de descubrir pistas que podrían mejorar la terapia para la enfermedad cardiaca humana.
En 2015, Cao demostró que podía quitar los corazones del pez cebra y cultivarlos en platos en el laboratorio, donde los diminutos órganos de dos cámaras seguían latiendo y actuando como si todavía estuvieran metidos dentro del animal. En este estudio, Cao y sus colegas explotaron este sistema para supervisar la regeneración del epicardio, una fina capa de células que cubren la superficie del corazón.
IDENTIFICAN EL PAPEL DE LA TENSIÓN MECÁNICA
Los investigadores destruyeron la mayor parte de la capa epicárdica del corazón y luego pusieron los órganos "explantados" bajo el microscopio para ver la regeneración en acción. Esperaban ver una población de células que replicaban su contenido de ADN y se dividían en nuevas células que reponían la superficie del órgano. Aunque estas células desempeñaron definitivamente una parte, no dirigían el trabajo. En su lugar, la regeneración fue liderada por células que replicaron su ADN sin dividirse, creando efectivamente células agrandadas con dos veces la maquinaria celular o más.
"Imagina que tienes una herida en la piel y quieres cubrirla lo antes posible, pero no tienes suficientes células --describe Cao--. Haciendo que las células se vuelvan más grandes, podrías cubrir la herida de manera eficiente. Creemos que esta táctica podría aumentar la capacidad regenerativa de esta población cubriendo la superficie de una manera eficiente".
Los científicos midieron una serie de propiedades de las células en el frente de onda regenerativa y vieron que las células líder más grandes migraron a través de la superficie del corazón en velocidades más altas que las células seguidoras más pequeñas. Cuando midieron los niveles de tensión experimentados por las células, detectaron que las células líderes retrocedían más rápido que las células seguidoras cuando se realizaban pequeñas incisiones, al igual que la superficie de un globo inflado se retrae después de estallar. Poss dice que la tensión mecánica parece impedir que las células se dividan después de la replicación del ADN.
"Este estudio está tratando de entender las decisiones básicas que toman las células cuando se regeneran", apunta Poss, profesor de Biología Celular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke y director de 'Regeneration Next Initiative' en Duke. "Si hay métodos que podamos usar para guiar sus decisiones, para determinar si se generan células más grandes o más células a través de la división, podría ser una forma de influir en la capacidad de un tejido de repararse", añade.
Los investigadores planean usar su sistema de cultivo de explante de corazón de pez cebra para detectar moléculas pequeñas que potencialmente podrían incrementar la capacidad regenerativa de los tejidos del corazón. Estos productos químicos podrían un día formar la base para los nuevos medicamentos con los que reparar el daño causado por un ataque al corazón u otras enfermedades cardiovasculares.
