Describen cómo las células del pez cebra regeneran el corazón tras un infarto

• Sus células cardiacas tienen un alto grado de plasticidad para reparar un daño

• Los cardiomiocitos internos contribuyen a regenerar las paredes del corazón

Científicos del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC) y la Universidad de Berna (Suiza) han descubierto un mecanismo que ayuda a las células cardiacas del pez cebra a regenerar el corazón después de un infarto, un hallazgo que podría tener implicaciones en el abordaje de esta enfermedad en humanos.

Tras un infarto agudo de miocardio el corazón humano pierde millones de cardiomiocitos, las células que componen el músculo cardiaco, según explican los autores de este trabajo, cuyos resultados publica la revista Nature Communications.

Pero algunos animales, como el pez cebra, tienen una alta capacidad regenerativa y logran recuperarse tras un daño cardiaco con nuevos cardiomiocitos, lo que hace que se hayan convertido en un modelo muy usado en investigación como "inspiración para el desarrollo de futuras terapias regenerativas", ha explicado Héctor Sánchez-Iranzo, uno de los autores del estudio.

Durante ese proceso las células que componen el músculo cardiaco de estos peces se dividen para renovar el tejido lesionado, pero se desconoce en gran medida si todas las células contribuyen de la misma manera a la reconstrucción del músculo cardiaco.

La plasticidad celular, esa capacidad de las células de convertirse en otros tipos de células, es un proceso que se observa frecuentemente durante el desarrollo, pero nunca se ha observado durante la regeneración en un animal adulto.

Acción regeneradora de los cardiomiocitos

Por ello, en este caso los autores estudiaron dos tipos de cardiomiocitos, unos localizados en la parte más interna del corazón, las trabéculas, y otros en el exterior.

Durante el proceso de regeneración se ha asumido por norma que cada tipo celular da lugar al mismo tipo celular. Pero en la investigación del CNIC se muestra que, durante el proceso de regeneración del corazón, los cardiomiocitos trabeculares también contribuyen a la regeneración de las paredes del corazón.

En concreto, concluyen los investigadores, "indican que hay un alto grado de plasticidad en los cardiomiocitos del pez cebra y que, además, existen distintas formas de reconstruir un corazón dañado".

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RTVE Ciencia

Cuando regenerábamos las patas como las salamandras

Los primeros tetrápodos terrestres (anfibios, reptiles, pájaros y mamíferos) tenían la capacidad de volver a desarrollar sus miembros perdidos.

Fósil del anfibio 'Sclerocephalus', de la cuenca Saar-Nahe en Alemania.

La evolución no es una historia de progreso constante: a veces va a peor. Poco después de conquistar la tierra firme, nuestros ancestros, los primeros tetrápodos terrestres, poseían la valiosa capacidad de regenerar los miembros perdidos en un accidente, como las patas y la cola. En alguna época posterior casi todos perdimos ese arte, y hoy solo lo conservan las salamandras. Si eso es progreso, que venga Dios y lo vea.

Nadia Fröbisch y sus colegas del Instituto Leibniz para la Evolución y la Biodiversidad, en Berlín, han hallado evidencias sólidas de regeneración de los miembros en unos anfibios fósiles excepcionalmente bien preservados del carbonífero tardío (hace 290 millones de años). Eso es poco después de que los tetrápodos evolucionaran a partir de los peces de aletas carnosas, en mitad del devónico (hace 390 millones de años), y 80 millones de años antes de que aparecieran las primeras salamandras. Presentan sus resultados en Nature.

¿Cómo se puede demostrar la regeneración en un fósil? La capacidad de regeneración de las salamandras está indisolublemente ligada a un tipo peculiar de desarrollo de las patas (llamado preaxial), en que los dos primeros dedos crecen antes que los demás. Esto conduce, en las salamandras actuales, a una morfología especial en los miembros. Y esa es la morfología que Fröbisch y sus colegas han observado en los fósiles.

Hasta ahora se pensaba que tanto ese tipo especial de desarrollo como la capacidad de regeneración eran innovaciones recientes de las salamandras. Los nuevos fósiles demuestran que no es así: la regeneración era una capacidad antigua que se ha perdido en todos los tetrápodos menos en las salamandras. Las pruebas son indirectas, pero consideradas convincentes por los expertos que han revisado el trabajo.

Reconstrucción del proceso de regeneración de una pata en los fósiles del carbonífero. / NATURE

Los tetrápodos (animales con cuatro patas) son la superclase a la que pertenecemos los anfibios, los reptiles, los pájaros y los mamíferos, y todos evolucionamos a partir de los peces de aletas carnosas (o lobuladas), similares a los actuales celacantos. Nuestras piernas y brazos proceden de esas aletas, que aparecen apareadas en la misma posición del cuerpo. Los primeros tetrápodos, de hecho, fueron enteramente acuáticos, y los actuales anfibios recuerdan aquella antigua forma de vida con unas formas inmaduras todavía acuáticas y similares a peces: los renacuajos. No hace falta añadir que algunos tetrápodos, como los cetáceos, han regresado al agua de la que salieron millones de años antes.

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El País

Descubren el mecanismo que permite a ciertos gusanos regenerar su cabeza

Un paso adelante para en el futuro mejorar la respuesta regenerativa en humanos

Nuevas investigaciones han descubierto los mecanismos moleculares que permiten a un gusano regenerar su cabeza después de haberla perdido y explicado por qué algunas especies de gusanos planos son capaces de volver a formar tanto la cabeza como la cola tras haberlas perdido, mientras que otras solo pueden recrecer la cola, y mueren si se les corta la cabeza. Aunque se está todavía muy lejos de poder regenerar órganos en especies incapaces de hacerlo de forma natural, estas investigaciones dan esperanza para que en el futuro seamos capaces de mejorar la respuesta regenerativa en humanos. 

Dugesia japonica con dos cabezas resultado de un experimento. / Nogi, Zhang, Chan y Marchant

Tres estudios publicados en Nature desvelan por qué algunas especies de gusanos planos son capaces de volver a formar tanto la cabeza como la cola tras haberlas perdido. Otras, por el contrario, solo pueden recrecer la cola, y mueren si se les corta la cabeza.

La clave está en el camino que se siga en una vía de señalización celular, la Wnt/beta-catenina. Si se reduce la actividad de las proteínas implicadas en esta vía se regenera una cabeza, pero si aumenta se produce una cola.

Los tres equipos –de Japón, Alemania y Estados Unidos– señalan que en los gusanos con total capacidad regenerativa, esta vía de señalización está más activa en la parte trasera que en la delantera. De esta forma, si se produce un corte en la parte posterior se regenera una cola y si se produce en la mitad anterior se regenera una cabeza.

Según los estudios, Wnt/beta-catenina suprime o silencia otra vía de señalización (denominada ‘kinasa relacionada con la señal extracelular’ o ERK), imprescindible para la regeneración de la cabeza.

 “Pero cuando silenciamos el gen beta-catenina se regeneró una cabeza completamente funcional en especies incapaces de recrecerla de forma natural”, explica Yoshihiko Umesono de la Universidad de Kioto (Japón) y autor de uno de los estudios.

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Tendencias21 

Así regeneran su cuerpo las salamandras

 

Desde hace años, los investigadores ven en las salamandras el animal perfecto para encajar las piezas que faltan del puzzle de la medicina regenerativa. Además de la belleza de este anfibio, que puede ser de muy diversos colores, desde hace años nos asombra su capacidad de regeneración.

Las extremidades de las salamandras son pequeñas, y en su interior presentan un esqueleto óseo, músculos, ligamentos, nervios, tendones y vasos sanguíneos. Algo parecido, por otra parte, a lo que muestra cualquier ser humano.

Sin embargo, las salamandras gozan de una propiedad singular que hace única a esta especie: si una parte de su extremidad ha sido amputada, es capaz de regenerarla, es decir, vuelve a crecer desde el propio muñón. Un animal adulto es capaz de recuperar una extremidad anterior o posterior en caso de haberla perdido, y no importando la edad de la propia salamandra. ¿Qué es lo que facilita esta regeneración, aun en fase adulta?

Hasta ahora sabíamos que la reconstrucción de las extremidades se daba por epimorfosis, un proceso por el cual las células son capaces de regenerar la extremidad de manera completa o parcial, según se necesite. Tras la amputación, células endodérmicas recubren la herida entre 6 y 12 horas después. De este modo, se forma una especie de tapón cicatrizante, en el que las células existentes se desdiferencian, multiplicándose para ser capaces de reconstruir la extremidad. Una vez que existe suficiente número de células, se rediferencian, para así formar las nuevas estructuras de la extremidad.

Actualmente se conoce cómo funciona el proceso de regeneración, pero se sabe poco acerca de cuáles son las condiciones necesarias para que se produzca. Por ello, una investigación realizada por científicos australianos y publicada en la revista PNAS aporta nuevas claves para entender el proceso de regeneración de las salamandras.

En su estudio, los investigadores de la Monash University descubrieron que un tipo de células encargadas de la defensa del organismo, conocidas como macrófagos, son necesarias para la reconstrucción de la extremidad. Si en lo primeros instantes de la cicatrización del miembro, estas células no estaban presentes, la regeneración no ocurría, contrariamente a lo que se pensaba hasta el momento.

Según el científico James Godwin, responsable del estudio, ahora queda por determinar el papel que juegan estos macrófagos en la reconstrucción de la extremidad. Esto podría permitir, en un futuro, apoyarnos en el sistema inmune para desarrollar nuevas aplicaciones y técnicas relacionadas con la medicina regenerativa. Las salamandras aún a día de hoy pueden revelarnos muchos secretos interesantes, que quizás podamos utilizar en unos años.

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Los secretos de la regeneración de la cola de los renacuajos

Tres ejemplares de renacuajo. | University of Manchester

Científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) han descubierto cómo vuelve a crecer la cola de los renacuajos, un hallazgo que podría tener grandes implicaciones para la investigación sobre la curación y la regeneración de tejidos humanos, según las conclusiones del estudio, que serán publicadas en el próximo número de 'Nature Cell Biology'.

Generalmente las ranas y salamandras tienen notables capacidades regenerativas, en contraste con los mamíferos, incluyendo los seres humanos. Así, si un renacuajo pierde su cola, le crecerá una nueva en unas semanas. Desde hace varios años el profesor Enrique Amaya y su equipo de la Fundación Centro de Sanación en la Facultad de Ciencias de la Vida de la universidad británica han estado tratando de comprender mejor el proceso de regeneración, con la esperanza de utilizar esta información para encontrar nuevas terapias que mejoren la capacidad de los humanos para curar.

En un estudio anterior, el grupo del profesor Amaya identificó los genes que se activan durante la regeneración de la cola. En el proceso, varios genes que están implicados en el metabolismo se activan, en particular aquellos que están relacionados con la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS, en sus siglas en inglés), moléculas químicamente reactivas que contienen oxígeno.

El profesor Amaya y su grupo decidieron hacer un seguimiento de este resultado inesperado. Para examinar la actuación de ROS durante la regeneración de la cola, midieron el nivel de H2O2 (peróxido de hidrógeno, una especie común reactiva del oxígeno en las células), usando una molécula fluorescente que cambia las propiedades de emisión de luz en presencia de H2O2.

Utilizando esta forma avanzada de formación de imágenes, los investigadores lograron mostrar que un aumento marcado en H2O2 se produce tras la amputación de la cola y que los niveles de H2O2 se mantuvieron elevados durante el proceso de regeneración de la cola entera, que dura varios días.

Antioxidantes perjudiciales

"Nos quedamos muy sorprendidos al encontrar estos altos niveles de ROS durante la regeneración de la cola. Tradicionalmente, se han pensado que ROS tiene un impacto negativo en las células, pero en este caso parecía estar teniendo un impacto positivo en el recrecimiento de la cola", explica Amaya.

Para evaluar la importancia vital de la presencia de ROS, el equipo limitó la producción de ROS mediante dos métodos: con el uso de productos químicos, incluyendo un antioxidante y la eliminación de un gen responsable de la producción de ROS. En ambos casos el proceso de regeneración se inhibió y la cola de renacuajo no volvió a crecer.

El profesor Amaya explica: "Cuando se disminuyen los niveles de ROS, el crecimiento de los tejidos y la regeneración no se produce. Nuestra investigación sugiere que las ROS son esenciales para iniciar y mantener la respuesta a la regeneración".

También fue llamativo, según el líder de la investigación, que el estudio mostró que los antioxidantes tienen un impacto negativo en la regeneración de tejidos, en contra de la creencia de que son beneficiosos para la salud. Este hallazgo se produce pocos días después de que el premio Nobel y codescubridor de la estructura del ADN, James Watson, haya sugerido que los antioxidantes podrían ser perjudiciales para las personas en las etapas más avanzadas del cáncer.

Fuente:

El Mundo Ciencia

La planaria (o la regeneración a la enésima potencia)

En esta entrada hablaremos sobre uno de los animales más injustamente marginados por la industria del cómic. Un ser cuyas cualidades harían enrojecer a cualquier héroe. Un animal que ha sorprendido y sorprende a la comunidad científica desde hace más de un siglo… ¿Quién puede ser este portento de la naturaleza? ¿En qué soberbia criatura se ha volcado tanto tiempo y esperanzas? ¿Qué animal es digno de ocupar este espacio en la red de redes…? Ni más ni menos que la planaria.

¿Cómo? ¿Que no os dice nada este nombre? ¿Que solo es un gusano? No juzguemos tan rápido… vamos a ver por qué este organismo es capazde desatar pasiones entre los biólogos.

Pongámonos en contexto: aquellos que hayáis pensado que este “bicho” es un gusano, no andabais muy desencaminados. Las planarias son uno de los miembros más destacados de los platelmintos, comúnmente denominados como gusanos planos. ¿Vamos a despreciarlos por ello? Claramente no. Continuemos.

La anatomía básica de estos animales es de lo más curiosa. Para empezar, son triblásticos (durante el desarrollo embrionario se diferencian mesodermo, endodermo y ectodermo), esto puede que no os diga mucho, pero es una característica muy importante que indica un grado de complejidad “elevado”. Además, poseen simetría bilateral, otra característica asociada a los metazoos “superiores”. Tienen un sistema digestivo unidireccional (si, un solo agujero, de entrada y de salida), un sistema reproductivo con varias gónadas femeninas bajo la “cabeza” y múltiples gónadas masculinas repartidas por el cuerpo (son hermafroditas y de reproducción cruzada). Así mismo, tienen un sistema nervioso más o menos complejo con un “cerebro” y varios nervios ventrales. A pesar de no poseer sistema circulatorio ni respiratorio, podéis imaginaros que son unos animales más o menos complejos.

Las características hasta ahora descritas pueden ser más o menos curiosas, pero no son espectaculares. ¿Qué es entonces lo maravilloso de estos animales? Su capacidad de regeneración. Todos los animales nos regeneramos, al menos en parte. La cicatrización por ejemplo, es un tipo de regeneración que aunque poco espectacular, es necesaria para la vida de la gran mayoría de los organismos pluricelulares. Sin embargo, en el caso de las planarias, la capacidad de regeneración pasa a un nivel diferente. Vayamos por partes.

Es probable que a todos os suene la capacidad de algunos reptiles como las lagartijas o algunos geckos de regenerar la cola. La planaria puede hacer lo mismo pero con cualquier parte del cuerpo. Si le cortas una porción de la “cola”, esta volverá a crecer, pero… ¿Y si le cortas la cabeza? Ningún problema, esta también volverá a crecer sin mayor dificultad. Es capaz de regenerar sus ganglios cefálicos (“cerebro”), sus “ojos” y sus gónadas; y es capaz de hacer que todo se conecte y vuelva a ser plenamente funcional. ¿Impresionados? ¿Aún no? ¿Y qué pensaríais si os digo que además, de cualquiera de estas partes amputadas crecerá una nueva planaria?

Imaginemos que nos cortan una mano. Una cosa es ser capaces de regenerar la mano, y otra muy distinta generar una persona entera a partir de la mano. Esto es, exactamente lo que consigue la planaria. Si cortamos una planaria en dos, tendremos dos planarias, si cortamos una planaria en tres, tendremos tres planarias, si cortamos una planaria en 10 tendremos 10 planarias… y así hasta 279, que es el máximo alcanzado en la especie s. mediterranea, la especie “consenso” en los laboratorios.

El número en si mismo ya es espectacular, 1/279 partes de un animal, unas 10.000 células, son capaces de generar un nuevo individuo. Pero si nos paramos a analizarlo es aun más sorprendente. ¿Por qué? Porque es muy posible que esta pequeña parte de la planaria no tenga nada que ver con las estructuras a las que dará lugar. ¿En qué se parece la cabeza al aparato digestivo?

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Ciencia Invasiva