Células especiales contribuyen a regenerar el corazón en el pez cebra
Ya se sabe que el pez cebra puede regenerar flexiblemente sus corazones después de una lesión. Un grupo de investigación internacional dirigido por la profesora Nadia Mercader de la Universidad de Berna muestra ahora que ciertas células del músculo cardíaco desempeñan un papel central en este proceso. Los conocimientos adquiridos podrían utilizarse para iniciar un proceso de reparación similar en el corazón humano.
Imágenes de un corazón de pez cebra no lesionado (a,b) y uno lesionado en la punta (IA), (c,d,). Los cardiomiocitos derivados de sox10 se muestran en rojo, otras células miocárdicas en verde. El número de células derivadas de sox10 aumenta después de la lesión, y las células se acumulan en los bordes de la lesión.
© Marcos Sand-Melón
En los mamíferos, incluidos los humanos, el músculo cardíaco tiene una capacidad muy limitada para recuperarse después de una lesión. Después de un infarto agudo de miocardio, millones de células del músculo cardíaco, llamadas cardiomiocitos, mueren y son reemplazadas por una cicatriz. A diferencia de los mamíferos, otros vertebrados pueden recuperarse mucho mejor de un daño cardíaco. Este es el caso de algunos peces, entre ellos el pez cebra, un modelo animal bien establecido en la investigación biomédica que comparte con los humanos la mayoría de sus genes.
Los peces cebra son muy adecuados para estudiar la regeneración de órganos. Después de una lesión cardíaca, los cardiomiocitos del pez cebra pueden dividirse y la cicatriz es reemplazada por un nuevo músculo cardíaco. El grupo de Nadia Mercader del Instituto de Anatomía de la Universidad de Berna ha estado interesado en comprender los mecanismos celulares de la regeneración del corazón durante los últimos 10 años. Ahora los investigadores muestran que no todos los cardiomiocitos en el corazón del pez cebra contribuyen por igual a regenerar el músculo perdido, pero que hay un subconjunto específico de cardiomiocitos con mayor capacidad regenerativa.
"Reparar las células" se expande más
Los investigadores se asociaron con la Unidad de Bioinformática de la Interfacultad de la Universidad de Berna, el EMBL (Heidelberg, Alemania), el CNIC (Madrid, España) y el Hospital Universitario La Paz (Madrid, España). Usando herramientas transgénicas, Marcos Sande-Melón, autor principal del estudio y sus colegas pudieron identificar un pequeño subconjunto de cardiomiocitos en el corazón del pez cebra, marcado por la expresión génica sox10 que se expandió más que el resto de las células miocárdicas en respuesta a la lesión. Estas células difieren del resto del miocardio también en su perfil de expresión génica, lo que sugiere que representan un subconjunto celular en particular. Además, el borrado experimental de esta pequeña población celular, afectó la regeneración del corazón. "Pudimos identificar una población celular específica que es más eficiente que todas las demás células del músculo cardíaco durante la regeneración, y demostramos que su contribución a la reparación es esencial", dice Mercader.
Posible relevancia para la regeneración del corazón en humanos
En un siguiente paso, a los autores les gustaría desentrañar el papel de sox10 en esta población de células: "Queremos saber si la ausencia de una población de células sox10 en los mamíferos podría explicar por qué su corazón no se regenera bien", explica Mercader. Si este es el caso, los investigadores creen que este hallazgo podría ser de gran importancia para estimular el proceso de reparación en el corazón humano.
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Publicación original
Marcos Sande-Melón, Inês J. Marques, María Galardi-Castilla, Xavier Langa, María Pérez-López, Marius-Alexandru Botos, Héctor Sánchez-Iranzo, Gabriela Guzmán-Martínez, David Miguel Ferreira-Francisco, Dinko Pavlinic, Vladimir Benes, Remy Bruggmann, Nadia Mercader; "Adult sox10+ cardiomyocytes contribute to myocardial regeneration in the zebrafish"; Cell Reports; Vol. 29, Issue 4, 22 October 2019.
Marques IJ, Lupi E, Mercader N.; "Model systems for regeneration: zebrafish"; Development; 2019 Sep 20;146(18). pii: dev167692. Review. PubMed PMID: 31540899.
Sanz-Morejón A, García-Redondo AB, Reuter H, Marques IJ, Bates T, Galardi-Castilla M, Große A, Manig S, Langa X, Ernst A, Piragyte I, Botos MA, González-Rosa JM, Ruiz-Ortega M, Briones AM, Salaices M, Englert C, Mercader N.; "Wilms Tumor 1b Expression Defines a Pro-regenerative Macrophage Subtype and Is Required for Organ Regeneration in the Zebrafish"; Cell Rep.: 2019 Jul 30;28(5):1296-1306.e6. PubMed PMID: 31365871; PubMed Central PMCID: PMC6685527.
Sánchez-Iranzo H, Galardi-Castilla M, Sanz-Morejón A, González-Rosa JM, Costa R, Ernst A, Sainz de Aja J, Langa X, Mercader N.; "Transient fibrosis resolves via fibroblast inactivation in the regenerating zebrafish heart"; Proc Natl Acad Sci U S A; 2018 Apr 17;115(16):4188-4193. Epub 2018 Apr 2. PubMed PMID: 29610343; PubMed Central PMCID: PMC5910827.
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