De la curación de heridas a la regeneración
Los científicos demuestran cómo las lesiones se convierten en señales de regeneración a nivel molecular
El fenómeno de la regeneración se descubrió hace más de 200 años en el pólipo de agua dulce Hydra. Sin embargo, hasta ahora no estaba muy claro cómo se activa la regeneración ordenada de los tejidos u órganos perdidos tras una lesión. En sus investigaciones sobre Hydra, un equipo de investigación interdisciplinar de la Universidad de Heidelberg pudo demostrar cómo las señales de cicatrización de heridas liberadas tras una lesión se convierten en señales específicas de formación de patrones y diferenciación celular. Los componentes esenciales son las proteínas quinasas activadas por mitógenos (MAPK) y la vía de señalización Wnt, mecanismos moleculares que han permanecido relativamente inalterados a lo largo de la evolución.
La imagen muestra una Hydra regenerada a la que se le había quitado previamente la cabeza y el pie. La regeneración mediante Wnt recombinante llevó a la formación de una segunda cabeza con tentáculos en lugar de un pie regenerado.
Anja Tursch und Thomas W. Holstein (Universität Heidelberg)
La capacidad de regeneración varía mucho en los animales. La mayoría de los mamíferos y vertebrados sólo tienen una capacidad de regeneración limitada, mientras que los animales basales y simples que surgieron en los primeros tiempos de la evolución, como los cnidarios y los planarios, pueden regenerar todo su cuerpo. En todos los casos, el proceso de regeneración comienza con la curación de una herida. Las células del lugar de la lesión proliferan y forman una masa indiferenciada -un blastema- a partir de la cual se vuelven a modelar las estructuras que faltan. Esto activa procesos genéticos que también controlan el desarrollo embrionario. Para determinar los mecanismos moleculares implicados, el equipo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Thomas W. Holstein estudió el pólipo de agua dulce Hydra para comprender las características básicas de esta activación de la regeneración.
El núcleo de sus investigaciones es la tesis doctoral de Anja Tursch. Ella repitió el experimento clave del naturalista ginebrino Abraham Trembley (1710 a 1784) que le llevó a descubrir el fenómeno de la regeneración. El pólipo de Hydra se divide en dos, lo que hace que la mitad superior regenere una nueva "cabeza" y la mitad inferior un nuevo "pie", por lo que pueden crecer partes del cuerpo totalmente diferentes a partir del mismo tejido en la superficie de corte del centro. Basándose en sus trabajos anteriores sobre la regeneración de la hidra, los investigadores del Centro de Estudios Organísticos (COS) de la Universidad de Heidelberg han demostrado ahora cómo es posible.
Independientemente del lugar donde se produzca, cualquier daño desencadena señales inespecíficas para una respuesta a la lesión, es decir, la curación de la herida, a través de los iones de calcio y la producción de especies reactivas de oxígeno. Estas señales son transmitidas intracelularmente por tres proteínas quinasas activadas por mitógenos: p38, JNK y ERK. La activación de estas tres moléculas es necesaria para la regeneración de la cabeza y el pie. A continuación, se activan las vías de señalización Wnt que son importantes durante el desarrollo embrionario para la formación de los órganos rudimentarios y el eje corporal. De este modo, las señales genéricas de la curación de heridas se convierten en señales específicas de la posición del patrón y la diferenciación celular para la regeneración.
"Nuestros experimentos demuestran que la vía de señalización Wnt es un componente principal de la respuesta a la herida inicialmente general y, dependiendo de la intensidad de la señal, dirige el tejido hacia el desarrollo de la cabeza o del pie", explica el profesor Holstein. Por eso, en el caso de la inhibición de la MAPK, la regeneración, de otro modo ausente, puede ser inducida por proteínas Wnt recombinantes generadas artificialmente. "También fue sorprendente que en partes del cuerpo medio a las que se les había quitado la cabeza y el pie, se pueda inducir la cabeza en ambos extremos de esta manera", añade el Dr. Suat Özbek, miembro del grupo de investigación "Evolución Molecular y Genómica" del Prof. Holstein en el COS.
Ya se sabía que la Wnt/β-catenina, una de las piezas de la vía de señalización de la Wnt, codifica información posicional para la formación de la nueva estructura de la cabeza. En colaboración con matemáticos dirigidos por la Prof. Dra. Anna Marciniak-Czochra, el equipo de investigación del Prof. Holstein y el Dr. Özbek desarrolló un modelo que muestra cómo la información posicional basal en el tejido transforma la respuesta de lesión inicialmente indiferenciada en un proceso de modelado diferencial a través de la vía de señalización Wnt. "Dado que las MAPKs y las Wnts están muy conservadas evolutivamente, es probable que este mecanismo esté profundamente arraigado en nuestro genoma, lo que es importante para los procesos regenerativos en vertebrados y mamíferos también", subraya Thomas Holstein.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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