Un pez cebra al que le cortan parte de la cola la recupera casi por completo, y lo hace con una precisión que ha intrigado durante años a quienes estudian la regeneración. Ahora, un equipo del Centro Médico de la Universidad de Duke, el Instituto Morgridge para la Investigación y la Universidad de Wisconsin-Madison ha identificado una de las claves: la regeneración de la aleta caudal se guía por gradientes de actividad de una señal celular llamada Erk, que registra cuánto tejido debe recuperarse y orienta el retorno al tamaño original. El trabajo se ha publicado en Nature Physics.
Hasta ahora se conocían varias proteínas implicadas en la regeneración de apéndices, pero no estaba claro cómo se coordinaban para detener el crecimiento en el momento preciso. El pez cebra y las salamandras pueden volver a formar apéndices importantes tras una amputación, a diferencia de los mamíferos, lo que convierte a estos animales en modelos valiosos para entender el proceso.
«Descubrimos que los gradientes de actividad de Erk actúan como reglas durante la regeneración de las aletas», resumen los autores del estudio.
Cómo funciona
La aleta caudal del pez cebra está formada por entre 16 y 18 radios óseos delgados, estructuras de sostén separadas por tejido blando. Tras una amputación, cada radio se regenera de manera independiente. Los que perdieron una porción mayor crecen con más rapidez, de modo que todos recuperan su extensión original casi al mismo tiempo. Según los hallazgos, el mecanismo se desarrolla así:
- Tras la lesión se forma una capa de piel sobre la herida. Las células cutáneas de la punta liberan el factor de crecimiento de fibroblastos (Fgf), con un pico de actividad alrededor del tercer día.
- El Fgf activa la proteína Erk, que responde a estímulos externos y participa en la división, el movimiento y el crecimiento de las células.
- En la punta de cada radio aparece una zona de crecimiento. Allí se reúnen osteoblastos cercanos al corte, que regresan temporalmente a un estado menos especializado antes de desplazarse hacia el área en reparación.
- A lo largo de cada radio se forma un gradiente de actividad de Erk, mayor en la punta y menor cerca del corte. Las células con más actividad de Erk tienden a multiplicarse más, con independencia de la cantidad de tejido retirado.
- Conforme la aleta crece, el gradiente se alarga y pierde intensidad, aunque conserva su forma general. Cuando la señal se apaga, el crecimiento se detiene.
Según los autores, estas señales de Erk registran el crecimiento ya realizado e indican cuánto falta para completar la recuperación. La señal, además, no se extiende principalmente por difusión: los modelos elaborados indican que viaja con el tejido que crece, mediante advección, un transporte asociado al movimiento del propio tejido, y luego se disipa lentamente.
Cómo lo observaron
El equipo empleó peces cebra modificados genéticamente cuyas células podían iluminarse bajo el microscopio. Los marcadores fluorescentes permitieron distinguir los osteoblastos, las células en división, la actividad de Erk y las células cutáneas que producen Fgf. En las amputaciones se retiró entre 0,7 y aproximadamente 4 milímetros de tejido por radio, y los animales vivos se observaron durante cerca de dos semanas con microscopía de alta magnificación. Las imágenes sucesivas permitieron reconstruir la evolución completa de cada estructura ósea.
Al cuarto día, cuando el tejido nuevo ya tenía una base, una zona media y una punta identificables, los investigadores modificaron con láser el color de grupos de células para seguirlas durante 24 horas. Comprobaron que solo las ubicadas en el extremo del tejido nuevo se expandían y aumentaban en número. La división celular explica cerca del 83% del alargamiento del hueso.
Los científicos se centraron en Erk porque ya se sabía que regula la proliferación celular, necesaria para producir nuevas células óseas. Al bloquearla, se detuvieron tanto la división celular como el crecimiento de los radios. Lo mismo ocurrió al bloquear el receptor de Fgf: se inhibieron la activación de Erk, la división celular y el crecimiento. La cantidad de células cutáneas productoras de Fgf, cuya actividad fue breve e intensa, se correspondió con el volumen de aleta eliminado.
Lo que significa y lo que falta
Los resultados apuntan a que la memoria del tamaño se establece en la respuesta temprana a la lesión y no necesariamente se almacena en la aleta antes de que ocurra el daño. Como explican los especialistas citados en el trabajo, «una célula determinada no necesita «saber» cuánto tejido se cortó; más bien, una célula determinada simplemente necesita «seguir» las instrucciones ya codificadas durante la etapa inicial de la regeneración».
El estudio también analizó mutantes de aleta larga, peces con crecimiento excesivo en esa estructura. En ellos, el número de células productoras de Fgf no se ajustó a la cantidad extirpada, aunque sí anticipó cuánto volvería a crecer la aleta. Además, la actividad de Erk disminuyó con menor rapidez, una diferencia que podría explicar el exceso de tejido.
Quedan preguntas abiertas. El trabajo no determina cómo las células de la piel que producen Fgf ajustan su número a la porción de aleta retirada. Los científicos señalaron que será necesario estudiar otros tejidos de la aleta, como la epidermis y los fibroblastos mesenquimales, para entender cómo controlan el tamaño durante la reparación. No se han indicado plazos para esos nuevos análisis.
Por la redacción de GUAY.news.
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