La regeneración de partes del cuerpo perdidas es imposible para los humanos, pero descifrar el código celular de las salamandras podría ayudar a tratar heridas graves.

Las salamandras son criaturas notables. Si uno de estos anfibios pierde un dedo, vuelve a crecer. Además, si cortas un trozo de corazón o médula espinal, se regenerará. Quizás lo más impresionante es que incluso pueden volver a crecer una pierna mordida por un depredador hambriento.

Una de las especies de salamandras más famosas es el ajolote (Ambystoma mexicanum), que se encuentra en lagos cerca de la Ciudad de México.

El ajolote es un auténtico Peter Pan de las salamandras. Incluso el adulto reproductivo de 30 centímetros de largo conserva características de su fase juvenil a lo largo de su ciclo de vida.

Las branquias prominentes que sobresalen de la parte posterior de su cabeza se conservan de la fase larvaria del ajolote. El hecho de que nunca salga del agua a lo largo de su vida es inusual para un anfibio.

Dios del fuego

Los ajolotes recibieron su nombre del dios azteca del fuego Xolotl quien, según cuenta la leyenda, se disfrazó de salamandra para evitar ser sacrificado. Hoy en día, los científicos estudian ajolotes en sus laboratorios debido a su asombrosa capacidad para regenerar una o incluso dos extremidades.

"Todavía estoy fascinado por cómo se regeneran las extremidades", dijo la profesora Elly Tanaka del Instituto de Investigación de Patología Molecular en Viena, Austria, que ha estudiado las salamandras durante casi dos décadas.

Su laboratorio se enfoca en las especies distintivas de ajolotes, pero "todas las salamandras que la gente ha estudiado parecen regenerar extremidades", dice.

Como parte del proyecto RegGeneMems, el profesor Tanaka está tratando de desentrañar el misterio detrás de cómo las moléculas ordenan a las células dentro del ajolote lesionado que se desarrollen y se muevan, restaurando así una extremidad completa en la proporción y el tamaño correctos.

Esta regeneración es posible hasta el hombro, y sucede como si al animal le estuviera creciendo primero una extremidad.

Si bien permanece dentro del ámbito de la ciencia ficción que una persona vuelva a crecer un brazo o una pierna, los investigadores creen que las salamandras pueden ofrecer información sobre cómo se pueden tratar mejor las lesiones de los pacientes.

"Cuando pierden una extremidad, o incluso dos extremidades, todavía son bastante móviles porque pueden nadar usando su cola", dijo el profesor Tanaka.

Kit celular

"La lección de las salamandras es que usas la misma maquinaria molecular que usas durante el desarrollo de la extremidad", dijo el profesor Tanaka. Con las lecciones del ajolote, podríamos mejorar nuestro propio kit de reparación de lesiones.

Una vez que se pierde una extremidad de ajolote, se forma un coágulo de sangre en el sitio de la herida. Las células de la piel se mueven para cubrir la herida en un día. Luego, los tejidos debajo comienzan a reorganizarse, primero formando una masa desordenada de células, un blastema, que parece carecer de organización.

Un blastema es una masa de células indiferenciadas que tiene la capacidad de convertirse en un órgano o apéndice. Es particularmente importante en la regeneración de miembros amputados.

En las heridas humanas, el tejido cicatricial está formado por células parecidas al pegamento llamadas fibroblastos. En las salamandras, sucede algo sorprendente ya que, en cuestión de semanas, estas células retroceden en el tiempo para volverse menos especializadas.

Recuperan suficiente flexibilidad para convertirse en hueso, ligamento, tendón o cartílago. Luego, se disparan señales que dirigen la reconstrucción de la parte del cuerpo que falta a partir del muñón, creando una réplica exacta.

El profesor Tanaka descubrió recientemente cómo algunas señales cruciales ayudan con la disposición de las células y los tejidos de lo que parece un revoltijo confuso.

Descubrió que las células en el tejido en regeneración que proviene del lado del pulgar de la extremidad comienzan a producir señales diferentes a las células del lado del dedo meñique.

Erizo sónico

"El lado del pulgar produce FGF-8 (factor de crecimiento de fibroblastos), y esto le dice a las células del lado meñique que necesitan producir Sonic Hedgehog", dijo el profesor Tanaka.

Nombrada en honor al famoso personaje del videojuego Sonic the Hedgehog, la molécula de señalización de Sonic Hedgehog (SHH) es crucial para el desarrollo embrionario en animales y humanos.

Otra molécula de señal, que también se encuentra en las personas, es FGF-8, que también tiene un papel en la reparación y el desarrollo de tejidos.

Juntos, FGF-8 y SHH fomentan las condiciones favorables al crecimiento dentro de la extremidad dañada y ayudan a dirigir el revoltijo de células en el blastema.

"Necesitas células del lado del dedo meñique y del pulgar de la extremidad para entrar en este blastema, por lo que tienes todos los tipos de células que necesitas para reconstruir", dijo el profesor Tanaka.

Otro científico intrigado por los ajolotes es la bióloga celular Dra. Sandra Edwards de TU Dresden. Se interesó en las salamandras después de asistir a un curso de investigación en los EE. UU. durante su doctorado. en Chile, reorientando su carrera.

Solicitó unirse al laboratorio de Tatiana Sandoval-Guzmán, una eminente investigadora de reparación de extremidades de ajolote en el Centro de Terapias Regenerativas de Dresden (CRTD).

"Cuanto más escuchaba sobre las salamandras, más me fascinaba", recordó la Dra. Edwards, quien espera que su investigación algún día pueda ayudar a los pacientes.

Tensión tisular

En el proyecto ProDistReg, el Dr. Edwards, miembro de Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA), estudia cómo las diferencias en la tensión dentro de los tejidos pueden influir en la reparación y ayudar al animal a convertir lo que parece ser un caos celular en una extremidad que funciona perfectamente.

Se sintió intrigada por el hecho de que el crecimiento de las extremidades toma una cantidad de tiempo similar, independientemente de la cantidad de tejido que se reemplace. Esto significa que las extremidades deben crecer más rápido cuando se extrae más tejido.

"Mi hipótesis es que la tensión o la rigidez es mayor en los tejidos que crecen más lentamente", dijo.

Puede parecer sorprendente, pero la mecánica y rigidez de los tejidos puede influir en su desarrollo y regeneración, así como patologías como el cáncer.

Hay una red similar a una red llamada citoesqueleto dentro de las células. Esto puede detectar presiones externas cuando se comprime, lo que abre puntos de entrada (similares a buzones postales) al núcleo de una célula, lo que permite que los mensajes moleculares fluyan y activen y desactiven los genes.

“En nuestro sistema, hemos observado que durante la generación de extremidades en el ajolote, los tejidos que están más cerca del cuerpo son más suaves y crecen más rápido que los tejidos que están más alejados del cuerpo en el extremo de una extremidad, por ejemplo, que son más rígidos. ."

Matriz celular

El conocimiento sobre la rigidez de los tejidos podría ayudar a los pacientes lesionados. Si bien es posible que tales pacientes puedan ser tratados con células madre administradas en una matriz, las presiones dentro de los tejidos del paciente pueden resultar importantes.

"Puede ser que los tejidos y sus células en diferentes partes del cuerpo se comporten de manera diferente, incluso dentro de la misma estructura, como el brazo, la parte superior e inferior del brazo", dijo el Dr. Edwards. Por lo tanto, en la medicina regenerativa, donde las células- las matrices que contienen se trasplantan en heridas grandes, es posible que dichos andamios deban ser diferentes, según el lugar del cuerpo en el que se coloquen.

Aunque la profesora Tanaka pasa la mayoría de los días estudiando la mecánica molecular de la reparación del ajolote, también prevé beneficios futuros para los pacientes lesionados. Pero las salamandras y los mamíferos se desarrollan de manera diferente.

En los mamíferos, como nosotros, cuando desarrollamos un brazo por primera vez, esto sucede a pequeña escala en un embrión. La salamandra es diferente. Parece contener un capullo capaz de convertirse en un gran brazo adulto.

Células madre

"No vamos a poder pedirle a una célula humana que haga esto, porque está conectada para funcionar a escalas diminutas", dijo el profesor Tanaka. "Pero podríamos ser capaces de producir un grupo de células madre humanas que se regeneren como un ajolote".

Esto podría ser extremadamente beneficioso, por ejemplo, para las personas que sufren quemaduras extensas. La reparación de esta piel actualmente no le da a una persona glándulas sudoríparas, folículos pilosos y otros tipos de células, pero las lecciones de la salamandra podrían hacerlo posible.

"Restablecer estos fibroblastos, lo que hace el ajolote, podría ser bastante relevante para una mejor curación en heridas muy grandes, como las quemaduras", dijo el profesor Tanaka. + Explora más

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