14.10: Regeneración

Figura 14.10.2 Regenarización de Dugesia y Dugesia

Cuando se decapitan algunas especies de gusanos planos (izquierda), pueden regenerar una nueva cabeza. Los amputados dobles pueden regenerar tanto una nueva cabeza en la superficie anterior como una nueva cola en la superficie posterior (derecha). Lo hacen por la proliferación y diferenciación de las células madre pluripotentes (llamadas neoblastos) que retiene en su cuerpo a lo largo de su vida.

¿Cómo saben las células si se convierten en cabeza o cola? Gracias a la facilidad con que los genes individuales pueden ser noqueados por interferencia de ARN (ARNi), se ha demostrado que la señalización de Wnt/β-catenina dicta dónde se forman la cabeza y la cola.

• El bloqueo de la señalización de Wnt/β-catenina por ARNi hace que se forme una cabeza donde debería formar una cola (produciendo un animal de dos cabezas) mientras
• bloquear parte del complejo de degradación de β-catenina (mejorando así la vía) hace que una cola se desarrolle donde debería ser una cabeza (produciendo un animal de dos colas).

Figura 14.10.4 Salamandra

Estos anfibios pueden regenerar una cola faltante, patas, incluso ojos. Esta notable habilidad es particularmente pronunciada en la etapa larvaria. Por esta razón, las salamandras larvarias son las favoritas para hacer investigaciones sobre regeneración. Por ejemplo, cortar la cola de una salamandra larvaria inicia la siguiente secuencia de eventos:

• Una capa de células epidérmicas crece y cubre el muñón.
• Una masa de células indiferenciadas —llamada blastema — se desarrolla justo debajo.
• Forma muscular y cartilaginosa en la cola que vuelve a crecer.
• La notocorda y la médula espinal crecen en la cola que vuelve a crecer.
• Después de algunas semanas, se completa una nueva cola completamente funcional y anatómicamente correcta.

El Mecanismo

Durante años, no ha quedado claro si esta regeneración depende de

• una población de células madre pluripotentes que hayan residido en el cuerpo animal preparadas para tal evento (como ocurre en la hidra) o
• la desdiferenciación de células especializadas, por ejemplo, células musculares y cartilaginosas, en el muñón.

La respuesta parece ser ambas.

• Las células madre en la médula espinal migran a la cola que vuelve a crecer y se diferencian en varios tipos de células, incluyendo músculo y cartílago. Aunque las células madre son ectodermo, son capaces de convertirse en mesodermo.
• Las células musculares en el muñón migran al blastema mientras
  • reingresar al ciclo celular para producir miles de descendientes;
  • desdiferencian a medida que lo hacen; es decir, pierden las proteínas características, etc. de las células musculares.
• Aunque todavía no hay señal de cola, su patrón final se establece durante este proceso ya que si el blastema es removido y trasplantado en otro lugar, continuará el proceso de regeneración de una cola.
• Finalmente las células del blastema se diferencian en todos los tipos celulares —nervio, músculo, cartílago, piel— utilizados para construir la cola regenerada.

Mamíferos

No deseamos que tuviéramos los mismos poderes de regeneración que las salamandras: ¡capaces de regenerar una médula espinal seccionada o hacer crecer un nuevo corazón! Pero desgraciadamente, no podemos. Podemos regenerar algo de piel, una gran cantidad de hígado, y las mismas puntas de dedos de manos y pies. Pero eso es todo. Apenas por qué estamos tan limitados no se conoce (pero es objeto de una intensa investigación). Gran parte de la emoción que rodea a la investigación sobre las células madre se debe a la esperanza de que puedan proporcionar un medio para volver a crecer tejidos dañados o perdidos o incluso órganos.

En contraste con la situación que parece aguantar para las salamandras, la dediferenciación de células especializadas no parece jugar un papel en la formación de un blastema en ratones. En cambio, los diversos tejidos —epidermis, folículos pilosos, glándulas sudoríparas, neuronas (todas ectodermo) y músculo, hueso, tendón, vasos sanguíneos (mesodermo )— que participan en la regeneración de la punta de un dígito amputado del ratón (dedo o dedo del pie) se desarrollan a partir de una población diversa de células madre “adultas” en el muñón que retienen su limitado potencial de desarrollo. Se puede leer sobre las evidencias de esto en Rinkevich, Y., et al. , Nature, 476, 409-413 (25 de agosto de 2011).

Control Genético de la Regeneración

Se ha encontrado que varios genes están implicados en la regeneración. Uno de los más potentes de estos es Wnt.

• Inyección de agentes (por ejemplo, moléculas de ARN antisentido) que interfieren con la vía Wnt/β-catenina
  • bloquea la regeneración de extremidades en salamandras y, como vimos anteriormente,
  • promueve la formación de cabezas en planarias regeneradoras, mientras que
• inyección de agentes que potencian la vía Wnt/β-catenina
  • permitir que los polluelos (que, al igual que los mamíferos, son normalmente incapaces de regenerar miembros) regenerar un ala;
  • así como permitir que un planario regenerante forme una cola donde debe ir una cabeza.