Cuando un cíclido del lago Malawi pierde un diente, uno nuevo cae cuidadosamente en su lugar como reemplazo. ¿Por qué los humanos no pueden regenerar dientes perdidos por lesiones o enfermedades?
Al trabajar con cientos de estos coloridos peces, los investigadores están comenzando a comprender cómo los animales mantienen sus cientos de dientes a lo largo de su vida adulta. Al estudiar cómo las estructuras en los peces embrionarios se diferencian en dientes o papilas gustativas, los investigadores esperan algún díacapaz de activar el mecanismo de regeneración dental en humanos, que, como otros mamíferos, solo obtienen dos juegos de dientes para toda la vida.
El trabajo, que también incluyó un estudio de diferenciación dental en ratones, muestra que las estructuras responsables del crecimiento de dientes nuevos pueden permanecer activas durante más tiempo de lo que se pensaba, lo que sugiere que el proceso podría activarse en adultos humanos.
La investigación fue realizada por científicos del Instituto de Tecnología de Georgia en Atlanta y King's College en Londres, y se publicó el 19 de octubre en la primera edición de la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias . La investigación fue apoyada por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial, parte de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU.
"Hemos descubierto la plasticidad del desarrollo entre los dientes y las papilas gustativas, y estamos tratando de comprender las vías que median el destino de las células hacia el desarrollo dental o sensorial", dijo Todd Streelman, profesor de la Facultad de Biología de Georgia Tech."Las posibles aplicaciones en humanos hacen que esto sea interesante para todos los que han lidiado con problemas dentales en algún momento de sus vidas".
En todo el mundo, casi el 60 por ciento de las personas han perdido todos los dientes cuando llegan a los 60 años. Más allá de los dolorosos problemas de salud dental, esto puede causar problemas médicos y nutricionales importantes que pueden acortar la vida.
Para comprender más sobre las vías que conducen al crecimiento y desarrollo de los dientes, Streelman y el primer autor Ryan Bloomquist, estudiante de DMD / PhD en Georgia Tech y Georgia Regents University, estudiaron cómo los dientes y las papilas gustativas crecen de la misma maneratejidos epiteliales en peces embrionarios. A diferencia de los humanos, los peces no tienen lenguas, por lo que sus papilas gustativas se mezclan con sus dientes, a veces en filas adyacentes.
Los cíclidos del lago Malawi han adaptado sus dientes y papilas gustativas para prosperar en las condiciones únicas donde viven. Una especie come plancton y necesita pocos dientes porque localiza su alimento visualmente y se lo traga entero. Otra especie vive de algas que deben serraspado o cortado de las formaciones rocosas del lago, que requieren muchos más dientes y más papilas gustativas para distinguir los alimentos.
Los investigadores cruzaron las dos especies estrechamente relacionadas, y en la segunda generación de estos híbridos, vieron una variación sustancial en el número de dientes y papilas gustativas. Al estudiar las diferencias genéticas en unos 300 de estos híbridos de segunda generación, fueroncapaz de descifrar los componentes genéticos de la variación.
"Pudimos mapear las regiones del genoma que controlan una correlación positiva entre las densidades de cada una de estas estructuras", explicó Streelman. "Y a través de una colaboración con colegas del King's College en Londres, pudimos demostrar queunos pocos genes mal estudiados también participaron en el desarrollo de dientes y papilas gustativas en ratones ".
Al bañar a los peces embrionarios en productos químicos que influyen en las vías de desarrollo involucradas en la formación de los dientes y las papilas gustativas, los investigadores manipularon el desarrollo de las dos estructuras. En un caso, impulsaron el crecimiento de las papilas gustativas a expensas de los dientes.los cambios se iniciaron solo cinco o seis días después de que los huevos de los peces fueron fertilizados, en una etapa en la que los peces tenían ojos y cerebro, pero todavía estaban desarrollando mandíbulas.
"Parece haber cambios en el desarrollo que cambiarán el destino de las células epiteliales comunes a estructuras dentales o sensoriales", dijo Streelman.
Aunque tienen propósitos muy diferentes y una anatomía final, los dientes y las papilas gustativas se originan en el mismo tipo de tejido epitelial en las mandíbulas en desarrollo de los peces embrionarios. Estas pequeñas yemas se diferencian más tarde, formando dientes con esmalte duro o papilas gustativas suaves.
"No es hasta más tarde en el desarrollo de un diente que forma esmalte y dentina", dijo Streelman. "En las primeras etapas de desarrollo, estas estructuras son realmente muy similares".
Los estudios en peces y ratones sugieren la posibilidad de que con las señales correctas, el tejido epitelial en humanos también pueda regenerar dientes nuevos.
"No se pensó anteriormente que el desarrollo sería tan plástico para estructuras que son tan diferentes en los peces adultos", dijo Streelman. "En última instancia, esto sugiere que el epitelio en la boca de un humano podría ser más plástico de lo que habíamos pensado previamente".La dirección que está tomando nuestra investigación, al menos en términos de implicaciones para la salud humana, es descubrir cómo convencer al epitelio para que forme un tipo de estructura u otro ".
Advirtiendo nuevos dientes no sería suficiente, advierte Streelman. Los investigadores también tendrían que entender cómo los nervios y los vasos sanguíneos se convierten en dientes para que sean viables.
"El aspecto emocionante de esta investigación para comprender el desarrollo y la regeneración de los dientes humanos es poder identificar genes y vías genéticas que dirigen naturalmente el desarrollo continuo de dientes y papilas gustativas en peces, y estudiarlos en mamíferos", dijo el profesor Paul Sharpe, uncoautor de King's College: "Cuanto más comprendamos la biología básica de los procesos naturales, más podremos utilizarla para desarrollar la próxima generación de terapias clínicas: en este caso, cómo generar dientes de reemplazo biológico".
Como siguiente paso, Streelman y la técnica de investigación Teresa Fowler están trabajando para determinar qué tan avanzada la edad adulta se extiende la plasticidad entre los dientes y las papilas gustativas, y qué puede desencadenar el cambio.
Además de los ya mencionados, la investigación incluyó a Nicholas Parnell y Kristine Phillips de Georgia Tech, y Tian Yu de King's College.
Esta investigación está respaldada por el Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial, parte de los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU., En virtud de las subvenciones 2R01DE019637 a JTS y 5F30DE023013 a RFB. Cualquier opinión o conclusión es de los autores y puedeno necesariamente representa las opiniones oficiales de los NIH.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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