Investigadores de Johns Hopkins Medicine informan evidencia de que la capacidad natural de los peces cebra para regenerar el tejido retiniano de sus ojos puede acelerarse al controlar el sistema inmunológico de los peces. Debido a que la evolución probablemente conservó este mecanismo de potencial regenerativo en otros animales, los nuevos hallazgos pueden ser unoesfuerzos de un día para combatir el daño degenerativo de la enfermedad ocular en humanos.
"A nivel celular, el pez cebra y los ojos humanos son notablemente similares", dice Jeffrey Mumm, Ph.D., profesor asociado de oftalmología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. De hecho, tanto los ojos humanos como el pez cebra contienen glía de Müller, un tipo de célula madre 'inducible' que le da al pez cebra sus notables habilidades regenerativas.
En un informe sobre sus experimentos, publicado en abril de 2017 en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , los investigadores dicen que encontraron evidencia de que la microglia, un tipo de célula que se encuentra en la mayoría de las vértebras del sistema inmunitario innato, afecta la respuesta regenerativa de la glía de Müller y puede aprovecharse para acelerar el crecimiento de tejido nuevo en la retina.
Para el estudio, los investigadores crearon un modelo de la enfermedad retiniana degenerativa humana, la retinitis pigmentosa, en el pez cebra al incorporar un gen para una enzima especializada en las células de la retina de los peces. La enzima tiene la capacidad novedosa de convertir un químico,metronidazol, en una toxina, que permite a los investigadores matar selectivamente las células que lo expresan.
Después de iniciar la pérdida de fotorreceptores en las retinas de los peces, los investigadores monitorearon la respuesta del sistema inmune al rastrear la actividad de tres tipos de células inmunes marcadas con fluorescencia en y alrededor del ojo: neutrófilos, microglia y macrófagos periféricos. Pudieron seguir la actividadde las células inmunes usando imágenes de microscopía tridimensional de lapso de tiempo de las retinas de peces y descubrieron que los neutrófilos, el tipo de células inmunes que suelen ser los primeros en responder a la lesión tisular, en gran medida no respondían a la muerte del fotorreceptor.
También observaron que los macrófagos periféricos detectaron la lesión, pero no pudieron penetrar la barrera retiniana de la sangre para acceder a las células moribundas. Microglia fueron las únicas células que los investigadores vieron que pudieron responder a la lesión y llegar a la lesióncélulas.
"Pudimos ver que los macrófagos periféricos querían hacer algo, pero no pudieron acceder. Los neutrófilos ni siquiera detectaron que algo había sucedido, pero la microglia estaba en el lugar correcto en el momento correcto", dice Mumm.
Basándose en la evidencia de que la microglia estaba en juego durante la lesión, los investigadores realizaron pruebas en el pez cebra con la enzima especializada incorporada tanto en las células de la barra como en las células microgliales, eliminando ambos tipos de células para preguntar qué papel juegan las microglia durante la regeneración. Descubrieron que cuandotambién se perdieron microglia, Müller glia casi no mostró actividad regenerativa después de tres días de recuperación, en comparación con aproximadamente el 75 por ciento de regeneración en la población de control.
Luego usaron un medicamento antiinflamatorio, la dexametasona para ver si podían acelerar la regeneración en el tejido retiniano del pez cebra. La microglia, explica Mumm, viene en dos formas: M1, que está asociada con la inflamación; y M2, que esasociado con la reparación. Los investigadores creían que al activar la microglia a la transición de la fase 1 a la fase 2 más rápidamente al usar el medicamento, podrían mejorar las capacidades regenerativas de los peces cebra.
Después de usar la enzima para causar la muerte de los bastones en los peces, los investigadores agregaron el medicamento antiinflamatorio al agua para reducir la reactividad de la microglía. Los investigadores vieron un aumento del 30 por ciento en la regeneración de la retina en el día 4 de recuperación en comparación con los controles.
Los investigadores esperan que al aprovechar la capacidad de mejorar la regeneración en el pez cebra, puedan comprender mejor cómo inducir la regeneración en los ojos humanos, que comparten muchos de los mismos mecanismos para controlar el potencial regenerativo.
"Los humanos tienen un bloqueo evolutivo en nuestra capacidad de regenerar ciertos tejidos", dice Mumm. "Pero los humanos aún tienen la maquinaria genética necesaria para regenerar el tejido retiniano, si podemos activarlo y controlarlo".
Mumm advierte que su equipo solo pudo marcar con fluorescencia tres tipos de células inmunes. "Puede haber otras células inmunes innatas involucradas en este proceso que no pudimos observar", dice David White, Ph.D.,investigador en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins. En el futuro, los investigadores esperan mejorar sus técnicas de imagen para construir una comprensión más completa de cómo las células inmunes impactan el proceso de regeneración.
Otros investigadores involucrados en este estudio incluyen Sumitra Sengupta, Meera Saxena, Quigguo Xu y Justin Hanes, de la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y Ding Ding y Hongkai Ju, de la Universidad Johns Hopkins.
La financiación para esta investigación provino del Instituto Nacional del Ojo R01EY022810 y del Centro Nacional para el Avance de las Ciencias Translacionales R41TR000945.
El valor de los productos de Luminomics podría verse afectado por el resultado de este estudio. El Dr. Mumm es uno de los fundadores de Luminomics. Además, la esposa del Dr. Mumm, la Dra. Meera Saxena, posee acciones de Luminomics. Este acuerdo ha sidorevisado y aprobado por la Universidad Johns Hopkins de acuerdo con sus políticas de conflicto de intereses.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :