Al tomar videos de un pequeño corazón de pez cebra que late mientras reconstruye su cubierta en una placa de Petri, los científicos han capturado dinámicas inesperadas de células involucradas en la regeneración de tejidos. Descubrieron que el tejido cardíaco agotado se regenera en una ola, liderado por un frentede celdas de gran tamaño y movimiento rápido y seguidas por celdas más pequeñas que se multiplican para producir otras.
La naturaleza de este frente de onda, y el éxito de la regeneración del tejido que sigue, está determinada por la tensión mecánica que actúa sobre las células. Los resultados, publicados el 25 de septiembre en la revista Célula del desarrollo , indica un nuevo paradigma de cómo las fuerzas que actúan en los tejidos pueden dirigir las decisiones que toman las células para regenerar los tejidos perdidos.
"Nuestros hallazgos abren caminos para el estudio de la dinámica del ciclo celular en la regeneración de tejidos", dijo Jingli Cao, PhD, autor principal del estudio y becario postdoctoral en el laboratorio de Ken Poss en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke ". Al manipular la tensión mecánica decélulas, también podríamos desarrollar nuevos enfoques de bioingeniería o traducción "
Si bien el corazón humano no puede curarse completamente después de un ataque cardíaco, el corazón del pez cebra puede reemplazar fácilmente las células perdidas por daños o enfermedades. Los científicos han pasado muchos años probando los poderes regenerativos de este pequeño pez rayado con la esperanza de descubrir pistaseso podría mejorar la terapia para la enfermedad cardíaca humana.
En 2015, Cao demostró que podía extraer los corazones del pez cebra y cultivarlos en platos en el laboratorio, donde los pequeños órganos de dos cámaras continuaron latiendo y comportándose como si todavía estuvieran escondidos dentro del animal. En este estudio,Cao y sus colegas explotaron este sistema para controlar la regeneración del epicardio, una capa delgada de células que cubre la superficie del corazón.
Los investigadores destruyeron la mayor parte de la capa epicárdica del corazón y luego colocaron los órganos "explantados" bajo el microscopio para capturar la regeneración en acción. Esperaban ver una población de células que había replicado rápidamente su contenido de ADN y dividido en nuevas célulasreponer la superficie del órgano. Si bien estas células definitivamente jugaron un papel, no lideraron la carga. En cambio, la regeneración fue liderada por células que replicaron su ADN sin dividirse, creando efectivamente células de gran tamaño con dos veces la maquinaria celular o más.
"Imagine que tiene una herida en la piel y desea cubrirla lo antes posible, pero no tiene suficientes células", dijo Cao. "Al hacer que las células se agranden, podría cubrir la herida de manera eficiente.cree que esta táctica podría aumentar la capacidad regenerativa de esta población al cubrir la superficie de manera eficiente ".
Los investigadores midieron una serie de propiedades de las células en el frente de onda regenerativa. Descubrieron que las células líderes más grandes migraron a través de la superficie del corazón a velocidades más altas que las células seguidoras más pequeñas. Cuando midieron los niveles de tensión experimentados por eldescubrieron que las células líderes retrocedían más rápido que las células seguidoras cuando se aplicaban pequeñas incisiones, al igual que la superficie de un globo inflado se retrae después de estallar. Poss dijo que la tensión mecánica parece evitar que las células se dividan después de la replicación del ADN.
"Este estudio está tratando de entender las decisiones básicas que toman las células cuando se regeneran", dijo Poss, profesor de biología celular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke y director de la Iniciativa de Regeneración Próxima en Duke. "Si hay métodos que podríamos usarpara guiar sus decisiones, para determinar si generan células más grandes o más células a través de la división, podría ser una forma de influir en la capacidad de reparación de un tejido ".
Los investigadores planean usar su sistema de cultivo de explantes de corazón de pez cebra para detectar moléculas pequeñas que podrían aumentar la capacidad regenerativa de los tejidos del corazón. Tales productos químicos podrían algún día formar la base de nuevos medicamentos para reparar el daño causado por un ataque cardíaco ootras enfermedades cardiovasculares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Karl Bates. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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