Corazones que se curan solos
Cómo regenera el pez cebra las células del músculo cardíaco
El pez cebra puede sustituir por completo las células dañadas del músculo cardíaco: El órgano afectado vuelve a ser completamente funcional. ¿Cómo lo consiguen? Investigadores de la Universidad de Ulm han descubierto que una señal específica de comunicación entre células les ayuda a soportar mejor el estrés de replicación. Este estrés se produce durante la división celular e inhibe la regeneración de tejidos en humanos y mamíferos a medida que envejecen. En el pez cebra, en cambio, una proteína señalizadora se encarga de que las células del órgano dañado sigan dividiéndose y, por tanto, multiplicándose. Los resultados se publican en la revista Nature Communications.
Pez cebra
Elvira Eberhardt
En los seres humanos, un infarto suele provocar daños permanentes porque el tejido afectado no se regenera lo suficiente. El pez cebra, en cambio, puede compensar lesiones del corazón que abarcan hasta un tercio del órgano. "Una actividad de división suficientemente satisfactoria de las células del músculo cardíaco es crucial para el éxito de la regeneración del tejido lesionado", explica el profesor Gilbert Weidinger, del Instituto de Bioquímica y Biología Molecular (iBMB) de la Universidad de Ulm. El científico ha coordinado un estudio que revela por qué el pez cebra repara mucho mejor que el ser humano los tejidos dañados del corazón. El equipo de investigadores descubrió que una señal especial de comunicación entre células es crucial. La denominada proteína de señalización BMP ayuda al pez cebra a hacer frente al estrés de replicación.
El estrés de replicación dificulta la división celular en humanos, pero no en el pez cebra
Cuando el ADN se replica durante la división celular, la célula puede sufrir estrés de replicación: Las lesiones del ADN, las roturas de hebra o incluso la falta de nucleótidos -los componentes básicos del ADN- provocan una ralentización o incluso la interrupción de la replicación. Las células ya no pueden dividirse y multiplicarse lo suficiente y el tejido deja de regenerarse. "Los resultados de nuestra investigación han demostrado que las células del pez cebra también están expuestas a este estrés durante la reparación del daño tisular, pero son mucho más capaces de hacerle frente", explica Weidinger. La proteína de señalización BMP les ayuda a ello. La abreviatura BMP significa "proteína morfogenética ósea". Las BMP forman parte de un sistema de señalización que desempeña un papel clave en el desarrollo embrionario y de órganos. Estas moléculas de señalización, que actúan localmente sobre las células circundantes, ayudan a las células del pez cebra a explotar todo su potencial regenerativo. "Incluso con lesiones que afectan hasta a un tercio de las células del músculo cardíaco, el pez cebra es capaz de restaurar el número original de cardiomiocitos en 30 días", afirma Denise Posadas Pena. La estudiante de doctorado en el iBMB es coautora del estudio publicado en Nature Communications.
El equipo de investigación también logró mejorar experimentalmente de forma significativa la capacidad regenerativa de las células humanas. Los científicos lo probaron con células madre y progenitoras hematopoyéticas (HSPC) y células de la piel. Cuando estas células se someten a estrés de replicación en cultivo, la señalización BMP puede protegerlas de ello. "Los resultados de la investigación pueden ayudar a desarrollar nuevos enfoques terapéuticos para una mejor regeneración de los tejidos. Para que los tejidos lesionados puedan curarse mejor a sí mismos", opina Gilbert Weidinger.
"Nuestros resultados demuestran que la regeneración de corazones de pez cebra puede servir de modelo para procesos antienvejecimiento. Nos ayuda a identificar factores que podrían aliviar o incluso revertir los procesos de envejecimiento", afirma el profesor Hartmut Geiger, experto en células madre. El director del Instituto de Medicina Molecular de Ulm también participó en el estudio. En el proyecto de investigación participaron científicos de Ulm, Bonn, Heidelberg, Bolonia, Oxford y Zúrich. El estudio se financió en el marco del Centro de Investigación Colaborativa de Ulm SFB 1506 "Envejecimiento en las interfaces".
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Publicación original
Mohankrishna Dalvoy Vasudevarao, Denise Posadas Pena, Michaela Ihle, Chiara Bongiovanni, Pallab Maity, Dominik Geissler, Hossein Falah Mohammadi, Melanie Rall-Scharpf, Julian Niemann, Mathilda T. M. Mommersteeg, Simone Redaelli, Kathrin Happ, et al. "BMP signaling promotes zebrafish heart regeneration via alleviation of replication stress"; Nature Communications, Volume 16, 2025-2-17
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