MADRID, 14 Jul. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, han descubierto un mecanismo de reparación único en el desarrollo de la espina dorsal del pez cebra que podría dar una idea de por qué los discos espinales de los organismos de vida más larga, como los seres humanos, degeneran con la edad, como detallan en un artículo sobre su estudio que se publica este jueves en 'Current Biology'.
El mecanismo de reparación protege al parecer las células llenas de líquido de la notocorda, el precursor de la columna vertebral, del estrés mecánico cuando un pez joven empieza a nadar. Las células de la notocorda pasan a formar el centro gelatinoso de los discos intervertebrales, los cojines planos y redondos entre las vértebras que actúan como amortiguadores de la columna vertebral. La desaparición de estas células con el tiempo se asocia con la enfermedad degenerativa del disco, una de las principales causas de dolor humano y discapacidad en todo el mundo.
"No es difícil especular que estos mismos mecanismos de reparación y regeneración están presentes en los seres humanos en etapas muy tempranas, pero se pierden con el tiempo -plantea el autor principal del trabajo, Michel Bagnat, profesor asistente de Biología Celular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke--. Si vamos a pensar en las técnicas que fomentan la regeneración del disco intervertebral, ésta es la biología básica que necesitamos entender".
Bagnat compara la notocorda con una manguera de jardín llena de agua. La estructura resistente consiste en una envoltura de células epiteliales que rodean una colección de células gigantes llenas de líquido o "vacuoladas". Durante el desarrollo, estas células vacualadas rara vez explotan, a pesar de estar bajo constante estrés mecánico. Investigaciones recientes han sugerido que las minúsculas bolsas conocidas como caveolae (en latín "pequeñas cuevas") que se forman en la membrana plasmática de estas células pueden proporcionar un amortiguador contra el estiramiento o la hinchazón.
Para ver si las caveolae protegían las vacuolas de explotar, su equipo y colaboradores de Alemania generaron mutantes de tres genes caveolares en su organismo modelo, el pez cebra. Debido a que estos pequeños peces de acuario son transparentes como embriones, los científicos pueden visualizar fácilmente cualquier defecto espinal desencadenado por la pérdida de caveolae.
CÉLULAS PRESENTES EN LOS DISCOS DEL PEZ CEBRA Y EL HOMBRE
Los investigadores descubrieron que cuando los embriones mutantes eclosionaron y comenzaron a nadar, ejerciendo presión sobre sus esqueletos subdesarrollados, sus células vacuoladas comenzaron a romperse. Mientras que el hallazgo confirmó sus sospechas, resultó un descubrimiento desconcertante. "En los mutantes caveolares, se ven estas lesiones seriales arriba y abajo de la notocorda y, sin embargo, la columna vertebral madura se formó normalmente --detalla Bagnat--. Eso fue muy desconcertante para nosotros".
Para descubrir cómo era posible, los autores principales Jamie Garcia y Jennifer Bagwell examinaron de cerca la notocorda de los peces mutantes, marcando las células vacuoladas verdes y las células de la envoltura epiletal circundantes rojas y después grabaron a los peces poco después de que eclosionaron y comenzaron a nadar. Primero, pudieron ver una vacuolación ocasional de la rotura celular y el derramamiento de su contenido como un globo de agua. Entonces, en el transcurso de 15 horas, una célula de la vaina epitelial cercana se movería, se arrastraría sobre los detritus de la célula colapsada y se transformaría en una nueva célula vacuolada.
Realizaron unos cuantos experimentos más y encontraron que la respuesta de reparación fue desencadenada por la liberación del contenido celular, específicamente los bloques moleculares básicos conocidos como nucleótidos. Los investigadores aislaron entonces las células vivas de la vaina epitelial y las trataron con análogos de nucleótidos para demostrar que se convirtieron en células vacuoladas.
"Estas células, que residen en los discos de pez cebra y el hombre, parecen capaces de controlar su propia reparación y regeneración --afirma Bagnat--. Tal vez sea una liberación continua de nucleótidos lo que es importante para mantener el disco en buena forma".
El estudio puede ofrecer una visión no sólo en el desarrollo de dolor de espalda y cuello, sino también en los orígenes del cáncer. Sus datos sugieren que los cordomas, tumores raros y agresivos de las células de la notocorda, pueden comenzar cuando las células de la vaina epitelial salen de la notocorda e invaden el cráneo y otros tejidos.
