Señales en la regeneración de la médula espinal de Xenopus tropicalis

La Regeneración es el proceso por el cual algunos animales pueden reparar o reemplazar partes del cuerpo que han perdido. Esta habilidad ha fascinado a los científicos durante mucho tiempo, especialmente al ver cómo estos animales generan nuevos tejidos. En los vertebrados, como las ranas y los peces, la restauración de la Médula espinal depende de señales específicas. Entender cómo funcionan estas señales puede revelar información importante sobre la regeneración de tejidos.

#El papel de las señales en el desarrollo de la médula espinal

Durante las primeras etapas del desarrollo, la médula espinal se forma con la ayuda de ciertas señales. Dos señales importantes se llaman proteína morfogenética ósea (BMP) y Sonic hedgehog (Shh). Estas moléculas ayudan a las células a saber dónde están ubicadas, lo cual es crucial para formar diferentes tipos de células nerviosas en la médula espinal.

BMP se encuentra en la parte superior, o lado dorsal, de la médula espinal, mientras que Shh está presente en la parte inferior, o lado ventral. Las células en la médula espinal utilizan estas señales para decidir si deben convertirse en células nerviosas superiores o inferiores. El equilibrio entre estas señales ayuda a organizar la médula espinal correctamente durante el desarrollo.

#Regeneración y sus mecanismos

En animales que pueden regenerar, como ciertos tipos de ranas y peces, uno podría pensar que usarían las mismas señales para volver a crecer las células de la médula espinal perdidas. Algunas evidencias apoyan esta idea, mientras que otros hallazgos sugieren un enfoque diferente. Por ejemplo, si falta BMP o Shh, la regeneración no ocurre adecuadamente en animales como los peces cebra o las salamandras. Pero cómo Shh afecta el crecimiento de las células nerviosas puede diferir entre especies.

En los axolotes, un tipo de salamandra conocido por sus habilidades regenerativas, Shh ayuda a formar nuevas células nerviosas durante la regeneración. Sin embargo, estas células a menudo toman la identidad de las células originales que están reemplazando. Esto significa que algunos factores de la médula espinal antes de la lesión aún juegan un papel en la regeneración. En contraste, otros animales, como ciertos lagartos, no utilizan Shh de la misma manera y regeneran de forma diferente.

Las renacuajas de Xenopus son interesantes porque pueden regenerar su médula espinal cuando son jóvenes, pero pierden esta capacidad a medida que crecen. Cuando una renacuaja pierde parte de su cola, se produce Shh en la notocorda, una varilla flexible que corre a lo largo de la espalda. Esta señal es necesaria para el crecimiento completo de la médula espinal y los músculos. Sin embargo, no está del todo claro si Shh actúa de la misma manera durante la regeneración que durante el desarrollo en todos los casos.

#Objetivos de la investigación

Para investigar cómo funciona la regeneración de la médula espinal en Xenopus tropicalis, un tipo de rana que comparte muchas características con Xenopus laevis, los investigadores buscaban ver si la médula espinal se reorganiza de la misma manera que lo hace durante el desarrollo temprano. Miraron cómo se expresan marcadores específicos, que indican diferentes tipos de células nerviosas, en médulas espinales tanto no lesionadas como en regeneración. También era importante averiguar si Shh era necesario para este proceso. Otro aspecto del estudio era ver si la identidad de las células nerviosas en renacuajas sanas podía cambiar en respuesta a Shh.

#Observaciones sobre la estructura de la médula espinal

En renacuajas sanas y no lesionadas, los investigadores encontraron que las células progenitoras nerviosas (NPCs) estaban organizadas en áreas distintas que correspondían a su desarrollo: regiones superior, media e inferior. Estas áreas estaban marcadas por proteínas específicas, indicando que las células estaban bien dispuestas según sus identidades.

Al observar la médula espinal en regeneración, encontraron que se formaron de nuevo las mismas regiones. Después de cortar parte de la cola, las renacuajas mostraron que las NPCs estaban organizadas de manera similar a la médula espinal original. Esta observación indicaba que la regeneración seguía un patrón estructurado, recuperando la organización original de la médula espinal.

#La importancia de Shh en la regeneración

Después de determinar que las regiones estaban presentes durante la regeneración, los investigadores examinaron cómo Shh influía en este proceso. Introdujeron químicos para bloquear o aumentar la actividad de Shh en las renacuajas. Cuando bloquearon la señalización de Shh, las renacuajas mostraron un aumento en el número de células de la región superior y una disminución en las células de las regiones media e inferior. En contraste, al aumentar la señalización de Shh, más células se desplazaron hacia la región inferior.

Estos hallazgos sugirieron que Shh es esencial para restaurar la estructura correcta de la médula espinal después de una lesión. Parece que Shh influye no solo en la organización de las células progenitoras nerviosas, sino también en sus identidades durante la regeneración.

#Sensibilidad de las células en regeneración a Shh

El estudio también notó que las células en regeneración respondían de manera diferente a los cambios en Shh en comparación con las células no lesionadas. En renacuajas no lesionadas, las células mostraron cierta sensibilidad a los cambios en Shh. Sin embargo, las células regenerativas fueron más receptivas y sufrieron cambios más significativos cuando se modificaron los niveles de Shh.

Los investigadores observaron que la sensibilidad a la señalización de Shh disminuía con el tiempo después de la lesión. Esta reducción en la sensibilidad podría reflejar el hecho de que las células maduran y entran en una fase diferente de su desarrollo.

#Diferencias entre especies

La investigación también destacó algunas diferencias interesantes entre especies en cuanto a cómo Shh funciona en la regeneración. Mientras que en muchos vertebrados, Shh actúa a través de vías específicas para organizar la estructura de la médula espinal, en otros, como el axolote, estas vías pueden no ser tan importantes para el crecimiento.

En Xenopus tropicalis, los investigadores encontraron que tanto la notocorda como la placa basal, ambas estructuras que producen Shh, se regeneran durante el proceso de curación. Esto sugiere que ambas podrían contribuir a la señalización necesaria para una adecuada regeneración, a diferencia de otras especies donde solo una estructura puede proporcionar esta señal.

#Conclusión

Los hallazgos de este estudio sobre Xenopus tropicalis mejoran nuestra comprensión de la regeneración de la médula espinal. Muestran que Shh no solo es necesario para el correcto patrón de la médula espinal durante la regeneración, sino que estas células son particularmente sensibles a los cambios en los niveles de Shh poco después de la lesión.

Los resultados sugieren que la capacidad de regeneración en Xenopus está relacionada con la capacidad de las células progenitoras nerviosas para responder a señales como Shh, lo que también podría tener implicaciones para entender la medicina regenerativa en otras especies. La investigación futura en este campo probablemente se centrará en cómo operan estas señales con más detalle y cómo impactan la función final de la médula espinal en regeneración.