El ajolote es reconocido por su amplia capacidad para regenerar órganos y partes del cuerpo, incluyendo la médula espinal. Sin embargo, los estudios sobre la regeneración de la médula espinal se han centrado en las células del ajolote cercanas a la lesión, lo que deja en un misterio el papel del cerebro en la regeneración.
Un nuevo estudio realizado por investigadores del Laboratorio de Biología Marina (MBL) en Woods Hole (EU) revela que la activación de un grupo específico de neuronas en el cerebro del ajolote es esencial para la regeneración de la cola.
Sus hallazgos apuntan a la posibilidad de que un grupo comparable de neuronas influya en las respuestas regenerativas de los mamíferos. El estudio, dirigido por la científica asociada del MBL, Karen Echeverri, se publicó la semana pasada en “npj Regenerative Medicine”.
“A veces pensamos en la lesión y la regeneración como simplemente la respuesta local en el lugar de la lesión, lo que sucede en las células allí, y olvidamos que todo en nuestro cuerpo está controlado por el cerebro”, afirma Echeverri. Lo que ocurre en nuestro cerebro podría marcar la diferencia entre lo que ocurre en un ser humano en tejidos que se regeneran, como el hígado, o lo que no, como la mayoría de los demás órganos.
CEREBRO TRAS UNA LESIÓN.
Investigaciones previas sobre el cerebro del ajolote han caracterizado sus tipos celulares, pero no qué células se activan en respuesta a lesiones en otras partes del cuerpo, afirma Echeverri. El nuevo estudio profundiza en la actividad de un grupo específico de neuronas que extienden axones desde el telencéfalo (una zona cercana a la parte frontal del cerebro del ajolote) hasta el hipotálamo, una región cercana a la base.
Cuando se activa, una proteína llamada quinasa regulada extracelularmente, o Erk, desencadena reacciones moleculares en cadena que causan cambios en la expresión génica. Echeverri y sus colaboradores ya habían descubierto que los niveles de Erk aumentaban en las células de soporte del sistema nervioso, llamadas glía, en la médula espinal tras una lesión.
En esta ocasión, los investigadores descubrieron que la actividad de Erk aumentaba en el grupo de neuronas del telencéfalo tras varios tipos de lesiones, incluyendo la amputación de cola y extremidades. Bloquear el funcionamiento normal de Erk en el cerebro resultó en colas regeneradas significativamente más cortas.
En el hipotálamo, las neuronas aumentaron la producción de una proteína llamada neurotensina, que los investigadores también consideraron importante para la regeneración; al igual que Erk, al bloquear el funcionamiento de la neurotensina, las colas de los ajolotes se regeneraron y alcanzaron longitudes significativamente más cortas.
“Estas neuronas se proyectan al hipotálamo, donde regulan positivamente el neuropéptido neurotensina en respuesta a una lesión. En conjunto, estos hallazgos identifican una población única de neuronas en el cerebro del ajolote cuya activación es necesaria para la regeneración exitosa de la cola y arrojan luz sobre cómo las neuronas fuera del lugar inmediato de la lesión responden a una lesión”, señala el estudio “Neuronal activation in the axolotl brain promotes tail regeneration”.
Estas neuronas llamaron la atención de Echeverri por primera vez cuando era profesora adjunta en la Universidad de Minnesota, donde estudiaba el funcionamiento de Erk en la médula espinal tras una lesión. Uno de sus estudiantes, Keith Sabin, buscó Erk en el cerebro de los ajolotes y lo encontró en las neuronas del telencéfalo. Echeverri retomó el tema de las neuronas cuando la investigadora postdoctoral Sarah Walker —primera autora del artículo, actualmente de la Universidad de Brock— se incorporó a su laboratorio en el MBL en 2020.
Ahora, ambos investigadores esperan investigar si el mismo grupo de neuronas se activa en los cerebros de mamíferos tras una lesión. También buscan identificar las moléculas clave que viajan entre el lugar de la lesión y el cerebro, y determinar cómo responde este a diferentes tipos de lesiones.
“¿Cómo entiende que se ha lesionado la médula espinal frente a una extremidad? En nuestro artículo, comparamos una lesión en una extremidad con una amputación de cola, y observamos que se activa la misma zona de neuronas”, afirma Echeverri. “Pero ahora necesitamos profundizar mucho más en esos datos para determinar si existe una subpoblación de neuronas activadas específica de la extremidad”.
Los humanos pueden regenerar partes de su cuerpo, pero solo ciertos tejidos como la piel, los músculos y el hígado. Pero incluso si nuestras capacidades regenerativas fueran similares a las de un ajolote, nos tomaría mucho más tiempo regenerarnos después de una lesión en la médula espinal, afirma Echeverri, simplemente porque somos organismos mucho más grandes.
Durante una regeneración prolongada, los humanos podríamos ser más susceptibles a infecciones e incluso lesionarnos aún más al intentar desplazarnos. Es posible que, en cambio, hayamos evolucionado para sanar heridas y generar tejido cicatricial para evitar estos resultados, afirma Echeverri.
“Esa es una teoría, ya que tenemos cierta capacidad de regeneración”, afirma. “La pregunta es: ¿podemos aprovechar esa capacidad y lograr que se regenere mucho más rápido?”.
Este estudio es una colaboración con la División de Genómica Traslacional y Funcional del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano de los Institutos Nacionales de Salud.