El pez cebra pertenece a un grupo raro de vertebrados que pueden curar completamente una médula espinal cortada. Una comprensión clara de cómo se produce esta regeneración puede proporcionar pistas sobre estrategias para tratar las lesiones de la médula espinal en humanos. Estas lesiones pueden ser devastadoras y provocar una pérdida permanente de sensación y movimiento.

Un nuevo estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis incluye un mapa detallado de todas las células involucradas (y cómo trabajan juntas) en la regeneración de la médula espinal del pez cebra.

En un descubrimiento inesperado, los investigadores demostraron que la supervivencia y adaptabilidad de las neuronas cortadas es esencial para la regeneración completa de la médula espinal. Sorprendentemente, el estudio demostró que las células madre capaces de crear nuevas neuronas (a menudo vistas como un componente clave de la regeneración) desempeñan un papel complementario pero no impulsan el proceso.

El estudio fue publicado el 15 de agosto en la revista. Comunicaciones de la naturaleza.

A diferencia de las lesiones de la médula espinal en humanos y otros mamíferos, en las que las neuronas dañadas invariablemente mueren, las neuronas dañadas en el pez cebra cambian dramáticamente sus funciones celulares en respuesta a la lesión, primero para sobrevivir y luego para asumir roles nuevos y centrales en la regulación de los eventos precisos. que gobiernan la curación, encontraron los investigadores. Los científicos sabían que las neuronas del pez cebra sobreviven a una lesión de la médula espinal y este nuevo estudio revela cómo lo hacen.

«Descubrimos que la mayoría, si no todos, los aspectos de la reparación neuronal que estamos tratando de lograr en humanos ocurren naturalmente en el pez cebra», dijo la Dra. Maysa Moukalled, autora principal del estudio y profesora asistente de biología del desarrollo.

“La sorprendente observación que hicimos es que existen poderosos mecanismos para proteger y reparar las neuronas que ocurren inmediatamente después de la lesión. Creemos que estos mecanismos de protección permiten que las neuronas sobrevivan a la lesión y luego adopten una especie de plasticidad espontánea -o flexibilidad en su función- que. le da tiempo al pez”. Para regenerar nuevas neuronas para lograr una recuperación completa.

«Nuestro estudio identificó objetivos genéticos que nos ayudarán a promover este tipo de plasticidad en células de humanos y otros mamíferos».

Al mapear las funciones cambiantes de los diferentes tipos de células involucradas en el proceso de regeneración, Mokalid y sus colegas descubrieron que la plasticidad de las neuronas lesionadas sobrevivientes y su capacidad de reprogramarse inmediatamente después de la lesión impulsa la cascada de eventos necesarios para la regeneración de la médula espinal.

Si estas neuronas que han sobrevivido a la lesión se desactivan, el pez cebra no recupera su capacidad normal para nadar, aunque las células madre regenerativas todavía están presentes.

Cuando los largos cables de la médula espinal en humanos y otros mamíferos son aplastados o cortados, se desencadena una cascada de eventos tóxicos que matan las neuronas y hacen que el entorno de la médula espinal sea hostil a los mecanismos de reparación.

Esta neurotoxicidad puede proporcionar alguna explicación del fracaso de los intentos de aprovechar las células madre para tratar lesiones de la médula espinal en humanos. En lugar de centrarse en la regeneración utilizando células madre, el nuevo estudio sugiere que cualquier enfoque exitoso para tratar las lesiones de la médula espinal en humanos debe comenzar salvando a las neuronas lesionadas de la muerte.

«Las neuronas mismas, sin su conexión con otras células, no pueden sobrevivir», dijo Moqled.

“En el pez cebra, creemos que las neuronas cortadas pueden superar el estrés de la lesión porque su plasticidad les ayuda a crear nuevas conexiones locales inmediatamente después de la lesión. Nuestra investigación sugiere que se trata de un mecanismo temporal que ahorra tiempo, protege a las neuronas de la muerte y permite que el sistema funcione. mantener los circuitos neuronales mientras se construye una importante regeneración de la médula espinal”.

Existe cierta evidencia de que esta capacidad existe pero está latente en las neuronas de los mamíferos, por lo que este podría ser un camino hacia nuevos tratamientos, según los investigadores.

«Esperamos que la identificación de los genes que regulan este proceso protector en el pez cebra (cuyas versiones también se encuentran en el genoma humano) nos ayude a encontrar formas de proteger las neuronas humanas de las oleadas de muerte celular que vemos después de las lesiones de la médula espinal». ella dijo.

Si bien este estudio se centra en las neuronas, Makled dijo que la regeneración de la médula espinal es muy compleja y que el trabajo futuro de su equipo profundizará en el nuevo atlas celular para comprender las contribuciones de otros tipos de células a la regeneración de la médula espinal, incluidas las células no neuronales, llamadas células gliales. En el sistema nervioso central, así como células del sistema inmunológico y vasos sanguíneos.

Los investigadores también están realizando estudios en curso para comparar los resultados en el pez cebra con lo que ocurre en las células de los mamíferos, incluido el tejido nervioso de ratones y humanos.