En una investigación que amplía el conocimiento sobre la fisiología de la regeneración y la reparación de heridas, los biólogos de la Universidad de Tufts han descubierto que la amputación de una extremidad se refleja inmediatamente en las propiedades bioeléctricas de la extremidad contralateral u opuesta, no dañada, de las ranas en desarrollo. El patrónde la despolarización bioeléctrica en la pierna no lesionada se correlaciona directamente con la posición y el tipo de lesión, lo que indica que la información sobre el daño a los tejidos está disponible para sus contrapartes simétricas dentro de aproximadamente 30 segundos de la lesión. El fenómeno recién descubierto, denominado "espejo de lesión bioeléctrica"o BIM, se describe en detalle en un documento que se publicará en la revista Desarrollo .
Los fenómenos bioeléctricos son causados por células que producen un potencial de voltaje a través de su membrana al bombear activamente o difundir pasivamente iones cargados dentro o fuera de la célula. La mayoría de las células son capaces de hacerlo, y los patrones de potenciales de alto y bajo voltaje ayudan a dirigir elproliferación y diferenciación de células, así como el patrón de tejidos y órganos, durante el desarrollo embrionario. Los estados bioeléctricos también han sido implicados en la regeneración: los investigadores han podido alterar el estado bioeléctrico para inducir la regeneración de las colas en renacuajos que ya habían madurado.más allá de la capacidad de regeneración.
Los estudios sobre la contribución bioeléctrica a la regeneración se han centrado en gran medida en la región alrededor de la herida. "Sin embargo, queríamos mirar un poco más allá", dijo Sera Busse, la primera autora del estudio que realizó la investigación como estudiante de pregrado antes de graduarse conun título en biología de Tufts en mayo de 2018. "Sabemos que los potenciales bioeléctricos pueden exhibir patrones simétricos. Preguntamos si era posible que los patrones resultantes de la lesión también pudieran reflejarse simétricamente, a distancia".
Busse, erudito posdoctoral Patrick McMillen, Ph.D., y Michael Levin, Ph.D., el Profesor de Biología Vannevar Bush en la Escuela de Artes y Ciencias y Director del Centro de Descubrimiento Allen en Tufts, idearon experimentosusando un tinte fluorescente que puede revelar el patrón de despolarización eléctrica en la capa superior de la piel.
Cuando Busse amputó las extremidades de las ranas aún en la etapa de regeneración, el tinte reveló un fenómeno notable: la pierna no lesionada exhibió estados bioeléctricos que reflejaban la ubicación y el tipo de lesión que ocurría en el lado opuesto, y el efecto fue inmediato, ocurriendodentro de 5 segundos.
"Lo sorprendente de este resultado fue que la despolarización en la pierna no lesionada no solo detectó la presencia de lesiones en el otro lado, sino que también reflejó información sobre la posición del corte", dijo Levin.
Los investigadores consideraron si dicha información se transmitía mediante la comunicación neuronal típica a través del sistema nervioso central o la médula espinal, pero la señal BIM no disminuyó cuando se interrumpió la comunicación del sistema nervioso central. El resultado sugiere que la comunicación distante entre las extremidades ocurre por unmecanismo de célula a célula que puede ser un precursor evolutivo de la señalización neural más familiar.
"Mirando hacia el futuro, emplearemos herramientas de detección de voltaje codificadas genéticamente más precisas, que pueden proporcionar información tisular más cuantitativa y profunda que los tintes, y métodos de aprendizaje automático para extraer firmas de diferentes tipos de daños de la señal bioeléctrica, para proporcionaruna comprensión más altamente resuelta del fenómeno BIM ", dijo Levin. Los siguientes pasos implican comprender el mecanismo y el contenido de información de dicha señalización de largo alcance en el cuerpo, y potencialmente desarrollar diagnósticos de sitios sustitutos para muchas enfermedades diferentes.
Además de llevar a cabo una investigación líder durante su tiempo como estudiante de Tufts, Busse es una remera competitiva a nivel nacional, un miembro del equipo estadounidense de escalada en roca 10 veces y campeona nacional en el deporte. Los otros dos autores, McMillen y Levin,también son ex estudiantes de pregrado de la Universidad de Tufts.
Esta investigación fue apoyada por el programa Allen Discovery Center a través del Grupo de Fronteras Paul G. Allen subvención # 12171 y la Fundación WM Keck subvención # 5903.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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